DE102007050026A1

DE102007050026A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Steuer- und Regelkreisen in einem Motorsystem

Info

Publication number: DE102007050026A1
Application number: DE102007050026A
Authority: DE
Inventors: Horst Wagner; Daniel Kuhn; Stefan Michael; Wilhelm Blumendeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-18
Also published as: US8245689B2; DE102007050026B4; US20090101108A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Steuer- oder eines Regelkreises in einem System, insbesondere in einem Motorsystem in einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren sieht vor, eine Kennzs Regelkreises oder des Steuerkreises während eines oder mehrerer Zustandsänderungen zu ermitteln (S2) und einen Fehler abhängig von der ermittelten Kennzahl festzustellen (S4).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das Überprüfen von Steuer- und Regelkreisen in einem Motorsystem, um während des Betriebs des Motorsystems oder in einem Diagnoseverfahren die Funktionsfähigkeit, die Qualität bzw. die Güte der Steuerung bzw. der Regelung überprüfen zu können. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überprüfen der Funktion einer Luftmassenregelung, einer AGR-Ratenregelung und/oder einer Ladedruckregelung in einem Motorsystem.
Stand der Technik
Zum emissionsoptimalen Betrieb von Verbrennungsmotoren werden Abgasrückführungsregelungen, Ladedruckregelungen und Luftmassenregelungen eingesetzt. Um eine Beeinträchtigung der Emissionen durch eine unzureichende Regelgüte, die beispielsweise durch auftretende Defekte oder Alterung hervorgerufen werden kann, zu vermeiden, sind in der Motorsteuerung "On-Board-Diagnosen" implementiert.
Fehler können in Systemen sowohl bei stationären Zuständen als auch bei dynamischen Zustandsübergängen auftreten. Es ist bekannt, bei stationären Betriebszuständen in Regelungen die Einhaltung einer zulässigen Regelabweichung zu überwachen. Diese Form der Überwachung kann jedoch oftmals Fehlerbilder nicht identifizieren, die nur bei transienten Zustandswechseln auftreten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der Regelungen insbesondere in einem Motorsystem überwacht und wobei insbesondere Fehler erkannt werden können, die in stationären Betriebszuständen nicht erkennbar sind.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Überwachen eines Regelkreises oder eines Steuerkreises in einem System nach Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Überwachen eines Steuer- oder eines Regelkreises in einem System, insbesondere in einem Motorsystem in einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Verfahren sieht vor, eine Kennzahl aus einem Vorgabewert und einer Systemgröße des Regelkreises oder des Steuerkreises während eines oder mehrerer Zustandsänderungen zu ermitteln und einen Fehler abhängig von der ermittelten Kennzahl festzustellen.
Das obige Verfahren ermöglicht es, in Regelkreisen sowie in Steuerkreisen zu überwachen, ob bei Änderungen des Vorgabewerts die Systemgröße mit hinreichender Genauigkeit dem Vorgabewert folgt. Dazu wird während überwachungsrelevanter Betriebssituationen die Abweichung zwischen dem Vorgabewert und der Systemgröße (bei Regelungen zwischen Sollwert und Istwert) auf eine Kennzahl abgebildet. Abhängig von dieser Kennzahl kann festgestellt werden, ob die betreffende Regelung oder Steuerung ordnungsgemäß arbeitet oder nicht. Bei nicht ordnungsgemäßer Funktion der Regelung bzw. der Steuerung weist die Kennzahl somit auf defekte Komponenten und bei einem Motorsystem auf damit einhergehende Emissionsverschlechterungen hin. Das obige Verfahren ist sowohl auf Regelungen als auch auf Steuerungen anwendbar, wobei die Steuerung die einzustellende Größe nur indirekt beeinflusst.
Weiterhin kann der Vorgabewert einem Sollwert einer Regelung und die Systemgröße einem Istwert der Regelung entsprechen. Alternativ können bei einer Steuerung der Vorgabewert einer Eingangsgröße der Steuerung, die eine Stellgröße für das System bereitstellt, und die Systemgröße einer sich aufgrund der Stellgröße einstellenden Systemgröße entsprechen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die eine oder mehrere Zustandsänderungen abhängig von einem Gradienten des Vorgabewerts ermittelt werden, insbesondere wenn der Betrag des Gradienten des Vorgabewerts einen Schwellenwert übersteigt.
