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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
von einem Computerprogramm-Produkt, von einem Computerprogramm und
von Steuer- und/oder
Regeleinrichtung für
eine Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Es
ist bereits bekannt, einen Sensor zur Erfassung und/oder ein Stellglied
zur Einstellung einer Betriebsgröße einer
Brennkraftmaschine auf das Vorliegen einer Fehlfunktion zu überwachen,
wobei die Überwachung
in einem ersten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine mit geringerer
Last und in einem zweiten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine mit höherer Last
durchgeführt
wird.
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Dabei
ist es beispielsweise bekannt, eine Abweichung in der Füllungserfassung
oder bei der einzustellenden Gemischzusammensetzung mittels Adaption
zu lernen. Dabei werden grundsätzlich
zwei Lernbereiche unterschieden. Zum Einen wird ein so genannter
additiver Offsetfehler einer Kennlinie eines Sensors zur Erfassung
der Füllung
oder einer Kennlinie eines Stellgliedes zur Einstellung der Gemischzusammensetzung
im Leerlaufbereich und zum Anderen ein so genannter multiplikativer
Steigungsfehler der entsprechenden Kennlinie im Teillastbereich gelernt.
Im Falle, dass die Brennkraftmaschine ein Fahrzeug antreibt, werden
diese Abweichungen jeweils dann im Fahrbetrieb gelernt, wenn der
Fahrer in diesen Betriebsbereichen Leerlauf- oder Teillast fährt. Bisher
wird am Bandende bzw. in einer Werkstatt für einen einzelnen Überwachungsvorgang
nur einmal in einer Leerlaufphase der additive Offsetfehler der
entsprechenden Kennlinie gelernt und dann noch beispielsweise mittels
eines Rollenprüfstandes ein
Teillastpunkt angefahren, um den multiplikativen Steigungsfehler
der entsprechenden Kennlinie zu lernen. Dabei wird jeder Betriebspunkt
nur einmal angefahren. Dies hat zur Folge, dass die genannte Adaption
des additiven Offsetfehlers bzw. des multiplikativen Steigungsfehler
unter Umständen
nicht völlig korrekt
gelernt werden, da bei nur einmaligem Anfahren des jeweiligen Betriebsbereiches
immer zunächst
noch der Fehler des zuvor eingestellten Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine
mitgelernt wird. So wird also beispielsweise im Teillastbetriebspunkt
zunächst
nicht nur der multiplikative Steigungsfehler sondern auch der aus
der vorherigen Adaption im Leerlaufbetriebszustand verbleibende
additive Offsetfehler mitgelernt.
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Vorteile der Erfindung
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, das erfindungsgemäße Computerprogramm-Produkt,
das erfindungsgemäße Computerprogramm
und die erfindungsgemäße Steuer-
und/oder Regeleinrichtung für
eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben
demgegenüber
den Vorteil, dass für
einen einzelnen Überwachungsvorgang die
beiden Betriebspunkte abwechselnd und mindestens einer der beiden
Betriebspunkte mehrfach eingestellt werden. Auf diese Weise kann
sichergestellt werden, dass für
den Fall, in dem bei der Überwachung
eine Adaption des Sensors zur Erfassung und/oder des Stellgliedes
zur Einstellung einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
stattfindet, die Genauigkeit dieser Adaption erhöht wird. Dabei wird der additive
Offsetfehler besser vom multiplikativen Steigungsfehler getrennt
und nach mehrmaligem Anfahren der beiden Betriebspunkte für einen
einzelnen Überwachungsvorgang
schwingen sich die Adaptionswerte für den additiven Offsetfehler
und den multiplikativen Steigungsfehler auf die richtigen Werte ein,
so dass der additive Offsetfehler unbeeinflusst vom multiplikativen
Steigungsfehler und umgekehrt adaptiert werden kann.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn als erster Betriebspunkt ein Leerlaufbetriebspunkt
und als zweiter Betriebspunkt ein, insbesondere leerlaufnaher, Teillastbetriebspunkt
der Brennkraftmaschine gewählt
werden. Dies ermöglicht
es, die erfindungsgemäße Überwachung
bzw. Adaption im Falle eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen
Fahrzeugs bei stehendem Fahrzeug durchzuführen, ohne dass ein Bewegen
des Fahrzeugs auf der Straße bzw.
auf einem Rollenprüfstand
benötigt
wird. Dazu kann der zweite Betriebspunkt als insbesondere leerlaufnaher
Teillastbetriebspunkt gewählt
werden.
