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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Sensoreinrichtung
einer Brennkraftmaschine, bei welchem ein Ausgangssignal der Sensoreinrichtung
mit einem unabhängig von dem Ausgangssignal vorgegebenen
Sollwert verglichen wird.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm sowie ein Steuergerät
für eine Brennkraftmaschine.
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Für
die optimale Steuerung einer Brennkraftmaschine wird eine Vielzahl
von Sensoreinrichtungen benötigt, mit welchen beispielsweise
Drücke oder Massenströme von der Brennkraftmaschine
zugeführter Verbrennungsluft, von Abgas oder von rückgeführtem
Abgas erfasst werden. Da die Funktionsfähigkeit der Sensoreinrichtung
einen großen Einfluss auf einen sicheren und emissionsarmen
Betrieb der Brennkraftmaschine hat, ist es erforderlich, Fehler
der Sensoreinrichtungen diagnostizieren zu können, um bei
Fehlern oder Störungen der Sensoreinrichtungen entsprechende
Reaktionen einleiten zu können. Im Prinzip ist es möglich,
Sensoreinrichtungen jeweils zweifach vorzusehen, so dass ein Fehler
einer Sensoreinrichtung durch Vergleich der Signale beider Sensoreinrichtungen
detektierbar ist. Dies ist jedoch teuer, erfordert viel Bauraum
und erhöht das Gewicht eines Kraftfahrzeugs. Außerdem geht
die Erhöhung der Anzahl der Sensoren mit einer Erhöhung
der Ausfallwahrscheinlichkeit des Gesamtsystems einher.
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Aus
den vorstehend genannten Gründen wird versucht, auf eine
redundante Sensorik weitestgehend zu verzichten und andere Verfahren
für eine Fehlerdiagnose einzusetzen. Beispielsweise können die
Sensoreinrichtungen auf elektrischer Ebene überwacht werden,
wodurch ein Kabelabfall oder ein Kurzschluss detektierbar ist.
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Darüber
hinaus ist es möglich, verschiedene Sensoreinrichtungen
in bestimmten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine zu plausibilisieren,
beispielsweise durch Vergleich der Signale eines Umgebungsdruck-Sensors,
eines Ladedruck-Sensors und eines Abgasgegendruck-Sensors bei Stillstand
der Brennkraftmaschine. Diese Art der Fehlerdetektion ist einfach
applizierbar, hat jedoch den Nachteil eines auch zeitlich eingeschränkten Überwachungsbereichs.
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Darüber
hinaus ist die Plausibilisierung eines ersten Sensors möglich,
indem aus Signalen weiterer Sensoren Erwartungswerte für
den ersten Sensor modelliert werden und mit dem tatsächlichen
Wert des ersten Sensors verglichen werden. Hierbei kann jedoch eine
Interaktion mit Kalibrierfunktionen auftreten. Darüber
hinaus ist es teilweise nicht möglich, einen fehlerhaften
Sensor eines Sensorsystems eindeutig zu identifizieren.
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Bei
dem eingangs genannten Verfahren wird ein Ausgangssignal der Sensoreinrichtung
mit einem unabhängig von dem Ausgangssignal vorgegebenen Sollwert
verglichen. Dieses Verfahren kann auch als ”physikalischer
Signal Range Check” bezeichnet werden. Hierbei wird der
Defekt einer Sensoreinrichtung erkannt, wenn ein physikalisch sinnvoller
Wertebereich für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug verlassen
wird. Diese Fehlerdiagnose ist einfach applizierbar, eignet sich
jedoch bisher nur zur Detektion eingeschränkter Fehlerbilder.
