DE102010044164A1

DE102010044164A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010044164A1
Application number: DE102010044164A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bleile; Daniel Kuhn; Julian Reichel; Wilhelm Blumendeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-11-20
Also published as: CN102477912B; US9874171B2; US20120130618A1; DE102010044164B4; CN102477912A

Abstract

Verfahren zur Diagnose einer Fehlfunktion eines Sensorsystems in einem Luftsystem einer Brennkraftmaschine, welches einen ersten Luftzustandssensor, einen zweiten Luftzustandssensor und einen dritten Luftzustandssensor umfasst, wobei in einem Gesamtberechnungsschritt ein erster Wert und ein zweiter Wert einer ersten Vergleichsgröße auf zwei unterschiedliche Weisen so ermittelt werden, dass das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert abhängig von jeder der Ausganggrößen des ersten, zweiten und dritten Luftzustandssensors ist, und wobei in einem Fehlererkennungsschritt abhängig von dem Vergleich des ersten Werts und des zweiten Werts der ersten Vergleichsgröße darauf erkannt wird, dass in dem Sensorsystem ein Fehler vorliegt

Description

Stand der Technik
Über Sensoren in einem Luftsystem einer Brennkraftmaschine werden physikalische Größen erfasst, und als Eingangsgrößen verwendet, um weitere modellierte Größen zu berechnen.
Beispielsweise ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 002 849 ein Verfahren bekannt, wie aus einem ermittelten Luftmassenstrom ein Luftdruck vor einer Drosselklappe berechnet werden kann. Beispielsweise kann man bei einem Dieselmotor mit einem Turbolader aus einer Füllung der Brennkraftmaschine, einer Menge eines eingespritzten Kraftstoffes, einer Umdrehungszahl des Turboladers, einem Geometriefaktor des Turboladers und einer Temperatur im Abgastrakt einen Druck im Abgastrakt berechnen.
Auf diesen Größen basieren Regler wie z. B. ein Ladedruck- oder Luftmassen-Regler, um eine optimale Motorfüllung hinsichtlich Emissionen, Verbrauch etc. zu gewährleisten. Fehlerbehaftete Sensoren würden deshalb zu einer Emissionsverschlechterung führen und müssen deshalb gesetzlich diagnostiziert werden. Gesetzlich ist es hierbei verlangt, den Ausfall eines einzelnen Sensors sicher diagnostizieren zu können. Sogenannte Doppelfehler, d. h. der gleichzeitige Ausfall zweier oder mehrerer Sensoren, müssen gesetzlich hingegen nicht betrachtet werden. Bei einem Diagnoseverfahren kann man daher von der Prämisse ausgehen, dass maximal ein Sensor defekt ist.
Beispielsweise kann man elektrische Diagnosen für Kabelabfall, Kurzschluss gegen Masse und Spannungsversorgung durchführen. Ferner kann man einen Sensor gegen einen zweiten Sensor plausibilisieren, und gegebenenfalls eine Offsetkorrektur in einem definierten Arbeitspunkt durchführen. Beispielsweise ist bekannt, bei Motorstillstand einen Ladedrucksensor und einen Abgasgegendruckssensor mit einem Umgebungsdrucksensor zu plausibilisieren. Der dadurch definierte Arbeitspunkt es jedoch nur ein möglicher Betriebspunkt des Sensors und deckt bei weitem nicht den vollen Betriebsbereich ab. Ferner ist es möglich, zusätzlich einen Luftmassenmesser mit dem Ladedrucksensor zu plausibilisieren. Bei dieser Vorgehensweise kann jedoch kein eindeutiges ”Pinpointing” erfolgen, das heißt es kann nicht gefolgert werden, ob der Ladedrucksensor oder der Luftmassenmesser defekt ist.
Für den Abgasgegendruckssensor existiert keine Diagnose im vollen Arbeitsbereich des Abgasgegendrucksensors.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren leistet demgegenüber eine volle Diagnose des Abgasgegendrucksensors. Der Abgasgegendrucksensor wird hierbei beispielsweise mit dem Luftmassenmesser und dem Ladedrucksensor zu einem Sensorsystem, das diagnostiziert wird, zusammengefasst. Anstelle des Abgasgegendrucksensors, des Luftmassenmessers und des Ladedrucksensors kann aber auch ein beliebiges anderes Sensorsystem bestehend aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Luftzustandssensor eines Luftsystems einer Brennkraftmaschine diagnostiziert werden.
Hierzu wird zunächst festgestellt, ob das Sensorsystem ordnungsgemäß arbeitet. Dies erfolgt dadurch, dass zunächst geprüft wird, ob alle Sensoren des Sensorsystems untereinander plausible Werte liefern. Durch paarweise Vergleiche von Größen, die nur von zweien der drei Sensoren des Sensorsystems abhängen, werden dann paarweise Sensoren untereinander plausibilisiert. Sind die Werte plausibel, liegt aber ein Fehler im Gesamtsystem vor, so wird erfindungsgemäß geschlussfolgert, dass in dem verbleibenden Sensor ein Fehler vorliegt.
Um zu beurteilen, ob ein solches Sensorsystem, welches einen ersten Luftzustandssensor, einen zweiten Luftzustandssensor und einen dritten Luftzustandssensor umfasst, ordnungsgemäß arbeitet, wird ein erster Wert und ein zweiter Wert einer ersten einen Zustand des Luftsystems charakterisierenden Vergleichsgröße auf zwei unterschiedliche Weisen ermittelt und diese zwei Werte anschließend miteinander verglichen. Wichtig ist hierbei, dass das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert abhängig von jeder der Ausganggrößen des ersten, zweiten und dritten Luftzustandssensors ist. Wird dann abhängig von dem Vergleich des ersten Werts und des zweiten Werts der ersten den Zustand des Luftsystems charakterisierenden Vergleichsgröße darauf erkannt, dass in dem Sensorsystem ein Fehler vorliegt, liegt ein Diagnoseverfahren für das ordnungsgemäße Funktionieren aller drei Sensoren vor.
Es wird somit erkannt, ob überhaupt ein Fehler im Sensorsystem vorliegt. Sollte erkannt werden, dass ein Fehler vorliegt, kann in weiteren Schritten eine weitere Charakterisierung des Fehlers vorgenommen werden. Es kann also in weiteren Schritten festgestellt werden, in welchen oder welchem der Sensoren der Fehler vorliegt.
Die erste den Zustand des Luftsystems charakterisierende Vergleichsgröße kann beispielsweise durch einen Massenstrom über ein Abgasrückführventil oder durch einen Abgasgegendruck gegeben sein.
Werden in einem weiteren Schritt ein dritter Wert und ein vierter Wert einer zweiten den Zustand des Luftsystems charakterisierenden Vergleichsgröße auf zwei unterschiedliche Weisen ermittelt, wobei diese Ermittlungen derart sind, dass das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem dritten Wert und dem vierten Wert abhängig von den Ausgangsgrößen des ersten Luftzustandssensors und des zweiten Luftzustandssensors und unabhängig von der Ausgangsgröße des dritten Luftzustandssensors ist, und wird anschließend abhängig von dem Vergleich des dritten Werts und des vierten Werts der zweiten den Zustand des Luftsystems charakterisierenden Vergleichsgröße darauf geschlossen, dass der dritte Luftzustandssensor defekt ist, hat dies den Vorteil, dass eine Fehlfunktion des dritten Sensors zielgerichtet identifiziert werden kann.
