DE10043501A1 - Diagnoseverfahren bei einem Sensor, insbesondere einem Klopfsensor - Google Patents
Diagnoseverfahren bei einem Sensor, insbesondere einem KlopfsensorInfo
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Abstract
Es wird ein Diagnoseverfahren bei der Auswertung von Sensorsignalen, insbesondere bei der Auswertung der Ausgangssignale eines Klopfsensors bei einer Brennkraftmaschine angegeben, bei dem aus dem aufbereiteten Sensorsignal Referenzpegel ermittelt werden, die zur Fehlererkennung mit vorgebbaren unteren und/oder oberen Grenzwerten verglichen werden. Bei einer vorgebbaren Abweichung der Referenzpegel von den Grenzwerten wird auf einen Fehler erkannt. Wenigstens einer der beiden Grenzwerte wird doppelt gewählt, wobei die Auswahl des einen oder anderen doppelten Grenzwertes anhand vorgebbaren Bedingungen der Brennkraftmaschine erfolgt.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Diagnoseverfahren bei einem
Sensor, insbesondere einem Klopfsensor bei einer
Brennkraftmaschine nach der Gattung es Hauptanspruchs.
Es ist bekannt, dass bei Sensoren, beispielsweise bei
Klopfsensoren, die für eine Klopferkennung und damit für
eine Klopfregelung für eine Brennkraftmaschine verwendet
werden, eine zuverlässige Diagnose durchgeführt werden muß,
bei der sichergestellt wird, das einerseits Fehlfunktionen
des Sensors zuverlässig erkannt werden und andererseits
Fehlerkennungen, beispielsweise irrtümliches Erkennen von
Klopfen zuverlässig verhindert wird.
Klopfsensoren sind beispielsweise jeweils einem Zylinder
einer Brennkraftmaschine zugeordnet, sie geben ein
Ausgangssignal ab, das nach einer Signalaufbereitung und
einem speziellen Auswerteverfahren erkennen läßt, ob in dem
betreffenden Zylinder Klopfen aufgetreten ist, also eine
klopfende Verbrennung vorgekommen ist oder nicht. Beim
Klopfen handelt es sich dabei um unerwünschte Verbrennungen,
die es zu vermeiden gilt.
Ein Verfahren zur Klopferkennung einschließlich einer
Diagnose ist beispielsweise aus der Druckschrift PCT DE 94/01041
bekannt ist. Bei diesem bekannten Verfahren werden
vom Steuergerät der Brennkraftmaschine, wie allgemein üblich
bei Verfahren zur Klopferkennung, aus den Ausgangssignalen
des Klopfsensors oder der Klopfsensoren, beispielsweise
Körperschallsensoren, drehzahlabhängige normierte
Referenzpegel gebildet. In Abhängigkeit von diesen
Referenzpegeln werden drehzahlabhängige
Referenzpegelschwellen gebildet, wobei jeweils eine obere
und eine untere Referenzpegelschwelle ermittelt wird. Die
beiden Referenzpegelschwellen werden in einem elektronischen
Speicher des Steuergerätes der Brennkraftmaschine als
Kennlinie abgelegt. Die Bildung der Referenzpegel erfolgt
so, dass sie der Lautstärke der Brennkraftmaschine im
klopfreien Betrieb entsprechen. Dazu werden die
Referenzpegel bzw. die daraus abgeleiteten normierten
Referenzpegel mit Hilfe einer Integration der
Ausgangssignale der Klopfsensoren bei solchen Bedingungen
durchgeführt wird, bei denen kein Klopfen erkannt wurde,
beispielsweise innerhalb eines vorgebbaren Messfensters.
Zur eigentlichen Fehlererkennung wird beim bekannten
Verfahren jeder aktuelle normierte Referenzpegel mit den
beiden drehzahlabhängigen Referenzpegelschwellen verglichen.
Bei einer vorgebbaren Abweichung des aktuellen normierten
Referenzpegels wird auf eine Fehlfunktion erkannt. Dabei
wird bspw. bei Unterschreiten des unteren
Referenzpegelsschwellwertes auf ein Abfallen des
Klopfsensors erkannt, da in diesem Fall kein Signal zur
Auswerteeinrichtung gelangen kann. Bei einem Überschreiten
des oberen Referenzpegels wird ebenfalls auf eine
Fehlfunktion erkannt.