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Aus
der
DE 10 2005
025 884 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur eines Signals
eines Sensors bekannt, bei welchem mindestens eine charakteristische
Größe des Signals des Sensors mit einem Referenzwert
verglichen wird. Das Signal des Sensors wird abhängig vom
Vergleichsergebnis korrigiert. Als Referenzwert wird ein aus dem
Signal des Sensors abgeleiteter Wert für die mindestens
eine charakteristische Größe des Signals des Sensors
gebildet. Der Referenzwert wird hierbei also in Abhängigkeit von
dem Ausgangssignal der Sensoreinrichtung vorgegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgemäß ist
es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, dass es eine möglichst uneingeschränkte
und zuverlässige Detektion von Fehlern der Sensoreinrichtung
erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass der Sollwert eine periodische Eigenschaft betrifft und dass
der Werteverlauf des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung oder
eine aus dem Werteverlauf abgeleitete Größe im
Hinblick auf diese periodische Eigenschaft analysiert wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wichtige
Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung,
wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen
Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können,
ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Im
Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die nicht kontinuierliche
Arbeitsweise von Brennkraftmaschinen, welche üblicherweise
als Kolbenmotoren ausgebildet sind, einen Einfluss auf das Ausgangssignal
einer Sensoreinrichtung beeinflusst. Somit können periodische
Eigenschaften des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung analysiert
und mit einem Sollwert verglichen werden, der dieselbe periodische
Eigenschaft betrifft. Auf diese Weise ist es möglich, eine
Vielzahl von Fehlerbildern zuverlässig zu detektieren.
So kann beispielsweise erkannt werden, ob eine Sensoreinrichtung überhaupt
nicht mehr funktioniert, beispielsweise vereist ist, ein Verstärkungsfehler
oder ein Steigungsfehler der Sensoreinrichtung vorliegt, ob ein
Offsetfehler einer Sensoreinrichtung vorliegt oder ob sich die Dynamik
einer Sensoreinrichtung in unzulässiger Weise verändert hat.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist passiv, so dass
es für eine Diagnose einer Sensoreinrichtung nicht erforderlich
ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine zu beeinflussen. Daher ist
eine Diagnosemöglichkeit weitestgehend unabhängig
vom Betriebszustand des Motors gegeben.
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Durch
die zuverlässige Detektion einer Vielzahl von Fehlerbildern
kann auch auf eine redundante Auslegung der Sensoreinrichtungen
weitestgehend verzichtet werden.
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In
vorteilhafter Weise handelt es sich bei der periodischen Eigenschaft
um eine Amplitude und/oder eine Phaseneigenschaft des Werteverlaufs. Diese
periodischen Eigenschaften ermöglichen einen besonders
guten Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit einer
Sensoreinrichtung. Insbesondere bei einer Kombination der Eigenschaften
Amplitude und Phaseneigenschaften kann eine Vielzahl von Fehlerbildern
detektiert werden.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die periodische Eigenschaft auf mindestens
eine von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängige Bezugsfrequenz
bezogen wird. Hierdurch ist berücksichtigt, dass die bei
Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungen durch den
Aufbau der Brennkraftmaschine und des Luftsystems bestimmt sind.
Somit sind für typgleiche Brennkraftmaschinen die Schwingungen
charakteristisch für den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine.
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Die
Bezugsfrequenz entspricht beispielsweise einer Zündfrequenz,
mit welcher Zündvorgänge der Brennkraftmaschine
initiiert und/oder durchgeführt werden. Um hierbei eine
Unabhängigkeit von der variierenden Drehzahl der Brennkraftmaschine zu
erreichen, wird in diesem Zusammenhang vorzugsweise eine Ordnungsanalyse
(”Motorordnung”) verwendet und keine im Prinzip
auch denkbare Analyse über feste Zeitfrequenzen.
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Alternativ
oder zusätzlich hierzu kann die Bezugsfrequenz auch einer
Umdrehungsfrequenz einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle der
Brennkraftmaschine entsprechen. Auch hierdurch wird eine besonders
einfache Auswertung des Werteverlaufs des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung
ermöglicht.
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In
vorteilhafter Weise wird die Bezugsfrequenz zu einer Referenzposition
einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine
in Bezug gesetzt. Hierdurch lässt sich eine besonders genaue
Aussage zu einer Phaseneigenschaft des Werteverlaufs des Ausgangssignals
der Sensoreinrichtung oder einer abgeleiteten Größe
treffen.
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Der
unabhängig von dem Ausgangssignal der Sensoreinrichtung
vorgegebene Sollwert kann einem Erwartungswert oder einem Grenzwert
entsprechen. Wenn der Sollwert einem Erwartungswert entspricht,
wird bei einer unzulässig hohen Abweichung eines Werts
der periodischen Eigenschaft des Werteverlaufs der Sensoreinrichtung
oder einer abgeleiteten Größe auf einen Defekt
der Sensoreinrichtung beschlossen. Wenn es sich bei dem Sollwert
um einen Grenzwert handelt, kann ein Fehler bei Überschreitung
oder Unterschreitung des Grenzwerts detektiert werden.