Wird dabei in einem Trennungsschritt ein erstes einen ersten Luftstrom steuerndes Mittel schließend angesteuert und somit das Luftsystem in einen ersten Bereich, in dem zwei der drei Luftzustandssensoren liegen, und einen zweiten Bereich, in dem der verbleibende der drei Luftzustandssensoren liegt, teilt, sodass das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem dritten Wert und dem vierten Wert unabhängig ist von der Ausgangsgröße des dritten Luftzustandssensors, so ergibt sich die Abhängigkeit des Vergleichs zwischen dem dritten Wert und dem vierten Wert von den Ausgangsgrößen des ersten und der zweiten Luftzustandssensors und die Unabhängigkeit von der Ausgangsgröße des dritten Luftzustandssensors auf besonders einfache Weise.
Ist diese zweite den Zustand des Luftsystems charakterisierende Vergleichsgröße durch einen Massenstrom über ein Abgasrückführventil oder durch einen Abgasgegendruck oder durch eine Luftfüllung pro Zeiteinheit von Brennkammern der Brennkraftmaschine gegeben, so lässt sich die Abhängigkeit von den Ausgangsgrößen des ersten und zweiten Luftzustandssensors und die Unabhängigkeit von der Ausgangsgröße des dritten Luftzustandssensors besonders einfach erreichen.
Wird weiter ein fünfter Wert und ein sechster Wert einer dritten den Zustand des Luftsystems charakterisierenden Vergleichsgröße auf zwei unterschiedliche Weisen so ermittelt, dass das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem fünften Wert und dem sechsten Wert abhängig von den Ausgangsgrößen des zweiten Luftzustandssensors und des dritten Luftzustandssensors und unabhängig von der Ausgangsgröße des ersten Luftzustandssensors ist, und wird dann abhängig von dem Vergleich des fünften Werts und des sechsten Werts der dritten den Zustand des Luftsystems charakterisierenden Vergleichsgröße darauf geschlossen wird, dass der erste Luftzustandssensor defekt ist, so lässt sich ein sogenanntes „Pin-Pointing”, d. h. die eindeutige Zuordnung einer Fehlfunktion des Sensorsystems zu einer Fehlfunktion eines einzelnen Sensors, gewährleisten.
Wird hierbei ein zweites einen zweiten Luftstrom steuerndes Mittel schließend angesteuert wird und somit das Luftsystem in einen dritten Bereich, in dem zwei der drei Luftzustandssensoren liegen, und einen vierten Bereich, in dem der verbleibende der drei Luftzustandssensoren liegt, teilt, sodass das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem fünften Wert und dem sechsten Wert unabhängig ist von der Ausgangsgröße des zweiten Luftzustandssensors, so lässt sich die Abhängigkeit von den Ausgangsgrößen des zweiten und dritten Luftzustandssensors und die Unabhängigkeit von der Ausgangsgröße des ersten Luftzustandssensors besonders einfach erreichen.
Ist die dritte den Zustand des Luftsystems charakterisierende Vergleichsgröße durch einen Massenstrom über ein Abgasrückführventil oder durch einen Abgasgegendruck oder durch eine Luftfüllung pro Zeiteinheit von Brennkammern der Brennkraftmaschine gegeben, so lässt sich die Abhängigkeit von den Ausgangsgrößen des ersten und zweiten Luftzustandssensors und die Unabhängigkeit von der Ausgangsgröße des dritten Luftzustandssensors besonders einfach erreichen.
Die Figuren zeigen eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es zeigen:
1 Schematisch das Luftsystem einer Brennkraftmaschine mit Abgas-Turbolader;
2 Schematisch das Luftsystem einer Brennkraftmaschine ohne Abgas-Turbolader;
3 Berechnungsblöcke innerhalb einer Steuer-/Regel-Einrichtung;
4 den generischen Ablauf des Diagnoseverfahren;
5 Ausführungsbeispiele für die Plausibilitätsprüfung des Sensorsystems;
6 Ausführungsbeispiele für die Plausibilisierung zweier Sensoren untereinander;
7 ein erstes Ausführungsbeispiel für den Ablauf des Diagnoseverfahrens;
8 ein zweites Ausführungsbeispiel für den Ablauf des Diagnoseverfahrens;
9 ein drittes Ausführungsbeispiel für den Ablauf des Diagnoseverfahrens;
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt das Luftsystem einer Brennkraftmaschine mit Abgas-Turbolader. Durch ein Ansaugrohr 10 strömt frische Luft an einem Luftmassenmesser 20 vorbei, wird von einem mit Umdrehungszahl nL rotierenden Abgas-Turbolader 30 verdichtet, und strömt über eine Drosselklappe 40 in einen Einlasstrakt 50. Pro Zeiteinheit strömt eine Luftfüllung m22 in Brennkammern 80. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 85 spritzt pro Zeiteinheit eine Kraftstoffmasse mK in die Brennkammern 80. Durch den in üblicher Weise vorgenommenen Verbrennungsprozess wird eine Kurbelwelle mit einer Umdrehungszahl nM angetrieben. Pro Zeiteinheit verlässt eine Abgasmenge m31 die Brennkammern 80 und strömt in einen Auslasstrakt 90. Ein Teil der Abgasmenge m31 strömt über eine Abgasrückführleitung 100 zurück in den Einlasstrakt 50. Eine pro Zeiteinheit rückgeführte Gasmenge mEGR wird bestimmt durch einen Öffnungsgrad eines Abgas-Rückführventils 110. Der nicht rückgeführte Rest der Abgasmenge m31 strömt über eine Turbinenschaufel des Abgas-Turboladers 30 und treibt diesen somit an.
Eine Steuer-/Regel-Einrichtung 130 empfangt Signale beispielsweise von Sensoren und sendet Signale beispielsweise an Aktuatoren. Der Luftmassenmesser 20 erfasst eine pro Zeiteinheit durch das Ansaugrohr 10 strömende Luftmenge mHFM und sendet ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuer-/Regel-Einrichtung 130.
Das im Einlasstrakt 50 vorhandene Gas weist einen Ladedruck p22 und eine Einlasstemperatur T22 auf. Ein Einlasstemperatursensor 140 erfasst die Einlasstemperatur T22 und sendet ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuer-/Regel-Einrichtung 130. Ein Ladedrucksensor 150 erfasst den Ladedruck p22 und sendet ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuer/-Regel-Einrichtung 130.
Das Gas im Auslasstrakt 90 hat eine Auslasstemperatur T3 und einen Abgasgegendruck p3. Ein Abgasgegendruckssensor 160 erfasst in Abgasgegendruck p3 und sendet ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuer-/Regel-Einrichtung 130. Ein Auslasstemperatursensor 170 erfasst die Auslasstemperatur T3 und sendet ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuer-/Regel-Einrichtung 130. Ein Drehzahlsensor 120 erfasst die Umdrehungszahl nM der Kurbelwelle und sendet ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuer/-Regel-Einrichtung 130.
Die Steuer-/Regel-Einrichtung 130 sendet ein Drosselklappen-Ansteuersignal cDK an die Drosselklappe 40, um und bestimmt so den Öffnungsgrad der Drosselklappe 40 und somit den Durchfluss von Frischgas durch die Drosselklappe 40. Die Steuer/-Regel-Einrichtung 130 sendet ein Abgas-Rückführventil-Ansteuersignal cEGR an das Abgas-Rückführventil 110, und bestimmt so den Öffnungsquerschnitt des Abgas-Rückführventils 110, und somit die pro Zeiteinheit rückgeführte Gasmenge mEGR.
