DE102007032215A1

DE102007032215A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose von Motorsteuerungen

Info

Publication number: DE102007032215A1
Application number: DE102007032215A
Authority: DE
Inventors: Udo Kaess; Monika Scherer; Markus Niemann; Klaus Treiber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-01-15

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose von Motorsteuerungen von mit Kraftstoffgemischen betreibbaren Brennkraftmaschinen vorgeschlagen. Mittels eines Steuergerätes wird On-Board die Motorsteuerung an die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs angepasst, wobei eine On-Board-Diagnose zur Überprüfung der Anpassung der Motorsteuerung an die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs vorgesehen ist. Die On-Board-Diagnose wird durch eine Off-Board-Überprüfung überprüft, indem von der Off-Board-Überprüfung eine Ermittlung des mindestens einen Anteils des Kraftstoffgemischs durchgeführt und der ermittelte Wert mit dem von der On-Board-Diagnose ermittelten Wert verglichen wird. Die Vorrichtung weist eine Messzelle (10) auf, in welcher ein für den zu bestimmenden Anteil des Kraftstoffgemischs sensitiver Sensor (13) angeordnet ist. Das vom Sensor (13) ermittelte Sensorsignal wird einer Auswerteelektronik (14) zugeführt, die den Anteil des zu bestimmenden Kraftstoffs ermittelt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose von Motorsteuerungen von mit Kraftstoffgemischen betreibbaren Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
In den vergangenen Jahren sind zur Verringerung des Rohölverbrauchs und der Luftverschmutzungen verstärkt Anstrengungen unternommen worden, als Treibstoff für Verbrennungskraftmaschinen Kraftstoffgemische zu benutzen, in denen Benzin mit Alkohol, beispielsweise Methanol gemischt ist. Derartige Motorkonzepte sehen vor, dass ein beliebiges Tanken sowohl von Reinkraftstoffen als auch von Mischkraftstoffen möglich ist. Auf Grund der unterschiedlichen Brenn- bzw. Heizwerte von Alkohol und Benzin und auf Grund der Tatsache, dass das theoretische Luft-/Kraftstoffverhältnis für Alkohol niedriger ist als für Benzin, ist der Alkoholgehalt oder die Konzentration des im Kraftstoffgemisch enthaltenen Alkohols zu ermitteln, damit das Luft-/Kraftstoffverhältnis und der Zündzeitpunkt entsprechend der vorhandenen Alkoholkonzentration im Kraftstoffgemisch eingestellt werden kann. Dazu weisen die Motorsteuerungen derartiger Brennkraftmaschinen eine Adaption auf, die die Kennlinien für die Verbrennung an das jeweilige Kraftstoffgemisch anpassen.
Aus DE 38 41 264 C2 ist beispielsweise bekannt, den Alkoholgehalt des Kraftstoffgemisches mittels eines speziellen Alkoholsensors zu ermitteln und anhand des ermittelten Wertes die Motorsteuerung anzupassen. Derartige Sensoren greifen dabei auf elektrische oder optische Wirkungen zurück, um beispielsweise über den Brechungsindex oder über die Dielektrizitätskonstante den Alkoholanteil im Kraftstoffgemisch zu bestimmen. Diese Verfahren erfordern einen separaten Alkoholsensor, der dem der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Kraftstoff ausgesetzt sein muss.
Ein Verfahren zur Anpassung der Motorsteuerung an das verwendete Kraftstoffgemisch, das ohne einen separaten Alkoholsensor auskommt, ist aus EP 398 898 B1 bekannt. Hierbei wird das Signal einer vorhandenen Lambdasonde, die ein Signal für den Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine erzeugt, genutzt, um aus den notwendigen Korrekturwerten zur Anpassung der Regelabweichung der Lambdasonde der Alkoholanteil zu ermitteln und die Motorsteuerung mittels dieser adaptiven Lambda-Regelung entsprechend anzupassen. Eine in die Motorsteuerung implementierte On-board-Diagnose zeigt darüber hinaus beispielsweise fehlerhafte Gemischanpassungen an. Verlässt man sich auf die On-Board-Diagnose der Motorsteuerung, sind falsche Fehlermeldungen nicht ausgeschlossen, da die Motorsteuerung Fehlerfälle nicht differenzieren kann. Das trifft bei Motorsteuerungen bei Systemen ohne Sensor oder bei Systemen mit einem Sensor infolge Sensordrift zu. So äußert sich beispielsweise eine fehlerhafte Gemischanpassung, hervorgerufen durch ein Luftleck, in ähnlicher Weise wie eine fehlerhafte Gemischanpassung in Folge falscher Alkoholerkennung. Dadurch besteht die Gefahr, dass die On-Board-Diagnose weitere Fehlerpfade setzt oder dass im schlimmsten Fall je nach Fahrweise nur der Fehlerpfad gesetzt wird, dessen Fehlerzähler zuerst die Fehlerschwelle erreicht. Das Löschen der Fehlerpfade hat auch ein Zurücksetzten aller Fehlerzähler zur Folge, wodurch wertvolle Hinweise zur Fehlereinkreisung beseitigt werden und die Fehlersuche erschwert wird.
