DE10028878A1 - Identification and evaluation of leaks in suction pipe of IC engines - Google Patents

Identification and evaluation of leaks in suction pipe of IC engines

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DE10028878A1
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Abstract

The identification and evaluation method is carried out in 3 steps. Th steps involved are: Measuring of air mass flow behavior and the associated behaviors of further measurement, adjustment and regulating variables of the electronic engine control, during a time span in the different rpm and engine loads. Computing theoretical air mass flow behavior during the time span, from the adjusting, measuring and-or regulating variables of the electronic engine control. Forming a differential curve between the theoretical air mass flow behavior and the measured air mass flow behavior, and using the differential curve for the computing of an effective leak cross section in the suction pipe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung und Bewertung von Lecks im Saugrohr von Verbrennungsmotoren.The invention relates to a method for detecting and evaluating leaks in the intake manifold of internal combustion engines.

Wenn sich bei einer Verbrennungskraftmaschine ein Leck im Saugrohr zwischen Drosselklappe und den Zylindern befindet, wird sogenannte "Falschluft" angesogen. Hierdurch kann die Luftmenge, die in die Zylinder gelangt, nicht mehr exakt geregelt werden, wodurch eine exakte Einstellung des Lambdawertes nicht mehr möglich ist. Eine genaue Einstellung des Lambdawertes ist für einen einwandfreien und insbesondere auch schadstoffarmen Motorbetrieb jedoch von zentraler Bedeutung.If there is a leak in the intake manifold in an internal combustion engine Throttle valve and the cylinders is located, so-called "false air" is sucked in. This means that the amount of air entering the cylinders can no longer be precisely regulated , which means that an exact setting of the lambda value is no longer possible. A precise setting of the lambda value is for a flawless and in particular but also low-pollution engine operation is of central importance.

In herkömmlichen bzw. in Serie befindlichen Steuergeräten werden Lecks im Saugrohr lediglich als allgemeiner Fehler im Bereich Gemischbildung/Lambda-Regelung detektiert. Die applizierten Diagnoseverfahren basieren u. a. auf den Adaptionsfaktoren des Lambda-Regelkreises. Eine Differenzierung zwischen der Vielzahl möglicher Fehlerursachen findet dabei bisher nicht statt. Bei den bisherigen Diagnoseverfahren ist nicht feststellbar, ob der registrierte Fehler auf ein Saugrohrleck oder auf eine anderer Ursache zurückzuführen ist. Eine Abschätzung der Größe eines eventuell im Saugrohr befindlichen Lecks ist demnach ebenfalls nicht möglich. Eine solche Kenntnis ist jedoch relevant, wenn zu entscheiden ist ob, und wenn ja, welche Reparaturmaßnahmen zu ergreifen sind.In conventional or serial control units, there are leaks in the intake manifold only as a general error in the area of mixture formation / lambda control detected. The diagnostic procedures applied are based on a. on the adaptation factors of the lambda control loop. A differentiation between the multitude of possible The causes of errors have not yet occurred. With previous diagnostic procedures cannot be determined whether the registered error is due to a suction pipe leak or to another Cause is due. An estimate of the size of a possibly in the intake manifold Leakage is not possible. However, such knowledge is relevant when it is to be decided whether and, if so, which repair measures are seizing.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Leckerkennung im Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mittels dessen Lecks im Saugrohr zuverlässig erkannt und deren Größe abgeschätzt werden können.Based on this prior art, the object of the invention is a method for To create leak detection in the intake manifold of an internal combustion engine, by means of whose leaks in the intake manifold are reliably detected and their size is estimated can.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a method with the features of claim 1.  

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem physikalischen Effekt, dass der Leckstrom durch einem konstanten Leckquerschnitt bei geringen Saugrohrdrücken besonders groß ist, während die in solchen Betriebspunkten auf regulärem Weg angesaugte Luftmasse relativ klein ist. Bei hohen Saugrohrdrücken ist hingegen der durch den Leckquerschnitt strömende Leckmassenfluss besonders gering, während die regulär angesaugte Luftmenge sehr hohe Werte annimmt.The method according to the invention is based on the physical effect that the Leakage current due to a constant leak cross section at low intake manifold pressures is particularly large, while the regular way in such operating points sucked air mass is relatively small. At high intake manifold pressures, however, is the leakage mass flow flowing through the leak cross section is particularly low, while the regular intake air volume takes very high values.