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Der
zweite Betriebspunkt kann dazu beispielsweise durch Anhebung der
Motordrehzahl und/oder durch Aufschaltung einer Drehmomentreserve
ausgehend vom ersten Betriebspunkt eingestellt werden. Auf diese
Weise lässt
sich besonders einfach ein Teillastbetriebspunkt als zweiter Betriebspunkt
ohne eingelegten Gang einstellen, der noch nicht zur Fahrzeugbewegung
führt,
so dass sich das Fahrzeug nicht bewegt. Insbesondere durch Aufschaltung
der Drehmomentreserve lässt
sich bei gleichem von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoment
mehr Füllung
und Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einbringen
und damit die Last erhöhen
und beispielsweise ausgehend vom Leerlaufbetriebspunkt ein, insbesondere leerlaufnaher,
Teillastbetriebspunkt der Brennkraftmaschine als zweiter Betriebspunkt
einstellen.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die vom Sensor gemessene und/oder die vom Stellglied
eingestellte Betriebsgröße mit einem
für den
jeweiligen Betriebspunkt vorgegebenen Wert verglichen wird und wenn
der Sensor und/oder das Stellglied zur Korrektur der Differenz zwischen
der gemessenen bzw. eingestellten Betriebsgröße und dem vorgegebenen Wert
adaptiert wird. Auf diese Weise lässt sich auf einfache Weise
im Rahmen der Überwachung
eine Adaption des Sensors und/oder des Stellgliedes realisieren.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, dass für
den Fall, in dem nach Abschluss der Adaption die durch die Adaption
des Offsets oder die durch die Adaption der Steigung bedingte Änderung
des Offsets oder der Steigung betragsmäßig größer als ein jeweils vorgegebener
Wert ist, ein Fehler erkannt wird. Auf diese Weise lässt sich
eine sehr einfache, robuste und zuverlässige Fehlerdiagnose realisieren.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, dass für den Fall, in dem nach Abschluss
der Adaption die durch die Adaption des Offsets und die durch die
Adaption der Steigung bedingte Änderung
des Offsets und der Steigung betragsmäßig kleiner als ein jeweils
vorgegebener Wert ist, kein Fehler erkannt wird. Auf diese Weise
lässt sich
auf einfache Weise im Rahmen der Überwachung eine Prüfung auf
Fehlerfreiheit des Sensors und/oder des Stellgliedes realisieren.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn eine Kennlinie des Sensors und/oder des Stellgliedes
adaptiert wird, wobei im ersten Betriebspunkt ein additiver Offsetfehler
und im zweiten Betriebspunkt ein multiplikativer Steigungsfehler
adaptiert wird. Auf diese Weise ist eine weitestgehend genaue und
fehlerfreie Adaption der Kennlinie des Sensors und/oder der Kennlinie
des Stellgliedes möglich.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn für
den Fall, in dem in einem der beiden Betriebspunkte eine zeitliche Änderung
des Adaptionswertes einen vorgegebenen Wert betragsmäßig unterschreitet,
der Adaptionsvorgang in diesem Betriebspunkt zumindest vorläufig beendet,
in den anderen der beiden Betriebspunkte umgeschaltet und der Adaptionsvorgang
für diesen
anderen der beiden Betriebspunkte durchgeführt oder wieder aufgenommen
wird. Auf diese Weise lässt
sich die Adaption des Sensors und/oder des Stellgliedes automatisieren
und die Adaptionsvorgänge
schnellstmöglich
und mit größtmöglicher
Genauigkeit abschließen.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die beiden Betriebspunkte so
lange abwechselnd für
die Überwachung
eingestellt werden, bis eine vorgegebene Anzahl von Betriebspunktwechseln
erreicht wird. Auf diese Weise lässt
sich bei geeigneter Vorgabe der Anzahl der Betriebspunktwechsel
ein Kompromiss zwischen Genauigkeit der Adaption bzw. Überwachung
einerseits und Schnelligkeit der Adaption bzw. Überwachung andererseits realisieren.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn eines oder mehrere Stellglieder und/oder einer
oder mehrere Sensoren gleichzeitig überwacht werden. Auf diese Weise
lässt sich
die am Bandende oder in der Werkstatt für die Überwachung bzw. Adaption mehrerer Stellglieder
und/oder Sensoren erforderliche Zeitdauer deutlich reduzieren im
Vergleich zu einer sequentiell durchgeführten Überwachung bzw. Adaption.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine und
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2 einen
Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 1 eine
Brennkraftmaschine, die beispielsweise ein Fahrzeug antreibt. Die Brennkraftmaschine 1 ist
beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet. Im
Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass die Brennkraftmaschine 1 als
Ottomotor ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst
einen oder mehrere Brennräume 30,
die jeweils in einem Zylinder angeordnet sind. in 1 ist
der Übersichtlichkeit
halber nur ein einziger Brennraum 30 dargestellt. Dem Brennraum 30 wird über eine
Luftzufuhr 15 Frischluft zugeführt. Die Strömungsrichtung
der Frischluft in der Luftzufuhr 15 ist in 1 durch
Pfeile gekennzeichnet. In der Luftzufuhr 15 ist eine Drosselklappe 20 angeordnet,
die in Abhängigkeit
ihrer Position den Luftmassenstrom zum Brennraum 30 beeinflusst.
Die Stellung der Drosselklappe 20 wird von einer Motorsteuerung 55 eingestellt,
beispielsweise und in dem Fachmann bekannter Weise abhängig von
der Stellung eines in 1 nicht dargestellten Fahrpedals. Ferner
gibt die Drosselklappe 20 eine Lagerückmeldung über ihre aktuelle Istposition
an die Motorsteuerung 55 ab. Stromauf der Drosselklappe 20 ist
in der Luftzufuhr 15 ein Luftmassenmesser 5, beispielsweise
in Form eines Heißfilmluftmassenmessers
oder eines Ultraschallluftmassenmessers, angeordnet, der den aktuell
zum Brennraum 30 fließenden
Luftmassenstrom misst und in Form eines Messsignals an die Motorsteuerung 55 abgibt.