Darlegung der Erfindung
Das Kraftfahrzeug weist ein Steuergerät für die Motorsteuerung auf. Im Steuergerät ist außerdem ein On-Board-Diagnose implementiert, die die Motorsteuerung überprüft. Die Erfindung schlägt nun vor, die On-Board-Diagnose zur Überprüfung der Anpassung der Motorsteuerung an die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs durch eine Off-Board-Überprüfung zu plausibilisieren.
Dadurch kann eine von der On-Board-Diagnose eventuell als fehlerhaft ermittelte Erkennung des Anteils im Kraftstoffgemisch festgestellt werden. Folglich wird dadurch erkannt, dass nicht die detektierte Motorsteuerung die Ursache für eine fehlerhafte Bestimmung des Anteils ist, sondern eine andere Ursache vorliegen muss, wie beispielsweise eine Luftleck im Ansaugsystem. Die Erfindung erleichtert somit die gezielte Fehlersuche in einer Service-Werkstatt. Die Erfindung ist somit geeignet, um die Motorsteuerung hinsichtlich einer richtigen Einstellung der Kennlinien auf den beigemischten Anteil in Kraftstoffgemischen zu überprüfen, wie insbesondere den Anteil des beigemischten Alkohols in sogenannten Flex-Fuel-Kraftstoffen.
Wird von der On-Board-Diagnose eine Abweichung der Anpassung der Motorsteuerung an die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs ermittelt, wird die Off-Board-Überprüfung eingesetzt, indem von der Off-Board-Überprüfung der mindestens eine Anteil des Kraftstoffgemischs off-board ermittelt und der ermittelte Wert mit dem von der On-Board-Diagnose ermittelten Wert verglichen wird.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn zur Ermittlung des mindestens einen Anteils des Kraftstoffgemischs das Kraftstoffgemisch einem Kraftstoffversorgungssystem der Brennkraftmaschine entnommen wird und außerhalb des Kraftstoffversorgungssystems die Ermittlung des Anteils des Kraftstoffgemischs mittels eines Prüfgerätes durchgeführt wird. Die Ermittlung des Anteils des Kraftstoffgemischs erfolgt dabei mittels eines Sensors, der sensitiv bezüglich des zu ermittelten Anteils des Kraftstoffgemischs ist. Die Genauigkeit der Messung des Anteils des Kraftstoffgemischs wird dadurch erhöht, wenn die Temperatur des Kraftstoffgemischs bei der Ermittlung des Anteils des beigemischten Kraftstoffs berücksichtigt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung mit einem Prüfgerät eingesetzt, mit dem die Off-Board-Überprüfung der Motorsteuerung erfolgt. Das Prüfgerät weist eine Messzelle auf, in welcher ein für den zu bestimmenden Anteil des Kraftstoffgemischs sensitiven Sensor angeordnet ist. Das vom Sensor ermittelte Sensorsignal wird einer Auswerteelektronik zugeführt, die den Anteil des zu bestimmenden Kraftstoffs ermittelt. Eine Ausführungsform besteht darin, dass die Messzelle ein Prüfgefäß ist, in welches das dem Kraftstoffversorgungssystem vorher entnommene Kraftstoffgemisch eingefüllt wird, und dass innerhalb des Prüfgefäßes der Sensor angeordnet ist. Eine zweite Ausführungsform besteht darin, dass die Messzelle eine Durchflusskammer ist, der über einen Zulauf das dem Kraftstoffversorgungssystem entnommene Kraftstoffgemisch zugeführt und über einen Ablauf abgeführt wird, und dass innerhalb der Durchflusskammer der Sensor angeordnet ist.
