DE102008047630B4

DE102008047630B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer fehlerhaften Startereinrichtung bei einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008047630B4
Application number: DE102008047630.7A
Authority: DE
Inventors: Franz Kufner; Pablo Perez Marti; Matthias Stampfer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: DE102008047630A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung einer fehlerhaften Startereinrichtung bei einem Fahrzeug mit den Schritten: a) Starten des Fahrzeugs mittels der Startereinrichtung, b) Bestimmen des Ist-Drehzahlverlaufs des Motors, c) Bestimmen, ob eine Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs (12) von einer Soll-Vorgabe vorliegt, c1) wobei der Ist-Drehzahlverlauf (12) als Soll-Vorgabe eine vorbestimmte Drehzahlschwelle (10) innerhalb einer vorbestimmten, zulässigen ersten Zeitspanne (ΔT1) erreicht und c2) wobei der Ist-Drehzahlverlauf (12) als Soll-Vorgabe innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Drehzahlbereichs (nmax, nmin) ist, bis zum Ablauf einer vorbestimmten zweiten Zeitspanne (ΔT2) und d) Bestimmen, dass eine fehlerhafte Startereinrichtung vorliegt, wenn eine Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs (12) von der Soll-Vorgabe gegeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer fehlerhaften Startereinrichtung bei einem Fahrzeug, z. B. Kraftfahrzeug. Die Startereinrichtung ist dabei beispielsweise ein Anlasser oder ein integrierter Startergenerator.
In Kraftfahrzeugen kann die Drehzahl eines konventionellen oder auch eines intelligenten Anlassers bzw. integrierten Startergenerators (ISG) aufgrund verschiedener Ursachen, wie z. B. Verschleiß, eine Veränderung des Wirkungsgrads, einen nicht plausiblen Verlauf nehmen. Dies äußert sich häufig durch ein schlechtes Startverhalten des Kraftfahrzeugs oder durch einen nicht mehr möglichen Motorstart.
Aktuelle On-Board-Diagnose-System erlauben es häufig nur in einem begrenzten Maße, beispielsweise bei einem elektrischen Kurzschluss, ein nicht zufrieden stellendes Starterverhalten zu ermitteln.
Es werden aufgrund mangelnder Kenntnisse der genauen Fehlerursache häufig unnötige bzw. zu viele Motorkomponenten ersetzt. In Kraftfahrzeugen kann dies unter anderem zunächst zum Austausch von Komponenten des Einspritzsystems führen, beispielsweise der Hochdruckpumpe oder von Injektoren, obwohl das eigentliche Problem durch einen schadhaften bzw. defekten Anlasser bzw. integrierten Startergenerator (ISG) hervorgerufen wird.
Das Dokument WO 2007/114806 A1 offenbart ein Verfahren zur Prüfung eines Startermotors, bei dem die Energieaufnahme des Startermotors gemessen und daraus der technische Zustand des Startermotors ermittelt wird. Die Prüfung des Startermotors erfolgt dabei in einem separaten Prüfablauf bei abgestellter Zündung der Maschine, um eine gleichbleibende Last für den Startermotor zu gewährleisten.
Im Ablauf des Prüfverfahrens wird zunächst überprüft ob die Drehzahl der Maschine zu niedrig ist und ggf. ein mögliches Problem mit dem Startermotor oder dem Magnetschalter erkannt und gemeldet. In einem weiteren Schritt wird dann überprüft, ob die Drehzahl der Maschine zu schnell ist, um zu erkennen ob die Zündung ein- oder ausgeschaltet ist, um den Prüfablauf ggf. bei abgestellter Zündung zu wiederholen. Fehlfunktionen der Startereinrichtung können so nur in separat ausgeführten Prüfabläufen festgestellt werden un nicht im regelmäßigen laufenden Betrieb und somit möglichst zeitnah zu deren Auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, zur Diagnostizierung einer fehlerhaften Startereinrichtung eines Fahrzeugs, z. B. eines Kraftfahrzeugs im Betrieb, zum Beispiel während des Startvorgangs.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer fehlerhaften Startereinrichtung bei einem Fahrzeug bereitgestellt werden. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf:

– Starten des Fahrzeugs mittels der Startereinrichtung;
– Bestimmen des Ist-Drehzahlverlaufs des Motors;
– Bestimmen, ob eine Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs von einer Soll-Vorgabe vorliegt
– wobei der Ist-Drehzahlverlauf als Soll-Vorgabe eine vorbestimmte Drehzahlschwelle innerhalb einer vorbestimmten, zulässigen ersten Zeitspanne (ΔT1) erreicht und
– wobei der Ist-Drehzahlverlauf als Soll-Vorgabe innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Drehzahlbereichs (n_max, n_min) ist, bis zum Ablauf einer vorbestimmten zweiten Zeitspanne (ΔT2) und
– Bestimmen, dass eine fehlerhafte Startereinrichtung vorliegt, wenn eine Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs von der Soll-Vorgabe gegeben ist.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird als Soll-Vorgabe eine vorbestimmte Drehzahlschwelle vorgegeben, die eine Drehzahl bzw. ein Drehzahlverlauf eines Motors mit einer intakten Startereinrichtung, innerhalb einer vorgegebenen, zulässigen ersten Zeitspanne (ΔT1) erreicht. Das Erreichen dieser Soll-Vorgabe durch den festgestellten Ist-Drehzahlverlauf wird geprüft und entsprechend anhand des Ergebnisses bestimmt, ob die Startereinrichtung fehlerhaft ist oder nicht. Als Vorgabe für die zulässige erste Zeitspanne kann die Zeitspanne beispielsweise in Abhängigkeit von einer minimal zulässigen Zeitdauer und einer maximal zulässigen Zeitdauer für das Erreichen der vorbestimmten Drehzahlschwelle definiert bzw. abgespeichert werden.