Stromab der Drosselklappe 20 ist in der Luftzufuhr 20 optional
ein Drucksensor 25 angeordnet, der den aktuellen Saugrohrdruck an
dieser Stelle misst und in Form eines Messsignals an die Steuerung 55 abgibt.
In dem Brennraum 30 wird über ein Einspritzventil 10 Kraftstoff
eingespritzt. Alternativ kann der Kraftstoff auch in die Luftzufuhr 15 stromab
der Drosselklappe 20 eingespritzt werden. Dieser Bereich
der Luftzufuhr 15 wird auch als Saugrohr bezeichnet. Das
Einspritzventil 10 wird ebenfalls von der Motorsteuerung 55 angesteuert, um
eine gewünschte
Einspritzmenge zur Verfügung zu
stellen, beispielsweise um ein vorgegebenes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis einzustellen.
Das sich im Brennraum 30 bildende Luft-/Kraftstoffgemisch
wird durch eine Zündkerze 35 gezündet. Die Zündkerze 35 wird
dabei ebenfalls von der Motorsteuerung 55 angesteuert,
beispielsweise um einen vorgegebenen Wirkungsgrad der Verbrennung
oder eine vorgegebene Drehmomentreserve einzustellen. Die aktuelle
Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 wird von einem Drehzahlsensor 40 im
Bereich des Brennraums 30 erfasst und als Messsignal an
die Motorsteuerung 55 weitergeleitet. Das bei der Verbrennung
des Luft-/Kraftstoffgemisches
im Brennraum 30 gebildete Abgas wird in einen Abgasstrang 50 ausgestoßen. Die
Strömungsrichtung
des Abgases im Abgasstrang 50 ist in 1 ebenfalls
durch einen Pfeil dargestellt. Im Abgasstrang 50 ist eine
Lambdasonde 45 angeordnet, die den aktuellen Sauerstoffgehalt
im Abgasstrang 50 misst und ein entsprechendes Messsignal
an die Motorsteuerung 55 weiterleitet.
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Erfindungsgemäß ist es
nun vorgesehen, dass ein Sensor der Brennkraftmaschine 1 zur
Erfassung einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 und/oder
ein Stellglied der Brennkraftmaschine 1 zur Einstellung
einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 auf
das Vorliegen einer Fehlfunktion überwacht wird. Bei dem Sensor
kann es sich beispielsweise um den Luftmassenmesser 5 oder
um den Saugrohrdrucksensor 25 oder um die Lambdasonde 45 oder
um den Drehzahlsensor 40 oder um einen Sensor zur Erfassung
der Position der Drosselklappe 20, beispielsweise ein Drosselklappenpotentiometer handeln.
Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei
dem zu überwachenden
Sensor um einen Sensor zur Erfassung der Position der Drosselklappe 20 als
eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1,
beispielsweise ein solches Drosselklappenpotentiometer, handelt.
Ein solches Drosselklappenpotentiometer ist in 1 mit dem
Bezugszeichen 60 dargestellt.
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Als
zu überwachendes
Stellglied zur Einstellung einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 kann
beispielsweise die Drosselklappe 20 oder das Einspritzventil 10 gewählt werden.
Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass das zu überwachende
Stellglied zur Einstellung der Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 das
Einspritzventil 10 ist, das als Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 die
Einspritzmenge bzw. die Sauerstoffkonzentration im Abgas einstellt.
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Der
Begriff Überwachung
soll in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen nicht nur
als Fehlerdiagnose zu verstehen sein, sondern alternativ auch als
Fehleradaption des zu überwachenden
Sensors bzw. des zu überwachenden
Stellgliedes. Der Begriff Fehlfunktion meint in der vorliegenden
Beschreibung und den vorliegenden Ansprüchen nicht nur einen nicht
zu korrigierenden bzw. nicht korrigierten Fehler des zu überwachenden
Sensors oder Stellgliedes, sondern alternativ auch eine zu adaptierende
oder zu korrigierende Abweichung zwischen einer gemessenen bzw.
eingestellten Betriebsgröße und einem
vorgegebenen Wert.
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Ferner
erfolgt die Überwachung
des Sensors bzw. des Stellgliedes sowohl in einem ersten Betriebspunkt
der Brennkraftmaschine 1 mit geringerer Last als auch in
einem zweiten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine mit höherer Last.
Erfindungsgemäß werden
dann für
einen einzelnen Überwachungsvorgang,
also beispielsweise für
eine einzelne Adaption oder eine einzelne Fehlerdiagnose des Sensors
oder des Stellgliedes die beiden Betriebspunkte abwechselnd und
mindestens einer der beiden Betriebspunkte mehrfach eingestellt.
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Dabei
soll im Folgenden beispielhaft angenommen werden, dass der Sensor
eine Kennlinie aufweist, die die elektrischen Signalwerte des Sensors
jeweils einem zugeordneten Wert der vom Sensor zu erfassenden Betriebsgröße zuordnet.