Dieser Effekt wird dahingehend ausgenutzt, dass über eine gewisse Zeitspanne, in der unterschiedliche Drehzahlen auftreten, der Luftmassenstromverlauf hinter der Drosselklappe im Saugrohr gemessen und mit einem berechneten Luftmassenstromverlauf verglichen wird. Der sich hieraus ergebende Differenzverlauf wird dann dazu verwendet den effektiven Leckquerschnitt abzuschätzen.This effect is used to the effect that over a certain period of time in which different speeds occur, the air mass flow behind Throttle valve measured in the intake manifold and with a calculated Air mass flow curve is compared. The resulting difference course is then used to estimate the effective leak cross section.

Eine Beschränkung auf eine endliche Anzahl diskreter Werte innerhalb der Verläufe der gemessenen bzw. berechneten Größen gemäß Anspruch 2 trägt zur rechnerischen Handhabbarkeit des Problems bei.A restriction to a finite number of discrete values within the courses of the Measured or calculated quantities according to claim 2 contributes to the arithmetic Manageability of the problem.

Die Anordnung der diskreten Werte in ein Raster gemäß Anspruch 3 und die Subtraktion von über alle oder mehrere Rasterfelder gemittelten Werte trägt zur Robustheit der Diagnose bei mit Störungen behafteten Messdaten bei.The arrangement of the discrete values in a grid according to claim 3 and the subtraction of values averaged over all or more grid fields contributes to the robustness of the Diagnostics for measurement data with errors.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den folgenden Unteransprüchen. Insbesondere durch den Einsatz von Neuronalen Approximatoren nach Anspruch 11 in Verbindung mit Anspruch 8 kann der numerische Rechenaufwand soweit gesenkt werden, dass die erfindungsgemäße Abschätzung des Leckquerschnitts auch auf einer Motor-ECU mit geringer Rechenleistung durchgeführt werden kann.Further advantages result from the following subclaims. In particular through the use of neural approximators according to claim 11 in connection with Claim 8, the numerical computational effort can be reduced so far that the Estimation of the leak cross section according to the invention also on an engine ECU low computing power can be performed.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben.The invention will now be described in more detail using an example with reference to the figures described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm der Signalvorverarbeitung und Fig. 1 is a schematic flow diagram of the signal preprocessing and

Fig. 2 ein schematische Ablaufdiagramm der Optimierung der Schwerpunkte. Fig. 2 is a schematic flow diagram of the optimization of the focus.

Das Diagnoseverfahren ist in Signalvorverarbeitung und Neuronale Mustererkennung gegliedert.The diagnostic procedure is in signal preprocessing and neural pattern recognition structured.

In Fig. 1 ist die Signalvorverarbeitung SVV schematisch dargestellt. Als Eingangsgrößen RD dienen die Motordrehzahl nVM(t), die Einspritzzeit tEV(t), die Lambdaspannung Uλ(t) und das Meßsignal L(t) zur Messung des Luftmassenflusses im Saugrohr eingesetzten Luftmassensensors.The signal preprocessing SVV is shown schematically in FIG . The engine speed n VM (t), the injection time t EV (t), the lambda voltage U λ (t) and the measurement signal L (t) for measuring the air mass flow in the intake manifold are used as input variables RD.