Weiterhin wird in der erfindungsgemäßen Ausführungsform als Soll-Vorgabe ein vorbestimmter, zulässiger Drehzahlbereich vorgegeben, der von der Drehzahl bzw. einem Drehzahlverlauf eines Motors mit intakter Startereinrichtung bis zum Ablauf einer vorbestimmten zweiten Zeitspanne erreicht werden muss. Es wird geprüft, ob ein Ist-Drehzahlverlauf diese Soll-Vorgabe erreicht. Wenn nicht, so kann daraus geschlossen werden, dass die Startereinrichtung des Motors fehlerhaft ist.
Ein solches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung haben den Vorteil, dass sehr einfach ein nicht plausibler Drehzahlverlauf bei der Aktivierung einer Startereinrichtung des Motors festgestellt werden kann und daraus ermittelt werden kann, dass eine Startereinrichtung, mittels der der Motor gestartet wurde, fehlerhaft ist. Auf diese Weise kann anhand des Drehzahlverlaufs und dessen Plausibilität auf die Funktionsfähigkeit der Startereinrichtung geschlossen werden. So kann gezielt die fehlerhafte Startereinrichtung ausgetauscht werden, wobei ein irrtümlicher, unnötiger Austausch weiterer Komponenten vermieden werden kann, wie dies bisher im Stand der Technik unter Umständen der Fall ist, weil eine fehlerhafte Startereinrichtung nicht zuverlässig diagnostiziert werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird als Soll-Vorgabe ein vorbestimmter, zulässiger Drehzahlbereich vorgegeben, der von der Drehzahl bzw. dem Drehzahlverlauf eines Motors mit intakter Startereinrichtung, während einer vorbestimmten dritten Zeitspanne (ΔT3) erreicht werden muss bzw. der Ist-Drehzahlverlauf des Motors muss innerhalb des zulässigen Drehzahlbereichs während dieser dritten Zeitspanne liegen. Auf diese Weise kann anhand des Drehzahlverlaufs zuverlässig beurteilt werden, ob die Startereinrichtung defekt oder intakt ist.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann eine Querplausibilisierung von zwei und mehr in dem Fahrzeug verbauten Startereinrichtungen erfolgen. Diese Querplausibilisierung wird vorzugsweise nur dann eingesetzt, wenn alle Startereinrichtungen als intakt bestimmt wurden. Bei der Querplausibilisierung werden die Drehzahlverläufe der Startereinrichtungen miteinander verglichen und bestimmt, ob diese voneinander abweichen. Wird eine Abweichung festgestellt, so wird bestimmt, ob die Abweichung ein vorbestimmtes zulässiges Maß übersteigt. Ist dies der Fall so können beispielsweise weitere Maßnahmen ergriffen werden, z. B. kürzere bzw. häufigere Kontrollzyklen der Startereinrichtungen.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
1 ein Diagramm in welchem der Drehzahlverlauf eines Motors bei einem fehlerfreien Start dargestellt ist;
2 ein Diagramm in welchem der Drehzahlanstieg des Motors zu langsam ist und daher ein fehlerhafter Start vorliegt; und
3 ein Diagramm in welchem der Drehzahlanstieg des Motors beim Starten verzögert erfolgt und daher ein fehlerhafter Start vorliegt.
Gemäß der Erfindung wird bestimmt, ob der Drehzahlverlauf des Motors eines Kraftfahrzeugs bei der Aktivierung der Startereinrichtung, z. B. eines Anlassers oder eines integrierten Startergenerators (ISG), plausibel oder nicht plausibel ist, durch Evaluierung der gemessenen Drehzahl mit Erwartungswerten. Auf diese Weise kann bestimmt werden, ob die Startereinrichtung fehlerfrei ist oder eine Fehlfunktion aufweist und evtl. beispielsweise ausgetauscht werden muss.
Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Testroutine beschrieben die sich insbesondere für die Ausführung unter wohl definierten Operationsbedingungen eignet. Solche wohl definierten Operationsbedingungen sind vor allem in einer Werkstatt gegeben, liegen aber auch im normalen Straßenbetrieb eines Kraftfahrzeugs während einer geeigneten Startphase vor. Solche Bedingungen sind z. B. während eines konventionellen Motorstarts, beispielsweise bei einem abgekühlten Motor und einer Umgebungstemperaturen von z. B. 10° bis 20°, durch den Anlasser gegeben. Des Weiteren sind solche Bedingungen auch während eines Neustarts durch den integrierten Startgenerator (IGS) gegeben, beispielsweise nach einer Motorstop-Phase bedingt durch eine Stop-Start-Strategie bzw. eine Hybrid-Strategie.
Beispielhaft soll nachfolgend anhand einer Ausführung einer Test-Routine in einer Werkstatt, beispielsweise durch eine Testperson per Diagnosegerät, ein fehlerhafter Anlasser und/oder ein fehlerhafter integrierter Startgenerator (ISG) identifiziert werden.