So ist im Falle des Drosselklappenpotentionmeters 60 eine Kennlinie
vorgesehen, die den Signalen des Drosselklappenpotentiometers 60 jeweils
einen Wert für
die Position der Drosselklappe 20 und unter Berücksichtigung
des Druckes stromauf und stromab der Drosselklappe 20 sowie
der Temperatur stromauf der Drosselklappe 20 in dem Fachmann
bekannter Weise jeweils einen Wert für den Luftmassenstrom zuordnet.
Fehlerhafte Abweichungen von der Kennlinie werden in diesem Beispiel
als linear angenommen. So kann beispielsweise ein Steigungsfehler
von 10 %, insbesondere zuzüglich
eines Fehleroffsets vorliegen. Steigung und Offset beziehen sich
dabei auf den der Position der Drosselklappe 20 jeweils
zugeordneten Wert für
den Luftmassenstrom.
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Weiterhin
ist dem Stellglied eine Kennlinie zugeordnet, die verschiedenen
Werten einer elektrischen Stellröße jeweils
einen Wert der vom Stellglied einzustellenden Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 zuordnet.
So ist im vorliegenden Beispiel eine Kennlinie des Einspritzventils 10 vorgesehen, die
abhängig
vom Druck in der Kraftstoffzufuhr verschiedenen Werten des elektrischen
Ansteuersignals des Einspritzventils 10 jeweils eine Einspritzmenge oder
Sauerstoffkonzentration im Abgas zuordnet. Im Folgenden wird angenommen,
dass fehlerhafte Abweichungen von der Kennlinie des Einspritzventils 10 ebenfalls
linear sind.
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Lineare
Fehler können
einerseits hinsichtlich ihres Offsets und andererseits hinsichtlich
ihrer Steigung adaptiert werden. Die Adaption des Offsets erfolgt
dabei in der Regel additiv und die Adaption der Steigung in der
Regel multiplikativ. Die Adaption eines additiven Offset-Fehlers
eines solchen linearen Fehlers lässt
sich am besten in einem Leerlauf betriebspunkt der Brennkraftmaschine
adaptieren, in dem sich ein multiplikativer Steigungsfehler weniger auswirkt.
Deshalb wird als erster Betriebspunkt der Brennkraftmaschine im
vorliegenden Beispiel der Leerlaufbetriebspunkt mit eingestellter
vorgegebener Leerlaufdrehzahl gewählt. Zur Adaption des multiplikativen
Steigungsfehlers hingegen eignet sich ein Teillastbetriebspunkt
der Brennkraftmaschine 1, bei dem der Luftmassenstrom um
mehr als Faktor 10 größer ist
als im Leerlaufbetriebspunkt, weil dort der additive Offset-Fehler
keine Rolle mehr spielt. Soll jedoch die Adaption bei nicht eingelegtem
Gang und vorteilhafter Weise stehendem Fahrzeug durchgeführt werden,
so ist ein solcher Teillastbetriebszustand für die Adaption des multiplikativen
Steigungsfehlers nicht einstellbar. Vielmehr wird der zweite Betriebspunkt
dann so gewählt,
dass bei nicht eingelegtem Gang der maximal mögliche Luftmassenstrom zur
Brennkraftmaschine bei möglichst
hoher Drehzahl (jedoch bei Neufahrzeugen geringer als bei vergleichbaren älteren Fahrzeugen)
eingestellt wird, wobei der maximal mögliche Luftmassenstrom kleiner als
der 10 fache Luftmassenstrom des Leerlaufbetriebspunktes
ist. Als zweiter Betriebspunkt kann jedoch auch ein leerlaufnaher
Betriebspunkt gewählt werden,
also mit, insbesondere erheblich, niedrigerem als dem zuvor beschriebenen
maximal möglichen
Luftmassenstrom und einer Drehzahl die möglichst nahe, zumindest näher als
im zuvor beschriebenen Teillastbetriebspunkt an der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl
liegt.
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In
jedem Fall wird der zweite Betriebspunkt so gewählt, dass die Last, d. h. die
Motorlast, im zweiten Betriebspunkt größer als im ersten Betriebspunkt
ist.
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Der
leerlaufnahe Teillastbetriebspunkt kann im Vergleich zum Leerlaufbetriebspunkt
durch Anheben der Motordrehzahl und/oder durch Aufschaltung einer
Drehmomentreserve eingestellt werden. Im letzteren Fall wird der
Zündwinkel
nach spät
verschoben und gleichzeitig die Füllung des Brennraums 30 durch
entsprechende Ansteuerung der Drosselklappe 20 und die
Kraftstoffzufuhr zum Brennraum 30 durch entsprechende Ansteuerung
des Einspritzventils 10 derart erhöht, dass das von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene
Drehmoment konstant bleibt. Durch die erhöhte Füllung und Kraftstoffzufuhr
erhält man
somit als zweiten Betriebspunkt einen Betriebspunkt, der gegenüber dem
Leerlaufbetriebspunkt eine höhere
Last aufweist. Erfindungsgemäß wird die vom
Sensor gemessene und/oder die vom Stellglied eingestellte Betriebsgröße mit einem
für den
jeweiligen ersten bzw. zweiten Betriebspunkt vorgegebenen Wert verglichen.
