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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysators mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1.
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Zur Diagnose eines Katalysators einer Brennkraftmaschine ist es gemäß dem Dokument
US20130078725A1 Stand der Technik, eine so genannte Support Vector Machine (SVM) einzusetzen. Ein Training der SVM bzw. die Bildung einer Trennebene bzw. Trennfläche, welche Trainingsdaten in zwei Klassen teilt, benötigt sowohl Trainingsdaten der einen Klasse, also eines gerade noch funktionierenden Katalysators, als auch der weiteren Klasse, also eines funktionierenden Katalysators. Anders gesagt sind zunächst Messungen mit mehreren Katalysatoren erforderlich, d. h. es besteht ein vergleichsweise hoher Messaufwand bei der Kalibrierung der Funktion zur Diagnose eines Katalysators.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein sicher funktionierendes Verfahren zur Diagnose eines Katalysators bereitzustellen, das mit wenig Aufwand kalibriert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator in Abhängigkeit von zumindest einer Bewertungsgröße sowie zumindest einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ein Merkmalsvektor gebildet wird, der mittels einer Single Class Support Vector Machine (SCSVM) bzw. einer One Class Support Vector Machine (OCSVM) analysiert wird, wobei die SCSVM anhand von Daten betreffend die zumindest eine Bewertungsgröße und die zumindest eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine trainiert wird, welche bei einer Verwendung eines Grenzkatalysators gewonnen wurden, wobei mittels der SCSVM bestimmt wird, ob der verwendete Katalysator zu der Klasse gehört, wie der Grenzkatalysator und somit nicht mehr funktionstüchtig ist oder ob er nicht zu dieser Klasse gehört und somit funktionstüchtig ist. Insbesondere wird die SCSVM mit aufbereiteten Messdaten trainiert, die während des Ausräumens eines Grenzkatalysators ermittelt werden, so dass die SCSVM beim späteren Betrieb der Brennkraftmaschine das Muster dieses Grenzkatalysators erkennen kann bzw. in der Lage ist, einen nicht mehr funktionsfähigen Katalysator zu erkennen bzw. einen Rückschluss darauf zu ermöglichen, dass ein Katalysator noch funktionstüchtig ist. D. h. einer SCVSM wird das Muster der Klasse nicht mehr funktionsfähiger Katalysatoren angelernt. Zusammengefasst erfolgt das Training der SCSVM mit Daten, welche bei einer Verwendung eines Grenzkatalysators gewonnen wurden, d. h. die Eingänge beim Training der SCSVM sind bekannt und bei der eigentlichen Diagnose eines Katalysators wird mittels der trainierten SCVSM entschieden, ob neue unbekannte Eingänge zur angelernten Klasse gehören oder nicht. Auf diese Weise steht ein wenig aufwendiges und sicher funktionierendes Verfahren zur Diagnose eines Katalysators zur Verfügung bzw. lässt sich der Messaufwand bei der Kalibrierung einer Diagnosefunktion eines Katalysators gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduzieren, da nur Trainingsdaten eines Grenzkatalysators benötigt werden. Anders gesagt sind nur halb soviel Messfahrten zu absolvieren, was Zeit und Kosten spart. D. h. gegenüber dem Stand der Technik stehen schon allein nach Messungen an einem Grenzkatalysator optimale Trainingsdaten zur Verfügung.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind der folgenden detaillierten Beschreibung sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
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Wie in 1 gezeigt, weist eine Brennkraftmaschine 1 eine Abgasanlage 2 auf. Bestandteil der Abgasanlage 2 ist wiederum ein Katalysator 3. Die Diagnose des Katalysators 3 kann dadurch erfolgen, dass eine Beurteilung vorgenommen wird, inwieweit der Katalysator 3 in der Lage ist, Sauerstoff einzuspeichern. D. h. es besteht ein Zusammenhang zwischen der Fähigkeit des Katalysators 3, Sauerstoff einzuspeichern und der Fähigkeit des Katalysators 3, im Abgas enthaltene Schadstoffe zu konvertieren. Beispielsweise kann die Fähigkeit des Katalysators 3, Sauerstoff einzuspeichern, nach einer Schubphase der Brennkraftmaschine 1 beurteilt werden, also nach einer Betriebsphase der Brennkraftmaschine 1, wo der Brennkraftmaschine 1 kein Kraftstoff zugeführt wurde, so dass das Abgas Sauerstoff aufweist, der in dem Katalysator 3 eingespeichert wird. Nach Beendigung der Schubphase wird der Brennkraftmaschine 1 wieder Kraftstoff zugeführt und der in dem Katalysator 3 eingespeicherte Sauerstoff wird wieder ausgetragen