Die Ausgangsbedingungen können dabei u. a. wenigstens eine, mehrere oder alle der folgenden Bedingungen enthalten:
Eine erste Bedingung ist, dass beispielsweise ein ausgekuppeltes, stehendes Fahrzeug vorgegeben ist, das außerdem einen fehlerfreien Drehzahlsensor aufweist, sowie eine ausreichende, konstante Batteriespannung. Diese Batteriespannung kann, beispielsweise durch eine externe konstante Spannungsquelle bereitgestellt werden. Eine weitere Bedingung ist die Deaktivierung aller elektrischen Zusatzverbraucher, beispielsweise eine Glühstrategie, sowie aller mechanischen Zusatzverbraucher. Als Bedingung für das Einspritzsystem gilt z. B., dass das Volumenstromregelventil (VGR) noch betätigt werden kann, beispielsweise zur Einstellung einer minimalen, konstanten Leistungsabnahme, beispielsweise durch die Hochdruckpumpe (HPP). Eine weitere Bedingung für das Einspritzsystem ist beispielsweise die Deaktivierung der Einspritzung und damit die Gewährleistung eines im Wesentlichen rein elektrisch erzeugten Drehzahlanstiegs. Eine andere Bedingung ist, dass die Komponenten des Ansaugtraktes sowie der Abgasanlage betriebsfähig, d. h. nicht defekt sind. Des Weiteren gilt, dass ein geringer Abgasgegendruck vorliegt, um die Einstellung eines im Wesentlichen „optimalen” Luftstroms durch den Motor zu erreichen. Eine weitere Bedingung ist, dass der Kompressionsdruck der Zylinder im fehlerfreien Bereich liegt. Außerdem ist eine Bedingung, dass stabile Reibungsverhältnisse vorliegen, d. h. dass beispielsweise ein abgekühlter Motor vorliegt und ein ausreichender Ölstand gegeben ist.
Der Testeingriff zum Bestimmen, ob ein Anlasser bzw. ein integrierter Stromgenerator (ISG) fehlerhaft ist umfasst folgendes:
Der Anlasser bzw. der integrierte Stromgenerator (ISG) wird durch den Testeingriff für eine vorbestimmte Zeitspanne bzw. Dauer betätigt. Die vorbestimmte Zeitdauer wird hierbei beispielsweise auf Basis der maximal erreichbaren Motordrehzahl mittels des Anlassers bzw. mittels des integrierten Stromgenerators (ISG) definiert bzw. durch deren Leistungsgrenze, sowie die maximal zulässige Betriebsdauer. Die maximal zulässige Betriebsdauer ist hierbei beispielsweise so festgelegt, dass ein Komponentenschutz sichergestellt werden kann.
Die Aktivierung des Anlassers bzw. des integrierten Stromgenerators kann beispielsweise infolge einer Anforderung durch den Werkstatttester automatisiert durch ein Steuergerät, z. B. ein sog. Keyless-System, erfolgen oder, vor allem bei konventioneller Zündung, durch die Testperson selbst erfolgen nach Aufforderung durch den Tester. Sind beide Komponenten, d. h. der Anlasser und der integrierte Stromgenerator, verbaut, so kann der Testeingriff separat beispielsweise zunächst für eine der beiden Komponenten durch geführt werden und abschließend für die andere Komponente wiederholt werden.
Die Systemreaktion und Diagnose erfolgt wie nachfolgend erläutert. Aufgrund der geeigneten Vorkonditionierung wird im fehlerfreien Fall, während der Betätigung des Anlassers bzw. des integrierten Stromgenerators (ISG), ein sehr stabiles Signal des Drehzahlanstiegs bis zum Erreichen der maximalen Drehzahl erwartet, d. h. es tritt wenn dann nur ein geringes Rauschen auf. Die maximale Drehzahl bzw. deren Höchstwert ist bedingt durch die Leistungsgrenze bzw. durch die maximal zulässige Aktivierungsdauer (Komponentenschutz) der jeweiligen Komponente.
Um nun zu bestimmen, ob der Anlasser oder der integrierte Startergenerator fehlerfrei arbeiten oder fehlerbehaftet sind, werden beispielsweise folgende Kriterien eingesetzt. Diese Kriterien werden herangezogen um zu diagnostizieren, ob die gemessene Motordrehzahl plausibel ist oder nicht.
