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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwendung von von mehreren
Sensoren gelieferten Daten in einer Auswerteeinrichtung.
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Stand der Technik
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Auswerteeinrichtungen,
die der Betriebsführung
von Anlagen, beispielsweise auch von Brennkraftmaschinen, dienen,
erhalten ihre Daten von einer Vielzahl von Sensoren. In bestimmten
Anwendungsbereichen, beispielsweise bei der Montage von Kraftfahrzeugen,
ist in ungünstigen
Fällen
beobachtet worden, dass teilweise identisch oder sehr ähnlich geformte
Stecker solcher Sensoren von Montagepersonal falsch, nämlich vertauscht,
eingesteckt werden, insbesondere dann, wenn die Sensoren relativ nahe
beieinander liegen oder wenn die Stecker, die eine von den Sensoren
kommende Verkabelung mit der Auswerteeinrichtung verbinden, an der
Auswerteeinrichtung falsch eingesteckt werden. In solchen Fällen funktioniert
die Auswerteeinrichtung unter Umständen nicht zuverlässig oder
gar nicht, es werden in der Betriebsführung unzutreffende Daten zugrunde
gelegt. Beispielsweise werden in die Betriebsführung von Brennkraftmaschinen
Reglereingriffe vorgenommen, die von unzutreffenden Daten ausgehen und
insofern eine Betriebsführung
auf einer falschen Datengrundlage herbeiführen.
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Aufgabe
der Erfindung ist, ein Verfahren zur Verwendung von von mehreren
Sensoren an eine Auswerteeinrichtung gelieferten Daten bereitzustellen,
das eine sichere Betriebsführung
auch in solchen Fällen
ermöglicht,
in denen Sensoren oder deren Verkabelung vertauscht wurden.
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Offenbarung der Erfindung
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Hierzu
wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Verwendung von von mehreren
Sensoren gelieferten Daten, wobei die Daten der Sensoren in beliebiger Zuordnung
zu den Sensoren zugeordneten Messplätzen einer Auswerteeinrichtung
zugeführt
werden, und die Daten entsprechend ihrer erwarteten Relation zueinander
sortiert verwendet werden. Es ist für den – auch rein theoretischen – Fall einer
Normalbetriebsführung,
also einer solchen Betriebsführung, die
normale Betriebszustände
annimmt, geläufig, dass
Sensoren Werte aus einem ganz bestimmten, oft relativ eng umgrenzten
Wertebereich liefern. Für jeden
der verwendeten Sensoren wird hierbei ein Wert innerhalb eines ganz
bestimmten Werteintervalls erwartet, damit von einer normalen Betriebsführung ausgegangen
werden kann. Diese Daten in ihrem umgrenzten Werteintervall weisen
zueinander eine bestimmte, für
die normale Betriebsführung
erwartete Relation zueinander auf. Beispielsweise wird vom ersten
Sensor ein Datum aus einem ersten Intervall erwartet, vom zweiten
Sensor ein Datum aus einem zweiten Intervall, vom dritten Sensor
aus einem dritten Intervall und so weiter. Insbesondere dann, wenn
im normalen Betriebszustand die Sensoren solche Daten aus Intervallen
liefern, die sich deutlich von einander unterscheiden, ist die Sortierung
entsprechend der erwarteten Relation einfach. Wird demzufolge von
und/oder in der Auswerteeinrichtung festgestellt, dass die Daten
im normalen Betriebszustand nicht der erwarteten Relation entsprechen, werden
sie in der entsprechend zutreffenden Sortierung verwendet. Wenn
also beispielsweise von dem Messplatz des Sensors 1 Daten
aus einem Intervall eintreffen, wie sie von Sensor 3 erwartet
werden, und an Messplatz 3 Daten, wie sie von Sensor 1 erwartet werden,
so werden zur Verwendung der Daten die Daten der Messplätze/Sensoren 1 und 3 vertauscht, so
dass die Daten von Sensor 1 wieder Messplatz 1 zugeordnet
sind und die Daten von Sensor 3 wieder dem Messplatz 3.
Hierdurch kann auch der Einbau eines Sensors an einen falschen Messplatz
kompensiert werden.
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Bevorzugt
werden als Sensoren Temperatursensoren eingesetzt. Gerade bei Temperatursensoren
im Wege von thermischen Prozessen innerhalb einer Betriebsführung lassen
sich die erwarteten Relationen relativ einfach darstellen, beispielsweise dann,
wenn sie derart angeordnet sind, dass (monoton) fallende Werte erwartet
werden.
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In
einer bevorzugten Verfahrensausbildung sind die Sensoren entlang
eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine angeordnet. Gerade im Kfz-Sektor
kommt es gelegentlich vor, dass aufgrund des geringen Abstandes
zwischen Sensoren und der teilweise gleichartigen Stecker bei der
Montage von Kabelbäumen
im Werk die Temperatursensoren am Abgasstrang falsch angeschlossen
sind beziehungsweise Kabel, Stecker oder die Sensoren selbst vertauscht
werden.