Weiterhin kann die Kennzahl über eine vorbestimmte Zeit integriert und der Fehler abhängig von einem Resultat der Integration festgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Kennzahl abhängig von einer Abstandsgröße ermittelt werden, wobei die Abstandsgröße ein Maß eines Abstands zwischen dem Verlauf der Vorgabewerte und dem Verlauf der Systemgrößen angibt.
Insbesondere kann die Kennzahl abhängig von einer Dreiecksfläche eines Dreiecks ermittelt werden, wobei ein erster Eckpunkt des Dreiecks als die Systemgröße bei einem ersten Zeitpunkt, ein zweiter Eckpunkt des Dreiecks als der Vorgabewert bei dem ersten Zeitpunkt und ein dritter Eckpunkt des Dreiecks als der Vorgabewert bei einem zweiten Zeitpunkt, zu dem der Vorgabewert den Wert der Systemgröße bei dem ersten Zeitpunkt angenommen hat, definiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kennzahl abhängig von einer Faltung zwischen dem Vorgabewert und der Systemgröße oder zwischen dessen Gradienten ermittelt wird.
Weiterhin kann als Kennzahl eine Adaptionsgröße ermittelt werden, wobei die Adaptionsgröße durch Adaption, insbesondere während der Zustandsänderung eines Streckenmodells an das System empirisch bestimmt wird.
Das System kann einer der folgenden Regelungen entsprechen: eine Ladedruckregelung, eine Luftmassenregelung und eine Abgasrückführungsratenregelung.
Weiterhin kann das Ermitteln einer Kennzahl aus einem Vorgabewert und einer Systemgröße des Regelkreises oder des Steuerkreises ausschließlich während eines oder mehrerer Zustandsänderungen durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Überwachen von Steuer- und Regelkreisen in einem System, insbesondere in einem Motorsystem in einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Die Vorrichtung ist ausgebildet, um eine Kennzahl aus einem Vorga bewert und einer Systemgröße während einer oder mehrerer Zustandsänderungen zu ermitteln und um einen Fehler abhängig von der ermittelten Kennzahl festzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit einer Regelung und der obigen Vorrichtung vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren ausführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Motorsystem, in dem mehrere Regelkreise vorgesehen sein können, die gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen der Regelkreise überwacht werden können;
2 bis 4 schematische Darstellungen einer Luftmassenregelung, einer Abgasrückführungsratenregelung bzw. einer Ladedruckregelung zur Verwendung in dem Motorsystem der 1;
5 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
6 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Ermittlung der Kennzahl gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7A und 7B Diagramme über den Verlauf eines Faltungswertes als der Kennzahl abhängig von den Ausgangsgrößen bei Berechnung;
8 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Adaption zur Ermittlung der Zeitkonstanten als Kennzahl; und
9 ein Beispiel über den Verlauf einer Adaption zur Ermittlung der Zeitkonstanten als Kennzahl gemäß dem in 8 gezeigten Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
1 stellt schematisch ein Motorsystem 1 dar, das einen Verbrennungsmotor 2 mit vier Zylindern 3 zeigt. Dem Verbrennungsmotor 2 wird über ein Saugrohr 4 ein Luftstrom zugeführt. Weiterhin ist der Verbrennungsmotor 2 mit einem Abgasabschnitt 6 verbunden, um Verbrennungsabgase von den Zylindern 3 wegzuführen. Es ist eine Ladevorrichtung 5 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Turbolader ausgeführt ist, wodurch dem Saugrohr 4, angetrieben durch den Abgasstrom des Verbrennungsmotors 2 in dem Abgasabschnitt 6, Luft zugeführt wird, um den Saugrohrdruck zu erhöhen.