Die Kriterien sind dabei wie folgt:

1.) Vorgeben einer ersten, vorbestimmten Zeitspanne ΔT1 und einer zulässigen Drehzahlschwelle 10, wobei die Ist-Drehzahl eines zu untersuchenden Motors nach dem Starten mit der Startereinrichtung innerhalb der ersten, vorbestimmten Zeitspanne ΔT1 die vorbestimmte, zulässige Drehzahlschwelle X erreichen muss (1), falls die Startereinrichtung intakt ist. Die Zeitspanne ΔT1 setzt sich dabei beispielsweise aus einer maximal zulässigen Zeitdauer T_max und einer minimal zulässigen Zeitdauer T_min zusammen, wobei gilt ΔT1 = T_max – T_min;
2.) Vorgeben einer zweiten, vorbestimmten Zeitspanne ΔT2 bzw. Zeitdauer und einem vorbestimmten Drehzahlbereich, wobei die Ist-Drehzahl eines zu untersuchenden Motors nach dem Starten mit der Startereinrichtung in der zweiten, vorbestimmten Zeitspanne ΔT2 in dem vorbestimmten Drehzahlbereich verlaufen bzw. diesen erreichen soll, falls die Startereinrichtung intakt ist. Der vorbestimmte Drehzahlbereich wird dabei beispielsweise durch eine minimal und eine maximal zulässige Drehzahl n_min, n_max begrenzt bzw. definiert. Mit anderen Worten es wird geprüft, ob eine Mindestdrehzahl n_min erreicht bzw. eine Maximaldrehzahl n_max nicht überschritten wird, bis zum Ablauf der vorbestimmten Testdauer ΔT2 (2). Die Testdauer ΔT2 kann dabei als Zeitintervall bestimmt werden, das einer vorbestimmten maximal zulässigen Testzeitdauer entspricht, wobei die Testdauer beispielsweise mit dem Beginn des Startens des Motors einsetzt und nur so lange dauert, dass ein Bauteilschutz bzw. Komponentenschutz immer noch gewährleistet ist;
3.) Vorgeben eines vorbestimmten zulässigen Bereichs bzw. Erwartungsbereichs E_max, E_min für den Verlauf des Drehzahlanstiegs und einer hierfür vorbestimmten zulässigen dritten Zeitdauer ΔT3. Der zulässige Bereich kann dabei beispielsweise als eine Funktion der Drehzahlkennlinie der jeweiligen Komponente und wahlweise zusätzlich wenigstens eines oder mehrerer Parameter wie z. B. der Kühlwassertemperatur definiert werden. (3). Mit anderen Worten, gemäß dem Kriterium 3.) wird geprüft, ob die Drehzahl innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Drehzahlbereichs E_min, E_max während einer vorbestimmten Testdauer ΔT3 verläuft. Der Drehzahlbereich wird dabei beispielsweise durch eine minimal und eine maximal zulässige Drehzahlkennlinie E_min, E_max bzw. einen minimalen und eine maximalen Drehzahlverlauf begrenzt. Die Testdauer ΔT3 kann dabei der ersten oder zweiten Testdauer ΔT1 oder ΔT2 entsprechen oder auch so lange Andauern, wie der Erwartungsbereich E_min, E_max vorgegeben ist (dritte Zeitdauer ΔT3), wie beispielsweise in 3 gezeigt ist;
4.) Querplausibilisierung von Anlasser und integriertem Stromgenerator (ISG) für die Kriterien 1.) bis 3.). Dies ist nur dann relevant, wenn sowohl der Anlasser und der integrierte Stromgenerator (ISG) verbaut sind.

Werden eines, mehrere oder alle der obigen Kriterien verletzt, so kann auf einen Fehler in Bezug auf die Startereinrichtung, hier z. B. den Anlasser bzw. den integrierten Stromgenerator (ISG), geschlossen werden mit der der Motor angelassen wurde.
Im nachfolgenden werden anhand der 1–3 drei Beispiele für Motoren beschrieben, die über einen Anlasser bzw. einen integrierten Startergenerator (ISG) als Startereinrichtung gestartet werden. Dabei ist jedoch entweder ein Anlasser in dem Fahrzeug verbaut oder alternativ ein integrierter Startergenerator (ISG) aber nicht beides. Daher werden nur die Kriterien 1.)–3.) geprüft.
In 1 ist zunächst ein Diagramm gezeigt, in welchem der Drehzahlverlauf 12 eines Motors bei einem fehlerfreien Start dargestellt ist, wobei entsprechend ein Anlasser bzw. integrierter Startergenerator (ISG) als fehlerfreier diagnostiziert werden kann durch eine Auswerteeinrichtung. In dem Diagramm ist dabei der durch eine Drehzahlbestimmungs- bzw. -erfassungseinrichtung festgestellte Ist-Drehzahlverlauf 12 des Motors dargestellt mit Beginn des Startens des Motors mittels des Anlassers oder des integrierten Startergenerators (ISG). Dabei erreicht die Drehzahl (Punkt A) eine vorbestimmte Drehzahlschwelle 10 innerhalb einer vorbestimmten, zulässigen ersten Zeitspanne ΔT1. Die vorbestimmte, zulässige erste Zeitspanne ΔT1 bestimmt sich dabei beispielsweise aus der minimal zulässigen Dauer T_min und der maximal zulässigen Dauer T_max zum Erreichen einer vorbestimmten Drehzahlschwelle 10. Damit ist das Kriterium 1.) erfüllt.
Des Weiteren hat die Ist-Drehzahl einen zulässigen Drehzahlbereich nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne ΔT2 erreicht (Punkt B). Der Drehzahlbereich ist dabei z. B. durch eine vorbestimmte minimale Drehzahl n_min und eine vorbestimmte maximale Drehzahl n_max definiert. Des Weiteren ist die vorbestimmte Zeitspanne ΔT2 beispielsweise die Zeitspanne für die maximal zulässige Testdauer beginnend mit dem Start des Motors. Damit ist auch das Kriterium 2.) erfüllt.