bzw. ausgeräumt. Insbesondere wird für eine Diagnose des Katalysators 3 zum Ausräumen des eingespeicherten Sauerstoffes aus dem Katalysator 3 der Brennkraftmaschine 1 zeitweise vergleichsweise viel Kraftstoff zugeführt, so dass keine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes erfolgt, also im Abgas nicht verbrannter Kraftstoff enthalten ist, der wiederum am Katalysator 3 in Gegenwart des eingespeicherten Sauerstoffs oxidiert wird. In Abhängigkeit des Signals eines stromauf des Katalysators 3 in der Abgasanlage 2 angeordneten nicht gezeigten ersten Sauerstoffsensors und eines stromab des Katalysators 3 in der Abgasanlage 2 angeordneten nicht gezeigten zweiten Sauerstoffsensors kann dann bestimmt werden, wie lange das Ausräumen von Sauerstoff aus dem Katalysator 3 dauert. D. h. so lange mittels des ersten Sauerstoffsensors ein Anteil an nicht verbranntem Kraftstoff in dem Abgas erkannt wird, aber mittels des zweiten Sauerstoffsensors nicht, dauert ein Ausräumen des Sauerstoffs aus dem Katalysator 3 an. Wird jedoch im weiteren Verlauf sowohl mittels des ersten Sauerstoffsensors ein Anteil an nicht verbranntem Kraftstoff in dem Abgas erkannt, als auch mittels des zweiten Sauerstoffsensors, dann ist das Ausräumen des Sauerstoffs aus dem Katalysator 3 beendet. Je mehr Zeit benötigt wird für das Ausräumen des Katalysators 3, umso größer ist die Fähigkeit des Katalysators 3, im Abgas enthaltene Schadstoffe zu konvertieren und umgekehrt.
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Natürlich ist der Rückschluss auf Fähigkeit des Katalysators 3, Sauerstoff einzuspeichern, in Abhängigkeit von der Dauer des Ausräumens des Katalysators 3, wiederum abhängig vom Abgasmassenstrom, der Abgastemperatur und auch dem Verbrennungsluftverhältnis. Diese Abhängigkeiten werden demnach bei der Diagnose des Katalysators 3 mit berücksichtigt. Insbesondere wird dabei der Einfluss des Abgasmassenstroms auf die Dauer des Ausräumens des Katalysators 3 berücksichtigt. D. h. es wird berücksichtigt, dass mit steigendem Abgasmassenstrom die Dauer des Ausräumens des jeweiligen Katalysators 3 sinkt. Wie dem auch sei – wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist es lediglich, dass eine Bewertungsgröße bereitsteht bzw. gebildet wird, welche eine Bewertung der Fähigkeit des Katalysators 3 erlaubt, im Abgas enthaltene Schadstoffe zu konvertieren sowie bekannt ist, von welchen Kenn-, Zustands-, oder Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 diese Bewertungsgröße abhängig ist.
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Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, eine Bewertungsgröße, welche eine Bewertung der Fähigkeit des Katalysators 3 erlaubt, im Abgas enthaltene Schadstoffe zu konvertieren, also im konkreten Beispiel die Bewertungsgröße „Dauer des Ausräumens des Katalysators 3” sowie die Betriebsgröße „Abgasmassenstrom”, von der diese Bewertungsgröße abhängig ist, mittels eines so genannten Grenzkatalysators 3' beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in einem Versuch zu ermitteln. Ein Grenzkatalysators 3' ist ein gerade noch funktionierender Katalysator 3, also der gerade noch fähig ist, im Abgas enthaltene Schadstoffe derart zu konvertieren, dass ein bestimmter gesetzlich vorgegebener Grenzwert eingehalten werden kann, wie allgemein bekannt. Noch anders gesagt, ist ein Grenzkatalysator 3' der beste Katalysator 3, der bei der Diagnose als nicht mehr in Ordnung erkannt werden soll.
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Natürlich können während dieses Versuchs weitere Betriebsgrößen bestimmt bzw. erfasst werden. Diese Betriebsgrößen sind insbesondere die Abgastemperatur und das Verbrennungsluftverhältnis, von denen die Dauer des Ausräumens des Katalysators 3 bzw. die Bewertungsgröße jeweils abhängig ist. Im weiteren Verlauf werden jedoch für eine bessere Übersichtlichkeit nur die Dauer des Ausräumens des Katalysators 3 als Bewertungsgröße sowie der Abgasmassenstrom als Betriebsgröße betrachtet, also nur ein zweidimensionaler Merkmalsraum. Insbesondere werden Bewertungsgröße und die Betriebsgröße beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 bei einer Vielzahl von Schubphasen ermittelt, wobei bei den einzelnen Schubphasen möglichst viele, hinsichtlich des Abgasmassenstroms, der Abgastemperatur und des Verbrennungsluftverhältnisses unterschiedliche Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine 1 berücksichtigt werden, so dass eine aussagekräftige Datenbasis vorliegt, welche die realen Verhältnisse möglichst gut beschreibt.
