DE102005027565A1 - Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Umgebungsdrucksensors und eines Saugrohrdrucksensors - Google Patents

Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Umgebungsdrucksensors und eines Saugrohrdrucksensors Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Umgebungsdrucksensors (7) und eines Saugrohrdrucksensors (6) einer Brennkraftmaschine, kann ein defekter Saugdrucksensor bzw. ein defekter Umgebungsdrucksensor eindeutig erkannt werden, indem Signale des Umgebungsdrucksensors (7) und des Saugrohrdrucksensors (6) im Stand der Brennkraftmaschine gemessen und der durch das Sensorsignal des Umgebungsdrucksensors (7) repräsentierte Umgebungsdruck (p_U) mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors (6) repräsentierte Saugrohrdruck (p_S) miteinander verglichen werden und bei einer Abweichung größer einem Maximalwert (DELTAp) mindestens ein weiteres Sensorsignal im Betrieb der Brennkraftmaschine gemessen wird und zur Identifikation des fehlerhaften Sensors herangezogen werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlerdiagnose eines Umgebungsdrucksensors und eines Saugrohrdrucksensors einer Brennkraftmaschine.
  • In Steuergeräten für Brennkraftmaschinen gibt es Diagnosefunktionen, die eine Fehlfunktion der einzelnen Drucksensoren erkennen können. Bei Systemen mit zwei Drucksensoren kann es bei bekannten Diagnosefunktionen zu einer Fehlerkennung des falschen Sensors kommen, was z.B. zum Tausch eines fehlerfreien Sensors führen kann.
  • Probleme des Standes der Technik
  • Eine Fehlerkennung eines vermeintlich defekten Sensors führt dazu, dass statt des defekten Sensors der fehlerfreie Sensor als defekt eingestuft und gegebenenfalls z.B. in einer Fachwerkstatt ausgetauscht wird. Dies führt weiter dazu, dass das Fahrzeug evtl. nach kurzer Zeit wieder zur Reparatur in die Werkstatt kommt. Dadurch entstehen höhere Kosten, da zuvor fehlerfreie Sensoren ausgetauscht wurden und nun der defekte Sensor ausgetauscht wird.
  • Ziel der Erfindung ist es daher, einen defekten Saugdrucksensor bzw. einen defekten Umgebungsdrucksensor eindeutig erkennen zu können.
  • Vorteile der Erfindung
  • Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Umgebungsdrucksensors und eines Saugrohrdrucksensors einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass Signale des Umgebungsdrucksensors und des Saugrohrdrucksensors im Stand der Brennkraftmaschine gemessen und der durch das Sensorsignal des Umgebungsdrucksensors repräsentierte Umgebungsdruck mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors repräsentierte Saugrohrdruck miteinander verglichen werden und bei einer Abweichung größer einem Maximalwert mindestens ein weiteres Sensorsignal im Betrieb der Brennkraftmaschine gemessen wird und zur Identifikation des fehlerhaften Sensors herangezogen werden.
  • Durch Abgleich zwischen Saugrohrdruck und Umgebungsdruck bei stehendem Fahrzeug in der Motorsteuerung kann eindeutig auf einen Drucksensorfehler geschlossen werden. Bei einem zusätzlich eingebauten Luftmengenmesser, bspw. einem Heißfilmluftmassensensor, kann eine eindeutige Zuordnung des defekten Sensors im Betrieb erfolgen. Der Saugrohrdruck wird im Betrieb (d.h. bei laufender Brennkraftmaschine) aus der durch den Luftmengenmesser gemessenen Luftmenge mittels eines geeigneten Rechenmodells durch das Steuergerät errechnet. Nun erfolgt ein Abgleich, ob der aus dem Modell ermittelte Saugrohrdruck mit dem tatsächlich gemessenen Saugrohrdruck übereinstimmt. Ist dies der Fall, so ist die im Stillstand des Motors gemessene Differenz zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck (Umgebungsdruck und Saugrohrdruck sind im Stillstand des Motors identisch) auf einen Defekt des Umgebungsdrucksensors zurückzuführen. Andernfalls ist die im Stillstand der Brennkraftmaschine gemessene Differenz auf einen Fehler des Saugrohrdrucksensors zurückzuführen.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das weitere Sensorsignal durch einen Luftmengenmesser geliefert wird. Dabei wird vorzugsweise ein weiterer Saugrohrdruck aus dem Sensorsignal des Luftmengenmessers mittels eines Rechenmodells ermittelt. Das Rechenmodell ist vorzugsweise als Programm einer speicherprogrammierbaren Steuerung realisiert und liefert einen modellierten (mit anderen Worten simulierten, errechneten) Saugrohrdruck am Ort des Saugrohrdrucksensors.