Weiter liegt der Anstieg der Ist-Drehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, wenn man beispielsweise den gemessenen Ist-Drehzahlverlauf über z. B. die Gesamtdauer des Testverlaufs bestimmt. An deren Ende liegt der Drehzahlverlauf ebenfalls noch im vorbestimmten zulässigen Bereich bzw. im Erwartungsbereich (Punkt C). Die Bestimmung des Bereichs bzw. dessen Untergrenze E_min und Obergrenze E_max können beispielsweise den Drehzahlverlauf in Abhängigkeit von einem oder mehreren Parametern berücksichtigen, beispielsweise der Kühlwassertemperatur usw., um ein Beispiel zu nennen. Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Im vorliegenden Fall ist auch das Kriterium 3.) erfüllt.
In 2 ist des Weiteren ein Diagramm gezeigt, in welchem der Drehzahlanstieg des Motors zu langsam ist und daher ein fehlerhafter Start vorliegt und entsprechend ein fehlerhafter Anlasser bzw. integrierter Startergenerator (ISG). Hierbei ist in dem Diagramm der Ist-Drehzahlverlauf des Motors dargestellt mit Beginn des Startens des Motors mittels des Anlassers oder des integrierten Startergenerators (ISG). Die Ist-Drehzahl erreicht dabei jedoch nicht die vorbestimmte Drehzahlschwelle 10 innerhalb der vorbestimmten, zulässigen ersten Zeitspanne ΔT1. Stattdessen liegt die Drehzahl (Punkt A*) unterhalb der Drehzahlschwelle 10 nach Ablauf der vorbestimmten zulässigen Zeitspanne ΔT1. Damit ist das Kriterium 1.) nicht erfüllt.
Des Weiteren hat die Ist-Drehzahl den zulässigen Drehzahlbereich n_min, n_max nach Ablauf einer vorbestimmten, zweiten Zeitspanne ΔT2 nicht erreicht (Punkt B*). Genauer gesagt liegt die Ist-Drehzahl nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne ΔT2 unterhalb der minimalen Drehzahl n_min. Damit ist auch das Kriterium 2.) nicht erfüllt.
Der Anstieg der Ist-Drehzahl liegt wiederum innerhalb des vorbestimmten Bereichs, wenn man beispielsweise den gemessenen Ist-Drehzahlverlauf über z. B. die Gesamtdauer des Testverlaufs bestimmt oder über die Zeitdauer ΔT3, wie in den 1–3 gezeigt ist. An deren Ende liegt der Ist-Drehzahlverlauf weiterhin im vorbestimmten zulässigen Bereich bzw. im Erwartungsbereich E_min, E_max (Punkt C*). Wie zuvor bereits beschrieben kann zur Bestimmung des Bereichs bzw. dessen Untergrenze E_min und Obergrenze E_max z. B. der Drehzahlverlauf in Abhängigkeit von einem oder mehreren Parametern berücksichtigt werden, beispielsweise der Kühlwassertemperatur usw., um ein Beispiel zu nennen. Im vorliegenden Fall ist das Kriterium 3.) zwar erreicht, da jedoch die Kriterien 1.) und 2.) nicht erfüllt wurden liegt ein nicht plausibler Drehzahlverlauf vor und entsprechend wird daher der Anlasser oder der integrierte Startergenerator mit dem der Motor für die Auswertung gestartet wurde als fehlerhaft diagnostiziert.
3 zeigt ein weiteres Diagramm, in welchem der Drehzahlanstieg des Motors beim Starten verzögert erfolgt und daher ein fehlerhafter Start vorliegt und damit ein entsprechend fehlerhafter Anlasser bzw. integrierter Startergenerator (ISG). In dem Diagramm ist der Ist-Drehzahlverlauf 12 des Motors dargestellt mit Beginn des Startens des Motors mittels des Anlassers oder des integrierten Startergenerators (ISG). Dabei erreicht die Ist-Drehzahl des Motors (Punkt A**) die vorbestimmte Drehzahlschwelle 10 innerhalb der vorbestimmten, zulässigen ersten Zeitspanne ΔT1. Somit ist das Kriterium 1.) erfüllt.
Darüber hinaus hat die Ist-Drehzahl 12 auch den zulässigen Drehzahlbereich n_min, n_max mit Ablauf der vorbestimmten, zulässigen zweiten Zeitspanne ΔT2 erreicht (Punkt B**). Damit ist auch das Kriterium 2.) erfüllt.
Der Anstieg der Ist-Drehzahl 12 liegt jedoch nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs E_min, E_max, wenn man beispielsweise den gemessenen Ist-Drehzahlverlauf über z. B. die Gesamtdauer des Testverlaufs bestimmt. Der Ist-Drehzahlanstieg verläuft verzögert und liegt hierbei kurz nach dem Anfang (Punkt C**), d. h. kurz nach dem Starten des Motors, außerhalb des vorbestimmten zulässigen Bereichs E_min, E_max bzw. nicht im Erwartungsbereich. Mit anderen Worten, die Ist-Drehzahl 12 verläuft kurz nach dem Start des Motors unterhalb der vorbestimmten, zulässigen Untergrenze E_min für den Drehzahlbereich. Die Untergrenze E_min und Obergrenze E_max können dabei wie zuvor beschrieben bestimmt bzw. festgelegt werden. Im vorliegenden Fall ist das Kriterium 3.) nicht erfüllt, während die die Kriterien 1.) und 2.) dagegen erfüllt wurden. Da jedoch wenigstens eines der Kriterien 1.) bis 3.) nicht erfüllt wurde liegt ein nicht plausibler Drehzahlverlauf vor und entsprechend wird daher der Anlasser oder der integrierte Startergenerator mit dem der Motor für die Auswertung gestartet wurde als fehlerhaft von der Auswerteeinrichtung diagnostiziert.