Die Steuer-/Regel-Einrichtung 130 sendet ein Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Ansteuersignal cIN eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 85, und bestimmt hiermit die pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmasse mK. Die Steuer-/Regel-Einrichtung 130 sendet ein Abgas-Turbolader-Ansteuersignal cVTG an den Abgas-Turbolader 30 und bestimmt so eine Geometrie der Turbine. Die Geometrie der Turbine beeinflusst die Umdrehungszahl nL des Abgas-Turbolader.
2 zeigt den Aufbau einer Brennkraftmaschine ohne Abgas-Turbolader 30. Der Aufbau ist analog zu der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine. Zusätzlich befindet sich im Auslasstrakt 90 ein Schalldämpfer 180, der den Fluss des Abgases regelt.
3 zeigt einige beispielhafte Berechnungsblöcke, mit deren Hilfe die Steuer-/Regel-Einrichtung 130 basierend auf den von ihr empfangenen Sensorsignalen und den von ihr gesendeten Aktuatorsignalen weitere den Zustand des Luftsystems charakterisiere Größen berechnet.
3a zeigt einen Luftfüllungs-Ermittelungsblock 200. Der Luftfüllungs-Ermittelungsblock 200 berechnet ausgehend vom Ladedruck p22, von der Einlasstemperatur T22 und von der Drehzahl nM der Kurbelwelle die pro Zeiteinheit in die Brennkammern 80 strömende Luftfüllung m22. Bezeichnet man das Volumen des Einlasstrakts 50 mit V22, die Gaskonstante des im Einlasstrakt 50 vorhandenen Gasgemisches mit R und eine von eingespritzter Kraftstoffmenge mK und Drehzahl der Kurbelwelle nM abhängige Proportionalitätskonstante mit lA, so ergibt sich der vom Luftfüllungs-Ermittelungsblock 200 ermittelte Zusammenhang zu:
3b zeigt einen Abgas-Turbolader-Umdrehungszahl-Ermittelungsblock 220 in Verbindung mit einem Ansaugrohr-Druck-Ermittelungsblock 210. Der Ansaugrohr-Druck-Ermittelungsblock 210 ermittelt beispielsweise auf die in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 002 849 beschriebenen Weise aus der pro Zeiteinheit durch das Ansaugrohr 10 strömenden Frischluftmenge mHFM einen im Saugrohr 10 zwischen Abgasturbolader 30 und Drosselklappe 40 herrschenden Gasdruck p21. Aus diesem Gasdruck p21 ermittelt der Abgas-Turbolader-Umdrehungszahl-Ermittelungsblock 220 die Umdrehungszahl des Abgas-Turboladers nL.
3c zeigt einen Abgasgegendruck-Berechnungsblock 230 für den in 1 dargestellten Fall einer Brennkraftmaschine mit Abgas-Turbolader 30. Der Abgasgegendruck-Berechnungsblock 230 ermittelt aus der beispielsweise mit dem Luftfüllungs-Berechnungsblock 200 ermittelten Füllung m22 pro Zeiteinheit der Brennkammern 80, aus der beispielsweise über ein Kennfeld aus dem Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Ansteuersignal cIN ermittelten pro Zeiteinheit eingespritzten Kraftstoffmenge mK, aus der beispielsweise über den Ansaugrohr-Druck-Ermittelungsblock 210 und den Umdrehungszahl-Ermittelungsblock 220 ermittelten Umdrehungszahl nL des Abgas-Turboladers 30, aus dem Abgas-Turbolader-Ansteuersignal cCVT, aus dem ein Geometriefaktor des Turboladers ermittelt wird, und aus der Auslasstemperatur T3 in aus dem Stand der Technik bekannter Weise den Abgasgegendruck p3.
3d zeigt einen Abgasgegendruck-Berechnungsblock 240 für den in 2 dargestellten Fall einer Brennkraftmaschine ohne Abgas-Turbolader 30. Der Abgasgegendruck p3 bestimmt sich in diesem Fall im Wesentlichen aus der Abgasmenge pro Zeiteinheit m31. Die Abgasmenge pro Zeiteinheit m31 bestimmt sich als Summe der pro Zeiteinheit in die Brennkammern 80 strömenden Luftfüllung m22 und der pro Zeiteinheit eingespritzten Kraftstoffmenge mK. Beispielsweise auf diese Weise ermittelt der Abgasgegendruck-Berechnungsblock 240 den Abgasgegendruck p3. Die pro Zeiteinheit in die Brennkammern 80 strömende Luftfüllung m22 wird beispielsweise mit dem Luftfüllungsberechnungsblock 200 ermittelt, die pro Zeiteinheit eingespritzten Kraftstoffmenge mK beispielsweise über ein Kennfeld aus dem Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Ansteuersignal cIN.
3e zeigt einen Abgasrückführmengen-Berechnungsblock 250. Der Abgasrückführmengen-Berechnungsblock 250 ermittelt aus dem Abgas-Rückführventil-Ansteuersignal cEGR, aus der Auslasstemperatur T3, aus dem Ladedruck p22 und aus dem Abgasgegendruck p3 die durch die Abgas-Rückführleitung 100 rückgeführte Gasmenge mEGR. Aus dem Rückführventil-Ansteuersignal cEGR wird, beispielsweise über ein Kennfeld, ein Öffnungsquerschnitt A des Abgas-Rückführventils 110 ermittelt. Die rückgeführte Gasmenge pro Zeiteinheit mEGR wird dann als
berechnet. ψ ist hierbei eine zu applizierende, monoton fallende Funktion, die abhängig ist von der Geometrie des Abgas-Rückführventils 110, und α eine zu applizierende Konstante.
3f zeigt einen alternativen Abgasrückführmengen-Berechnungsblock 260. 3f1 zeigt einen allgemeinen Abgasrückführmengen-Berechnungsblock 260, 3f2 zeigt den gleichen Abgasrückführmengen-Berechnungsblock 260 für den Spezialfall einer geschlossenen Drosselklappe 40. In dem allgemeinen Abgasrückführmengen-Berechnungsblock 260 berechnet sich die pro Zeiteinheit rückgeführte Gasmenge mEGR als Differenz aus Luftfüllung pro Zeiteinheit m22 durch das Ansaugrohr 10 strömender Frischluft mHFM: mEGR = m22 – mHFM. In dem in 3f2 illustrierten Spezialfall einer geschlossenen Drosselklappe 40 ist die rückgeführte Abgasmenge mEGR gleich der Luftfüllung pro Zeiteinheit m22.
4 zeigt den generischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren hat das Ziel, einen Fehler im Luftmassenmesser 20, im Ladedrucksensor 150 oder im Abgasgegendruckssensor 160 zu diagnostizieren beziehungsweise festzustellen, dass alle drei Sensoren ordnungsgemäß arbeiten. In diesem Sinne bilden der Luftmassenmesser 20, der Ladedrucksensor 150 und Abgasgegendruckssensor 160 ein Sensorsystem. Maßgeblich für das erfindungsgemäße Verfahren ist hierbei nur, dass jeder der drei Sensoren den Zustand des Gassystems charakterisiert. Im Folgenden sei daher nur von einem ersten Sensor, einem zweiten Sensor und einem dritten Sensor die Rede. Das Verfahren beginnt mit einem Startschritt 1000, von dem zu einem nächsten Schritt 1010 verzweigt wird. In Schritt 1010 wird geprüft, ob geeignete Bedingungen für die Durchführung des Verfahrens vorliegen. Ist dies der Fall, wird zu einem Gesamtberechnungsschritt 1001 verzweigt. Ist dies nicht der Fall, wird Schritt 1010 wiederholt.