So wird aus der vom Drosselklappenpotentiometer 60 ermittelten
Position der Drosselklappe 20 und mit Hilfe des vom Saugrohrdrucksensor 25 gemessenen
Saugrohrdruckes in dem Fachmann bekannter Weise ein Wert für den aktuellen
Luftmassenstrom zum Brennraum 30 modelliert. Dieser Wert
wird mit dem vom Luftmassenmesser 5 gemessenen Wert verglichen.
Somit ist letztlich die vom Drosselklappenpotentiometer 20 gemessene
Betriebsgröße nach
der beschriebenen Modellierung der Luftmassenstrom zum Brennraum 30,
der mit dem vom Luftmassenmesser 5 gemessenen Luftmassenstrom
als vorgegebenem Wert verglichen wird. Weicht der modellierte Wert
für den
Luftmassenstrom betragsmäßig um mehr
als einen für
den jeweiligen Betriebspunkt vorgegebenen Schwellwert von dem vom
Luftmassenmesser 5 gemessenen Luftmassenstrom als vorgegebenem
Wert ab, so wird von der Motorsteuerung 5, die die beschriebene
Modellierung und auch die Überwachung
durchführt, eine
Fehlfunktion des Drosselklappenpotentiometers 60 erkannt,
vorausgesetzt, der Luftmassenmesser 5 arbeitet fehlerfrei.
Die Fehlerfreiheit des Luftmassenmessers 5 kann von der
Steuerung 55 dadurch erkannt werden, dass der von der Lambda-Sonde 45 ermittelte
Sauerstoffgehalt im Abgasstrang 50 mit einem für den aktuell
betrachteten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vorgegebenen Wert
für die
Sauerstoffkonzentration innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes übereinstimmt,
ohne dass ein Regeleingriff einer Lambda-Regelung erforderlich ist.
Im Falle eines fehlerhaft arbeitenden Luftmassenmessers 5 würde auch
die einzuspritzende Kraftstoffmenge 10 fehlerhaft eingestellt
und damit eine Sauerstoffkonzentration im Abgas detektiert, die
von der vorgegebenen Sauerstoffkonzentration abweicht. Die beschriebene Überwachung
des Drosselklappenpotentiometers 60 wird also nur bei erkannter
Fehlerfreiheit des Luftmassenmessers durchgeführt. Ansonsten ließe sich
das Signal des Drosselklappenpotentiometers 60 nicht in
der beschriebenen Weise mit dem Signal des Luftmassenmessers 5 auf
eine Fehlfunktion des Drosselklappenpotentiometers 60 überwachen.
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Dabei
kann alternativ auch der Saugrohrdruck in dem Fachmann bekannter
Weise aus Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine modelliert sein. In diesem Fall ist der Saugrohrdrucksensor 25 nicht erforderlich.
Ist hingegen kein Luftmassenmesser verbaut, dafür aber der Saugrohrdrucksensor 25,
so kann der Luftmassenstrom auch ausgehend vom gemessenen Saugrohrdruck
in dem Fachmann bekannter Weise modelliert werden.
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Zunächst wird
nun im Leerlaufbetriebspunkt der additive Offsetfehler und im leerlaufnahen Teillastbetriebspunkt
als zweitem Betriebspunkt der multiplikative Steigungsfehler der
Kennlinie des Drosselklappenpotentiometers 60 zur Kompensation der
Abweichung des modellierten Wertes für den Luftmassenstrom von dem
vom Luftmassenmesser 5 gemessenen Wert für den Luftmassenstrom
adaptiert.
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Dazu
wird beispielsweise zunächst
der Leerlaufbetriebszustand eingestellt. Dann wird der Offset der
Kennlinie des Drosselklappenpotentiometers 60 solange adaptiert,
bis eine zeitliche Änderung
des Adaptionswertes, also eine zeitliche Änderung des Offsets der Kennlinie
des Drosselklappenpotentiometers 60 einen vorgegebenen
Schwellwert betragsmäßig unterschreitet.
Sobald dies der Fall ist, wird der Adaptionsvorgang für diesen
Leerlaufbetriebspunkt zumindest vorläufig beendet und in den leerlaufnahen
Teillastbetriebspunkt als zweiten Betriebspunkt umgeschaltet. Dort
wird dann der multiplikative Steigungsfehler der Kennlinie adaptiert
und zwar wiederum solange, bis die zeitliche Änderung des Adaptionswertes
in dem zweiten Betriebspunkt, also die zeitliche Änderung
der Steigung der Kennlinie des Drosselklappenpotentiometers 60 einen
weiteren ihr zugeordneten vorgegebenen Wert betragsmäßig unterschreitet.
Ist dies der Fall, so wird wieder in den Leerlaufbetriebszustand
umgeschaltet und die Adaption des additiven Offsetfehlers in der
beschriebenen Weise wieder aufgenommen. Dabei wird in vorteilhafter
Weise solange zwischen den beiden Betriebspunkten und der dort durchgeführten Adaption umgeschaltet,
bis eine vorgegebene Anzahl von Betriebspunktwechseln erreicht wird.
