CN103597332A - 用于监测安装在机动车辆中的子系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测安装在机动车辆中的子系统的方法，其中至少在机动车辆的行驶循环中诊断单元对子系统的系统错误进行检查，所述检查既针对系统错误的出现也针对系统错误的消除而进行。在本发明中，诊断单元根据系统错误出现和/或消除的识别频率进行不当使用评估，以判断所识别到的系统错误的出现和/或消除是否由不当使用造成。在识别到出现系统错误时，限制运行模式将被激活或已激活的限制运行模式将继续运行，在限制运行模式中，在没有识别到系统错误消除的情况下在可预规定的行驶循环次数用完或可预规定的行驶距离用完之后机动车辆的可行驶性将受到限制。

Description

用于监测安装在机动车辆中的子系统的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于监测安装在机动车辆中的子系统的方法。
背景技术
通常对安装在机动车辆中的子系统，如冷却剂系统、润滑剂系统、乘客安全带回拉系统或其他安全系统等的正常功能或系统错误进行监测。通常向机动车辆的驾驶员显示系统错误，并要求驾驶员消除错误。
因此，例如在DE 195 48 684 A1中说明了一种方法，在这种方法中通过车载传感器装置获悉在带有内燃机的机动车辆中出现的与排气有关的错误功能，并对错误进行记录，并在电路单元中进行评估，必要时通过指示灯显示出来。
出于法律或责任原因，在出现一些错误时必须确保消除系统错误。这同样适用于以下情况：虽然从表面上来看或在实际上已经进行了系统错误排除，但是对所监测的子系统造成了不被准许的干扰，例如这一干扰造成了系统错误显示功能的暂时禁用，尤其是并没有以设定的方式消除造成系统错误的原因。此类的干扰应被视为禁止的不当使用。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于监测安装在机动车辆中的子系统的方法，其能尽可能可靠地识别不当的系统操作/篡改。
通过一种具有权利要求1所述特征的方法来完成上述任务。
在根据本发明的方法中，至少在机动车辆的行驶循环中诊断单元对受监测的子系统的系统错误进行检查。典型的是，上述检查既针对系统错误的出现也针对系统错误的消除而进行。其中诊断单元根据系统错误出现和/或消除的识别频率进行不当使用评估，以判断所识别到的系统错误的出现和/或消除是否是由不当使用造成的。在识别到出现系统错误时，限制运行模式将被激活，或已激活的限制运行模式将继续运行，在限制运行模式中在没有识别到错误消除的情况下在可预规定的行驶循环次数用完或可预规定的行驶距离用完之后，机动车辆的可行驶性将受到限制。
本发明基于一个认知，即在识别到系统错误的出现或系统错误的消除时，大多数情况下无法每次都进行可靠的不当使用识别。与此相对，如果在一个特定的时间间隔、行驶距离或多个优选连续的行驶循环内系统错误重复出现或消除，则可通过发生频率的评估对不当使用进行可靠地识别或排除。为评估是否存在不当使用情况，也可有利地使用统计方法，通过统计方法对与识别到的与系统错误的出现和/或消除相关的事件的频率进行评估。频率可指绝对频率，也就是在一个特定的时间间隔、行驶距离或多个优选连续的行驶循环内与系统错误的出现和/或消除相关的事件的次数，其作为不当使用评价的基础。但是也可考虑相对频率，也就是将识别到的与系统错误的出现和/或消除相关的事件的次数与行驶循环的另一个次数进行对比观察，尤其是与行驶循环的总次数或未识别到错误的行驶循环的次数进行对比观察。如果系统错误的出现或消除归因于机动车辆用户以不准许的方式（尤其是故意）对子系统进行干涉，那么这就被确定为不当使用。例如，在没有合理的技术原因的情况下，将监测功能或系统组件故意关闭，这就构成了不当使用。
根据本发明，预先设置的诊断单元至少在机动车辆的行驶循环中对子系统进行检查。行驶循环尤其指的是在发动机启动和随后的发动机停机之间的未中断的时间段，这个时间段包括机动车辆的运行。优选地，在此还包括机动车辆以及发动机或子系统的准备运行状态（点火电路接通）。