Im Gesamtberechnungsschritt 1001 wird eine Vergleichsgröße auf zwei verschiedene Arten berechnet. Es werden also ein erster Wert der Vergleichsgröße und ein zweiter Wert der Vergleichsgröße berechnet. Der erste Wert und der zweite Wert der Vergleichsgröße werden im folgenden Fehlerkennungsschritt 1002 miteinander verglichen. Wird im Fehlerkennungsschritt 1002 festgestellt, dass der auf eine erste Art berechnete erste Wert der Vergleichsgröße und der auf eine zweite Art berechnete zweite Wert der Vergleichsgröße nicht konsistent zueinander sind, so wird festgestellt, dass im Sensorsystem ein Fehler vorliegt. Es wird also festgestellt, dass einer der Sensoren, deren Ausgangswerte im Gesamtberechnungsschritt 1001 so in eine Berechnungsart der Vergleichsgröße eingehen, dass das Ergebnis dass im Fehlererkennungsschritt 1002 durchgeführten Vergleichs von ihrem Ausgangswert abhängt, fehlerhaft ist Somit kann diagnostiziert werden, ob das Sensorsystem fehlerfrei arbeitet, oder nicht.
Ist im Fehlererkennungsschritt 1002 festgestellt worden, dass der erste Wert der Vergleichsgröße und der zweite Wert der Vergleichsgröße konsistent zueinander sind, beispielsweise, weil sie gleich groß sind, wird entschieden, dass das Sensorsystem nicht defekt ist, und es wird zu Schritt 1007 verzweigt. In Schritt 1007 erfolgt beispielsweise ein Eintrag in einem Fehlerspeicher. Es folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
Ist in Fehlererkennungsschritt 1002 hingegen festgestellt worden, dass der erste Wert der Vergleichsgröße und der zweite Wert der Vergleichsgröße nicht konsistent zueinander sind, beispielsweise, wenn ihre Differenz größer ist als erlaubter Schwellwert, wird zu einem Zweitberechnungsschritt 1003 weiter verzweigt werden, ab dem eine Lokalisierung des erkannten Fehlers im Sensorsystem durchgeführt wird.
Im Zweitberechnungsschritt 1003 wird das Luftsystem durch Schließen eines Ventils oder eines anderen vorhandenen Mittels zur Steuerung einer Durchflussmenge in zwei Bereiche geteilt, das heißt mit Ausnahme eines indirekten Gasflusses über die Brennkammern 80 findet kein direkter Gasaustausch zwischen einem ersten Bereich des Luftsystems und einem zweiten Teil des Luftsystems statt. In dem ersten Bereich des Luftsystem befindet sich ein Sensor, beispielsweise der dritte Sensor, in dem zweiten Bereich des Luftsystems befinden sich die anderen Sensoren, beispielsweise also der erste Sensor und der zweite Sensor. Mithilfe zweier Sensoren des Sensorsystems wird eine zweite Vergleichsgröße auf zwei verschiedene Arten ermittelt. Es werden somit ein dritter Wert und ein vierter Wert der zweiten Vergleichsgröße ermittelt. Nach der Ermittelung des dritten Werts und des vierten Werts wird das Ventil oder das andere vorhandene Mittel zur Steuerung der Durchflussmenge wieder geöffnet. Der Zweitberechnungsschritt 1003 kann auch durchgeführt werden, ohne dass ein Ventil oder ein anderes vorhandenes Mittel zur Steuerung einer Durchflussmenge geschlossen wird. In diesem Fall ist darauf zu achten, dass der dritte Wert und der vierte Wert der zweiten Vergleichsgröße unabhängig vom Ausgabewertes dritten Sensor sind, beziehungsweise, dass der Ausgabewert des dritten Sensor den dritten Wert und den vierten Wert zwar beeinflusst, dass ein Vergleich zwischen drittem Wert und viertem Wert aber unabhängig ist vom Ausgabewert des dritten Sensors.
Im auf den Zweitberechnungsschritt 1003 folgenden Zweitfehlererkennungsschritt 1004 werden der dritte Wert und der vierte Wert der zweiten Vergleichsgröße miteinander verglichen. Sind die Werte konsistent miteinander, zum Beispiel weil Ihre Differenz kleiner ist als ein zweiter vorgebbarer Schwellenwert, wird darauf erkannt, dass der erste Sensor und der zweite Sensor des Sensorsystems fehlerfrei sind. Da im Fehlererkennungsschritt 1002 darauf erkannt wurde, dass ein Sensor im Sensorsystem defekt ist, wird mithin darauf erkannt, dass der dritte Sensor des Sensorsystems defekt ist. Es folgt ein Schritt 1008, in dem geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können, z. B., indem ein Eintrag in einen Fehlerspeicher vorgenommen wird. Anschließend folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
Wird im Zweitfehlererkennungsschritt 1004 hingegen darauf erkannt, dass der dritte Wert und der vierte Wert nicht konsistent zueinander sind, so wird darauf geschlossen, dass im ersten Sensor oder im zweiten Sensor ein Fehler vorliegt. Es kann ein Drittberechnungsschritt 1005 folgen, um ein sogenanntes „Pin-Pointing” des im Fehlererkennungsschritt 1002 erkannten Fehlers zu gewährleisten.
In dem Drittberechnungsschritt 1005 wird ein zweites Ventil oder ein anderes zweites einen zweiten Luftstrom steuerndes Mittel geschlossen. Hierdurch wird das Luftsystem ähnlich wie im Zweitberechnungsschritt 1003 in zwei Teile, nämlich einen dritten Teil und einen vierten Bereich geteilt. Im dritten Bereich befindet sich beispielsweise der erste Sensor, im vierten Bereich befinden sich entsprechend beispielsweise der zweite und der dritte Sensor. Mithilfe zweier Sensoren wird nun eine dritte Vergleichsgröße auf zwei verschiedene Arten ermittelt. Es werden also ein fünfter Wert und ein sechster Wert der dritten Vergleichsgröße ermittelt abhängig von den Ausgangssignalen des zweiten Sensors und des dritten Sensors ermittelt. Nach Ermittlung des fünften Werts und des sechsten Werts der dritten Vergleichsgröße wird das zweite Ventil oder das andere zweite den zweiten Luftstrom steuernde Mittel wieder geöffnet.
Analog zum Zweitberechnungsschritt 1003 kann die Berechnung im Drittberechnungsschritt 1005 auch so vonstatten gehen, dass fünfte Wert und der sechste Wert der dritten Vergleichsgröße unabhängig vom Ausgabewert des ersten Sensors sind, ohne dass das zweite Ventil oder das andere zweite den zweiten Luftstrom steuernde Mittel geschlossen und nach Beendigung der Berechnung wieder geöffnet werden. Maßgeblich ist nur, dass ein Vergleich zwischen fünftem Wert und sechstem Wert unabhängig ist vom Ausgabewert des ersten Sensors.