Ausgewertet wird das Signal des Motordrehzahlgebers, die Lambda-Sonden-Spannung, die aktuellen Einspritzzeiten und das Meßsignal vom Luftmassenflusssensor. Alternativ zum Signal eines Luftmassensensors kann auch das Signal eines Saugrohrdrucksensors verwendet werden. Sowohl aus dem Signal eines Lufmassensensors als auch aus dem Signal einer Saugrohrdrucksonde kann der Luftmassenstrom L,DK berechnet werden. Da die vier notwendigen Signale in allen gängigen elektronischen Motorsteuerungen vorhanden sind, werden für die Realisierung der Diagnosefunktion keine zusätzlichen Sensoren benötigt.The signal from the engine speed sensor, the lambda probe voltage, the current injection times and the measurement signal from the air mass flow sensor are evaluated. As an alternative to the signal from an air mass sensor, the signal from an intake manifold pressure sensor can also be used. The air mass flow L, DK can be calculated both from the signal from an air mass sensor and from the signal from an intake manifold pressure probe. Since the four necessary signals are available in all common electronic motor controls, no additional sensors are required to implement the diagnostic function.

In einem ersten Verfahrensschritt S1 werden aus den dynamischen Verläufen der Eingangsgrößen statische Werte ermittelt. Dies wird wie folgt erreicht:
Sowohl während der für Abgastests eingesetzten dynamischen Fahrzyklen, als auch während einer normalen Straßenfahrt ergeben sich Phasen in denen Drehzahl und Last über mehrere Arbeitsspiele in etwa konstant bleiben. Solche Phasen sind zur Ermittlung von statischen Werten geeignet. Zur Ermittlung solcher Phasen müssen für die Drehzahl und den Lastwert Schranken festgelegt werden, in denen sich die zur gleichen statischen Stützstelle, welche jeweils ein Wertepaar aus Drehzahl und Luftmassenstrom ist, zugehörigen Größen bewegen dürfen. Im ersten Verfahrensschritt S1 werden für solche "statischen" Stützstellen im Steuergerät die Mittelwerte der Größen Drehzahl, gemessener Luftmassenfluss, mittlere Einspritzzeit und das an der Lambdasonde gemessene Luftverhältnis gebildet.
In a first method step S1, static values are determined from the dynamic courses of the input variables. This is accomplished as follows:
Both during the dynamic driving cycles used for exhaust gas tests and during normal road driving, there are phases in which speed and load remain approximately constant over several work cycles. Such phases are suitable for determining static values. To determine such phases, barriers must be defined for the speed and the load value, in which the variables belonging to the same static support point, which is a pair of values from speed and air mass flow, may move. In the first method step S1, the mean values of the variables speed, measured air mass flow, average injection time and the air ratio measured on the lambda sensor are formed for such “static” support points in the control device.

Bei der Erstellung eines Diagnosetools kann zunächst ein für die in einem späteren Verfahrensschritt stattfindende Mustererkennung relevanter Drehzahl-/Lastbereich festgelegt werden. Dabei wird die Größe "Last" z. B. durch den gemessenen Luftmassenstrom charakterisiert. Der ausgewählte Drehzahl-/Lastbereich sollte nach folgenden Kriterien ausgewählt werden:
When creating a diagnostic tool, a speed / load range that is relevant for the pattern recognition that takes place in a later method step can first be defined. The size "load" z. B. characterized by the measured air mass flow. The selected speed / load range should be selected according to the following criteria:

  • - Der ausgewählte Bereich sollte sowohl bei den gesetzlich festgelegten Abgastest-Fahr­ zyklen, als auch bei "normalem" Alltagsbetrieb möglichst gut mit statischen Stützstellen abgedeckt sein.- The selected area should include both the legally specified emissions test driving cycles, as well as in "normal" everyday operation as well as possible with static ones Support points must be covered.
  • - Die Steilheit der Leckmassenstromänderung sollte in dem ausgewählten Bereich möglichst groß sein.- The slope of the leakage mass flow change should be in the selected range be as large as possible.