Um einen Sicherheitsabstand zum hohen Grundgeräuschpegel der
durch Rauschen, Einstrahlung in die Klopfsensorleitung usw.
verursacht wird, einzuhalten, wird die Diagnose beim
bekannten Verfahren erst oberhalb einer gewissen
Mindestdrehzahlschwelle durchgeführt. Diese Schwelle wird so
gewählt, dass der Abstand des normierten Referenzpegels zum
Grundgeräusch so groß ist, dass eine zuverlässige
Überprüfung durchgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Diagnose
schon bei deutlich kleineren Drehzahlen durchgeführt werden
kann als beim Stand der Technik. Dadurch können in
vorteilhafter Weise Klopfsensorfehler oder Fehlfunktionen
bestimmter Sensoren früher erkannt werden und damit eine
Motorschädigung verhindert werden.
Erzielt werden diese Vorteile mit einem Verfahren zur
Diagnose und zur Fehlererkennung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1. Dabei werden in einer Auswerteeinrichtung aus
den Ausgangssignalen des Sensors Referenzpegel gebildet, die
zur Fehlererkennung mit oberen und/oder unteren Grenzwerten
verglichen werden und bei einer vorgebbaren Überschreitung
des oberen und/oder Unterschreitung des unteren Grenzwertes
durch den aktuellen Referenzpegel wird auf einen Fehler
geschlossen. Die Diagnose wird jedoch nur dann durchgeführt,
wenn eine minimale Erkennungsschwelle überschritten wird,
die jedoch zwei unterschiedliche Werte annehmen kann.
Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den
Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein erfindungsgemäßes
Auswerteverfahren, Fig. 2 eine aus der Druckschrift
PCT/DE 94/01041 bekannte Vorrichtung zur Klopferkennung, die
auch in der Zage ist, das erfindungsgemäße Verfahren nach
Fig. 1 durchzuführen. In Fig. 3 sind einige
Referenzpegelverläufe über der Drehzahl aufgetragen.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, das die Vorgehensweise bei der Diagnose des
Klopfsensors erkennen läßt. Zur Diagnose eines Klopfsensors
wird der normierte Referenzpegel, also der Referenzpegel mit
Berücksichtigung der eingesetzten Verstärkerstufe mit einer
oberen und einer unteren applizierbaren Erkennungsschwelle
verglichen. Überschreiten die normierten Referenzpegel die
obere Schwelle bzw. unterschreiten die normierten
Referenzpegel die untere Schwelle, wird ein Fehler erkannt.
Die genaue Vorgehensweise bei der Bildung der normierten
Referenzpegel bei einer Einrichtung zur Klopferkennung wird
beispielsweise in der. Druckschrift PCT/DE 94/01041
beschrieben und wird daher an dieser Stelle nicht näher
erläutert.
Durch elektromagnetische Einstrahlungen auf die
Sensorleitung ist der Störabstand zur unteren
Erkennungsschwellen bei niedrigen Drehzahlen und damit
geringen Geräuschen sehr gering. Um eine sichere
Fehlererkennung zu gewährleisten, kann die Diagnose erst ab
einer applizierbaren Drehzahlschwelle freigegeben werden.
Durch diese relativ hohe Drehzahlschwelle kann bei der
bekannten Lösung ein Fehler erst relativ spät erkannt
werden.
Bei dem in Fig. 1 als Blockschaltung dargestellten
Ausführungsbeispiel wird bei der Diagnose, die
beispielsweise im Steuergerät der Brennkraftmaschine
abläuft, wie folgt vorgegangen: Zur Diagnosefreigabe wird in
Block 10 geprüft, ob die Motordrehzahl bzw.
Brennkraftmaschinendrehzahl nmot größer ist als eine obere
Drehzahlschwelle DZSO. Ist dies der Fall und liegt außerdem
die Bedingung vor, dass die Klopfregelung aktiv ist, wird am
Ausgang der UND-Abfrage 11 ein entsprechendes Signal
abgegeben. Dieses Signal wird dem Block 12 zugeführt, an
dessen Ausgang die Bedingung "Diagnose aktiv" entsteht,
sofern sein Inhalt größer oder gleich 1 ist.