Anschließend
wird die Adaption für
beide Betriebspunkte beendet. Die beschriebene Adaption bis zum
Erreichen der vorgegebenen Anzahl von Betriebspunktwechseln stellt
einen einzelnen Überwachungsvorgang
oder eine gesamte Adaption dar.
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Ist
nach Abschluss der gesamten Adaption, die durch die gesamte Adaption
des Offsets oder die durch die gesamte Adaption der Steigung bedingte Änderung
des Offsets oder der Steigung betragsmäßig größer als ein jeweils vorgegebener
Wert, so erkennt die Steuerung 55 einen Fehler. Der jeweils
vorgegebene Wert kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet
appliziert werden. Der Fehler wird beispielsweise dem Fahrer des
Fahrzeugs angezeigt und hat gegebenenfalls einen Notlauf der Brennkraftmaschine 1 zur
Folge. Dieser Notlauf kann beispielsweise darin bestehen, dass im
Folgenden statt des Signals des Drosselklappenpotentiometers 60 das Signal
des Luftmassenmessers 5 zur Bestimmung des Luftmassenstroms
verwendet wird. Ist jedoch nach Abschluss der gesamten Adaption
sowohl die durch die gesamte Adaption des Offsets als auch die durch
die gesamte Adaption der Steigung bedingte Änderung des Offsets und der
Steigung betragsmäßig kleiner
als der jeweils vorgegebene Wert, so erkennt die Steuerung 55 keinen
Fehler.
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Für den Fall
des als fehlerfrei erkannten Luftmassenmessers 5 kann parallel
und gleichzeitig zur beschriebenen Diagnose und Adaption im Rahmen der Überwachung
des Dros selklappenpotentiometers 60 auch das Einspritzventil 10 bzw.
allgemein die Kraftstoffversorgung überwacht werden. Zunächst wird
die beschriebene Kennlinie des Einspritzventils 10 von
der Steuerung 55 zur Kompensation der Abweichung zwischen
dem gemessenen Wert für
die Sauerstoffkonzentration und dem vorgegebenen Wert für die Sauerstoffkonzentration
adaptiert. Dabei wird zunächst
im Leerlaufbetriebszustand der additive Offsetfehler solange adaptiert,
bis eine zeitliche Änderung
des Adaptionswertes, also des Offsets der Kennlinie, einen dafür vorgegebenen
Wert betragsmäßig unterschreitet.
Anschließend
wird der Adaptionsvorgang im Leerlaufbetriebspunkt zumindest vorläufig beendet
und in den zweiten Betriebspunkt, also den leerlaufnahen Teillastbetriebspunkt,
umgeschaltet. Dort wird dann der Adaptionsvorgang für den multiplikativen
Steigungsfehler durchgeführt
und zwar wiederum solange, bis eine zeitliche Änderung des entsprechenden
Adaptionswertes, also in diesem Fall der Steigung der Kennlinie,
einen dafür
vorgegebenen Wert betragsmäßig unterschreitet.
Daraufhin wird wieder in den Leerlaufbetriebszustand umgeschaltet
und die Adaption des additiven Offsetfehlers fortgesetzt. Die beiden
Betriebspunkte werden dabei solange abwechselnd für die Adaption
eingestellt, bis eine vorgegebene Anzahl von Betriebspunktwechseln
erreicht wird. Durch diese vorgegebene Anzahl von Betriebspunktwechseln
wird ein einzelner Überwachungs-
bzw. Adaptionsvorgang für die
Kennlinie des Einspritzventils 10 definiert. Die Adaption
des Drosselklappenpotentiometers 60 und des Einspritzventils 10 kann
bei fehlerfreiem Luftmassenmesser 5 wie beschrieben gleichzeitig
durchgeführt
werden.
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Ist
nach Abschluss der gesamten Adaption, die durch die gesamte Adaption
des Offsets oder die durch die gesamte Adaption der Steigung bedingte Änderung
des Offsets oder der Steigung betragsmäßig größer als ein jeweils vorgegebener
Wert, so erkennt die Steuerung 55 einen Fehler. Der jeweils
vorgegebene Wert kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet
appliziert werden. Der Fehler wird beispielsweise dem Fahrer angezeigt.
Gegebenenfalls kann ein Notlaufbetrieb eingeleitet werden, der beispielsweise
durch eine Kraftstoffeinspritzausblendung für einen oder mehrere Zylinder
der Brennkraftmaschine 1 realisiert werden kann. In letzter
Konsequenz kann die Brennkraftmaschine 1 auch abgestellt
werden. Ist jedoch nach Abschluss der Adaption sowohl die durch
die gesamte Adaption des Offsets als auch die durch die gesamte
Adaption der Steigung bedingte Änderung
des Offsets und der Steigung betragsmäßig kleiner als der jeweils
vorgegebene Wert, so erkennt die Steuerung 55 keinen Fehler.