  • Der aus dem Sensorsignal des Luftmengenmessers ermittelte Saugrohrdruck wird in einer Weiterbildung mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors repräsentierten Saugrohrdruck verglichen und der Saugrohrdrucksensor wird als fehlerhaft eingestuft, wenn die Abweichung des Differenzdruckes größer als ein Maximalwert ist. Ebenso wird der aus dem Sensorsignal des Luftmengenmessers ermittelte Saugrohrdruck mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors repräsentierten Saugrohrdruck verglichen und der Umgebungsdrucksensor als fehlerhaft eingestuft, wenn die Abweichung des Differenzdruckes kleiner oder gleich dem Maximalwert ist.
  • Das Verfahren umfasst in einer weiteren Ausgestaltung folgende Schritte:
    Messen eines Umgebungsdruckes im Stand der Brennkraftmaschine aus einem den Umgebungsdruck repräsentierenden Signal des Umgebungsdrucksensors;
    Messen eines Saugrohrdruckes im Stand der Brennkraftmaschine aus einem den Saugrohrdruck repräsentierenden Signal des Saugrohrdrucksensors;
    Setzen eines Fehlerverdachtes, wenn der Druckunterschied größer ist als ein zulässiger Druckunterschied;
    Bestimmen eines modellierten Saugrohrdruckes aus einer gemessenen Luftmenge im Betrieb der Brennkraftmaschine;
    Messen des Saugrohrdruckes im Betrieb der Brennkraftmaschine aus dem den Saugrohrdruck repräsentierenden Signal des Saugrohrdrucksensors;
    Setzen eines Fehlereintrages für den Saugrohrdrucksensor, wenn der Druckunterschied größer ist als ein zulässiger Druckunterschied;
    Setzen eines Fehlereintrages für den Umgebungsdrucksensor, wenn der Druckunterschied kleiner oder gleich ist als ein zulässiger Druckunterschied
  • Das eingangs genannte Problem wird ebenfall gelöst durch eine Vorrichtung, insbesondere Steuergerät, zur Fehlerdiagnose eines Umgebungsdrucksensors und eines Saugrohrdrucksensors einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass Signale des Umgebungsdrucksensors und des Saugrohrdrucksensors im Stand der Brennkraftmaschine gemessen werden können und der durch das Sensorsignal des Umgebungsdrucksensors repräsentierte Umgebungsdruck mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors repräsentierte Saugrohrdruck miteinander verglichen werden können und bei einer Abweichung größer einem Maximalwert mindestens ein weiteres Sensorsignal im Betrieb der Brennkraftmaschine gemessen werden kann und zur Identifikation des fehlerhaften Sensors herangezogen werden kann
  • Zeichnungen
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 Skizze eines Teils einer Motorsteuerung;
  • 2 ein erstes Ablaufdiagramm von Teilen des Verfahrens;
  • 3 ein zweites Ablaufdiagramm von Teilen des Verfahrens.
  • 1 zeigt eine Skizze eines Teils einer Motorsteuerung. Dargestellt ist ein Saugrohr 1 einer ansonsten nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine kann ein Dieselmotor oder insbesondere ein Ottomotor sein. Ein Pfeil 2 kennzeichnet die Ansaugrichtung, mithin die Richtung der Luftdurchströmung durch das Saugrohr 1. Die Richtung in Pfeilrichtung wird als stromabwärts, die Richtung entgegen der Pfeilrichtung als stromaufwärts bezeichnet. In dem Saugrohr 1 ist eine Drosselklappe 2 angeordnet, die über einen nicht näher dargestellten elektrischen Steller um eine Achse 4 drehbar gelagert ist. Die Stellung der Drosselklappe 3 reguliert die angesaugte Luftmenge. Stromaufwärts der Drosselklappe 4 ist ein Luftmengensensor 5, beispielsweise ein Heißfilmluftmassenmesser (HFM) angeordnet, der ein elektrisches Signal abgibt, das die durch das Saugrohr 1 strömende Luftmenge repräsentiert. Stromabwärts der Drosselklappe 4 ist ein Saugrohrdrucksensor 6 angeordnet, der ein elektrisches Signal, das den im Saugrohr 1 stromab der Drosselklappe 4 herrschenden statischen Luftdruck repräsentiert, angeordnet. Des weiteren ist in dem Fahrzeug an geeigneter Stelle ein Umgebungsdrucksensor 7 angeordnet, der den statischen Umgebungsdruck misst und ein elektrisches Signal abgibt, das den statischen Ümgebungsdruck repräsentiert. Der Luftmengensensor 5, der Saugrohrdrucksensor 6 sowie der Umgebungsdrucksensor 7 sind elektrisch mit einem Steuergerät 8 verbunden und liefern jeweils elektrische Signale an das Steuergerät 8, die die jeweils gemessenen Drücke bzw. Luftmengen repräsentieren. Das Steuergerät 8 ist Teil des Motorsteuergerätes oder ist das Motorsteuergerät selbst, welches die Betriebsparameter der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine steuert.