Der Luftstrom durch das Saugrohr 4 wird weiterhin mithilfe einer einstellbaren Drosselklappe 7 gesteuert. Mithilfe einer Motorsteuereinheit 8 werden neben der Drosselklappenstellung die Einspritzmenge und der Wirkungsgrad der Ladevorrichtung eingestellt. Weiterhin ist eine Abgasrückführung 9 vorgesehen, um eine Emissionsoptimierung durch Einstellen einer Abgasrückführungsrate mithilfe eines geeigneten Stellgebers 10 zu realisieren. Der Stellgeber 10 wird ebenfalls durch die Motorsteuereinheit 8 gesteuert.
In einem solchen Motorsystem 1 werden z. B. eine Luftmassenregelung, eine Abgasrückführungsratenregelung und eine Ladedruckregelung ausgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf ein in 1 gezeigtes Motorsystem beschränkt, sondern es können auch Regelungen in anderen Motorsystemen, z. B. ohne Abgasrückführung bzw. ohne Ladevorrichtung vorgesehen werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für Diesel- als auch für Ottomotoren angewendet werden. Die 2 bis 4 zeigen schematisch die in dem Motorsystem der 1 realisierten Regelungen in einer Blockdarstellung.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Luftmassenregelung 20 für einen Verbrennungsmotor 2 in dem Motorsystem der 1. Die Luftmassenregelung 20 regelt die in die Zylinder 3 strömende Luftmasse entsprechend einer vorgegebenen, von dem vorgegebenen Sollmoment und der vorgegebenen Solldrehzahl abgeleiteten Sollluftmasse. Als die von dem Luftmassenregler 21 ausgegebenen Stellgrößen der Regelung die nen die Drosselklappenstellung sowie die Stellung des Stellgebers 10, der die Menge des rückgeführten Abgases bestimmt. Die zu regelnde Ist-Luftmasse wird beispielsweise bei dieser Luftmassenregelung gemessen oder gemäß einem Luftsystem-Modell abgeleitet.
Die schematische Darstellung der 3 zeigt eine Abgasrückführungsratenregelung 30, bei der der entsprechende Abgasrückführungsregler 31 die Ist-Abgasrückführungsrate auf eine Soll-Abgasrückführungsrate einstellt und dazu ebenfalls als Stellgrößen die Drosselklappenstellung und die Stellung des Stellgebers 10 ausgibt. Die in 2 dargestellte Luftmassenregelung sowie die Abgasrückführungsratenregelung führen ihre Stellgrößen dem Luftsystem-Modell 22 zu, durch das abhängig von den Stellgrößen und abhängig von momentanen Motorparametern die aktuelle Ist-Abgasrückführungsrate ermittelt werden kann.
4 zeigt eine Ladedruckregelung 40, bei der der aktuelle Ist-Ladedruck auf einen durch Sollmoment und Solldrehzahl bestimmten Soll-Ladedruck geregelt wird. Als Stellgrößen gibt der entsprechende Ladedruckregler 41 eine Einstellung der Ladevorrichtung an, mit der der Wirkungsgrad der Ladevorrichtung 5 eingestellt werden kann. Die Wirkungsgradeinstellung sowie der Luftmassenstrom, der in den Verbrennungsmotor 2 strömt, werden ebenfalls dem Luftsystem-Modell 22 zugeführt, und daraus wird der Ist-Ladedruck, der dem Druck vor der Drosselklappe 7 entspricht, geschätzt oder ermittelt.
Die oben beschriebenen Regelungen werden durch die Motorsteuereinheit 8 durchgeführt, und dort beispielsweise als Hardwareschaltung oder als Softwareprogramm, das in einer in der Motorsteuereinheit vorgesehenen Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, realisiert.
Allgemein kann das im Folgenden beschriebene Verfahren generell für eine Regelung und eine Steuerung, bei der die Stellgröße den zu überprüfenden Istwert über eine Stellstrecke nur indirekt beeinflusst, verwendet werden. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch anhand eines Motorsystems beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, die ordnungsgemäße Funktion der in einem Motorsystem implementierten Regelungen und Steuerungen zu überwachen. Dabei stellen die nachfolgend beschriebenen Verfahren eine Möglichkeit zur Verfügung, die Qualität bzw. die Güte der Regelung in Bereichen von transienten Zustandsänderungen durchfüh ren zu können, um dadurch Fehlerarten, die sich nur bei Zustandswechseln auswirken, feststellen zu können.