Die Überprüfung des Kriteriums 4.) setzt voraus, dass beides ein Anlasser und ein integrierter Startergenerator (ISG) in einem Fahrzeug verbaut werden. Die Untersuchungen der Drehzahl bzw. des Ist-Drehzahlverlaufs nach dem Starten des Motors erfolgt nun wie zuvor beispielhaft an den 1–3 beschrieben wurde einmal für den Anlasser und einmal für den integrierten Startergenerator. Wird nun festgestellt, dass der Anlasser und/oder der integrierte Startergenerator wenigstens eines der Kriterien 1.–3.) nicht erfüllt haben, so kann durch die Auswerteeinrichtung diagnostiziert werden, dass entsprechend der Anlasser bzw. der integrierte Startergenerator fehlerhaft ist.
Haben aber sowohl der Anlasser wie der integrierte Startergenerator alle Kriterien 1.)–3.) erfüllt, so kann wahlweise zusätzlich eine Querplausibilisierung gemäß dem Kriterium 4.) erfolgen. Dabei werden beispielsweise die Ist-Drehzahlverläufe des Anlassers und des Startergenerators miteinander verglichen. Werden dabei starke Abweichungen voneinander festgestellt, bzw. liegen die Abweichungen der Ist-Drehzahlverläufe außerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs, so kann dies beispielsweise von der Auswerteeinrichtung so gewertet werden, dass die Einrichtungen weiter überwacht und/oder eine oder beide Einrichtungen demnächst ausgetauscht werden müssen. Neben den Ist-Drehzahlverläufen können auch die Ergebnisse der einzelnen Kriterien, die von dem Anlasser und dem integrierten Startergenerator erzielt wurden, miteinander verglichen werden. Weichen die Ergebnisse der korrespondierenden Kriterien 1.)–3.) für den Anlasser und den integrierten Startergenerator stark voneinander ab, bzw. liegt die jeweilige Abweichung außerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs, so kann dies ebenfalls beispielsweise durch die Auswerteeinrichtung so gewertet werden, dass die Einrichtungen weiter überwacht und/oder eine oder beide Einrichtungen demnächst ausgetauscht werden müssen.
Ähnlich der Anwendung als Werkstatttest kann diese Testroutine auch beispielsweise als On-Board Diagnose implementiert werden. Hierzu ist das Drehzahlverhalten während der Startphase für den Anlasser und den integrierten Startergenerator (ISG) zu evaluieren. Für eine robuste Fehlererkennung sind bei einer On-Board Diagnose jedoch separate Erkennungsschwellen für obige Kriterien für den Anlasser und den integrierten Startergenerator anzuwenden. Diese separaten Erkennungsschwellen sind erforderlich aufgrund der im Vergleich zur Werkstatt weniger stabilen oder veränderten Operationsbedingungen, sowie der u. U. kürzeren maximalen Diagnose-Dauer, da kein aktiver Testeingriff bzw. eine aktive Vorkonditionierung erfolgt bzw. erfolgen kann, sondern nur das vorliegende Startverhalten überwacht werden kann. Dabei kann es auch zu einem Fehlerverhalten kommen. Mit anderen Worten, bei einer On-Board Diagnose im normalen Fahrverlauf und nicht in der Werkstatt müssen die Vorgaben für die Kriterien 1.)–4.), wie z. B. Zeitfenster ΔT1, ΔT2, ΔT3, minimal und maximal zulässige Drehzahlverläufe E_min, E_max, minimal und maximal zulässige Drehzahlwerte n_min, n_max usw. entsprechend dem normalen Fahrverhalten bzw. der damit verbundenen Betriebszustände angelegt bzw. vorbestimmt werden. Bei einem normalen Fahrverhalten erfolgt beispielsweise nach dem Starten des Motors eine Freigabe der Einspritzung, entsprechend muss dies bei der Festlegung der Vorgaben geeignet berücksichtigt werden, da die Freigabe der Einspritzung bzw. ein Erfolgen der Einspritzung z. B. zu einem schnelleren Drehzahlanstieg führen kann. Des Weiteren kann eine On-Board-Diagnose beispielsweise bei vorbestimmten Betriebszuständen durchgeführt werden, beispielsweise immer beim Starten des Motors, wobei wahlweise wenigstens ein oder mehrere zusätzliche Parameter mit berücksichtigt werden können, wie z. B. die Motortemperatur, die Schmieröltemperatur, die Kühlwassertemperatur usw.. Abhängig von diesem Betriebszustand und wahlweise den zusätzlichen Parametern können zuvor entsprechende Vorgaben festgelegt werden, die für die Bestimmung, ob die Kriterien 1.)–4.) erfüllt worden sind, notwendig sind, wie die zuvor beschriebenen Zeitfenster, zulässigen Drehzahlverläufe und Drehzahlwerte usw..