In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird aus den während eines Fahrzyklusses ermittelten statischen Werten der Drehzahl nVM, der Einspritzzeit tEV und des Luftverhältnisses λ, die im relevanten Last-/Drehzahlbereich liegen, der theoretische Gesamtluftmassenstrom L,th in die Zylinder abgeschätzt. Hierfür kann beispielsweise ein Statisches Neuronales Netz (SNN) der folgenden Form verwendet werden:
In a second method step S2, the theoretical total air mass flow L, th into the cylinders is estimated from the static values of the speed n VM , the injection time t EV and the air ratio λ determined during a driving cycle, which lie in the relevant load / speed range. For example, a Static Neural Network (SNN) of the following form can be used for this:

L,th = SNN(nVM, tEV).λ (1)
mit λ = f(Uλ ,VK),
L, th = SNN (n VM , t EV ) .λ (1)
with λ = f (U λ , VK ),

wobei Uλ ,VK die Lamdaspannung einer Lambdasonde ist, welche sich im Rohabgasstrom, also vor einem eventuell vorhandenen Katalysator, befindet.where U λ , VK is the lambda voltage of a lambda probe, which is located in the raw exhaust gas flow, that is, in front of a possibly present catalyst.

Die Differenz zwischen dem geschätzten theoretischen Luftmassenstrom in dem die Zylinder L,th und dem gemessenen Luftmassenstrom L,DK entspricht dem Leckmassenstrom L,Leck:
The difference between the estimated theoretical air mass flow in which the cylinders L, th and the measured air mass flow L, DK corresponds to the leak mass flow L, leak :

L,Leck = L,th - L,DK (2) L, leak = L, th - L, DK (2)

Diese Differenz wird im dritten Verfahrensschritt S3 berechnet.This difference is calculated in the third method step S3.

Für die Musterauswertung in dem ausgewählten Bereich wird im vierten Verfahrensschritt S4 sowohl die Drehzahlachse, als auch die Luftmassenstromachse in eine zu wählende Anzahl von Teilabschnitten aufgeteilt, die in der Drehzahl/Luftmassenstrom-Ebene ein Rasterfeld aufspannen. Die Mittelpunkte der Rasterfelder sind durch die i × j Matrix mit i.j = m
For the sample evaluation in the selected area, in the fourth method step S4 both the speed axis and the air mass flow axis are divided into a number of sections to be selected, which span a grid in the speed / air mass flow level. The centers of the grid fields are through the i × j matrix with ij = m

gegeben, wobei die n1. . . i gewählte Drehzahlen und die L,1. . . j gewählte Luftmassenströme sind.given, the n 1.. . i selected speeds and the L, 1. . . j are selected air mass flows.

Im Verfahrensschritt S5 wird jeder nach Gleichung (2) abgeschätzte Leckmassenstrom L,Leck dem Rasterfeld in M zugeordnet, zu dessen Mittelpunkt der aus Drehzahl und Luftmassenstrom gebildete Lastwert den kleinsten Abstand hat. Liegt für jedes der m Rasterfelder in (3) mindestens ein geschätzter Leckmassenstromwert L,Leck vor, so wird zur Ermittlung der Luftmassenstrom-Differenzwerte ΔL,1. . . m in den m Rasterfeld-Mittel­ punkten aus den m Leckmassenstromwerten L,Leck eine Interpolations-Funktion benötigt. Empirische Untersuchungen haben ergeben, dass für den funktionalen Zusammenhang
In method step S5, each leak mass flow L, leak estimated according to equation (2) is assigned to the grid in M, to the center of which the load value formed from the speed and air mass flow has the smallest distance. If there is at least one estimated leak mass flow value L, leak for each of the m grid fields in (3), then Δ L, 1 is used to determine the air mass flow difference values . . . m in the m grid mean points from the m leak mass flow values L, leak requires an interpolation function. Empirical studies have shown that the functional relationship

L,Leck_1. . . m = f(nVM_1. . . m, tEV_1. . . m) (4)
L, leak_1. . . m = f (n VM_1... m , t EV_1... m ) (4)

die spezielle Form der Ebenengleichung
the special form of the plane equation

L,Leck_1. . . m = a.nVM_1. . . m + b.tEV_1. . . m (5)
L, leak_1. . . m = at VM_1. . . m + bt EV_1. . . m (5)

besser geeignet ist, als die allgemeine Ebenengleichung
is more suitable than the general level equation