为识别系统错误的出现或消除，诊断单元可对传感器的信号和/或机动车辆或发动机的运行状态变量进行采集和处理。如果识别到系统错误的出现，将激活限制运行模式，或继续运行已激活的限制运行模式。在限制运行模式中，如果在可预规定的行驶循环次数用完或可预规定的行驶距离用完之后没有识别到系统错误的消除，则机动车辆的可行驶性将受到限制。这一点优选将展示给机动车辆的操作员。例如车辆运行的限制可包含对发动机功率或行驶速度的限制或者在发动机关闭后阻止发动机重新启动。如果在限制运行模式被激活时没有及时消除系统错误，那么规定，对车辆运行的限制将自动保持有效。
机动车辆的受监测的子系统例如可以是冷却剂系统、润滑剂系统、乘客安全带回拉系统或其他安全系统。也可对其他子系统进行监测，这些子系统自身会进行功能试验，例如涉及到车辆的超载、车辆门锁和类似的方面。
在本发明的一个设计方案中，受监测的子系统为归属于机动车辆内燃机的排气后处理系统。这一系统可包含排气净化催化器、颗粒过滤器和用于正常运行的组件，比如排气传感器、阀门等。
在本发明的一个优选设计方案中，受监测的子系统为用于减少在内燃机排气中所包含的氮氧化物的SCR排气后处理系统，且诊断单元对SCR排气后处理系统的与消耗相关的系统错误进行检查，与无错误的SCR排气后处理系统相比，该系统错误使得用于还原氮氧化物的SCR还原剂的消耗量明显降低。
典型地，SCR排气后处理系统包含所谓的SCR催化器，其用于在氧气过剩时借助还原剂对氮氧化物的还原进行催化。还原剂被储存在机动车辆随车携带的储存容器中，并借助定量给料系统输送到位于SCR催化器上游的排气中，以还原氮氧化物。典型地，使用含水的尿素溶液作为还原剂。但是也可使用其他还原剂，尤其是含有氨的还原剂，例如固态尿素、氨基甲酸酯、胺、含氨的配位化合物等。定量给料系统、储存容器、催化器和其他用于SCR排气后处理系统的正确运行的组件包括在SCR排气后处理系统中。诊断单元对SCR排气后处理系统的组件的功能进行至少部分地监测和检验。
还原剂的消耗与运行成本有关。因此规定，通过诊断单元对不当使用进行识别，这能够避免出现或降低这一运行成本。如果还原剂的消耗量相对于各运行状态普遍的用量有了明显降低，那么预设计的或预规定的氮氧化物的减少也就受到的不利影响或阻碍。因此，就能够获悉在SCR排气后处理系统中出现了已知的错误，并优选将这一错误显示出来。明显的用量降低指的是与无错误运行的SCR排气后处理系统的固定用量相比降低了至少20%，尤其是至少30%或更高。特别地，明显的用量降低还指SCR还原剂的消耗降低到至少接近零。为进行具有一定可靠性的错误消除，优选在识别错误的同时，激活或继续运行限制运行模式。在此必须排除这样的不当使用，它会造成错误消除的不被准许的延迟或妨碍。同样需排除或识别这样的不当使用，它会妨碍车辆进入可行驶性限制模式，且不会持久去除作为原因的还原剂用量明显降低。
为此在本发明的一个特别有利的设计方案中规定，为诊断单元配备存储器，该存储器包含用于储存至少那些在行驶循环中确定的状态信息的存储位置，其中状态信息至少涉及与消耗相关的系统错误的出现和/或消除和/或限制运行模式的主动接通（Aktivschaltung），且多个连续的行驶循环的状态信息被存储在存储器中，其中状态信息可被至少部分地调出，用于进行不当使用评估。由于本发明设计有多个用于储存状态信息的存储位置，可特别可靠地对系统错误识别和消除的频率进行采集和评估，并因此可以特别可靠地识别不当使用。有利地，也可对储存的关于多个行驶循环的状态信息进行统计评估。
在本发明的另一个设计方案中，在限制运行模式激活的情况下，所保留的车辆正常运行所准许的发动机启动过程的次数以及所保留的剩余行驶距离的大小从可规定的初值开始下降。车辆正常运行所准许的发动机启动过程优选指的是那些满足规定的边界条件的发动机启动过程，其中边界条件例如包括相联系的最低行驶距离或最低发动机运行时间。由此在机动车辆用户没有真正犯错的情况下，可避免车辆运行的提前受限。特别地，将限制运行模式的激活和过程显示给机动车辆的驾驶员。由此驾驶员一方面可获悉已知的系统错误的存在，另一方面获悉不消除这些错误会带来的后果。
如果发动机启动过程的次数或剩余行驶距离下降到零，那么在正常情况下，驾驶员无法重新启动发动机或开始新的行驶。但是优选为经授权的服务人员提供了一种可能性，即通过对诊断单元的存取，可进行一次或多次启动以及进行行驶，其中行驶距离可预规定。通过这一方式可对紧急情况作出灵活反应。如果在所保留的准许的发动机启动过程降为零之前或者所保留的剩余行驶距离下降到零之前及时消除系统错误，那么在一般情况下诊断单元将自动解除限制运行模式，并将初值重新复位为可预规定的初值。