Auf den Drittberechnungsschritt 1005 folgt ein Drittfehlererkennungsschritt 1006. Hier werden der fünfte Wert und der sechste Wert der dritten Vergleichsgröße miteinander verglichen. Sind die Werte konsistent miteinander, zum Beispiel weil ihre Differenz kleiner ist als ein dritte vorgebbarer Schwellenwert, wird darauf erkannt, dass der zweite Sensor und der dritte Sensor fehlerfrei sind, der erste Sensor wird also als fehlerhaft erkannt. In diesem Fall folgt Schritt 1009, in dem beispielsweise ein Eintrag in ein Fehlerregister erfolgt. Nach Schritt 1009 wird weiterverzweigt zu Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
Ist hingegen im Dritterkennungsschritt 1006 darauf erkannt worden, dass der fünfte Wert und der sechste Wert nicht konsistent miteinander sind, so wird darauf erkannt, dass der zweite Sensor oder der dritte Sensor fehlerhaft ist. Da im Zweiterkennungsschritt 1004 darauf erkannt wurde, dass der erste Sensor oder der zweite Sensor fehlerhaft ist, wird somit im Dritterkennungsschritt 1006 nun darauf erkannt, dass der zweite Sensor fehlerhaft ist. Es folgt Schritt 1011, in dem beispielsweise ein Eintrag in ein Fehlerregister erfolgt. Nach Schritt 1011 folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
5 zeigt zwei Ausführungsbeispiele zur Durchführung des erfindungsgemäßen Gesamtberechnungsschritts 1001 und des Fehlererkennungsschritts 1002. In den Ausführungsbeispielen sind der erste, zweite und dritte Sensor des Sensorsystems gegeben durch den die Luftmenge mHFM erfassenden Luftmassenmesser 20, den den Ladedruck p22 erfassenden Ladedruckmesser 150, und den den Abgasgegendruck p3 erfassenden Abgasgegendrucksensor 160.
5a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Hierzu umfasst der Gesamtberechnungsschritt 1001 einen Abgasrückführberechnungsschritt 1020, in dem wie in 3e bzw. in 3f1 dargestellt die pro Zeiteinheit rückgeführte Abgasmenge mEGR auf zwei verschiedene Arten dargestellt berechnet wird. Die erste Vergleichsgröße entspricht also der rückgeführten Abgasmenge mEGR, der erste Wert entspricht dem wie in 3e dargestellten Berechnungswert für die rückgeführte Abgasmenge mEGR, und der zweite Wert entspricht dem wie in 3f1 dargestellten Berechnungswert für die rückgeführte Abgasmenge mEGR.
Der Fehlererkennungsschritt 1002 umfasst einen Abgasrückführfehlererkennungsschritt 1030, in dem der erste Wert und der zweite Wert miteinander verglichen werden. Abhängig von diesem Vergleich wird entschieden, ob die beiden Werte miteinander konsistent sind, oder nicht. Beispielsweise wird die Differenz zwischen erstem und zweitem Wert der rückgeführten Abgasmenge betrachtet und darauf entschieden, dass diese Werte konsistent miteinander sind, wenn ihre Differenz kleiner ist als ein Schwellwert.
5b zeigt ein zweites Aufführungsbeispiel. Hierzu umfasst der Gesamtberechnungsschritt 1001 einen Abgasgegendruckberechnungsschritt 1021, in dem wie in 3c bzw. unmittelbar über das Ausgangssignal des Abgasgegendrucksensors 160 der Abgasgegendruck p3 auf zwei verschiedene Arten dargestellt ermittelt wird. Die erste Vergleichsgröße entspricht also dem Abgasgegendruck p3, der erste Wert entspricht dem wie in 3c dargestellt berechneten Wert des Abgasgegendrucks p3, und der zweite Wert entspricht dem unmittelbar über das Ausgangssignal des Abgasgegendrucksensors 160 ermittelten Abgasgegendruck p3.
Der Fehlererkennungsschritt 1002 umfasst einen Abgasgegendruckfehlererkennungsschritt 1031, in dem der erste Wert und der zweite Wert miteinander verglichen werden. Abhängig von diesem Vergleich wird entschieden, ob die beiden Werte konsistent miteinander sind, oder nicht. Beispielweise wird die Differenz zwischen erstem und zweitem ermitteltem Wert des Abgasgegendrucks betrachtet und darauf entschieden, dass diese Werte konsistent miteinander sind, wenn ihre Differenz kleiner ist als ein Schwellwert.
6 zeigt drei verschiedene Ausführungsbeispiele zur Durchführung des Zweitberechnungsschritts 1003 und des Zweitfehlererkennungsschritts 1004 bzw. des Drittberechnungsschritts 1005 und des Drittfehlererkennungsschritts 1006. Der Zweitberechnungsschritt 1003 und der Zweitfehlererkennungsschritt 1004 können mit dem Drittberechnungsschritt 1005 bzw. dem Drittfehlererkennungsschritt 1006 vertauscht werden.
6a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Der Zweitberechnungsschritt 1003 bzw. der Drittberechnungsschritt 1005 umfasst hierbei einen Schritt 1040, in dem das Abgasrückführventil 110 geschlossen wird. Das Sensorsystem wird hierdurch unterteilt in einen ersten Bereich, in dem sich der Abgasgegendrucksensor 160 befindet, und in einen zweiten Bereich, in dem sich der Luftmassenmesser 20 und der Ladedrucksensor 150 befinden. Der Schritt 1040 wird auch als Trennungsschritt bzw. Zweittrennungsschritt bezeichnet, je nachdem, ob er im Zweitberechnungsschritt 1004 oder im Drittberechnungsschritt 1006 zum Einsatz kommt.
Auf Schritt 1040 folgt ein Schritt 1050, den der Zweitberechnungsschritt 1003 bzw. der Drittberechnungsschritt 1005 ebenfalls umfasst. In Schritt 1050 wird ein erster Wert der Luftfüllung pro Zeiteinheit m22 wie in 3a dargestellt berechnet. Die Luftfüllung m22 entspricht hier also dem zweiten bzw. dritten Vergleichswert. Da das Abgasrückführventil 110 geschlossen ist, ist der Fluss über den Luftmassenmesser 20 gleich der Luftfüllung pro Zeiteinheit m22. Als zweiter Wert der Luftfüllung pro Zeiteinheit m22 wird daher der aus dem Ausgangssignal des Luftmassenmessers 20 ermittelte Wert der Luftmenge mHFM genommen.
Der Zweitfehlererkennungsschritt 1004 bzw. der Drittfehlererkennungsschritt 1006 umfasst einen Luftmassenfehlererkennungsschritt 1030, in dem der erste Wert der Luftfüllung m22 mit dem zweiten Wert der Luftfüllung m22 verglichen wird. Sind die beiden Werte nicht konsistent, beispielsweise weil ihre Differenz größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert, so wird darauf entschieden, dass entweder der Luftmassenmesser 20 oder der Ladedrucksensor 150 defekt ist. Sind die beiden Werte hingegen konsistent, so wird darauf entschieden, dass sowohl der Luftmassenmesser 20 als auch der Ladedrucksensor 150 ordnungsgemäß funktionieren.