Das Prüfgerät zur Erkennung des Anteils im Kraftstoffgemisch wird außerhalb des Kraftfahrzeuges als stationäres oder mobiles Prüfgerät in der Service-Werkstatt eingesetzt. Dabei wird aus dem Kraftstoffversorgungssystem eine bestimmte Kraftstoffmenge beispielsweise an einem Kraftstoffverteiler oder über eine Entnahmevorrichtung über den Betankungszugang aus dem Kraftstofftank mittels einer Pumpe entnommen. Weiterhin ist es denkbar, in einem Kraftstoff-Rücklauf des Kraftfahrzeugs beispielsweise ein T-Stück zu integrieren, an das die Messzelle anschließbar ist. Dabei kann die Messzelle sowohl extern eingesetzt werden als auch im Kraftstoffsystem des Kraftfahrzeuges an einer zugänglichen Stelle positioniert sein.
Eine Weiterbildung sieht vor, einen Messfühler zur Bestimmung der Temperatur des Kraftstoffgemischs in der Messzelle anzuordnen, um die Temperatur des Kraftstoffgemischs bei der Ermittlung des Anteils des beigemischten Kraftstoffs von der elektronischen Auswerteeinheit zu berücksichtigen.
Das Verfahrens und die Vorrichtung ist besonders zweckmäßig einsetzbar zur Überprüfung des beigemischten Alkohol bei sogenannten Flex-Fuel-Kraftstoffen, wobei die Off-Board-Überprüfung mittels eines Sensors erfolgt, der sensitiv bezüglich des beigemischten Kraftstoffs ist, insbesondere ein Alkoholsensor.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des Anteil eines Kraftstoffs eines Kraftstoffgemischs und 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des Anteils eines Kraftstoffs eines Kraftstoffgemischs.
Die in 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen weisen jeweils eine Messzelle 10 auf, in der ein alkohohlsensitiver Sensor 13 angeordnet ist. In der Messzelle 10 befindet sich ein zu bestimmendes Kraftstoffgemisch 20, dem der Sensor 13 ausgesetzt ist. Der Sensor 13 steht mit einer Auswerteelektronik 14 in Verbindung, die mit einer Anzeige 15 verbunden ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Messzelle 10 ein Prüfgefäß 11, in dem sich das zu bestimmende Kraftstoffgemisch 20 befindet, das zumindest den alkoholsensitiven Sensor 13 bedeckt. Das Kraftstoffgemisch 20 wird vorher einem Kraftstoffversorgungssystem einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine entnommen und in das Prüfgefäß 11 eingefüllt. Die Entnahme des Kraftstoffgemischs kann dabei dem Kraftfahrzeug über ein sogenanntes Schraderventil am Kraftstoffzuteiler entnommen werden. Es ist aber genauso denkbar, über den Betankungszugang mittels einer Entnahmevorrichtung, wie beispielsweise einer separaten Entnahmelanze oder eines Entnahmeschlauchs mittels einer Pumpe das Kraftstoffgemisch aus dem Tank des Kraftfahrzeugs abzusaugen und in das Prüfgefäß 11 einzufüllen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die Messzelle 10 eine Durchflusskammer 12, die mit einem Zulauf 16 und einem Ablauf 17 versehen ist, wobei über den Zulauf 16 das zu bestimmende Kraftstoffgemisch 20 eingeleitet und über den Ablauf 17 abgeführt wird. Das Kraftstoffgemisch 20 durchströmt dabei die Durchflusskammer 12 und über den dort angeordneten alkoholsensitiven Sensor 13. Das Kraftstoffgemisch wird hierbei dem Kraftfahrzeug wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 entnommen.
Der alkoholsensitive Sensor 13 ist als ein an sich bekannter Sensor zur Bestimmung des Alkoholanteils in Kraftstoffgemischen ausgeführt. Bekannte alkoholsensitive Sensoren basieren dabei auf dem Prinzip der Ermittlung der Dielektrizitätskonstante, auf optischen Effekten, wie beispielsweise der Bestimmung des Brechungsindexes, oder auf infrarot-optischen Methoden. Besonders zweckmäßig ist es, in der Messzelle 10 einen Messfühler anzuordnen, der die Temperatur des Kraftstoffgemischs ermittelt. Dadurch kann die Genauigkeit der Konzentrationsbestimmung des Alkohols im Kraftstoffgemisch erhöht werden. Das Signal des Messfühlers zur Temperaturmessung wird dabei der Auswerteelektronik 14 zugeführt und dort entsprechend verarbeitet. Der von der Auswerteelektronik ermittelte Wert des vom Sensor 13 wird an einer Anzeige als beispielsweise ein prozentualer Anteil des Alkohols im Kraftstoffgemisch angezeigt.