Neben der Diagnosefreigabe wird noch ein Bandendetest
durchgeführt. Bei diesem Bandendetest wird im Block 13
überprüft, ob die Motordrehzahl nmot größer ist als eine
zweite Drehzahlschwelle DZSB. Ergibt dieser Vergleich, dass
die Drehzahl nmot größer ist als die Drehzahlschwelle
Bandendetest DZSB wird dem UND-Block 14 eine entsprechende
Information zugeführt. Sofern die Bedingung "Bandendetest"
erfüllt ist und erkannt wird, dass die Motordrehzahl größer
ist, als die Drehzahlschwelle Bandendetest DZSB, wird die
Bedingung "Diagnose aktiv" über Block 12 ausgegeben und die
Klopfsensordiagnose durchgeführt.
Sofern die Bedingung "Diagnose aktiv" vorliegt, wird in
Block 15 geprüft ob die Motordrehzahl über einer unteren
Drehzahlschwelle DZSU liegt. Ist diese Bedingung erfüllt,
wird an dem UND-Block 16 die entsprechende Information
weitergeleitet. Weiterhin wird in Block 17 überprüft ob der
normierte Referenzpegel REFPN kleiner ist als eine untere
Referenzpegelschwelle REFPU. Diese untere
Referenzpegelschwelle REFPU wird in Block 18
drehzahlabhängig gebildet. Bei der Bildung der
Referenzpegelschwelle läuft beispielsweise ein Verfahren ab
wie es in der Druckschrift PCT/DE 94/01041 in Verbindung mit
einer Berechnung von Referenzpegeln beschrieben wird.
Ergibt die Abfrage in Block 17, dass der normierte
Referenzpegel REFPN größer ist als die untere Schwelle
REFPU, wird ein entsprechendes Signal an den Block 16
abgegeben. In Block 16 erfolgt eine UND-Abfrage, die nur
dann ein ja-Ausgangssignal (high) abgibt, wenn die Abfrage
in Block 15 erfüllt ist, also die Motordrehzahl größer als
die untere Drehzahlschwelle ist und auch der normierte
Referenzpegel REFPN kleiner ist als die untere Schwelle
REFPU.
Am Ausgang des Blocks 19 wird die Information, dass ein
Klopfsensorfeder vorliegt, abgegeben, wenn der Ausgang des
Blocks 16 aktiv ist, weithin wird ein Klopfsensorfehler
erkannt, wenn im Block 20 erkannt wird, dass der normierte
Referenzpegel REFPN größer ist als der in Block 21 gebildete
obere Schwellwert REFPO. Dieser obere Schwellwert REFPO wird
dabei im Block 21 ebenfalls drehzahlabhängig gebildet.
Durch die in Fig. 1 beschriebene Vorgehensweise, bei der
zwei separate Drehzahlschwellen DZSO und DZSU für die obere
und die untere Erkennungsschwelle ausgewertet werden, kann
die Diagnose der oberen Erkennungsschwelle DZSO schon bei
deutlich kleineren Drehzahlen durchgeführt werden. Dadurch
können Fehler des Klopfsensors früher erkannt werden und
damit Motorschädigungen verhindert werden, da das
Steuergerät, in dem die in Fig. 1 dargestellte
Fehlererkennung bzw. Diagnose abläuft, rechtzeitig eine
Zündwinkelverschiebung vornehmen kann.
Um eine automatische Klopfsensorerkennung im Rahmen eines
Bandendetestes zu ermöglichen, wird die Lastschwelle in
diesem Fall völlig aufgehoben. Für den Bandendetest gibt es
eine eigene Drehzahlschwelle. Diese Drehzahlschwelle DZSB
muß über der normalen Drehzahlschwelle liegen um eine
sichere Erkennung des Klopfsensors zu ermöglichen.
In Fig. 2 ist eine Einrichtung zur Klopferkennung
dargestellt, in der das vorstehend beschriebene
Auswerteverfahren ablaufen kann. Diese
Klopferkennungseinrichtung ist bereits aus der Druckschrift
PCT/DE 94/01041 bekannt.
