DE102009027400A1 - Verfahren zur Diagnose einer Sensoreinrichtung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Sensoreinrichtung (16) einer Brennkraftmaschine (10), bei welchem ein Ausgangssignal der Sensoreinrichtung (16) mit einem unabhängig von dem Ausgangssignal vorgegebenen Sollwert verglichen wird, wobei der Sollwert eine periodische Eigenschaft betrifft und wobei der Werteverlauf des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung (16) oder eine aus dem Werteverlauf abgeleitete Größe im Hinblick auf diese periodische Eigenschaft analysiert wird.

Description

  • Stand der Technik
  • 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.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm sowie ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Offenbarung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Durch die zuverlässige Detektion einer Vielzahl von Fehlerbildern kann auch auf eine redundante Auslegung der Sensoreinrichtungen weitestgehend verzichtet werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Sollwert ist in vorteilhafter Weise in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine hinterlegt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, einer Sensoreinrichtung und eines Steuergeräts;
  • 2 einen exemplarischen Werteverlauf eines Ausgangssignals der Sensoreinrichtung gemäß 1;
  • 3 ein Spektrum des Werteverlaufs gemäß 2;
  • 4 eine schematische Ansicht einer Anordnung zur Ermittlung eines Diagnosesignals;
  • 5 eine tabellarische Übersicht zu Änderungen periodischer Eigenschaften des Diagnosesignals und zu diesen Änderungen zugeordneten Fehlerbildern;
  • 6 eine Darstellung verschiedener der Sensoreinrichtung gemäß 1 zugeordneter Signalverläufe, wobei sich die Sensoreinrichtung in einem nicht defekten Zustand befindet;
  • 7 eine Darstellung verschiedener der Sensoreinrichtung gemäß 1 zugeordneter Signalverläufe, wobei sich die Sensoreinrichtung in einem defekten Zustand befindet;
  • 8 eine der 7 entsprechende Darstellung für einen weiteren defekten Zustand der Sensoreinrichtung;
  • 9 eine der 7 entsprechende Darstellung für einen weiteren defekten Zustand der Sensoreinrichtung;
  • 10 ein Kennfeld zur Ermittlung eines Sollwerts, welcher eine periodische Eigenschaft betrifft; und
  • 11 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Fehlerbilds, welches sich bei einer Sensoreinrichtung ergibt, die einen Offsetfehler aufweist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei unveränderter Amplitude A und Phase P wird von einem funktionsfähigen Sensor 18 ausgegangen. Dieser Zustand des Sensors 18 ist in 6 illustriert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die in 10 entlang der z-Achse aufgetragenen Sollwerte für die Amplitude A entsprechen der Amplitude der Druckschwingung P_phy.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005025884 A1 [0008]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Diagnose einer Sensoreinrichtung (16) einer Brennkraftmaschine (10), bei welchem ein Ausgangssignal (P_mess) der Sensoreinrichtung (16) mit einem unabhängig von dem Ausgangssignal vorgegebenen Sollwert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert eine periodische Eigenschaft betrifft und dass der Werteverlauf (22) des Ausgangssignals (P_mess) der Sensoreinrichtung (16) oder eine aus dem Werteverlauf (22) abgeleitete Größe (P_diag) im Hinblick auf diese periodische Eigenschaft analysiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Eigenschaft eine Amplitude (A) und/oder eine Phaseneigenschaft (P) des Werteverlaufs (22) oder einer aus dem Werteverlauf (22) abgeleiteten Größe (P_diag) umfasst.
  3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Eigenschaft auf mindestens eine von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (10) abhängige Bezugsfrequenz bezogen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsfrequenz einer Zündfrequenz entspricht, mit welcher Zündvorgänge der Brennkraftmaschine (10) initiiert und/oder durchgeführt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsfrequenz einer Umdrehungsfrequenz einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine (10) entspricht.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsfrequenz zu einer Referenzposition einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine (10) in Bezug gesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert einem Erwartungswert oder einem Grenzwert entspricht.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine (10) vorgegeben wird.
  9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (16) mindestens einen Drucksensor (18) oder einen Massenstromsensor umfasst.
  10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (16) mindestens eine Auswerteeinheit zur Auswertung und/oder Plausibilisierung eines Sensorsignals umfasst.
  11. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche programmiert ist.
  12. Steuergerät (20) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (20) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 konfiguriert ist.
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