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Der
zur Erkennung eines Fehlers des Sensors bzw. des Stellgliedes vorgegebene
Schwellwert kann beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert
werden derart, dass Abweichungen zwischen der gemessenen bzw. eingestellten
Betriebsgröße und dem
für die
Betriebsgröße vorgegebenen Schwellwert,
die auf einen Fehler des Sensors bzw. des Stellgliedes zurückzuführen sind,
nicht durch Adaption kompensiert werden, sondern nur durch Auswechslung
des entsprechenden Bauteils behoben werden, wohingegen Abweichungen
zwischen der gemessenen bzw. eingestellten Betriebsgröße und dem
für die
Betriebsgröße vorgegebenen
Schwellwert, die betragsmäßig unterhalb
des vorgegebenen Schwellwertes liegen, aufgrund von Einbau- oder Bauteiltoleranzen
oder Alterung oder Verschleiß hervorgerufen
werden und durch Adaption kompensiert werden sollen.
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Der
jeweils vorgegebene Wert für
die zeitliche Änderung
des jeweiligen Adaptionswertes kann ebenfalls beispielsweise auf
einem Prüfstand
geeignet appliziert werden derart, dass ein Kompromiss zwischen
Schnelligkeit und Genauigkeit der Adaption erreicht wird. Auch die
vorgegebene Anzahl von Betriebspunktwechseln für einen einzelnen Überwachungs-
bzw. Adaptionsvorgang kann beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet
appliziert werden derart, dass ein Kompromiss zwischen Schnelligkeit
und Genauigkeit des einzelnen Überwachungs-
bzw. Adaptionsvorgangs erreicht wird.
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Das
beschriebene Diagnose- und/oder Adaptionsverfahren kann für beliebige
Sensoren oder Stellglieder der Brennkraftmaschine 1 in
der beschriebenen Weise durchgeführt
werden, wobei auch ein oder mehrere Stellglieder und/oder ein oder
mehrere Sensoren gleichzeitig in der beschriebenen Weise überwacht
werden können,
sofern die Diagnose- oder
Adaption eines solchen Stellgliedes oder Sensors nicht Voraussetzung
für die
Diagnose oder Adaption eines anderen solchen Stellgliedes oder Sensors
ist.
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In 2 ist
ein Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Nach dem Start des Programms wird bei einem Programmpunkt 100 der
erste Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise
der Leerlaufbetriebspunkt, von der Steuerung 55 eingestellt und
eine Zählvariable
n auf Null gesetzt. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 105 ermittelt die Steuerung 55 die
vom Sensor gemessene bzw. die vom Stellglied eingestellte Betriebsgröße. Im zuvor
beschriebenen Beispiel ist das im Fall des Sensors der ausgehend
vom Signal des Drosselklappenpotentiometers 60 modellierte Luftmassenstrom
und im Falle des Stellgliedes ist dies im zuvor beschriebenen Beispiel
der aufgrund der vom Einspritzventil 10 eingespritzten
Kraftstoffmenge eingestellte Wert für die Sauerstoffkonzentration
im Abgas. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 115 wird je nach dem aktuellen Betriebspunkt
der additive Offsetfehler der Kennlinie des Sensors bzw. des Stellgliedes
oder der multiplikative Steigungsfehler der Kennlinie des Sensors
oder des Stellgliedes in der beschriebenen Weise von der Steuerung 55 adaptiert.
Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 120 prüft
die Steuerung 55, ob die zeitliche Änderung des jeweiligen Adaptionswertes
betragsmäßig kleiner
als der dafür
vorgegebene Wert ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 115 zurück verzweigt
und die dort begonnene Adaption fortgesetzt.
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Bei
Programmpunkt 125 prüft
die Steuerung 55, ob die Zählvariable n kleiner als die
vorgegebene Anzahl von Betriebspunktwechseln ist. Ist dies der Fall,
so wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt, andernfalls
wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 110 vergleicht die Steuerung 55 die
die durch die gesamte Adaption des Offsets und die durch die gesamte
Adaption der Steigung bedingte Änderung
des Offsets bzw. der Steigung mit dem jeweils vorgegebenen Wert.
Ist die durch die gesamte Adaption des Offsets oder die durch die
gesamte Adaption der Steigung bedingte Änderung des Offsets oder der
Steigung betragsmäßig größer als
der jeweils vorgegebene Wert, so erkennt die Steuerung 55 einen
Fehler. In diesem Fall wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt,
andernfalls wird das Programm verlassen.
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Bei
Programmpunkt 135 wird ein Fehler des Sensors bzw. des
Stellgliedes erkannt und ggf. angezeigt. Optional wird ein Notlauf
der Brennkraftmaschine 1 in der beschriebenen Weise eingeleitet
oder die Brennkraftmaschine in letzter Konsequenz abgeschaltet.
Anschließend
wird das Programm verlassen.
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Bei
Programmpunkt 130 wird der Betriebspunkt von der Steuerung 55 gewechselt,
d. h. entweder vom ersten Betriebspunkt in den zweiten Betriebspunkt
oder vom zweiten Be triebspunkt in den ersten Betriebspunkt umgeschaltet.