另一方面，在本发明的另一设计方案中规定，只有当不当使用评估的结论是不存在不当使用时，在正常运行中识别到系统错误消除时才能结束之前激活的限制运行模式。可选地或补充地，如果不当使用评估的结论是存在不当使用，那么已经识别到的错误消除视为无效。由此确保系统监测不会因为多重以及继续的不当使用而失效。正常运行是一种为机动车辆用户设计的惯常车辆运行模式。在此优选不包括由经授权的服务人员或其他类似人员进行的对诊断单元的干涉或系统组件的替换或恢复，这些方式能够使受到技术故障影响的正常的可驾驶性得到。
特别地，为具有安全余地，并尽可能地排除错误理解或对与可驾驶性限制有关的决定的外部影响，本发明提供了另一设计方案，其中与限制运行模式的激活和/或继续和/或结束具有重大相关性的、对与消耗相关的系统错误进行的检查要求存在一个被评估为有效的行驶循环，该行驶循环至少对于一个行驶循环中和/或两个行驶循环之间的最低行驶时间和/或最低行驶行程和/或车辆最低速度和/或发动机停运时间具有可预规定的值。其中还可以对额外条件进行定义和查询，这些条件为上述被评估为有效的行驶循环所必须具备的条件。只要有一个行驶循环不被评估为有效，那么根据本发明的这一设计方案，发动机启动过程的剩余次数或剩余行驶距离就不会下降。
针对与不当使用有关的系统错误的出现和/或消除的识别频率的评估，本发明提供了另一种设计方案，将储存在诊断单元的存储器中的状态信息用来进行不当使用的评估，该状态信息与有效行驶循环的存在有关和/或与多个过去的行驶循环的限制运行模式的主动接通有关。通过这一方式可通过统计方式保障与不当使用有关的决定以及评估。
在本发明的另一设计方案中为不当使用评估设计了特征值，至少在每个有效的行驶循环中重新确定该特征值，并且如果特征值达到或超过可预规定的极限值则视为存在不当使用。由此可确保提高不当使用评估的可靠性。其中证明尤其有利的是，在本发明的进一步设计方案中，特征值与检测到的、涉及系统错误的出现和消除的事件次数有关。由此可可靠地识别那些对受监测子系统进行非法干扰的重复操作。
如果在本发明的进一步设计方案中，将在至少每一个有效的行驶循环中得出的特征值储存在诊断单元的存储器的分配给相应行驶循环的存储位置中，并且凭借上一行驶循环的特征值的值来确定相应行驶循环所属的特征值，则可进一步提高可靠性。由此可以在连续的、尤其是有效的行驶循环中重新确定特征值，以将蓄意进行的系统干预与偶然的或适当发生的状态变化有效地区分开来。
本发明的其他优势、特征和细节参见优选实施方式的以下说明。在说明书中列出的上述特征和特征组合以及在下文中列出的特征和特征组合并不仅限于相应给出的组合，而是可应用在其他组合中或单独使用，并且这些变化都处在专利保护范围中。
具体实施方式
根据表格1，下文结合在表格1中列出的、储存在诊断单元的错误存储器中的状态信息对有利实施方法进行阐述。不限制普遍性地，其中的出发点是，诊断单元对机动车辆内燃机的SCR排气后处理系统尤其针对系统错误进行了检查，检查结果是，用于还原氮氧化物的尿素溶液出现了显著的低消耗。这样的系统错误的原因例如可能是，用于配送尿素溶液的配给模块或配给单元的供能中断。
表格1
行驶循环F的编号 … n n+1 n+2 n+3 n+4 … n+m n+m+1 …
错误位B … 0 0 1 1 1 … 1 1 …
模式位M … 0 0 1 1 1 … 1 1 …
剩余启动 … R R R R-1 R-2 … 1 0 …
特征值kx … kn kn+1 kn+2 kn+3 kn+4 … kn+m kn+m+1 …
表格1仅以示例和摘录的方式说明了在诊断单元中的、包含多个存储位置的存储器中的存储内容。其中第一行为直接连续进行的行驶循环F的编号，在本示例中连续编号。第二行中，为各个行驶循环F登记一个错误位B，它体现的是，是否存在系统错误，或在系统检查中是否识别到系统错误的存在或消除。第三行中记录的是各个行驶循环F的模式位M，它说明的是，是否激活了限制运行模式，在本示例中它将限制剩余的、用于正常车辆运行或复位错误位B所准许的发动机启动的次数。