  • In 2 dargestellt ist der Ablauf eines ersten Teils des Verfahrens, welches eine Erkennung eines fehlerhaften Saugrohrdrucksensors 6 bzw. eines fehlerhaften Umgebungsdrucksensors 7 ermöglicht. Der anhand der 2 dargestellte Verfahrensteil wird im Stand der Brennkraftmaschine ausgeführt, wenn diese also nicht in Betrieb ist. Dies kann während des Motorvorlaufs oder während des Motornachlaufs sein, wenn vor dem Starten der Brennkraftmaschine (Motorvorlauf) bereits die elektrischen Aggregate der Brennkraftmaschine in Betrieb genommen werden, die Brennkraftmaschine aber selbst noch nicht gestartet ist, oder wenn nach Abstellen der Brennkraftmaschine (Motornachlauf) die Brennkraftmaschine selbst nicht mehr in Betrieb ist, zugehörige elektrische Aggregate aber zumindest teilweise in Betrieb gehalten werden, um z.B. eine Nachkühlung oder die Diagnose von elektrischen Komponenten oder die Entlastung des Einspritzsystems oder dergleichen durchführen zu können.
  • Das Verfahren wird in einem ersten Schritt 101 gestartet, wenn sich die Brennkraftmaschine im Motorvorlauf oder Motornachlauf befindet. Im folgenden Schritt 102 wird der durch den Saugrohrdrucksensor 6 gemessene statische Druck im Saugrohr p_S mit dem durch den Umgebungsdrucksensor 7 gemessenen Umgebungsdruck p_U verglichen indem z.B. die Differenz Δp = p_S – p_U bestimmt wird. Da die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist und somit keine Luftströmung durch das Saugrohr 1 strömt, sind die beiden Drücke identisch, so dass von beiden Drucksensoren auch der identische Druck (selbstverständlich behaftet mit üblichen Messtoleranzen) gemessen werden müsste. Weichen die beiden Druckwerte voneinander ab, so liefert einer der beiden Sensoren ein fehlerhaftes Signal. Eine Identifikation des fehlerhaften Sensors ist abgesehen von Plausibilitätsüberlegungen (in üblichen Betriebsumgebungen von Kraftfahrzeugen nicht vorkommende Drücke, beispielsweise Null Bar oder Zwei Bar) nicht möglich. Es wird daher zunächst durch das Steuergerät 8 in Schritt 103 geprüft, ob der von dem Saugrohrdrucksensor 6 gemessene Druckwert stärker als um einen tolerierbaren Druckwert Delta P, von dem durch den Umgebungsdrucksensor 7 gemessenen Wert. Ist dies der Fall wird in Schritt 104 ein Fehlerverdachtsbit gesetzt.
  • Ist der Druckunterschied Δp = P_S – P_U kleiner als der Maximalwert ΔP_Max, so wird in der Abfrage Schritt 103 zur Option „Nein" verzweigt und sowohl Saugrohrdrucksensor 6 als auch Umgebungsdrucksensor 7 als fehlerfrei eingestuft und entsprechend kein Fehlerverdachtsbit gesetzt.