Außerdem
wird die Zählvariable
n um Eins inkrementiert. Anschließend wird zu Programmpunkt 115 zurück verzweigt
und die für
den neuen Betriebspunkt vorgesehene Adaption durchgeführt bzw.
fortgesetzt, also für
den ersten Betriebspunkt die Adaption des additiven Offsetfehlers und
für den
zweiten Betriebspunkt die Adaption des multiplikativen Steigungsfehlers.
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Der
beschriebene Ablauf kann beispielsweise in Form eines Computerprogramms
mit Programmcode in der Steuerung 55 programmiert sein. Der
beschriebene Ablauf kann auch als Programmcode auf einem maschinenlesbaren
Träger
gespeichert sein wobei das so gebildete Computerprogramm-Produkt
auf einem Mikrorechner der Steuerung 55 ausgeführt werden
kann. Die Steuerung 55 kann eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung
der Brennkraftmaschine 1 darstellen oder in einer solchen
software- und/oder hardwaremäßig implementiert
sein.
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Eine
Drehzahlanhebung zur Umschaltung vom ersten Betriebspunkt zum zweiten
Betriebspunkt führt
dazu, dass der Saugrohrdruck steigt. Durch das Ansteigen des Saugrohrdruckes
wird jedoch für
den Fall, dass im Saugrohr, d. h. in dem Teil der Luftzufuhr 15 stromab
der Drosselklappe 20, ein Leck vorliegt, durch das Leck
im wesentlichen eher weniger Luft angesaugt als zuvor im ersten
Betriebszustand also im Leerlaufbetriebszustand, so dass der durch das
Leck dem Brennraum 30 zugeführte Luftmassenstrom im ersten
Betriebszustand und im zweiten Betriebszustand etwa gleich oder
geringer ist. Da aber gleichzeitig mehr Luft über die Luftzufuhr 15 angesaugt
wird, wird der additive Offsetfehler im zweiten Betriebspunkt der
leerlaufnahen Teillast vergleichsweise geringer als im ersten Betriebszustand
des Leerlaufs. Deshalb kann im zweiten Betriebszustand der multiplikative
Steigungsfehler adaptiert werden, ohne nennenswerten Einfluss auf
den Offsetfehler. Generell wird aber durch die erfindungsgemäße Abwechslung
der Betriebspunkte bei der Adaption und der damit verbundenen abwechselnden
Adaption des Offsetfehlers und des multiplikativen Steigungsfehler
bis zum Erreichen der vorgegebenen Anzahl von Betriebspunktwechseln
verhindert, dass bei der Adaption des multiplikativen Steigungsfehlers
auch der Offsetfehler zumindest teilweise kompensiert wird und bei
der Adaption des Offsetfehlers zumindest teilweise auch der multiplikative
Steigungsfehler zumindest teilweise mitgelernt wird. Je größer die vorgegebene
Anzahl von Betriebspunktwechseln für einen einzelnen Überwachungs-
bzw. Adaptionsvorgang gewählt
wird, umso besser lässt
sich die Adaption des Offsetfehlers von der Adaption des Steigungsfehlers
trennen.
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Da
die beschriebene Adaption im ersten Betriebspunkt und im zweiten
Betriebspunkt unter stationären
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt wird,
müssen
keine dynamischen Vorgänge
bei der Adaption kompensiert werden, so dass die Adaptionsgeschwindigkeit
im Vergleich zu einer Adaption mit dynamischen Vorgängen im
Fahrbetrieb angehoben werden kann. Dadurch schwingt die erfindungsgemäße Adaption
im Vergleich zu einer im Fahrbetrieb bei dynamischen Vorgängen durchgeführten Adaption
schneller und stabiler ein, was wiederum zu einer deutlichen Einsparung
an Zeit führt.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren kann
die Zeitdauer für
eine Adaption am Bandende oder in der Werkstatt deutlich reduziert
werden vor allem dann, wenn mehrere bisher sequentiell durchgeführte Adaptionen
gleichzeitig durchgeführt
werden. Die Adaption schwingt wie beschrieben deutlich schneller
als im Fahrbetrieb bei dynamischen Vorgängen ein, weil definierte stationäre Betriebspunkte angefahren
werden. Die bei der erfindungsgemäßen Adaption realisierte Trennung
des additiven Offsetfehlers vom multiplikativen Steigungsfehler
ermöglicht
eine genauere Fehleranalyse insbesondere am Bandende oder in der
Werkstatt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können die
Fahrzeuge mit richtig adaptiertem additiven Offsetfehler und richtig
adaptierten multiplikativen Steigungsfehler insbesondere am Bandende
oder von der Werkstatt ausgeliefert werden. Die Adaption lernt dabei
die tatsächlichen
Abweichungen in den entsprechenden Betriebspunkten, also den tatsächlichen
additiven Offsetfehler und den tatsächlichen multiplikativen Steigungsfehler,
weil eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Fehler mit zunehmender
vorgegebener Anzahl von Betriebspunktwechseln zunehmend ausgeschlossen
wird. Für
die Werkstatt besteht die Möglichkeit
anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens
eine schnelle Prüfung
der Sensoren bzw. Stellglieder durchzuführen, um einen evtl. Fehler
zu finden bzw. um festzustellen, ob die Brennkraftmaschine nach
einer Reparatur wieder einwandfrei funktioniert.