Des Weiteren ermöglicht wahlweise das zusätzliche Vorsehen eines entsprechend abspeicherbaren Fehlercodes, der Werkstatt beispielsweise gezielt Reparaturmaßnahmen in Bezug auf den Anlasser bzw. den integrierte Startergenerator (ISG) durchzuführen. So kann beispielsweise für das entsprechende Nichterfüllen eines der Kriterien 1.)–3.) bzw. 1.)–4.) für den Anlasser bzw. den integrierten Startergenerator (ISG) ein zugeordneter Fehlercode abgespeichert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch nur ein allgemeiner Fehlercode abgespeichert werden, der angibt, dass der Anlasser bzw. der integrierte Startergenerator fehlerhaft ist, wenn wenigstens eines der Kriterien 1.)–3.) bzw. 1.)–4.) nicht erfüllt ist. Die Erfindung ist aber auf diese Beispiele nicht beschränkt.
Für den fehlerfreien Fall kann die Testroutine hingegen beispielsweise eine verlässliche Basis für die weitere Fehlersuche mittels zusätzlicher Tests z. B. Raildruckanstiegstests usw., liefern. Dabei kann wahlweise auch abgespeichert werden, dass der Anlasser bzw. der integrierte Startergenerator fehlerfrei sind wenn alle Kriterien 1.)–3.) bzw. 1.)–4.) erfüllt sind.
Fehlerhafte Komponenten im Einspritzsystem können ebenfalls zu Startproblemen führen, weshalb die beschriebene Testroutine einen viel versprechenden Ansatz darstellt, non-troublefound(NTF)-Komponenten im Einspritzsystem, wie beispielsweise eine Hochdruckpumpe (HPP), Injektoren usw., zu reduzieren. Außerdem können hierbei zusätzlich Garantie-Kosten gesenkt werden.
Gemäß der Erfindung kann der jeweilige Ist-Drehzahlverlauf eines zu untersuchenden Motors der mit einer Startereinrichtung gestartet worden ist durch eine Drehzahlbestimmungseinrichtung erfasst werden. Des Weiteren können die zuvor beschriebenen Soll-Vorgaben in einer Speichereinrichtung abgespeichert werden und durch die Auswerteeinrichtung abgerufen werden können. Die Auswerteeinrichtung wertet den jeweiligen Ist-Drehzahlverlauf anhand von den Soll-Vorgaben aus und bestimmt, ob eine Startereinrichtung fehlerhaft oder intakt ist. Die Auswerteeinrichtung kann dabei beispielsweise Teil einer Motorsteuerung sein oder mit dieser koppelbar sein z. B. als interne Einrichtung des Fahrzeugs oder eine externe Einrichtung (Werkstatt). Des Weiteren kann die Speichereinrichtung zum Abspeichern der Soll-Vorgaben und/oder des Ist-Drehzahlverlaufs z. B. Teil der Auswerteeinrichtung oder mit dieser koppelbar sein. Die Drehzahlbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Ist-Drehzahlverlaufs des Motors nach dem Starten mit der Startereinrichtung kann Teil der Motorsteuerung sein oder mit dieser koppelbar sein. Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise in Form eines externen Geräts derart ausgebildet sein, dass sie die Ergebnisse der Motorsteuerung bzw. der Drehzahlbestimmungseinrichtung abruft und auswertet. Eine Fehlercodespeichereinrichtung zum Speichern eines jeweiligen Fehlercodes im Falle einer defekten Speichereinrichtung kann z. B. Teil der Motorsteuerung sein oder Teil der Auswerteeinrichtung.

Claims

Verfahren zur Erkennung einer fehlerhaften Startereinrichtung bei einem Fahrzeug mit den Schritten: a) Starten des Fahrzeugs mittels der Startereinrichtung, b) Bestimmen des Ist-Drehzahlverlaufs des Motors, c) Bestimmen, ob eine Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs (12) von einer Soll-Vorgabe vorliegt, c1) wobei der Ist-Drehzahlverlauf (12) als Soll-Vorgabe eine vorbestimmte Drehzahlschwelle (10) innerhalb einer vorbestimmten, zulässigen ersten Zeitspanne (ΔT1) erreicht und c2) wobei der Ist-Drehzahlverlauf (12) als Soll-Vorgabe innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Drehzahlbereichs (n_max, n_min) ist, bis zum Ablauf einer vorbestimmten zweiten Zeitspanne (ΔT2) und d) Bestimmen, dass eine fehlerhafte Startereinrichtung vorliegt, wenn eine Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs (12) von der Soll-Vorgabe gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte, zulässige erste Zeitspanne (ΔT1) beispielsweise in Abhängigkeit von einer minimal zulässigen Zeitdauer (T_min) und einer maximal zulässigen Zeitdauer (T_max) für das Erreichen der vorbestimmten Drehzahlschwelle (10) definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte, zulässige Drehzahlbereich (n_max, n_min) beispielsweise durch eine minimal zulässige Drehzahl (n_min) und eine maximal zulässige Drehzahl (n_max) gebildet wird, wobei die vorbestimmte zweite Zeitspanne (ΔT2) beispielsweise eine minimal oder maximal zulässige Testdauer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c) aufweist: c3) Bestimmen, ob der Ist-Drehzahlverlauf (12) als Soll-Vorgabe innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Drehzahlbereichs (E_min, E_max) während einer vorbestimmten dritten Zeitspanne (ΔT3) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte, zulässige Drehzahlbereich durch einen minimal zulässigen Drehzahlbereich (E_min) und einen maximal zulässigen Drehzahlbereich (E_max) definiert ist, wobei die vorbestimmte dritte Zeitspanne (ΔT3) beispielsweise gleich der zweiten