L,Leck_1. . . m = a.nVM_1. . . m + b.tEV_1. . . m + c. (6) L, leak_1. . . m = at VM_1. . . m + bt EV_1. . . m + c. (6)

Die Parameter a und b der Ausgleichsebene können nach der "Methode der kleinsten Quadrate" (Least Squares) ermittelt werden. Mit Hilfe der erhaltenen Ebenengleichung (5) können dann die geschätzten Luftmassenstrom-Differenzwerte ΔL,1. . . m in den Rastermittelpunkten im Verfahrensschritt S6 berechnet werden (vgl. Matrix M aus Gleichung (3)):
The parameters a and b of the compensation plane can be determined using the "least squares" method. Using the level equation (5) obtained, the estimated air mass flow difference values Δ L, 1. . . m are calculated in the grid center points in method step S6 (cf. matrix M from equation (3)):

Prüfstandsmessungen und Praxistests haben gezeigt, dass Luftmassenstromwerte und Einspritzzeiten in vielen Fällen noch mit Offsets behaftet sind. Ein Grund für einen solchen Offset kann z. B. ein Temperatur-Drift des Luftmassenmesser sein, der entweder durch eine relativ hohe oder eine relativ niedrige Ansauglufttemperatur verursacht wird. Ähnliche Auswirkungen wie ein Offset direkt am Luftmassenmesser hat noch eine Anzahl anderer Faktoren, wie Verschmutzungen an den Einspritzventilen, unterschiedliche Kraftstoffqualitäten usw. Bei einer schlechteren Kraftstoffqualität kommt es zu einem Anstieg der Einspritzzeit. Dieser Anstieg müßte für gleiche Luftmassenwerte bei unterschiedlichen Drehzahlen in etwa den gleichen prozentualen Wert haben. Leider verhindert hier die nichtlineare Kennlinie der Einspritzventile einen exakt gleichen prozentualen Einspritzzeit-Anstieg.Test bench measurements and practical tests have shown that air mass flow values and Injection times in many cases still involve offsets. A reason for one such an offset can e.g. B. be a temperature drift of the air mass meter, either is caused by a relatively high or a relatively low intake air temperature. A number has similar effects as an offset directly on the air mass meter other factors, such as dirt on the injection valves, different Fuel qualities, etc. If the fuel quality is poorer, there is a Increase in injection time. This increase should contribute to the same air mass values different speeds have approximately the same percentage value. Unfortunately here the non-linear characteristic of the injection valves prevents an exactly the same percentage increase in injection time.

Das Problem der Offsets wird deshalb auf folgende Weise gelöst: Die zu den Luftmassenstrom-Differenzwerten ΔL zugehörigen Luftmassenstromwerte L,DK am Luftmassenmesser sind in der Matrix ΔL aus Gleichung (8) jeweils zeilenweise konstant (vgl. Gleichung (3)). Ein für jeweils gleiche Luftmassenstromwerte L,DK gleiches Offset der Luftmassenmessung hat auf alle Werte einer Zeile also die gleichen Auswirkungen. Solche Offsets können durch Subtraktion des Mittelwerts aller Elemente einer Zeile von den einzelnen Zeilenelementen eliminiert werden:
The problem of offsets is therefore solved in the following way: The air mass flow values L, DK associated with the air mass flow difference values Δ L on the air mass meter are constant line by line in the matrix Δ L from equation (8) (see equation (3)). An equal offset of the air mass measurement for the same air mass flow values L, DK therefore has the same effects on all values of a line. Such offsets can be eliminated by subtracting the mean of all elements in a row from the individual row elements:

Dies geschieht im Verfahrensschritt S7.This takes place in step S7.