Die in 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen sind als ein Prüfgerät ausgeführt, das in einer Service-Werkstatt stationär oder mobil positioniert sein kann. Eingesetzt wird das Prüfgerät im Rahmen einer Off-Board-Überprüfung der Motorsteuerung eines in der Service-Werkstatt zur Prüfung befindlichen Kraftfahrzeuges. Dazu wird – wie bereits beschrieben – Kraftstoff dem Kraftfahrzeug entnommen und vom Prüfgerät auf den Anteil des dem Kraftstoffgemisch beigefügten Kraftstoffs geprüft. Der an der Anzeige 15 dargestellte Anteil des Alkohols im Kraftstoffgemisch wird mit dem von der On-Board-Diagnose des Motorsteuergeräts ermittelten Wert verglichen. Ist zwischen dem von der On-Board-Diagnose ermittelten Wert und von dem Prüfgerät ermittelten Wert keine Plausibilität vorhanden, weist diese Differenz darauf hin, dass eine eventuell fehlerhaft detektierte Motorsteuerung nicht die Ursache für eine fehlerhafte Bestimmung des Alkoholanteils ist, sondern eine andere Ursache vorliegen muss, wie beispielsweise eine Luftleck im Ansaugsystem. Durch den Einsatz des Prüfgerätes wird ein unnötiger Austausch des Gerätes der Motorsteuerung vermieden, da die Fehlerursache nicht im Gerät der Motorsteuerung zu suchen ist, sondern an einer anderen Baueinheit des Kraftfahrzeugs liegen muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3841264 C2 [0003]
- EP 398898 B1 [0004]

Claims

Verfahren zur Diagnose von Motorsteuerungen von mit Kraftstoffgemischen betreibbaren Brennkraftmaschinen, bei denen On-Board der Anteil mindestens eines Kraftstoffs des Kraftstoffgemischs ermittelt wird und anhand des ermittelten Anteils On-Board die Motorsteuerung an die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs angepasst wird, wobei eine On-Board-Diagnose zur Überprüfung der Anpassung Motorsteuerung an die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die On-Board-Diagnose durch eine Off-Board-Überprüfung überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Off-Board-Überprüfung eine Ermittlung des mindestens einen Anteils des Kraftstoffgemischs durchgeführt und der ermittelte Wert mit dem von der On-Board-Diagnose ermittelten Wert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des mindestens einen Anteils des Kraftstoffgemischs das Kraftstoffgemisch einem Kraftstoffversorgungssystem der Brennkraftmaschine entnommen wird und außerhalb des Kraftstoffversorgungssystems die Ermittlung des mindestens einen Anteils des Kraftstoffgemischs durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des mindestens einen Anteils des Kraftstoffgemischs die Temperatur des Kraftstoffsgemischs berücksichtigt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Off-Board-Überprüfung der On-Board-Diagnose der Motorsteuerung ein Prüfgerät mit einer Messzelle (10) vorgesehen ist, dass in der Messzelle (10) ein für den zu bestimmenden Anteil des Kraftstoffgemischs sensitiver Sensor (13) angeordnet ist, der dem Kraftstoffgemisch ausgesetzt ist, und dass das vom Sensor (13) ermittelte Sensorsignal einer Auswerteelektronik (14) zugeführt ist, die den Anteil des zu bestimmenden Kraftstoffs des Kraftstoffgemischs ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (10) ein Prüfgefäß (11) ist, in welches das dem Kraftstoffversorgungssystem vorher entnommene Kraftstoffgemisch eingefüllt wird, und dass innerhalb des Prüfgefäßes (11) der Sensor (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (10) eine Durchflusskammer (12) ist, der über einen Zulauf (16) das dem Kraftstoffversorgungssystem entnommene Kraftstoffgemisch zugeführt und über einen Ablauf (17) abgeführt wird, und dass innerhalb der Durchflusskammer (12) der Sensor (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffversorgungssystem Mittel aufweist, mit denen eine bestimmte Kraftstoffmenge des Kraftstoffgemischs entnehmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entnahme des Kraftstoffgemischs ein Ventil an der Kraftstoffzuleitung vorgesehen ist, oder dass eine Entnahmevorrichtung vorgesehen ist, um über den Betankungszugang aus dem Kraftstofftank die Entnahme mittels einer Pumpe vorzunehmen, oder dass in einem Kraftstoff-Rücklauf ein T-Stück integriert ist, an das die Messzelle (10) anschließbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messfühler zur Bestimmung der Temperatur des Kraftstoffgemischs in der Messzelle (10) angeordnet ist, und dass die Auswerteelektronik (14) die ermittelte Temperatur des Kraftstoffgemischs bei der Ermittlung des Anteils des beigemischten Kraftstoffs berücksichtigt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) sensitiv bezüglich des beigemischten Kraftstoffs ist, insbesondere ein alkoholsensitiver Sensor ist.