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Der
Sollwert ist in vorteilhafter Weise in einem Steuergerät
der Brennkraftmaschine hinterlegt.
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Nach
einer Ausführungsform der Erfindung wird der Sollwert in
Abhängigkeit eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine
vorgegeben. Hierfür können beispielsweise Kennlinien
oder Kennfelder verwendet werden, bei dem der Sollwert in Abhängigkeit
mindestens eines weiteren Parameters der Brennkraftmaschine aufgetragen
ist.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Sensoreinrichtung
zumindest ein Teil einer Signalverarbeitungskette verstanden, welche
von der Erfassung eines physikalischen Signals bis hin zur Ausführung
eines Überwachungsalgorithmus in einem Steuergerät
reicht. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung jedoch mindestens
einen Drucksensor oder einen Massenstromsensor. Alternativ oder
zusätzlich hierzu umfasst die Sensoreinrichtung mindestens
eine Auswerteeinheit zur Auswertung unter der Plausibilisierung
eines Sensorsignals. Diese Auswerteeinheit kann durch ein Steuergerät
der Brennkraftmaschine, einen Teil davon oder durch eine separate
Einheit gebildet sein.
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Von
besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem elektronischen
Speichermedium abspeicherbar ist und in dieser Form einem die Brennkraftmaschine
steuernden Steuergerät zugewiesen werden kann.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in
der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, einer Sensoreinrichtung
und eines Steuergeräts;
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2 einen
exemplarischen Werteverlauf eines Ausgangssignals der Sensoreinrichtung
gemäß 1;
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3 ein
Spektrum des Werteverlaufs gemäß 2;
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4 eine
schematische Ansicht einer Anordnung zur Ermittlung eines Diagnosesignals;
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5 eine
tabellarische Übersicht zu Änderungen periodischer
Eigenschaften des Diagnosesignals und zu diesen Änderungen
zugeordneten Fehlerbildern;
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6 eine
Darstellung verschiedener der Sensoreinrichtung gemäß 1 zugeordneter
Signalverläufe, wobei sich die Sensoreinrichtung in einem
nicht defekten Zustand befindet;
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7 eine
Darstellung verschiedener der Sensoreinrichtung gemäß 1 zugeordneter
Signalverläufe, wobei sich die Sensoreinrichtung in einem
defekten Zustand befindet;
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8 eine
der 7 entsprechende Darstellung für einen
weiteren defekten Zustand der Sensoreinrichtung;
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9 eine
der 7 entsprechende Darstellung für einen
weiteren defekten Zustand der Sensoreinrichtung;
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10 ein
Kennfeld zur Ermittlung eines Sollwerts, welcher eine periodische
Eigenschaft betrifft; und
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11 ein
Diagramm zur Veranschaulichung eines Fehlerbilds, welches sich bei
einer Sensoreinrichtung ergibt, die einen Offsetfehler aufweist.
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Eine
Ausführungsform einer Brennkraftmaschine ist in der 1 mit
dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Brennkraftmaschine 10 ist
als Kolben-Brennkraftmaschine ausgebildet und weist mindestens einen
Brennraum auf, welcher über eine Verbrennungsluftzuführung 12 mit
Verbrennungsluft versorgt wird. In dem Brennraum erzeugtes Abgas
wird über eine Abgasabführung 14 aus
dem Brennraum abgeführt.
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Die
Brennkraftmaschine 10 umfasst eine Sensoreinrichtung 16,
der einen Sensor 18 zur Erfassung eines Drucks oder eines
Massenstroms von Verbrennungsluft umfasst. Der Sensor 18 kommuniziert
mit einem Steuergerät 20. Das Steuergerät 20 ist
vorzugsweise gleichzeitig für die Ansteuerung einer Zündeinrichtung
und/oder einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung der Brennkraftmaschine 10 ausgelegt.
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Für
das im Folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel handelt
es sich bei dem Sensor 18 um einen Drucksensor, beispielsweise
um einen Sensor, mit welchem ein Ladedruck erfasst wird.
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In
der 2 ist beispielhaft ein Werteverlauf 22 eines
Ladedrucks über einer Zeitachse aufgetragen. In dem in 2 dargestellten
Beispiel liegt das Ausgangssignal in Form eines Spannungssignals vor.