In 5 ist ein Flussdiagramm zur Überprüfung einer ausgewählten Regelung, z. B. einer der Regelungen der 2 bis 4 dargestellt. Da das Fehlerbild eines verzögerten Regelverhaltens (nicht abgestimmten Steuerungsverhaltens) erkannt werden soll, muss zur Überwachung eine Betriebssituation vorliegen, bei der dieser Fehler sichtbar wird. Es wird also zunächst in Schritt S1 überprüft, ob eine Betriebssituation vorliegt, die es ermöglicht, den aufzuspürenden Fehler zu erkennen. In Schritt S1 wird also überprüft, ob sich die Regelung in einer Zustandsänderung befindet, bei der ein verzögertes Regelverhalten detektierbar ist. Dies ist in der Regel der Fall, wenn sich der entsprechende Sollwert ändert, z. B. während eines Beschleunigungsvorgangs des Verbrennungsmotors 2. Beispielsweise kann ein Freigabezustand, in dem die obige Betriebssituation (die Zustandsänderung der Regelung) vorliegt, als ein Zustand definiert sein, in dem sich die Regelung in einem transienten, d. h. dynamischen Bereich befindet, wobei der Sollwerteverlauf einen Gradienten aufweist, dessen Betrag größer als ein entsprechender (vorgegebener) erster Schwellenwert ist. Auch kann ein zweiter Schwellenwert vorgegeben sein, der den maximal zulässigen Betrag des Gradienten angibt, so dass, wenn der Gradient des Sollwerteverlaufs größer ist als der zweite Schwellenwert, der Freigabezustand wieder verlassen wird. Der Freigabezustand wird ebenfalls wieder verlassen, wenn der Betrag des Gradienten unter den ersten Schwellenwert absinkt.
Wenn Schritt S1 ergibt, dass eine solche Betriebssituation vorliegt, wird während des Vorliegens der erkannten Betriebssituation in einem Schritt S2 eine Kennzahl aus den Signalverläufen des jeweiligen Sollwerts und des jeweiligen Istwerts ermittelt. Eine solche Kennzahl wird so bestimmt, dass sie ein Gütemaß für das Zeitverhalten der Regelung darstellen kann.
Je nach gewünschter Robustheit des zu implementierenden Verfahrens wird eine Überwachungszeit festgelegt, während der ermittelte Kennzahlen akkumuliert und/oder normiert werden (Schritt S3), um die Relevanz einzelner Ausreißer der Kennzahl zu verringern.
In Schritt S4 wird überprüft, ob die ermittelte Kennzahl über einem Schwellenwert liegt oder nicht, um einen entsprechenden Fehler zu detektieren. Je nach gewählter Kennzahl kann der Fehler bei Unterschreiten oder Überschreiten des Schwellenwerts erkannt werden. Ein erkannter Fehler kann beispielsweise in Schritt S5 signalisiert oder auf sonstige Weise angezeigt werden.
Je nachdem in welchem Bereich die Kennzahl liegt, können darüber hinaus Anpassungen beim Regelungsverhalten vorgenommen werden, z. B. über die Anpassung von Regelungsparametern, um die Regelung, z. B. an die Alterung von Bauelementen oder sonstige Einflussgrößen anzupassen. Ein solcher Bereich kann beispielsweise als Wertebereich für die Kennzahl definiert sein, der zwischen dem Bereich, in dem ein Fehler erkannt wird, und dem Bereich, in dem die Kennzahl eine ordnungsgemäße Funktion der Regelung angibt, liegt.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Kennzahl zur Bestimmung der Regelungsgüte zu ermitteln.