Die so erhaltenen Matrizenelemente ΔN,1. . . i,1. . . j sollen dazu verwendet werden mittels eines Neuroapproximators den effektiven Leckdurchmesser abzuschätzen. Es empfiehlt sich jedoch nicht alle Matrizenelemente von ΔN als Eingänge des Neuroapproximators zu verwenden, sondern mehrere Matrizenelemente zu jeweils einem Eingang zusammenzufassen. Würde man alle Matrixelemente als einzelne Eingänge verwenden, so träten die unter dem Begriff "Fluch der Dimensionen" bekannten Problemstellungen auf. Im Verfahrensschritt S8 werden deshalb die Dimensionen des Musters reduziert.The matrix elements Δ N, 1 thus obtained . . . i, 1. . . j should be used to estimate the effective leak diameter using a neuroapproximator. However, it is not recommended to use all matrix elements of Δ N as inputs of the neuroapproximator, but to combine several matrix elements into one input each. If all matrix elements were used as individual inputs, the problems known as "curse of dimensions" would arise. In step S8, the dimensions of the pattern are therefore reduced.

Für die Abtastung des erhaltenen Musters mit einer frei wählbaren Anzahl von nE Neuro-Approximator-Eingängen kann z. B. eine entsprechende Anzahl von Schwerpunkten im untersuchten Drehzahl-/Luftmassenstrombereich beliebig festgelegt werden. Alle Elemente der ΔN-Matrix werden in jedem Schwerpunkt entsprechend des Abstandes zu diesem Schwerpunkt mit einer Gauss-Kurve nach Gleichung (9) gewichtet. Für den r­ten Eingang gilt:
For the scanning of the pattern obtained with a freely selectable number of n E neuro-approximator inputs, e.g. B. a corresponding number of focal points in the examined speed / air mass flow range can be set arbitrarily. All elements of the Δ N matrix are weighted in each center of gravity according to the distance to this center of gravity with a Gauss curve according to equation (9). The following applies to the red entrance:

Luftmassenflußschwerpunkte der nE Eingänge:
S,1, S,2, S,3, . . . S,nE
Drehzahlschwerpunkte der nE Eingänge:
nS,1, nS,2, nS,3, . . . nS,nE
Normierung des Luftmassenstroms:
Air mass flow centers of the n E inputs:
S, 1 , S, 2 , S, 3,. , , S, nE
Speed focus of the n E inputs:
n S, 1 , n S, 2 , n S, 3,. , , n S, nE
Standardization of the air mass flow:

Normierung der Drehzahl:
Standardization of the speed:

Für jeden Schwerpunkt erhält man also eine Wichtungsmatrix Wr, mit der die Elemente von ΔN gewichtet werden. Da diese Wichtungsmatrizen, nachdem sie in dieser Weise festgelegt wurden, konstant gehalten werden, können die Matrizen-Werte im Steuergerät abgespeichert werden und müssen nicht online berechnet werden.For each center of gravity, a weighting matrix W r is obtained with which the elements of Δ N are weighted. Since these weighting matrices are kept constant after they have been defined in this way, the matrix values can be stored in the control unit and do not have to be calculated online.

Für den Wert des r-ten Eingangs gilt folgende Berechnung:
The following calculation applies to the value of the rth input:

i l|r = Spur(Wr TN) (10)il | r = trace (W r TN ) (10)

Die Signalvorverarbeitung ist nun abgeschlossen. Die hierbei erhaltenen Werte (vgl. Gleichung 10) werden nun klassifiziert, das heißt aus ihnen wird die Größe eines eventuellen Lecks abgeschätzt. Eine solche Klassifikation ist grundsätzlich mit unterschiedlichen Methoden und Verfahren möglich. Dazu gehören auch Mustererkennungs-Verfahren, da, wie oben beschrieben, die Größe des Leckmassenstroms in Abhängigkeit von der Drehzahl typische Verläufe aufweist.Signal preprocessing is now complete. The values obtained here (cf. Equation 10) are now classified, that is, they become the size of one possible leaks estimated. Such a classification is always included different methods and procedures possible. That also includes  Pattern recognition method because, as described above, the size of the Leakage mass flow has typical courses depending on the speed.