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In
der 3 ist ein Spektrum 24 des in der 2 dargestellten
Werteverlaufs 22 dargestellt. Das Spektrum verdeutlicht,
dass der Werteverlauf 22 periodische Eigenschaften aufweist.
Beispielsweise weist der Werteverlauf 22 in dem in 2 dargestellten
halbsekündigen Zeitraum 16 Maxima auf. Dies entspricht
einer Frequenz von 32 Hertz. Ein entsprechender Ausschlag bei 32
Hertz ist in dem Spektrum gemäß 3 der
Zündfrequenz (”ZF”) sowie bei Vielfachen
der Zündfrequenz ZF ersichtlich. Entsprechendes gilt für
die Umdrehungsfrequenzen einer Kurbelwelle (”KWF”)
und einer Nockenwelle (”NWF”) der Brennkraftmaschine 10.
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Zur
Analyse des Werteverlaufs 22 eignen sich daher besonders
gut die Amplitude des Werteverlaufs 22 mit der Zündfrequenz
ZF. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Phase der Zündfrequenz
ZF auf eine Position der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 bezogen
wird.
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In 4 ist
schematisch eine Anordnung zur Ermittlung eines Diagnosesignals
P_diag dargestellt. P_diag ist eine aus dem Werkverlauf 22 abgeleitete Größe.
Mit der Anordnung gemäß 4 kann der Schwingungsanteil
des Werteverlaufs 22 mit Zündfrequenz ZF separiert
werden.
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Die
in 4 dargestellte Anordnung umfasst einen Signalfilter 26,
welcher in das Steuergerät 20 integriert sein
kann. Mit Hilfe des Signalfilters 26 werden Signalanteile
mit höherer Ordnung, insbesondere die Zündfrequenz
ZF, gedämpft.
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Mit
Hilfe der in 4 dargestellten Anordnung kann
ein tatsächlicher Druckwert P_phy mittels des Sensors 18 erfasst
und von diesem ein Ausgangssignal P_mess erzeugt werden. Dieses
Ausgangssignal wird mit Hilfe des Signalfilters 26 gefiltert,
so dass ein gefiltertes Signal P_flt erzeugt wird. Aus der Differenz
des Ausgangssignals P_mess und dem gefilterten Signal P_flt kann
ein Diagnosesignal P_diag durch einfache Subtraktion ermittelt werden. Dieses
Diagnosesignal weist insbesondere die Zündfrequenz-Schwingung
sowie deren Vielfache auf.
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In 5 ist
in einer tabellarischen Übersicht angegeben, wie eine Änderung
der Amplitude und der Phase des Diagnosesignals P_diag einem funktionsfähigen
Sensor beziehungsweise verschiedenen Fehlerbildern D1 bis D7 zugeordnet
werden können.
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Bei
unveränderter Amplitude A und Phase P wird von einem funktionsfähigen
Sensor 18 ausgegangen. Dieser Zustand des Sensors 18 ist
in 6 illustriert.
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Dort
ist über einer Zeitachse das gemessene Signal P_mess dargestellt,
welches den Werteverlauf 22 bestimmt. Darüber
hinaus sind ein dem tatsächlich anliegenden Druck entsprechender
Verlauf P_phy, das gefilterte Signal P_flt und das Diagnosesignal
P_diag dargestellt.
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Das
Diagnosesignal P_diag weist eine Amplitude A von 74 hPa auf sowie
eine Phase P zu einer Kurbelwellenposition KW von 18°.
Bei dem mittels 6 illustrierten voll funktionsfähigen
Zustand des Sensors 18 entsprechen die Amplitude A und
die Phase P in dem Steuergerät 20 gespeicherten
Sollwerten, welche auch als Erwartungswerte bezeichnet werden können.
Dies ist in 5 durch die horizontalen Doppelpfeile
verdeutlicht. In 5 korrespondiert ein nach unten
weisender Pfeil mit einem Istwert der Amplitude A oder der Phase
P, welcher kleiner ist als ein Sollwert. Dementsprechend korrespondiert ein
nach oben weisender Pfeil mit einem Istwert der Amplitude A oder
der Phase P, welcher größer ist als ein Sollwert.