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Bevorzugt
ist die erwartete Relation der Daten eine Größenrelation. Die Daten unterscheiden sich
also hinsichtlich ihrer Werte, wobei für jeden Sensor und damit für jedes
Datum eine Zugehörigkeit zu
einem bestimmten Intervall erwartet wird.
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Als
Daten werden in einer bevorzugten Verfahrensausbildung Temperaturdaten
verwendet, die mit ansteigender oder mit abfallender Größe sortiert werden.
Beispielsweise im vorstehend erwähnten Abgasstrang
einer Brennkraftmaschine ist mit monoton fallenden Abgastemperaturen
zu rechne, also auch entlang der Anordnung der einzelnen Sensoren beziehungsweise
an den einzelnen Messplätzen
in ihrer Reihenfolge. Ist beispielsweise Sensor 1 der Brennkraftmaschine
(einem Auslassventil der Brennkraftmaschine) am nächsten gelegen
und Sensor 4 am entferntesten, so wird der Temperaturverlauf
des Abgases der Brennkraftmaschine monoton fallend sein, nämlich am
höchsten
bei Sensor 1 und am niedrigsten bei Sensor 4.
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Sind
nun entlang des Abgasstrangs die Sensoren zwar richtig verkabelt,
aber an den Messplätzen
vertauscht (also beispielsweise Sensor 1 anstelle von Sensor 3 eingebaut
und umgekehrt), so wird Sensor 3 den höchsten Abgastemperaturwert
aufweisen und Sensor 1, der sich am dritten Messplatz befindet,
den zweitniedrigsten. Demzufolge wird, da eine hier monoton fallende
Relation erwartet wird, Sensor 1 mit Sensor 3 zur
Auswertung in der Auswerteeinrichtung vertauscht werden, wodurch
die Daten in der Reihenfolge ihrer Erfassung im Abgasstrang und
des Eingangs in der Auswerteeinrichtung wieder zutreffen. Gleiches
gilt, wenn die Sensoren zwar zutreffend eingebaut sind, aber beispielsweise
die Stecker von Sensor 1 und Sensor 3 vertauscht
sind.
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In
einer Verfahrensausbildung werden die Daten in ein erstes Speicherarray
eingeschrieben. Die Daten, wie sie von den Sensoren eintreffen,
werden demzufolge ungeachtet einer möglichen fehlerhaften Zuordnung
in ein erstes Speicherarray eingeschrieben und stehen dort in der
tatsächlich
vorgefundenen Auslesereihenfolge zur Verfügung. Dies erlaubt den Zugriff
auf die tatsächlich
vorgefundene Auslesereihenfolge.
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Bevorzugt
werden die Daten vom ersten Speicherarray in ein zweites Speicherarray
entsprechend der erwarteten Relation umsortiert und so gespeichert.
Vom ersten Speicherarray werden die Daten demzufolge in einer solchen
Art und Weise ausgelesen, dass sie entsprechend der erwarteten Relation
in das zweite Speicherarray geschrieben werden. Vom zweiten Speicherarray
stehen die Daten dann der Auswerteeinrichtung in der erwarteten
Reihenfolge zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.
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Da
vorliegend zur Durchführung
dieses Verfahrens von einem Normalbetriebszustand, insbesondere
von einem definierten Betriebszustand, ausgegangen wird, ist es
sehr vorteilhaft, dass die entsprechende Überprüfung auf die Einhaltung der
erwarteten Relation der einzelnen Daten der einzelnen Sensoren in
einem solchen Betriebszustand der Anlage beziehungsweise der Brennkraftmaschine
erfolgt, in dem ein von einem normalen Betriebszustand/normaler
Betriebsführung
ausgegangen werden kann. Dies ist beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine
dann der Fall, wenn sie neu gestartet wurde und eine solche Zeit
in Betrieb ist, dass sich die einzelnen Systeme stabilisiert haben.