Eine Möglichkeit zur Klassifikation besteht in der Verwendung von Neuro-Klassifikatoren. Solche Neuro-Klassifikatoren, die z. B. auf einem einfachen statischen Multi-Layer- Perceptron basieren, lassen sich automatisiert parametrieren und sind für die vorliegende Aufgabe besonders geeignet. Die Struktur des Multi-Layer-Perceptrons - vor allem die Parameter "Anzahl der Eingänge" und "Anzahl der Wichtungen" - müssen dabei aber jeweils mit Hilfe empirischer Untersuchungen optimiert werden. Als Ausgangsgröße des Multi-Layer Perceptrons kann die Querschnittsfläche des Lecks verwendet werden. Da der geschätzte Leckquerschnitt fehlerbehaftet ist, bedarf der vom Neuro-Approximator geschätzte Leckquerschnitt in der Regel noch einer Signalnachverarbeitung. Ein bestimmter diagnostizierter Leckquerschnitt sollte vom Steuergerät nur dann als Fehler angezeigt werden, falls der diagnostizierte Leckquerschnitt einen hinreichenden Sicherheitsabstand zum Schätzfehler hat. Weiterhin ist auch eine mehrfache Wiederholung der Diagnose mit neuen Meßwerten sinnvoll. Die unterschiedlichen Schätzwerte können dabei statistisch ausgewertet werden.One way to classify is to use neuro classifiers. Such neuro-classifiers, which, for. B. on a simple static multi-layer Perceptron based, can be parameterized automatically and are for the present Task particularly suitable. The structure of the multi-layer perceptron - especially that Parameters "number of inputs" and "number of weightings" - must be used can be optimized with the help of empirical studies. As the output variable of the Multi-layer perceptrons can use the cross-sectional area of the leak. There the estimated leak cross-section is faulty, that of the neuro-approximator is required Estimated leakage cross-section usually after signal processing. On The control unit should only diagnose a certain diagnosed leak cross section as an error are displayed if the diagnosed leak cross-section is sufficient Safety margin to the estimation error. Furthermore, there is also a multiple It makes sense to repeat the diagnosis with new measured values. The different Estimates can be statistically evaluated.

Es wird nun noch dargestellt, wie die Lage der Schwerpunkte optimiert werden kann. Wie in Fig. 2 dargestellt, werden zunächst die Rohdaten der Signalvorverarbeitung zugeführt (s. auch Fig. 1). Mittels der Signalvorverarbeitung werden sowohl Trainings- als auch Validierungsdaten erzeugt. Mit den Trainingsdaten wird der oben beschriebene Neuroklassifikator trainiert, das heißt der Neuroklassifikator lernt die von ihm später zu erkennenden Muster. Mit den Validierungsdaten wird dann der Neuroklassifikator getestet. Die Ergebnisse dieses Tests werden einem genetischen Algorithmus unterzogen. Sind die Ergebnisse unbefriedigend, wird die Lage der Schwerpunkte in der Signalvorverarbeitung verschoben und der Zyklus erneut durchlaufen. Die Schleife wird abgebrochen, wenn die Ergebnisse des Neuroklassifikatortests eine ausreichend hohe Qualität aufweisen.It is now shown how the location of the focal points can be optimized. As shown in FIG. 2, the raw data are first fed to the signal preprocessing (see also FIG. 1). Both training and validation data are generated using signal preprocessing. The neuroclassifier described above is trained with the training data, that is to say the neuroclassifier learns the patterns to be recognized by it later. The neuroclassifier is then tested with the validation data. The results of this test are subjected to a genetic algorithm. If the results are unsatisfactory, the focus of the signal preprocessing is shifted and the cycle is repeated. The loop is terminated if the results of the neuroclassifier test are of a sufficiently high quality.