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Wenn
die Amplitude A gleich ”Null” ist und eine Angabe
zu der Phase P nicht getroffen werden kann (n. a. = not available),
liegt ein Fehlerbild D1 vor, welches in 7 illustriert
ist. Dort verharrt der von dem Sensor 18 gemessene Wert
P_mess auf einem bestimmten Niveau. Hierdurch verändert
sich das Diagnosesignal P_diag dahingehend, dass es eine Amplitude
von Null aufweist und somit eine unbestimmte Phase P. Dieses Fehlerbild
kann einem eingefrorenen Sensor zugeordnet werden.
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Bei
dem in 8 dargestellten Fehlerbild D2 weist das Diagnosesignal
P_diag eine Amplitude A auf, welche im Vergleich zu einem Sollwert
verkleinert ist und eine Phase P, welche dem Sollwert entspricht
(und gegenüber der in 6 dargestellten Phase
P unverändert ist). Dieses Fehlerbild korrespondiert mit
einer zu geringen Verstärkung des Sensors 18.
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Schließlich
ist in 9 ein Fehlerbild D4 dargestellt, welches sich
bei Unterschreitung der Amplitude A eines Sollwerts und eine Überschreitung
eines Sollwerts einer Phase P ergibt. Dieses Fehlerbild korrespondiert
mit einem zu langsam reagierenden Sensor 18, welcher später
anspricht und aufgrund seiner Trägheit dem tatsächlichen
Druckwert P_phy nicht schnell genug folgen kann.
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In
entsprechender Weise können Fehlerbilder D3 (zu große
Verstärkung des Sensors 18), D5 (zu schnelles
Ansprechen des Sensors 18), D6 (Sensor 18 schneller
und Verstärkung geringer) und D7 (Sensor 18 langsamer
und Verstärkung größer) erkannt werden.
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Die
Auswirkung von Fehlern des Sensors 18 auf die Merkmale
der Amplitude A und der Phase P ist eindeutig. Es ist jedoch möglich,
dass mehrere Fehler gleichzeitig auftauchen, so dass in diesem Fall anhand
einer einzelnen Frequenz keine eindeutige Umkehrung angegeben werden
kann und die Phaseninformation mehrdeutig ist. In diesem Fall ist
es jedoch möglich, durch Einbezug einer oder mehrerer weiterer
Frequenzen (Oberwellen) die Fehlerbilder eindeutig zuzuordnen.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 die
Erkennung eines Offsetfehlers des Sensors 18 erläutert.
Für die Identifikation eines solchen Fehlers ist es möglich,
Sollwerte in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine 10 zu
ermitteln. Beispielsweise kann ein Sollwert für eine Amplitude
A in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters,
beispielsweise eines Betriebsparameters 28, ermittelt werden.
Der Betriebsparameter 28 betrifft insbesondere die Drehzahl
der Brennkraftmaschine 10. Ein weiterer Betriebsparameter 30 kann
beispielsweise durch die Einspritzmenge pro Kolbenhub der Brennkraftmaschine 10 gebildet
sein.
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Die
in 10 entlang der z-Achse aufgetragenen Sollwerte
für die Amplitude A entsprechen der Amplitude der Druckschwingung
P_phy.
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Zusätzlich
wird ein Zusatz-Sollwert eines Merkmals (beispielsweise der Amplitude
A) in Abhängigkeit von dem Werteverlauf 22 des
Sensors 18 bestimmt. Alternativ hierzu kann die erwartete
Amplitude des Ladedrucks auch als Funktion der Drehzahl, Drosselklappenposition
und dem Mittelwert des Ladedrucks angegeben werden.
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Beispielsweise
befindet sich die Brennkraftmaschine 10 in einem Betriebspunkt,
an dem sich ein mittlerer Druck p_akt und ein erster Sollwert A_fz
einstellt. Eine Kennlinie eines voll funktionsfähigen Sensors 18 ist
in der 11 mit 32bezeichnet.
Die Kennlinie eines Sensors 18 mit Offset-Fehler ist mit 34 bezeichnet.
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Der
Offset-Fehler des Sensors 18 lässt sich folgendermaßen
identifizieren. Der unter Bezugnahme auf 10 beschriebene
erste Sollwert liefert den physikalischen Wert P_phy, welcher in 11 horizontal
aufgetragen ist. Dieser Wert P-phy entspricht (bis auf eine durch
das Übertragungsverhalten des Sensors 18 bedingte
Verzögerung) dem gemessenen Wert P_mess für das
Beispiel eines Sensors 18, welcher keinen Steigungs- oder
Dynamikfehler aufweist.