Bei einer ersten Variante wird in dem Freigabezustand zum Ermitteln der Kennzahl in Schritt S2 bezüglich des momentanen Istwerts eine Dreiecksfläche A_Dreieck in einem Signalverlaufs-Zeit-Diagramm berechnet, wie es in 6 grafisch dargestellt ist. Der erste Eckpunkt des Dreiecks wird durch den betrachteten Istwert y_ist zu einem bestimmten Zeitpunkt t_n gebildet. Ein weiterer Eckpunkt des Dreiecks ergibt sich aus dem Sollwert y_soll zum Abtastzeitpunkt t_n des Istwerts y_ist und ein dritter Eckpunkt ergibt sich aus einem weiteren Zeitpunkt t_n-1.
zu dem der Sollwert y_soll den Wert des Istwerts y_ist hatte. D. h. es wird ein Dreieck ermittelt, das sich aus dem Abstand der Kennlinien, der Zeitrichtung und dem Abstand der Kennlinien in Sollwertrichtung, d. h. in y-Richtung, in 6 ergibt.
Es gibt zwei Zeitdauern. Eine Zykluszeit mit der der Algorithmus läuft (z. B. im 100 ms Raster) und die Zeitdifferenz, die über die Steigung m und den Regelfehler e berechnet wird (z. B. 4 s). Da man nicht weiß, wann der Sollwert den gleichen Betrag hatte wie der Istwert, wird über den Gradienten m eine entsprechende Zeitdifferenz Δt „näherungsweise" bestimmt. Zunächst wird dazu die Steigung m_soll des Sollwertes zum Zeitpunkt t_n berechnet über
wobei e_diff = y_n – y_n-1 die Differenz zwischen einem Sollwert zum Zeitpunkt t_n und dem Sollwert zu einem weiteren Zeitpunkt t_n-1 und t_n – t_n-1 der Zeitdifferenz Δt zwischen 2 Abtastschritten z. B. 100 ms gemäß der Zykluszeit entsprechen. Mit der Steigung m_soll und dem Regelfehler e_diff kann dann Δt berechnet werden. Δt = e/m (ca. 4 s).
D. h. zur Bestimmung der Dreiecksfläche A_Dreieck wird die Regelabweichung zwischen Sollwert und Istwert errechnet (e_diff = y_soll – y_ist) und die Steigung m_soll des Sollwerts y_soll zum Zeitpunkt t_n mithilfe eines benachbarten Punktes, der sich aus der Zeitdifferenz ergibt, berechnet:
Für die Bestimmung der Dreiecksfläche A_Dreieck wird vorzugsweise der Betrag der Regelabweichung gebildet, um auch Überschwinger, d. h. auch Systemzustände, bei denen der Istwert größer ist als der Sollwert, zu berücksichtigen. Die Dreiecksfläche wird folgendermaßen bestimmt:
Es kann vorgesehen sein, das Verfahren robuster zu machen, indem diese Dreiecksfläche über eine Zeitdauer integriert wird. Diese Zeitdauer kann aus einem oder mehreren Freigabezyklen bestehen. Besteht der oder einer der Freigabezustände für eine vorgegebene Mindest-Freigabezeitdauer, wird das Flächenintegral durch die kumulierte Freigabezeit dividiert und mit einem Grenzwert gemäß Schritt S4 verglichen. Übersteigt in Schritt S4 das Flächenintegral dividiert durch die kumulierte Freigabezeit den vorgegebenen Grenzwert, wird ein Fehler erkannt. Bleibt in Schritt S4 das Flächenintegral dividiert durch die kumulierte Freigabezeit unter dem vorgegebenen Grenzwert, wird kein Fehler erkannt. Anschließend werden in beiden Fällen die Freigabezeiten und der Wert des Flächenintegrals zurückgesetzt.