6b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Der Zweitberechnungsschritt 1003 bzw. der Drittberechnungsschritt 1005 umfasst hierbei wieder einen Schritt 1040, in dem das Abgasrückführventil geschlossen wird, wodurch das Sensorsystem hierdurch in einen ersten Bereich, in dem sich der Abgasgegendrucksensor 160 befindet, und in einen zweiten Bereich, in dem sich der Luftmassenmesser 20 und der Ladedrucksensor 150 befinden, aufgeteilt wird. Auch hier wird der Schritt 1040 auch als Trennungsschritt bzw. Zweittrennungsschritt bezeichnet, je nachdem, ob er im Zweitberechnungsschritt 1004 oder im Drittberechnungsschritt 1006 zum Einsatz kommt.
Der Zweitberechnungsschritt 1003 bzw. der Drittberechnungsschritt 1005 umfasst auch einen sich an Schritt 1040 anschließenden Schritt 1070, in dem der Abgasgegendruck p3 auf zwei verschiedene Arten berechnet wird. Zum einen wird der Abgasgegendruck p3, der mithin dem zweiten bzw. dritten Vergleichswert entspricht, unmittelbar aus dem Abgasgegendrucksensor 160 ermittelt. Zum anderen ist die Luftmasse mHFM, die über den Luftmassenmesser 20 strömt, gleich der Luftfüllung m22. Die Luftfüllung m22 wiederum wird wie in 3a dargestellt ermittelt. Wie in 3b dargestellt wird aus der über den Luftmassenmesser 20 strömenden Luftmasse mHFM, die gleich der Luftfüllung m22 gesetzt wird, die Umdrehungszahl nL des Abgas-Turboladers 30 ermittelt, und anschließend wie in 3c dargestellt hieraus der Abgasgegendruck p3 berechnet. Der Abgasgegendruck p3 wird also ohne Benutzung des Ausgangssignals des Luftmassenmessers 20 ermittelt. In Systemen ohne Abgas-Turbolader wird stattdessen wie in 3d dargestellt der Abgasgegendruck p3 ermittelt. Auch in solchen Systemen ohne Abgas-Turbolader wird der Abgasgegendruck p3 ohne Benutzung des Ausgangssignals des Luftmassenmessers 20 ermittelt.
Der Zweitfehlererkennungsschritt 1004 bzw. der Drittfehlererkennungsschritt 1006 umfasst einen Abgasgegendruckfehlererkennungsschritt 1080, in dem der erste Wert des Abgasgegendrucks p3 mit dem zweiten Wert des Abgasgegendrucks p3 verglichen wird. Sind die beiden Werte nicht konsistent, beispielsweise weil ihre Differenz größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert, so wird darauf entschieden, dass entweder der Ladedrucksensor 150 oder der Abgasgegendrucksensor 160 defekt ist. Sind die beiden Werte hingegen konsistent, so wird darauf entschieden, dass sowohl der Ladedrucksensor 150 als auch der Abgasgegendrucksensor 160 ordnungsgemäß funktionieren.
Alternativ kann im Schritt 1070 auch der Abgasgegendruck p3 auf die erste Weise ohne Benutzung des Ausgangssignals des Ladedrucksensors 150 ermittelt werden. Die Umdrehungszahl nL des Abgas-Turboladers 30 wird in diesem Fall wie in 3b dargestellt aus dem Ausgangssignal des Luftmassenmessers 20 ermittelt. Die Luftfüllung m22 wird gleich der über den Luftmassenmesser 20 strömende Luftmenge mHFM gesetzt. So kann, wie in 3c dargestellt, der Abgasgegendruck p3 aus dem Ausgangssignal des Luftmassenmessers 20 unter Zuhilfenahme weiterer Signale, aber ohne Benutzung des Ausgangssignals des Ladedrucksensors 150 ermittelt werden. In Systemen ohne Abgas-Turbolader kann wie in 3d dargestellt der Abgasgegendruck p3 ohne Benutzung des Ausgangssignals des Ladedrucksensors 150 ermittelt werden, in dem die über den Luftmassenmesser 20 strömende Luftmenge mHFM anstelle der Luftfüllung m22 eingesetzt wird. Der Abgasgegendruck p3 wird als zweite Weise unmittelbar aus dem Signal des Abgasgegendrucksensors 160 ermittelt.
Im Abgasgegendruckfehlerkennungsschritt 1080 wird bei Ermittlung des Abgasgegendrucks p3 ohne Benutzung des Ausgangssignals des Ladedrucksensors 150 darauf entschieden, dass sowohl der Luftmengenmesser 20 als auch der Abgasgegendruckssensor 160 ordnungsgemäß funktionieren, wenn auf Basis des Vergleichs zwischen dem auf die erste Weise ohne Benutzung des Ausgangssignals des Ladedrucksensors 150 ermittelten Abgasgegendrucks p3 und dem auf die zweite Weise unmittelbar aus dem Ausgangssignal des Abgasgegendrucksensors ermittelten Abgasgegendrucks p3 ermittelt wird, dass diese beiden Werte konsistent sind, beispielsweise, weil ihre Differenz nicht größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert. Sind die beiden Werte hingegen nicht konsistent, so wird entschieden, dass entweder der Abgasgegendruckssensor 160 oder der Luftmassenmesser 20 defekt ist.
6c zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Hierbei umfasst der Zweitberechnungsschritt 1003 bzw. der Drittberechnungsschritt 1005 einen Schritt 1090, in dem die Drosselklappe 40 geschlossen wird, das Verfahren ist somit nur im Schubbetrieb durchführbar. Ist die Drosselklappe geschlossen, wird die über das Abgasrückführventil 110 strömende Luftmasse mEGR auf zwei verschiedene Arten berechnet. Der zweite bzw. dritte Vergleichswert ist also durch pro Zeiteinheit rückgeführte Luftmasse mEGR gegeben. Der erste Wert wird wie in 3e dargestellt berechnet, der zweite Wert wie in 3f2 dargestellt. Der Schritt 1090 wird auch als Trennungsschritt bzw. Zweittrennungsschritt bezeichnet, je nachdem, ob er im Zweitberechnungsschritt 1004 oder im Drittberechnungsschritt 1006 zum Einsatz kommt.
Der Zweitfehlererkennungsschritt 1004 bzw. der Drittfehlererkennungsschritt 1006 umfasst einen Schritt 1090, in dem der erste Wert der rückgeführten Abgasluftmasse mEGR mit dem zweiten Wert der rückgeführten Abgasluftmasse mEGR verglichen wird. Sind die beiden Werte nicht konsistent, beispielsweise weil ihre Differenz größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert, so wird darauf entschieden, dass entweder der Ladedrucksensor 150 oder der Abgasgegendrucksensor 160 defekt ist. Sind die beiden Werte hingegen konsistent, so wird darauf entschieden, dass sowohl der Ladedrucksensor 150 als auch der Abgasgegendrucksensor 160 ordnungsgemäß funktionieren.
7 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt 1000 startet das Verfahren. Im folgenden Schritt 1010 wird ermittelt, ob eine Freigabe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegt. Beispielsweise wird überprüft, ob geeignete Betriebsbedingungen vorliegen. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1020.
In Schritt 1020 werden wie in 5a beschrieben ein erster Wert und ein zweiter Wert für die Menge mEGR des über das Abgas-Rückführventil 110 rückgeführten Gases ermittelt Es folgt Schritt 1030, in dem ermittelt wird, ob die beiden Werte zu einander inkonsistent sind. Sind sie dies nicht, folgt Schritt 1007, in dem festgestellt wird, dass das Sensorsystem bestehend aus Abgasgegendruckssensor 160, Ladedrucksensor 150 und Luftmassenmesser 20 ordnungsgemäß funktioniert, das heißt dass alle drei Sensoren ordnungsgemäß funktionieren, und es folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet. Sind die beiden Werte konsistent, folgt Schritt 1040.