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Ein
wie vorstehend beschrieben ermittelter Zusatz-Sollwert A2_fz ergibt
sich für einen mit einem defekten Sensor 18 gemessenen
Druck p_err, da der für die Ermittlung des zweiten Sollwerts
A2_fz zugrunde gelegte mittlere Druck p_err vom physikalischen Druck
p_akt abweicht. Aus dem Unterschied der beiden Sollwerte A1_fz und
A2_fz kann auf einen Offset-Fehler geschlossen werden, der in 11 mit 36 bezeichnet
ist.
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Alternativ
oder zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Analyse-Möglichkeiten
können auch folgende periodische Eigenschaften des Werteverlaufs eines
Ausgangssignals einer Sensoreinrichtung 16 oder einer hiervon
abgeleiteten Größe ausgewertet werden: Beispielsweise
lässt sich die Diagnose auch anhand einer anderen Frequenz
(Oberwelle der Zündfrequenz) durchführen. Es können
auch mehrere Frequenzen verwendet werden, zum Beispiel die Zündfrequenz
und eine erste Oberwelle, so dass sich eine eindeutige Diagnose
für die zugrunde gelegten Fehler (Sensorzeitkonstante,
Sensorverstärkung) definieren lässt.
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Hinsichtlich
der zu entdeckenden Fehlerbilder können je nach gewünschter
Schärfe der Überwachung die in dem Steuergerät 20 abgelegten
Sollwerte in Form von Erwartungswerten und/oder Grenzwerten gewählt
werden. Wenn ein Sensor ausschließlich auf das Fehlerbild „Sensor
ist eingefroren” überwacht werden soll, ist ein
einzelner unterer Schwellwert für die Amplitude A hinreichend.
Ist die Überwachung von Verstärkung und Zeitverhalten
eines Sensors gewünscht, ist es gegebenenfalls erforderlich,
die oberen und unteren Schwellwerte, eventuell betriebspunktabhängig,
zu speichern. Für die Überwachung auf Offsetfehler
ist es vorteilhaft, die Abhängigkeit der Schwingungen vom
Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zu nutzen und die Sollwerte redundant,
also auf mehrfache Art und Weise, zu ermitteln.
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Hinsichtlich
der Signalverarbeitung, welche vorstehend an dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 erläutert wurde,
bieten sich auch weitere Verfahren zur Signalaufbereitung an, beispielsweise eine
Signalverarbeitung im Zeitbereich. Die interessanten Signalanteile
(Zündfrequenz, Oberwellen) des Rohsignals P_mess können
auch durch Bandpassfilter (Mittenfrequenz in Motorordnungen) separiert
werden. Bei einer Analyse im Zeitbereich sollte nach der Separation
der interessanten Frequenzen noch eine Merkmalsbildung (Ermittlung
Amplitude, Phase) angeschlossen werden. Aus diesem Grund ist es
vorteilhaft, eine Analyse im Frequenzbereich durchzuführen,
da in diesem die Merkmale Amplitude und Phase unmittelbar als Ergebnis
der Transformation in dem Bildbereich vorliegen. Da nur wenige Frequenzen
für diese Diagnose interessant sind, lässt sich
in vorteilhafter Weise eine diskrete Fourier-Transformation einsetzen.
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Das
Diagnoseergebnis, also die Erkennung eines Fehlerbildes, kann je
nach Ausbau des Algorithmus und Schärfe der Diagnose verwendet
werden, beispielsweise für eine Werkstatt-Diagnose zur Erkennung
von defekten Komponenten, für eine Onboard-Diagnose mit
Einträgen im Fehlerspeicher (beispielsweise des Steuergeräts 20)
und mit einer Einleitung von geeigneten Einsatzreaktionen, sowie für
eine Adaption der operativen Funktion, zum Beispiel durch Berücksichtigung
einer geänderten Sensorzeitkonstante in einer Beobachterstruktur.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
es, den schärfer werdenden Anforderungen zur Onboard-Diagnose
gerecht zu werden. Insbesondere kann ohne redundante Sensorik ein
sogenanntes „Pinpointing” durchgeführt
werden, welche eine konkrete Benennung der defekten Komponente ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005025884
A1 [0008]