Bei einer solchen Einrichtung zur Klopferkennung sind der
nur schematisch dargestellten Brennkraftmaschine 22 zwei
Klopfsensoren 23a und 23b zugeordnet, die an vorgebbaren
Stellen der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Die
Klopfsensoren 23a und 23b liefern die Signale S1 und S2 an
eine Auswerteschaltung 24, die über einen Eingang E1 mit
einem Mikroprozessor bzw. Rechner 25 verbunden ist. Der
Rechner ist Bestandteil eines nicht näher dargestellten
Steuergerätes der Brennkraftmaschine. Dem Rechner 25 können
über einen weiteren Eingang E2 zusätzliche Signale, bspw.
ein Drehzahlsignal nmot zugeführt werden. Der Rechner 25
steuert in Abhängigkeit von den zugeführten Signalen bspw.
die Zündungsendstufen 26 der Brennkraftmaschine und/oder
weitere Einrichtungen wie Einspritzventile usw. an, bspw.
durch Abgabe geeigneter Signale am Ausgang A. Die gesamte
Auswerteschaltung kann auch komplett im Rechner 25 des
Steuergerätes der Brennkraftmaschine integriert sein.
Die Auswerteschaltung 24 umfaßt bspw. wenigstens ein
Verstärker 27 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor, dem über
einen Multiplexer 28 abwechslungsweise die von den
Klopfsensoren 23a und 23b gelieferten Ausgangssignale S1 und
S2 zugeführt werden. In einem nachfolgendem Bandpaß 29 sowie
einer Demodulationsschaltung 30, bspw. einem Gleichrichter
werden die Signale weiterverarbeitet und schließlich im
Integratol 31 aufintegriert. Die integrierten Signale bzw.
der sich einstellende Integratorwert wird mit KI bezeichnet.
Der Wert von KI wird in einem Komparator 32 mit einem
Referenzpegel verglichen, das Vergleichsergebnis läßt
Klopfen erkennen, wenn der Wert von KI den Referenzpegel REF
um vorgebbare Werte überschreitet.
Der Komparator 19 oder ein weiteres, in Fig. 2 nicht
dargestellte Vergleichsmittel denen auch die Signale KI und
REF zugeführt werden, dienen auch zur Fehlererkennung bzw.
Diagnose. Dabei laufen die in Fig. 1 beschriebenen
Verfahren ab.
In Fig. 3 ist ein Beispiel für den Verlauf einer oberen und
eines unteren Referenzpegelschwelle REFPO, REFPU über der
Drehzahl nmot sowie ein minimaler Referenzpegel dargestellt.
Durch Aufspaltung dieses minimalen Referenzpegels in zwei
unterschiedliche Referenzpegel DZSO und DZSU lassen sich die
erfindungsgemäßen Vorteile erzielen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Diagnose bei der Auswertung von
Sensorsignalen, insbesondere bei der Auswertung der
Ausgangssignale eines Klopfsensors bei einer
Brennkraftmaschine, mit einer Auswerteeinrichtung die aus
den Ausgangssignalen einen Referenzpegel bildet, der zur
Fehlererkennung mit oberen und/oder unteren Grenzwerten
verglichen wird und bei einer vorgebbaren Überschreitung
der oberen und/oder Unterschreitung des unteren
Grenzwertes durch den aktuellen Referenzpegels auf einen
Fehler geschlossen wird und die Diagnose nur dann
durchgeführt wird, wenn eine minimale Erkennungsschwelle
überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass als
minimale Erkennungsschwelle zwei unterschiedliche
Schwellen gewählt werden.
2. Verfahren zur Fehlererkennung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden minimalen
Erkennungsschwellen Drehzahlschwellen sind oder von der
Drehzahl abhängige Schwellen sind.
3. Verfahren zur Fehlererkennung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass sofern die untere
Erkennungsschwelle vom Referenzwert überschritten wird,
eine Diagnose hinsichtlich des oberen Grenzwertes für den
Referenzpegel erfolgt und Diagnose hinsichtlich des
unteren Grenzwertes noch unterdrückt wird.
4. Verfahren zur Fehlererkennung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass bei einem Bandendetest anstelle der
oberen minimalen Erkennungsschwelle eine andere minimale
Erkennungsschwelle genommen wird, die größer ist als die
minimale Erkennungsschwelle und dass die Diagnose auch
durchgeführt wird; wenn die Klopfregelung nicht aktiv
ist.
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DE102014102324A1 (de) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zum Erkennen einer klopfenden Verbrennung einer Brennkraftmaschine |
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