In Schritt 1040 wird das Abgasrückführventil 110 geschlossen, und es folgt Schritt 1050. In Schritt 1050 wird wie in 6a dargestellt die Luftfüllung m22 auf zwei unterschiedliche Arten berechnet. Nach der Berechnung und das Abgasrückführventil 110 wieder geöffnet. Es folgt Schutt 1060, indem überprüft wird, ob der auf die erste Art berechnete Wert der Luftfüllung m22 mit dem auf die zweite Art berechneten Wert inkonsistent ist. Sind Sie es nicht, folgt Schritt 1008, in dem festgestellt wird, dass der Luftmassenmesser 20 und Abgasgegendruckssensor 150 ordnungsgemäß funktionieren, und dass somit der Abgasgegendruckssensor 160 defekt ist. Sind die beiden Werte inkonsistent, folgt erneut Schritt 1040, indem das Abgasrückführventil 110 geschlossen wird, und es folgt Schritt 1070.
In Schritt 1070 wird wie in 6b dargestellt der Abgasgegendruck p3 auf zwei verschiedene Arten berechnet. Zum einen wird der Abgasgegendruck p3 unmittelbar aus dem Ausgangssignal des Abgasgegendrucksensors 160 ermittelt, zum anderen aus dem Ausgangssignal des Ladedrucksensors 150 ohne Verwendung des Ausgangssignals des Luftmassenmessers 20. anschließend wird das Abgasrückführventil 110 wieder geöffnet. Es folgt Schritt 1080.
In Schritt 1080 wird geprüft, ob die beiden auf verschiedene Arten berechneten Werte des Abgasgegendrucks p3 inkonsistent sind. Sind Sie es nicht, folgt Schritt 1009, in dem festgestellt wird, dass der Ladedrucksensor 150 und der Abgasgegendruckssensor 160 ordnungsgemäß funktionieren, und dass der Luftmassenmesser 20 nicht ordnungsgemäß funktioniert. Anschließend folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet. Wird in Schritt 1080 ermittelt, dass die beiden auf verschiedene Arten berechneten Werte des Abgasgegendrucks p3 inkonsistent sind, folgt Schritt 1011, in dem festgestellt wird, dass der Ladedrucksensor 150 defekt ist, und dass der Abgasgegendruckssensor 160 und der Luftmassenmesser 20 ordnungsgemäß funktionieren. Soll Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Anstelle des Schritt 1020 wird Schritt 1021 eingeführt. Hierin wird wie in 5b dargestellt der Abgasgegendruck p3 abhängig von den Ausgangssignalen des Ladedrucksensors 150, das Abgasgegendrucksensors 160, und des Luftmassenmessers 20 ermittelt Entsprechend folgt auf Schritt 1020 anstelle des Schritts 1030 der Schritt 1031.
Des Schritt 1031 darauf erkannt, dass eine Inkonsistenz der berechneten Werte vorliegt, wird wie im ersten Ausführungsbeispiel in Schritt 1007 diagnostiziert, das das Sensorsystem in Ordnung ist, und es folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
Wird hingegen darauf erkannt, das eine Inkonsistenz zwischen den beiden berechneten Werten das Abgasgegendrucks p3 vorliegt, folgt Schritt 1040 in dem das Abgasrückführventil 110 geschlossen wird, und es folgt Schritt 1070, indem sie in 6b beschrieben der Abgasgegendruck p3 auf zwei verschiedene Weisen ausgerechnet wird. Genau wie im ersten Ausführungsbeispiel wird hier der Abgasgegendruck p3 auf die erste Weise unmittelbar aus dem Ausgangssignal des Abgasgegendrucksensors 160 bestimmt. Anders als im ersten Ausführungsbeispiel wird bei der zweiten Bestimmung des Abgasgegendrucks p3 das Signal des Ladedrucksensors 150 nicht verwendet, dafür aber das Signal des Luftmassenmessers 20. Anschließend wird das Abgasrückführventil 110 wieder geöffnet. Wird im folgenden Schritt 1080 darauf erkannt, dass die beiden ermittelten Werte des Abgasgegendrucks p3 nicht inkonsistent zueinander sind, so wird in einem Schritt 1008 entschieden, dass der Abgasgegendruckssensor 160 und der Luftmassenmesser 20 ordnungsgemäß funktionieren, und der Ladedrucksensor 150 defekt ist. Es folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
Wird in Schritt 1080 hingegen erkannt, dass die beiden Werte nicht konsistent zueinander sind, so folgt wie in 6a illustriert Schritt 1040, in dem das Abgasrückführventil 110 geschlossen wird. Es folgt Schritt 1050, in dem die Luftfüllung m22 wie in 6a beschrieben auf zwei verschiedene Arten abhängig von den Ausgangssignalen des Luftmassenmessers 20 und des Ladedrucksensors 150, aber unabhängig vom Ausgangssignal des Abgasgegendrucksensors 160 bestimmt wird. Sind die beiden Werte nicht inkonsistent, so folgt Schritt 1009, in dem festgestellt wird, dass der Ladedrucksensor 150 und der Luftmassenmesser 20 ordnungsgemäß funktionieren, dass also der Abgasgegendruckssensor 160 defekt ist. Sind die beiden Werte inkonsistent, so folgt Schritt 1011, in dem festgestellt wird, dass der Abgasgegendruckssensor 160 und der Ladedrucksensor 150 ordnungsgemäß funktionieren, dass also der Luftmassenmesser 20 defekt ist, auf Schritt 1009 mit dem so 1011 um folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
9 zeigt ein drittes Ausschussbeispiel. Wie im ersten Ausführungsbeispiel folgt auf Schritt 1010 eine Berechnung des Massenstroms mEGR über das Abgasrückführventil 110, und in Schritt 1030 wird anschließend entschieden, ob zwischen den beiden berechneten Werten des Massestroms mEGR eine Inkonsistenz vorliegt. Liegt keine Inkonsistenz vor, wird wie im ersten Ausschussbeispiel in Schritt 1007 entschieden, dass das Sensorsystem ordnungsgemäß funktioniert, und im folgenden Schritt 1100 das Verfahren beendet.