第四行中记录了剩余启动的次数，在所属的行驶循环F结束后可进行这些剩余启动。在第五行即最后一行中记录了不当使用特征值kx，它从量上说明了由诊断单元针对当前行驶循环F进行的不当使用评估的结果。
在由机动车辆用户通过发动机启动或工作电压的提供（点火电路“接通”）开始的、并通过发动机关闭或工作电压的断开（点火电路“断开”）结束的行驶循环F=n和F=n+1中，没有识别到系统错误的存在，因此在此相应的错误位B为零。因此没有理由进行错误报告或激活限制运行模式。与此相应地，模式位M记录为零，且行驶循环F=n和F=n+1中的车辆都具有相同的可预规定次数R的准许的未来启动过程。在这种情况下，故障显示保持关闭。
在行驶循环F=n+2中识别到系统错误，因此置位错误位B，激活限制运行模式，并置位模式位M。向车辆用户显示剩余的发动机启动次数以及限制运行模式的激活，并要求用户消除错误。如上所述，只要在后面的行驶循环F中没有识别到错误消除，且错误位B和模式位M保持置位状态，那么后续行驶循环F的准许的发动机启动次数就会从初值R开始下降，直到在行驶循环F=n+m+1中达到零。
关于在第x行驶循环F中的不当使用特征值Kx，至少根据系统错误的出现和/或消除的识别频率，特别地，至少根据被置位的错误位B或模式位M的记录数量来确定该特征值。特别地，同样还考虑到在过去的各个行驶循环F中的不当使用特征值Kx-1的数值以及所属行驶循环F的编号。因此，针对不当使用特征值Kx可适用以下公式相关性：
kx=f(kx-1,F,Σ(M),Σ(B))
其中F指的是不当使用评估所涉及到的行驶循环的编号，Σ(M)指的是带有被置位的模式位M的所属存储位置的数量，Σ(B)指的是带有被置位的错误位B的所属存储位置的数量。也可以规定，不考虑变量kx-1、F、Σ(M)、Σ(B)中的一个或多个，或者也可考虑在此处未专门列出的其他状态记录内容，将其作为变量。可设计不同函数关系f()用于连结优先考虑的变量kx-1、F、Σ(M)、Σ(B)，它们尤其是以针对系统错误的出现和/或消除的记录频率进行的评估为基础，也就是考虑被置位的错误位B或模式位M的记录频率。这可通过不当使用特征值Kx与变量Σ(M)或相关变量之间的关系来实现。如果不当使用特征值Kx达到或超出可预规定或预定的极限值，则视为存在不当使用。由此以有利的方式应用这一认知，即在错误记录的数量或频率相对更高时，存在正常技术错误原因的可能性相对较低，而存在不被准许的、不当使用造成的干扰的可能性相对更高。
在行驶循环F=n+m+1后（其中可能的发动机启动过程的次数已下降到零），可设计不同的其他操作方式以及反应方式，它们主要取决于，在行驶循环F中或F前的不当使用特征值Kx是否已经达到或超出不当使用识别的临界值。无论如何都进行如下设计，如果没有识别到错误消除或错误位B仍被置位，那么紧接在行驶循环F=n+m+1后进行的启动发动机的尝试至少是不成功的。例如，通过从外部的获得授权的对诊断单元的服务干预，可将剩余启动复位到初值R上，在这之后至少可进行R个发动机启动过程。也可设计将其复位到相对较小的初值R’＜R上，尤其是当在后续行驶循环中重新识别到系统错误时。通过此类的、尤其针对例外情况或紧急状态设计的授权服务干预，可将错误位复位到零。此类服务干预主要针对获得授权的服务人员。
如果在行驶循环F=n+m+1中，不当使用特征值Kx已经达到或超过了不当使用识别的临界值，那么特别进行如下设计，即通过对诊断单元的特别授权服务干预，允许仅仅将剩余启动复位到相对于R有所减小的初值R’＜R上或进一步减小的R”＜R’上。上述主要针对这一情况，即在降低到零的剩余启动值前，虽然识别到错误消除并复位了错误位B，但是不当使用特征值Kx还是已经达到或超出了临界值。
如果在限制运行模式激活的情况下，在降低到零的剩余启动值前，识别到错误消除并任选地复位了错误位B，不当使用特征值Kx还是未能达到或超出临界值，那么将剩余启动值复位到初值R并且复位模式位M。其中特别地，不对不当使用特征值Kx进行复位，而是重新确定，以在考虑历史值的情况下对后续的状态变化进行更可靠的评估。
在此没有特别指出的是，存储器还具有针对其他状态信息的另外的存储位置。特别地，可针对与当前行驶循环的和/或已进行的系统检查的有效评估有关的状态信息设计存储单元。它们同样可用于不当使用评估和用于确定不当使用特征值Kx。