  • 3 zeigt den Teil des Verfahrens, der im Betrieb der Brennkraftmaschine stattfindet. Zunächst wird in Schritt 201 bei laufender Brennkraftmaschine geprüft, ob das Fehlerverdachtsbit gesetzt ist. Ist dies nicht der Fall, so sind Saugrohrdrucksensor 6 sowie Umgebungsdrucksensor 7 fehlerfrei und es erfolgt keine weitere Prüfung. In Schritt 202 wird aus dem von dem Luftmengensensor 5 gemessenen Luftmengenwert LM der Druck P_LM errechnet, der aufgrund der Stellung der Drosselklappen, der durchfließenden Luftmenge und gegebenenfalls weiterer Parameter am Ort des Saugrohrdrucksensors 6 vorliegen müsste. In Schritt 203 wird der Saugrohrdruck P_S durch den Saugrohrdrucksensor 6 gemessen. In Schritt 204 wird die Druckdifferenz des Saugrohrdruckes ΔP_S = P_LM – P_S bestimmt. In Schritt 205 wird geprüft, ob der Druckunterschied ΔP_S größer eines maximal zulässigen Druckunterschiedes ΔP_S_MAX ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 206 der Saugrohrdrucksensor 6 als fehlerhaft eingestuft und ein entsprechendes Fehlerbit z.B. in dem Steuergerät 8 gesetzt. Wurde die Frage in Schritt 205 mit „Nein" beantwortet, ist also der Druckunterschied ΔP_S kleiner als ein maximal zulässiger Druckunterschied ΔP_S_MAX, so wird in Schritt 207 der Umgebungsdrucksensor 7 als defekt eingestuft und ein entsprechendes Fehlerbit im Steuergerät 8 gesetzt.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Umgebungsdrucksensors (7) und eines Saugrohrdrucksensors (6) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass Signale des Umgebungsdrucksensors (7) und des Saugrohrdrucksensors (6) im Stand der Brennkraftmaschine gemessen und der durch das Sensorsignal des Umgebungsdrucksensors (7) repräsentierte Umgebungsdruck (p_U) mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors (6) repräsentierte Saugrohrdruck (p_S) miteinander verglichen werden und bei einer Abweichung größer einem Maximalwert (Δp) mindestens ein weiteres Sensorsignal im Betrieb der Brennkraftmaschine gemessen wird und zur Identifikation des fehlerhaften Sensors herangezogen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Sensorsignal durch einen Luftmengenmesser (5) geliefert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Saugrohrdruck (p_LM) aus dem Sensorsignal des Luftmengenmessers (5) mittels eines Rechenmodells ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Sensorsignal des Luftmengenmessers ermittelte Saugrohrdruck (p_LM) mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors repräsentierten Saugrohrdruck (p_S) verglichen wird und der Saugrohrdrucksensor (6) als fehlerhaft eingestuft wird, wenn die Abweichung des Differenzdruckes (Δp_S = p_LM – p_S) größer als ein Maximalwert (Δp_S_MAX) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Sensorsignal des Luftmengenmessers (5) ermit telte Saugrohrdruck (p_LM) mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors (6) repräsentierten Saugrohrdruck (p_S) verglichen wird und der Umgebungsdrucksensor (7) als fehlerhaft eingestuft wird, wenn die Abweichung des Differenzdruckes (Δp_S = p_LM – p_S) kleiner oder gleich dem Maximalwert (Δp_S_MAX) ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: 1.1 Messen eines Umgebungsdruckes (p_U) im Stand der Brennkraftmaschine aus einem den Umgebungsdruck (p_U) repräsentierenden Signal des Umgebungsdrucksensors (7) 1.2 Messen eines Saugrohrdruckes (p_S) im Stand der Brennkraftmaschine aus einem den Saugrohrdruck (p_S) repräsentierenden Signal des Saugrohrdrucksensors (6) 1.3 Setzen eines Fehlereintrages, wenn der Druckunterschied (Δp = p_S – p_U) größer ist als ein zulässiger Druckunterschied (Δp > Δp_max) 1.4 Bestimmen eines modellierten Saugrohrdruckes (p_LM) aus einer gemessenen Luftmenge (LM) im Betrieb der Brennkraftmaschine 1.5 Messen des Saugrohrdruckes (p_S) im Betrieb der Brennkraftmaschine aus dem den Saugrohrdruck (p_S) repräsentierenden Signal des Saugrohrdrucksensors (6) 1.6 Setzen eines Fehlereintrages für den Saugrohrdrucksensor, wenn der Druckunterschied (Δp_S = p_LM – p_S) größer ist als ein zulässiger Druckunterschied (Δp_S > Δp_S_max) 1.7 Setzen eines Fehlereintrages für den Umgebungsdrucksensor, wenn der Druckunterschied (Δp_S = p_LM – p_S) kleiner oder gleich ist als ein zulässiger Druckunterschied (Δp_S >= Δp_S_max)
  7. Vorrichtung, insbesondere Steuergerät, zur Fehlerdiagnose eines Umgebungsdrucksensors und eines Saugrohrdrucksensors einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass Signale des Umgebungsdrucksensors und des Saugrohrdrucksensors im Stand der Brennkraftmaschine gemessen werden können und der durch das Sensorsignal des Umgebungsdrucksensors repräsentierte Umgebungsdruck mit dem durch das Sensorsignal des Saugrohrdrucksensors repräsentierte Saugrohrdruck miteinander verglichen werden können und bei einer Abweichung größer einem Maximalwert mindestens ein weiteres Sensorsignal im Betrieb der Brennkraftmaschine gemessen werden kann und zur Identifikation des fehlerhaften Sensors herangezogen werden kann.
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