Gemäß einem weiteren Verfahren kann eine solche Kennzahl auch durch Faltung zwischen den evtl. aufbereiteten Signalverläufen von Sollwert und Istwert durchgeführt werden. Vorzugsweise kann als Faltung der Sollwert- und Istwertverläufe eine Kreuzkorrelati on angewendet werden. Der Wert der unabhängigen Faltungsvariablen, bei dem die Kreuzkorrelation ihr Maximum aufweist, repräsentiert die Verzögerung bzw. die Verschiebung zwischen Sollwertverlauf und Istwertverlauf. Das Maximum der Korrelationsfunktion stellt dabei die Kennzahl dar und ist ein Maß für die Vertrauenswürdigkeit des Ergebnisses. Wird ein solcher Algorithmus verwendet, kann die Prüfung auf Freigabe der Überwachung gemäß Schritt S1 auch anhand des Korrelationsmaximums durchgeführt werden.
Hierbei entsprechen E dem Erwartungswert einer Größe, N der Länge des Messvektors, Xsoll dem Sollwert, Xist dem Istwert und R der Faltungssumme. Die Faltungssumme R stellt die Kennzahl dar, die das Maß der Güte der Regelung im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt.
Alternativ zur Kreuzkorrelation der Sollwertverläufe und Istwertverläufe ist auch eine Kreuzkorrelation der Steigungen dieser Verläufe als Kennzahl im Sinne dieser Erfindung verwendbar.
7A zeigt den Verlauf der Faltungssumme im Falle der Kreuzkorrelation des Sollwerteverlaufs und des Istwerteverlaufs und 7B den Verlauf der Faltungssumme bei Verwendung der Steigungen dieser Verläufe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Kennzahl des Schritts S2 auch aus dem Vergleich von adaptierten Regelungsparametern eines Streckenmodells mit den erwarteten Parametern für eine intakte Regelungsstrecke ermittelt werden. Dazu wird die Regelungsstrecke z. B. mithilfe eines Verzögerungsglieds 31 erster Ordnung, wie es in 8 dargestellt ist, modelliert. Insbesondere kann eine Zeitkonstante des Verzögerungsglieds als Kennzahl im Sinne des Schritts S2 verwendet werden. Die Eingangsgröße des Streckenmodells ist der Sollwert Soll, wie z. B. der Luftmasse, und die Ausgangsgröße des Streckenmodells entspricht dem PT1 verzögerten Modell-Istwert Ist_Modell. Das Streckenmodell umfasst als Verzögerungsglied 31 einen Integrator, der immer dann initialisiert wird, wenn der Freigabezustand eingenommen wird. Bei der Initialisierung wird der Anfangswert des Integrators auf den aktuellen Istwert Ist_aktuell, d. h. der momentanen erfassten Istgröße eingestellt, wie z. B. bei oben angenommenem Beispiel die momentan vorliegende Luftmasse.
Das Streckenmodell wird nun durch Anpassen der Zeitkonstante T_{1_adapt} des Verzögerungsgliedes 31 in einem Adaptionselement 32 adaptiert, so dass der Verlauf der durch das Streckenmodell und der entsprechenden momentanen Zeitkonstante T_{1_adapt} bestimmten Istwerte Ist_Modell und der Verlauf der aktuellen Istwerte möglichst einander entsprechen.
Daraus wird die Zeitkonstante T_{1_adapt} des Integrators des Streckenmodells ermittelt. Die Fehlerdifferenz zwischen Modell-Istwert Ist_Modell und aktuellem Istwert Ist_aktuell wird in einem weiteren Integrator 33 integriert. Die Ausgangsgröße des weiteren Integrators 33 entspricht der adaptierten Zeitkonstante T_{1_adapt} für das PT1-Modell des Verzögerungsglieds 31. Je größer eine Integrationszeitkonstante T_Integrator des weiteren Integrators 33 eingestellt wird, umso langsamer aber auch umso robuster erfolgt die Adaption der Zeitkonstante T_{1_adapt}.
9 zeigt die Verläufe des Sollwerts sowie des tatsächlichen aktuellen Istwerts Ist_aktuell als auch des vom Modell bestimmten Modell-Istwerts Ist_Modell sowie den Verlauf der Adaptionszeitkonstante während der Anpassung. Die Verläufe zeigen einen Ausschnitt des Adaptionsverlaufs zu Beginn der Adaption (linke Seite) und einen Ausschnitt des Adaptionsverlaufs am Ende der Adaption (rechte Seite). Die Adaptionszeitkonstante des der tatsächlichen Regelung zugrunde liegenden Modells kann auch dazu benutzt werden, ein zu langsames System zu erkennen. Dies wird dann erkannt, wenn die so ermittelte Zeitkonstante nach erfolgter Adaption größer ist als ein vorzugebender Schwellwert.