另外不言而喻的是，由于剩余启动值下降到零，在进行授权服务时关于带有技术原因的实际故障对系统组件进行评估。如果确定了错误的技术原因，那么在授权服务过程中也可对用于进行不当使用评估的诊断记录进行复位。优选地，在此也可对不当使用特征值Kx进行复位。

Claims (11)

1.一种用于监测安装在机动车辆中的子系统的方法，其中至少在机动车辆的行驶循环中诊断单元对子系统的系统错误进行检查，所述检查既针对系统错误的出现也针对系统错误的消除而进行，其特征在于，诊断单元根据系统错误出现和/或消除的识别频率进行不当使用评估，以判断所识别到的系统错误的出现和/或消除是否由不当使用造成；在识别到出现系统错误时，限制运行模式将被激活或已激活的限制运行模式将继续运行，在限制运行模式中，在没有识别到系统错误消除的情况下在可预规定的行驶循环次数用完或可预规定的行驶距离用完之后机动车辆的可行驶性将受到限制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，受监测的子系统是分配给机动车辆内燃机的排气后处理系统。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，受监测的子系统是用于减少在内燃机排气中包含的氮氧化物的SCR排气后处理系统，且诊断单元对SCR排气后处理系统的与消耗相关的系统错误进行检查，与无错误的SCR排气后处理系统相比，该系统错误使得用于还原氮氧化物的SCR还原剂的消耗量明显降低。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为诊断单元设置存储器，该存储器包含用于至少在行驶循环中确定的状态信息的存储位置，所述状态信息至少涉及与消耗相关的系统错误的出现和/或消除和/或限制运行模式的主动接通，且用于多个连续的行驶循环的状态信息被保存在存储器中并且至少部分地被调出用于进行不当使用评估。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在限制运行模式激活的情况下，为允许车辆正常运行而保留的发动机启动过程的次数以及所保留的剩余行驶距离的大小从可预规定的初值开始下降。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在正常运行中在识别到系统错误消除时，只有当不当使用评估的结论是不存在不当使用时才允许结束之前激活的限制运行模式；以及/或者如果不当使用评估的结论是存在不当使用，那么已经识别到的错误消除视为无效。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，与限制运行模式的激活和/或继续和/或结束相关的、对与消耗相关的系统错误进行的检查要求存在被评估为有效的行驶循环，该行驶循环至少对于一个行驶循环中和/或两个行驶循环之间的最低行驶时间和/或最低行驶行程和/或车辆最低速度和/或发动机停运时间具有可预规定的值。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，将储存在诊断单元的存储器中的状态信息用来进行不当使用评估，所述状态信息涉及有效行驶循环的存在和/或涉及多个过去的行驶循环的限制运行模式的主动接通。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，为不当使用评估设置了特征值，至少在每个有效的行驶循环中重新确定该特征值，并且如果特征值达到或超过可预规定的极限值则视为存在不当使用。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述特征值与检测到的、涉及系统错误的出现和消除的事件次数有关联。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，将在至少每个有效的行驶循环中确定的特征值储存在诊断单元的存储器的分配给相应行驶循环的存储位置中，并凭借上一行驶循环的特征值的值来确定相应行驶循环相关的特征值。
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