Liegt eine Inkonsistenz vor, wird in Schritt 1040 das Abgasrückführventil 110 geschlossen, und in den Schritten 1050 und 1060 wie in 6a beziehungsweise in 8 illustriert auf Basis zweier Berechnungen der Luftfüllung m22 entschieden, ob eine Inkonsistenz zwischen den Berechnungen der Luftfüllungen vorliegt. Liegt keine Inkonsistenz vor, folgt Schritt 1008, in dem entschieden wird, dass Luftmassenmesser 20 und Ladedrucksensor 150 ordnungsgemäß funktionieren, und somit ein Fehler im Abgasgegendruckssensor 160 vorliegt. Anschließend folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
Liegt eine Inkonsistenz vor, wird zu Schritt 1090 verzweigt, in dem wie in 6c dargestellt die Drosselklappe 40 geschlossen wird. Wie beschrieben, erfolgt dies beispielsweise im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine. In Schritt 1110 wird wie in 6c illustriert der Massenstrom mEGR über das Abgasrückführventil 110 auf zwei verschiedene Arten berechnet. Die beiden Werte des Massestroms mEGR sind abhängig von den Ausgangswerten des Ladedrucksensors 150 und das Abgasgegendrucksensors 160, aber unabhängig vom Ausgangswert des Luftmassenmessers 20. Nach Berechnung kann die Drosselklappe 40 wieder geöffnet werden. Es folgt Schritt 1120, in dem entschieden wird, ob die zwei ermittelten Werte inkonsistent zueinander sind. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt 1009 entschieden, dass der Ladedrucksensor 150 und Abgasgegendruckssensor 160 ordnungsgemäß funktionieren, dass also der Luftmassenmesser 20 defekt ist. Wird in Schritt 1120 entschieden, dass die zwei in Schritt 1110 ermittelten Werte der rückgeführten Gasmenge mEGR inkonsistent zueinander sind, folgt Schritt 1011, in dem entschieden wird, dass der Luftmassenmesser 20 und Abgasgegendruckssensor 160 ordnungsgemäß funktionieren, und dass der Ladedrucksensor 150 defekt ist. Auf Schritt 1009 bzw. Schritt 1011 folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
Selbstverständlich sind über diese drei Ausführungsbeispiele hinaus wertere Kombinationen der in 5 und 6 dargestellten Testverfahren im generischen in 4 illustrierten Verfahren möglich. Sofern nur eine teilweise Aufschlüsselung eines Fehlers notwendig ist, kann das in 4 Illustriertenverfahren auch vor dem Drittberechnungsschritt 1005 oder auch vor dem Zweitberechnungsschritt 1003 beendet werden. Sollten mehr als drei Sensoren im zu diagnostizierenden Sensorsystem vorhanden sein, ist es selbstständig möglich, nach dem Drittberechnungsschritt 1005 beziehungsweise dem Drittfehlererkennungsschritt 1006 weitere differenzielle Diagnoseschritte durchzuführen. Um beispielsweise noch einen vierten Sensor diagnostizieren zu können, ist es notwendig, dass das Ergebnis des Vergleichs im Fehlererkennungsschritt 1002 auch abhängig von einem Ausgangssignal des vierten Sensors ist, und dass in einem durchzuführenden vierten Berechnungsschritt, der sich anschließt, falls im Drittfehlererkennungsschritt 1006 keine Inkonsistenz festgestellt wurde, eine vierte Berechnungsgröße derart auf zwei Arten berechnet wird, dass das Ergebnis von dem Ausgangssignal des vierten Sensors ist und von einem oder zweien, aber nicht von allen der vorher als korrekt funktionierend klassifizierten Sensoren ist. Weitere Verallgemeinerungen auf eine größere Anzahl von Sensoren des Sensorsystems sind ebenso möglich.
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 102010002849 [0002, 0036]

Claims

Verfahren zur Diagnose einer Fehlfunktion eines Sensorsystems in einem Luftsystem einer Brennkraftmaschine, welches einen ersten Luftzustandssensor, einen zweiten Luftzustandssensor und einen dritten Luftzustandssensor umfasst, wobei in einem Gesamtberechnungsschritt (1001) ein erster Wert und ein zweiter Wert einer ersten Vergleichsgröße, die einen Zustand des Luftsystems charakterisiert, auf zwei unterschiedliche Weisen so ermittelt werden, dass das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert abhängig von jeder der Ausganggrößen des ersten, zweiten und dritten Luftzustandssensors ist, und wobei in einem Fehlererkennungsschritt (1002) abhängig von dem Vergleich des ersten Werts und des zweiten Werts der ersten Vergleichsgröße darauf erkannt wird, dass in dem Sensorsystem ein Fehler vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vergleichsgröße durch einen Massenstrom (mEGR) über ein Abgasrückführventil (110) oder durch einen Abgasgegendruck (p3) gegeben ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem Zweitberechnungsschritt (1003), ein dritter Wert und ein vierter Wert einer zweiten Vergleichsgröße, die den Zustand des Luftsystems charakterisiert, auf zwei unterschiedliche Weisen so ermittelt wird, – dass das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem dritten Wert und dem vierten Wert abhängig von den Ausgangsgrößen des ersten Luftzustandssensors und des zweiten Luftzustandssensors und unabhängig von der Ausgangsgröße des dritten Luftzustandssensors ist, und dass – in einen Zweitfehlererkennungsschritt (1004) abhängig von dem Vergleich des dritten Werts und des vierten Werts der zweiten Vergleichsgröße darauf geschlossen wird, dass der dritte Luftzustandssensor defekt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Trennungsschritt (1040, 1090) ein erstes einen ersten Luftstrom steuerndes Mittel schließend angesteuert wird und somit das Luftsystem in einen ersten Bereich, in dem zwei der drei Luftzustandssensoren liegen, und einen zweiten Bereich, in dem der verbleibende der drei Luftzustandssensoren liegt, teilt, sodass das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem dritten Wert und dem vierten Wert abhängig ist von den Ausgangsgrößen des ersten und zweiten Luftzustandssensors und unabhängig ist von der Ausgangsgröße des dritten Luftzustandssensors.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vergleichsgröße durch einen Massenstrom (mEGR) über ein Abgasrückführventil (110) oder durch einen Abgasgegendruck (p3) oder durch eine Luftfüllung (m22) pro Zeiteinheit von Brennkammern (80) der Brennkraftmaschine gegeben ist
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem Drittberechnungsschritt (1005) ein fünfter Wert und ein sechster Wert einer dritten Vergleichsgröße, die den Zustand des Luftsystems charakterisiert, auf zwei unterschiedliche Weisen so ermittelt wird, dass das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem fünften Wert und dem sechsten Wert abhängig von den Ausgangsgrößen des zweiten Luftzustandssensors und des dritten Luftzustandssensors und unabhängig von der Ausgangsgröße des ersten Luftzustandssensors ist, und dass – in einen Drittfehlererkennungsschritt (1006) abhängig von dem Vergleich des fünften Werts und des sechsten Werts der dritten Vergleichsgröße darauf geschlossen wird, dass der erste Luftzustandssensor defekt ist
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zweittrennungsschritt (1040, 1090) ein zweites einen zweiten Luftstrom steuerndes Mittel schließend angesteuert wird und somit das Luftsystem in einen dritten Bereich, in dem zwei der drei Luftzustandssensoren liegen, und einen vierten Bereich, in dem der verbleibende der drei Luftzustandssensoren liegt, teilt, sodass das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem fünften Wert und dem sechsten Wert abhängig ist von den Ausgangsgrößen des ersten und zweiten Luftzustandssensors und unabhängig ist von der Ausgangsgröße des ersten Luftzustandssensors.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Vergleichsgröße durch einen Massenstrom (mEGR) über ein Abgasrückführventil (110) oder durch einen Abgasgegendruck (p3) oder durch eine Luftfüllung (m22) pro Zeiteinheit von Brennkammern (80) der Brennkraftmaschine gegeben ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftzustandssensor, der zweite Luftzustandssensor und der dritte Luftzustandssensor jeweils einem der folgenden. Sensoren entsprechen: – einem Luftmassenmesser – einem Ladedrucksensor – einem Abgasgegendrucksensor
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 programmiert ist
Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 abgespeichert ist
Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 programmiert ist.