Die oben beschriebenen Verfahren zur Ermittlung der Kennzahl lassen sich analog auch auf Steuerungen anwenden, bei denen der Stellwert der Steuerung die Istgröße nur indirekt, d. h. nicht ausschließlich bzw. durch ein Systemverhalten, beeinflusst. Dies ist beispielsweise bei Steuerungen der Fall, denen ein Kennfeld zugrunde liegt, das auf die aktuellen Motorparameter angepasst wird. Bei Alterung von Motorbauelementen kann das im Wesentlichen starre Kennfeld zu Abweichungen der Stellgrößen der Steuerungen führen.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Steuer- oder eines Regelkreises in einem System, insbesondere in einem Motorsystem in einem Kraftfahrzeug, mit folgenden Schritten: – Ermitteln (S2) einer Kennzahl aus einem Vorgabewert und einer resultierenden Systemgröße des Regelkreises oder des Steuerkreises während einer oder mehrerer Zustandsänderungen; – Feststellen (S4) eines Fehlers abhängig von der ermittelten Kennzahl.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorgabewert einem Sollwert einer Regelung und die Systemgröße einem Istwert der Regelung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorgabewert einer Eingangsgröße einer Steuerung, die eine Stellgröße für das System bereitstellt, und die Systemgröße einer sich aufgrund der Stellgröße einstellenden Systemgröße entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die eine oder mehrere Zustandsänderungen abhängig von einem Gradienten des Vorgabewerts ermittelt werden, insbesondere wenn der Betrag des Gradienten des Vorgabewerts einen Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kennzahl über eine vorbestimmte Zeit integriert wird und der Fehler abhängig von einem Resultat der Integration festgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kennzahl abhängig von einer Abstandsgröße ermittelt wird, wobei die Abstandsgröße ein Maß eines Abstandes zwischen dem Verlauf der Vorgabewerte und dem Verlauf der Systemgröße angibt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kennzahl abhängig von einer Dreiecksfläche (A_Dreieck) eines Dreiecks ermittelt wird, wobei ein erster Eckpunkt des Dreiecks als die Systemgröße bei einem ersten Zeitpunkt, ein zweiter Eckpunkt des Dreiecks als der Vorgabewert bei dem ersten Zeitpunkt und ein dritter Eckpunkt des Dreiecks als der Vorgabewert bei einem zweiten Zeitpunkt, zu dem der Vorgabewert den Wert der Systemgröße bei dem ersten Zeitpunkt angenommen hat, definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kennzahl abhängig von einem Faltungswert (R) zwischen dem Vorgabewert und der Systemgröße oder zwischen dessen Gradienten ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Kennzahl eine Adaptionsgröße (T_{1_adapt}) ermittelt wird, wobei die Adaptionsgröße (T_{1_adapt}) durch Adaption, insbesondere während der Zustandsänderung eines Streckenmodells, an das System empirisch bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das System eines von einer Ladedruckregelung (40), einer Luftmassenregelung (20) und einer Abgasrückführungsratenregelung (30) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Ermitteln (S2) einer Kennzahl aus einem Vorgabewert und einer Systemgröße des Regelkreises oder des Steuerkreises ausschließlich während eines oder mehrerer Zustandsänderungen durchgeführt wird.
Vorrichtung zum Überwachen von Steuer- und Regelkreisen in einem System, insbesondere in einem Motorsystem in einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, – um eine Kennzahl aus einem Vorgabewert und einer Systemgröße während einer oder mehrerer Zustandsänderungen zu ermitteln; und – um einen Fehler abhängig von der ermittelten Kennzahl festzustellen.
Motorsystem mit einer Regelung und einer Vorrichtung nach Anspruch 12.
Computerprogramm, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.