Claims (11)

1. Verfahren zur Erkennung und Bewertung von Lecks im Saugrohr von Verbren­ nungsmotoren mit folgenden Schritten:
  • - Messen wenigstens eines Luftmassenstromverlaufs und des zugehörigen Verlaufs weiterer Meß-/Stell- und Regelgrößen der elektronischen Motorsteuerung während einer Zeitspanne, in der unterschiedliche Drehzahlen und Motorlasten auftreten,
  • - Schätzen wenigstens eines theoretischen Luftmassenstromverlaufs während der Zeitspanne aus den Stell-, Meß- und/oder Regelgrößen der elektronischen Motorsteuerung,
  • - Bilden eines Differenzverlaufes zwischen dem theoretischen Luftmassen­ stromverlauf und dem gemessenen Luftmassenstromverlauf,
  • - Verwendung der Differenzverlaufs zur Schätzung eines effektiven Leckquerschnitts im Saugrohr.
1. Procedure for the detection and evaluation of leaks in the intake manifold of internal combustion engines with the following steps:
  • Measuring at least one air mass flow curve and the associated curve of further measurement / actuating and control variables of the electronic engine control system during a period in which different speeds and engine loads occur,
  • - Estimating at least one theoretical air mass flow curve during the period from the manipulated, measured and / or controlled variables of the electronic engine control,
  • Formation of a difference profile between the theoretical air mass flow profile and the measured air mass flow profile,
  • - Using the difference course to estimate an effective leak cross-section in the intake manifold.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Verläufen der gemessenen und berechneten und/oder geschätzten Größen eine Mehrzahl diskreter Werte erzeugt und zur Schätzung des effektiven Leckquerschnitts ver­ wendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that from the courses a plurality of the measured and calculated and / or estimated quantities generated discrete values and used to estimate the effective leak cross section is applied. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte in Abhängigkeit von mindestens einer Lastgröße in ein Raster sortiert werden.3. The method according to claims 1 to 2, characterized in that the Values sorted in a grid depending on at least one load size become. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den diskreten Differenzwerten Interpolationsgeraden bzw. Interpolationsebenen gebildet werden, deren Eigenschaften zur Schätzung des effektiven Leckquerschnitts verwendet werden. 4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that from the discrete difference values interpolation lines or interpolation planes are formed the properties of which are used to estimate the effective leak cross section be used.   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer oder mehreren Lastgrößen sortierten Differenzwerten oder daraus gebildete Interpolationswerte auf das Vorliegen bestimmter Muster untersucht werden.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that difference values sorted by or from one or more load variables formed interpolation values are examined for the presence of certain patterns become. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein spezieller Drehzahl-/Lastbereich so ausgewählt wird, dass der Betrag der Ableitung der Differenzwerte nach ausgewählten Lastgrößen innerhalb dieses Bereichs möglichst große Werte annimmt.6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that a special speed / load range is selected so that the amount of derivative the difference values according to selected load sizes within this range takes the greatest possible values. 7. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eventu­ elle Offsets und/oder Sensorfehler durch Subtraktion des Mittelwerts der Differenzen zwischen gemessenen und geschätzten Luftmassenströmen bei ähnlicher Last aber unterschiedlicher Drehzahl beseitigt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that eventu All offsets and / or sensor errors by subtracting the mean of the Differences between measured and estimated air mass flows for a similar one Load but different speeds can be eliminated. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Gesamtzahl der interpolierten oder gemessenen Funktionswerte der Rasterpunkte gebildete Muster mit nur einigen wenigen Schwerpunkten ausgewertet wird, wobei die einzelnen Funktionswerte der Rasterpunkte jeweils gemäß ihres Abstandes von dem jeweiligen Schwerpunkt gewichtet werden.8. The method according to claims 3 to 7, characterized in that the by the total number of interpolated or measured function values of the Patterns formed with only a few focal points is evaluated, the individual function values of the halftone dots in each case weighted according to their distance from the respective center of gravity. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Schwerpunkte mit Hilfe genetischer Algorithmen oder sonstiger Suchalgorithmen ermittelt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that focal points with Be determined with the help of genetic algorithms or other search algorithms. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fuzzy-Techniken zur Schätzung des effektiven Leckquerschnitts eingesetzt werden.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that fuzzy techniques are used to estimate the effective leak cross section become. 11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Neuronaler Approximator zur Schätzung des effektiven Leckquerschnitts eingesetzt wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one neural approximator to estimate the effective Leak cross section is used.
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