Hierzu werden Bedingungen ermittelt, die eine Aktivierung der Funktion
zur Erkennung vertauschter Sensoren erlauben, die beispielsweise
sein können:
Kalter Motor, keine Regenerationsmechanismen aktiv, eine Drehzahl
unterhalb einer bestimmten vorgegebenen Schwelle, Motorstart liegt
eine bestimmte, vorgegebene Zeit zurück. Sind diese Bedingungen
erfüllt, wird
die Temperatur der einzelnen Sensoren gemessen und in das erste
Speicherarray geschrieben. Die Daten des der Brennkraftmaschine
nächstgelegenen Sensors
(im Beispiel 1) wird in die erste Zelle des Arrays geschrieben,
die Temperatur des zweitnächsten Sensor
in die zweite Zelle und so weiter. Es wird die Differenz jeweils
direkt benachbarten Zellen des Arrays gebildet. Ist das Ergebnis
aller Differenzen > 0, dann
wurden die Sensoren richtig mit dem Kabelbaum verbunden, es liegen
folglich keine Vertauschungen vor. Ist aber mindestens eine Differenz < 0, liegt ein Fehler
vor, es wurde als eine Vertauschung von mindestens zwei Sensoren
beziehungsweise von deren Verkabelung vorgenommen. Eine solche Aktivierung
der Funktion zur Erkennung vertauschter Sensoren kann periodisch
und selbsttätig
erfolgen und/oder auf Anforderung des Fahrers oder von Servicepersonal,
beispielsweise in einer Werkstatt im Rahmen eines Kundendienstes.
Bevorzugt wird die Aktivierung nur dann erfolgen, wenn sichergestellt sein
kann, dass nicht ein möglicherweise
unerkannter Fehlerzustand zu einem unerwünschten fehlerhaften Erkennen
von vertauschten Sensoren führt, also
eine Vertauschung angenommen wird, obwohl eine solche gar nicht
vorliegt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne
aber hierauf beschränkt
zu sein.
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Es
zeigt
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die
Figur einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit vier Temperatursensoren
und einer angeschlossenen Auswerteeinrichtung.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Die
Figur zeigt einen Abgasstrang 1 einer Brennkraftmaschine 2.
Stromabwärts
der Brennkraftmaschine 2 sind im Abgasstrang 1 vier
Sensoren 3, nämlich
Temperatursensoren 4 angeordnet, nämlich ein erster Sensor 5 an
einem ersten Messplatz 6, ein zweiter Sensor 7 an
einem zweiten Messplatz 8, ein dritter Sensor 9 an
einem dritten Messplatz 10 und ein vierter Sensor 11 an
einem vierten Messplatz 12. Die einzelnen Sensoren 3 sind
mittels Steckverbindern 13 an elektrische Leistungen 14 angeschlossen, wobei
die elektrischen Leitungen 14 zu einem Kabelbaum zusammengefasst
werden und einer Auswerteeinrichtung 16 zugeführt werden,
der sie wiederum mittels Steckverbindern 13 an Steckplätzen 17 angeschlossen
sind, um von den Sensoren 3 gelieferte Signale auswerten
zu können.
Die Auswerteeinrichtung 16 weist demzufolge einen ersten
Steckplatz 18 auf, einen zweiten Steckplatz 19,
einen dritten Steckplatz 20 und einen vierten Steckplatz 21,
wobei die ersten bis vierten Steckplätze 18 ... 21 jeweils
einer Kabelverbindung zum ersten Sensor 5, zum zweiten Sensor 7,
zum dritten Sensor 9 und zum vierten Sensor 11 entsprechen,
um Werte vom ersten Messplatz 6, vom zweiten Messplatz 8,
vom dritten Messplatz 10 und vom vierten Messplatz 12 auszuwerten.
Der erste Sensor 5 und der zweite Sensor 7 sind
hierbei nacheinander stromabwärts
vor einer Abgasbehandlungseinrichtung 22 beispielsweise
am Katalysator 23 angeordnet, der dritte Sensor 9 und
der vierte Sensor 11 hintereinander stromabwärts der
Abgasbehandlungseinrichtung 22 vor einem Endschalldämpfer 24.
Selbstverständlich
sind auch andere Anordnungen der Sensoren im Abgasstrang möglich, die
gezeigte Darstellung ist lediglich beispielhaft zur Verdeutlichung
der Erfindung. Dem ersten Sensor 5 soll zur Herstellung
der elektrischen Verbindung mit der Auswerteeinrichtung 16 vom
Kabelbaum 15 eine elektrische Leitung 14 zugeordnet
sein, nämlich
eine erste elektrische Leitung 25, dem zweiten Sensor 7 demzufolge
eine zweite elektrische Leitung 26, dem dritten Sensor 9 eine
dritte elektrische Leitung 27 und dem vierten Sensor 11 eine
vierte elektrische Leitung 28. Im Kabelbaum 15 sind
die elektrischen Leitungen 14 entsprechend konfiguriert
und mit den entsprechenden Steckverbindern 13 an die Auswerteeinrichtung 16 angeschlossen,
nämlich
an die jeweiligen Steckplätze 17, 18 ... 21.