vorbestimmten Zeitspanne (ΔT2) ist oder der Zeitspanne des minimal zulässigen Drehzahlbereichs (E_min) und/oder maximal zulässigen Drehzahlbereichs (E_max) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vorhandensein von wenigstens zwei Startereinrichtungen, der Ist-Drehzahlverlauf (12) der ersten Startereinrichtung mit dem Ist-Drehzahlverlauf (12) der zweiten Startereinrichtung verglichen wird, wobei bestimmt wird, ob die Ist-Drehzahlverläufe (12) voneinander abweichen, und sofern eine Abweichung festgestellt wird, bestimmt wird, ob die Abweichung ein vorbestimmtes zulässiges Maß übersteigt oder nicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) zusätzlich den Schritt aufweist: a1) Starten des Motors mittels der Startereinrichtung wenn wenigstens eine, mehrere oder alle nachfolgenden Bedingungen gegeben sind: – Das Fahrzeug steht und ist ausgekuppelt, – Elektrische und/oder mechanische Zusatzverbraucher sind deaktiviert, – Einspritzung bei einem Motor mit Einspritzungssystem ist deaktiviert, – Volumenstromregelventil ist betätigbar, – Kompressionsdruck der Zylinder des Motors liegt in zulässigem bzw. fehlerfreien Bereich, – Komponenten des Ansaugtraktes, der Abgasanlage sind betriebsfähig bzw. intakt, – Drehzahlsensor ist intakt, – ausreichende, konstante Betriebsspannung ist gegeben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Startereinrichtung ein Anlasser oder ein integrierter Startergenerator ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren beispielsweise in einer Werkstatt oder als On-Board-Diagnose ausführbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlercode abgespeichert wird, wenn festgestellt wird, dass eine fehlerhafte Startereinrichtung vorliegt.
Vorrichtung zur Erkennung einer fehlerhaften Startereinrichtung bei einem Fahrzeug, die aufweist: a) Wenigstens eine oder mehrere Startereinrichtungen, mittels denen das Fahrzeug startbar ist, b) Eine Drehzahlbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Ist-Drehzahlverlaufs (12) eines Motors des Fahrzeugs beim Startvorgang und c) Eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen, ob eine Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs (12) von einer Soll-Vorgabe vorliegt, c1) wobei die Auswerteeinrichtung als Soll-Vorgabe bestimmt, ob der Ist-Drehzahlverlauf (12) eine vorbestimmte Drehzahlschwelle (10) innerhalb einer vorbestimmten, zulässigen ersten Zeitspanne (ΔT1) erreicht, c2) wobei die Auswerteeinrichtung als Soll-Vorgabe bestimmt, ob der Ist-Drehzahlverlauf (12) innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Drehzahlbereichs (n_min, n_max) ist, bis zum Ablauf einer vorbestimmten zweiten Zeitspanne (ΔT2), c3) wobei die vorbestimmte Drehzahlschwelle (10) und die zulässige ersten Zeitspanne (ΔT1) sowie die zulässige Drehzahlbereich und die vorbestimmte, zweite Zeitspanne (ΔT2) in einer Speichereinrichtung abgespeichert und durch die Auswerteeinrichtung abrufbar sind und d) wobei die Auswerteeinrichtung eine fehlerhafte Startereinrichtung bestimmt, wenn eine Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs (12) von der Soll-Vorgabe gegeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte, zulässige erste Zeitspanne (ΔT1) beispielsweise in Abhängigkeit von einer minimal zulässigen Zeitdauer (T_min) und einer maximal zulässigen Zeitdauer (T_max) für das Erreichen der vorbestimmten Drehzahlschwelle (10) definiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte, zulässige Drehzahlbereich beispielsweise durch eine minimal zulässige Drehzahl (n_min) und eine maximal zulässige Drehzahl (n_max) gebildet wird, wobei die vorbestimmte zweite Zeitspanne (ΔT2) beispielsweise eine minimal oder maximal zulässige Testdauer ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung als Soll-Vorgabe bestimmt, ob der Ist-Drehzahlverlauf (12) innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Drehzahlbereichs (E_min, E_max) während einer vorbestimmten dritten Zeitspanne (ΔT3) ist, wobei beispielsweise der vorbestimmte, zulässige Drehzahlbereich und die dritte Zeitspanne (ΔT3) in einer Speichereinrichtung abspeicherbar und von der Auswerteeinrichtung abrufbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte, zulässige Drehzahlbereich durch einen minimal zulässigen Drehzahlbereich (E_min) und einen maximal zulässigen Drehzahlbereich (E_max) definiert ist, wobei die vorbestimmte dritte Zeitspanne (ΔT3) beispielsweise gleich der zweiten vorbestimmten Zeitspanne (ΔT2) ist oder der Zeitspanne des minimal zulässigen Drehzahlbereichs und/oder maximal zulässigen Drehzahlbereichs entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vorhandensein von wenigstens zwei Startereinrichtungen in dem Fahrzeug, die Auswerteeinrichtung als Soll-Vorgabe den Ist-Drehzahlverlauf (12) der ersten Startereinrichtung mit dem Ist-Drehzahlverlauf (12) der zweiten Startereinrichtung vergleicht und bestimmt, ob die Ist-Drehzahlverläufe (12) dabei voneinander abweichen, und bestimmt, wenn eine Abweichung festgestellt wird, ob die Abweichung ein vorbestimmtes zulässiges Maß übersteigt oder nicht.