Im Bereich der Sensoren 3 aber ist im gezeigten Beispiel
die erste elektrische Leitung 25 dem zweiten Sensor 7 zugeordnet,
die vierte elektrische Leitung 28 dem ersten Sensor 5, die
zweite elektrische Leitung 26 dem dritten Sensor 9 und
die dritte elektrische Leitung 27 dem vierten Sensor 11,
beispielsweise durch ein Vertauschen der den Sensoren 3 zugeordneten
Steckverbindern 13 während
der Montage. In dem Abgasstrang 1 wird Abgas 29 der
Brennkraftmaschine 2 in deren Betrieb geführt. Das
Abgas 29 kühlt
sich während
der Durchströmung
des Abgasstrangs 1 und auch während der Behandlung in der
Abgasbehandlungseinrichtung 22 ab. Demzufolge hat das Abgas
am ersten Messplatz 1, also dem dem ersten Sensor 5 zugeordneten
Bereich, eine Temperatur ϑ1, im Bereich des zweiten Messplatzes 8 eine
Temperatur ϑ2, im Bereich des dritten Messplatzes eine
Temperatur ϑ3 und im Bereich des vierten Messplatzes eine
Temperatur ϑ4. Der Temperaturverlauf des Abgases 29 innerhalb des
Abgasstrangs 1 ist monoton fallend, so das bei korrektem
Anschluss und korrekter Verdrahtung der Sensoren 3 gilt: ϑ1 > ϑ2 > ϑ3 > ϑ4.
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Stellt
die Auswerteeinrichtung 16 nach Verstreichen einer gewissen
Zeit, in der die von den Sensoren 3 gelieferten Werte aufgrund
noch instabiler Betriebszustände
der Brennkraftmaschine 2 und der Sensoren 3 nicht
verwertet werden, beispielsweise kurz nach Start der Brennkraftmaschine 2,
nach Erreichen eines stabilen Betriebszustandes fest, dass der vorstehend
beschriebene monoton fallende Temperaturverlauf nicht vorliegt,
werden die von den einzelnen Sensoren 3 gelieferten Werte
von der Auswerteeinrichtung 16 so sortiert, dass sie den
vorstehend beschriebenen monoton fallenden Verlauf aufweisen. Demzufolge
wird der am ersten Steckplatz 18 der Auswerteeinrichtung 16 anstehende
Temperaturwert ϑ2 an eine zweite Position innerhalb einer Reihe
sortiert, der an dem zweiten Steckplatz 19 anstehende Temperaturwert ϑ3
an eine dritte Position, der an dem dritten Steckplatz anstehende ϑ4
an eine vierte Position und der an dem vierten Steckplatz 21 anstehende
Temperaturwert ϑ1 an eine erste Position. Auf diese Weise
sind in der so sortierten Reihe die Temperaturwerte ϑ1, ϑ2, ϑ3
und ϑ4 in der erwarteten Reihenfolge, nämlich monoton fallend, entsprechend
der tatsächlichen
Anordnung der Sensoren 3 im Abgasstrang 1 sortiert
und können
von der Auswerteeinrichtung 16 und nachgeordneten Steuerungseinrichtungen,
beispielsweise dem Motorsteuergerät zur Betriebsführung der
Brennkraftmaschine 2, in der zutreffenden Reigenfolge verwendet
werden. Gleiches gilt auch, wenn zwar die Verkabelung der einzelnen
Sensoren 3 mittels der elektrischen Leitungen 14 und
der jeweils zugeordneten Steckverbinder 13 zutreffend ist,
aber die Sensoren 3 relativ zu den vorgesehenen Messplätzen vertauscht
sind, also beispielsweise der erste Sensor 5 nicht am ersten
Messplatz 6, sondern beispielsweise am zweiten Messplatz 8 angeordnet
ist und umgekehrt. Auch hier wird von der Auswerteeinrichtung erkannt,
dass die Temperaturwerte ϑ1 bis ϑ4 nicht in der
erwarteten Reihenfolge eintreffen, worauf die tatsächlich eintreffende
Reihenfolge der Temperaturwerte ϑ1 bis ϑ4 entsprechend
vorbeschriebenem Verfahren umsortiert wird, bis wieder eine monoton
fallende Reihenfolge der Temperaturwerte ϑ1 bis ϑ4
zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht. Auf diese Weise sind
Vertauschungen von Sensoren 3 relativ zu ihren Messplätzen 6, 8, 10, 12 und/oder
Vertauschungen von elektrischen Leitungen 14 mittels der
Steckverbinder 13 relativ zu den zugeordneten Sensoren 3 und/oder
den Steckplätzen 17 irrelevant.
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Vorzugsweise
geschieht das Umsortieren der tatsächlich vorgefundenen Wertereihenfolge
der Temperaturwerte ϑ1 bis ϑ4 dadurch, dass die
Temperaturwerte ϑ1 bis ϑ4 in ein Speicherarray
eingelesen und von dort in ein zweites Speicherarray entsprechend
der erwarteten, monoton fallenden Reihenfolge ausgelesen werden.
Vom zweiten Speicherarray ausgehend stehen die Werte in der erwarteten,
zutreffenden Reihenfolge zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.