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Gemäß 2 sind die während eines solchen Versuchs ermittelten Daten der Bewertungsgröße x1 (Dauer des Ausräumens des Katalysators 3) sowie der Betriebsgröße x2 (Abgasmassenstrom) gezeigt und zwar einmal die Daten bei Verwendung eines Grenzkatalysators 3' und einmal eines voll funktionsfähigen Katalysators 3 (Gutkatalysator). Zu erkennen ist, dass der voll funktionsfähige Katalysator 3 bei übereinstimmendem Abgasmassenstrom eine längere Dauer des Ausräumens des Katalysators 3 zeigt, d. h. die Bewertungsgröße x1 weist bei gleicher Betriebsgröße x2 stets höhere Werte auf. Die Daten bzw. auf Messwerten des Versuchs beruhenden Daten im Diagramm gemäß 2, betreffend den voll funktionsfähigen Katalysator 3 (Gutkatalysator), dienen lediglich einer Veranschaulichung bzw. der besseren Verständlichkeit. Erfindungsgemäß werden keine Messungen bzw. Versuche in Verbindung mit voll funktionsfähigem Katalysator 3 (Gutkatalysator) durchgeführt bzw. sind nicht erforderlich, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Im weiteren Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Aufbereitung der während des Versuchs ermittelten Daten der Bewertungsgröße x1 und der Betriebsgröße x2, die bei Verwendung eines Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden. Diese Aufbereitung dient dem Zweck, im noch weiteren Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, in Abhängigkeit der aufbereiteten Daten, ein Training einer Single Class Support Vector Machine (SCSVM, Ein-Klassen-SVM) durchzuführen, so dass damit, also mittels der SCSVM, das Muster eines Grenzkatalysators 3' erkannt werden kann. Anders gesagt, wird mittels der SCSVM der Katalysator 3, der gerade noch ausreichend funktioniert, d. h. der Grenzkatalysator 3', beschrieben. Noch anders gesagt, wird mittels der SCSVM ein Modell von der Klasse erstellt, die einen Grenzkatalysator 3' widerspiegelt/beschreibt bzw. wird eine Trennebene/-fläche oder Funktion generiert, in deren Abhängigkeit dann beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und einem unbekannten Zustand des Katalysators 3 bestimmt werden kann, ob bestimmte Messwerte oder Betriebsgrößen, also insbesondere die Dauer des Ausräumens des Katalysators 3 und der Abgasmassenstrom, zu der Klasse des Grenzkatalysators 3' gehören. Wenn das so ist, dann wird der Katalysator 3 als nicht in Ordnung eingestuft bzw. wenn das nicht so ist, dann wird der Katalysator 3 als in Ordnung eingestuft, wie im Weiteren noch genauer beschrieben wird.
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Eine Aufbereitung der Daten der Bewertungsgröße x1 und der Betriebsgröße x2, die während des Versuchs unter Verwendung eines Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, erfolgt deshalb, da die Anwendung einer SCSVM bzw. die dahinter stehende Methode bedeutet, dass diese Daten von dem Ursprung eines Merkmalsraumes getrennt und der Abstand einer Trennebene/-fläche gegenüber diesem Ursprung maximiert wird. D. h. entsprechend 2, gemäß der ein Merkmalsraum mit den im Versuch ermittelten Daten, nämlich der Bewertungsgröße x1 und der Betriebsgröße x2, gezeigt ist, ist zu erkennen, dass wenn die Daten, welche mittels des Grenzkatalysator 3' gewonnen wurden, vom Ursprung getrennt werden, also eine Trennebene/-fläche zwischen den Ursprung und diese Daten gelegt wird, sowohl die Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, als auch die Daten, welche mittels eines funktionsfähigen Katalysators 3 gewonnen wurden, vom Ursprung getrennt werden und jeweils einer Klasse angehören, so dass in Verbindung mit einer SCSVM keine Unterscheidung erfolgen kann, ob ein aktuell verwendeter Katalysator 3 mit einer unbekannten Funktionstüchtigkeit zu der Klasse des Grenzkatalysators 3' gehört oder nicht. D. h. dadurch, dass, wie in 2 gezeigt, die Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, näher an dem Ursprung liegen, als die Daten, welche mittels eines funktionsfähigen Katalysators 3 gewonnen wurden, werden automatisch sämtliche Daten vom Ursprung getrennt. Mit anderen Worten, die Trennlinie/-ebene/-fläche liegt auf der falschen Seite der Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden. Noch anders gesagt, wird die Trennebene/-fläche in diesem Fall durch die Daten bestimmt, welche zwar mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, aber welche zu den ermittelten Daten gehören, die einen Grenzkatalysator 3' mit sehr geringer Funktionstüchtigkeit repräsentieren, so dass nur Daten, die einen Grenzkatalysator 3' mit noch geringerer Funktionstüchtigkeit repräsentieren, näher am Ursprung liegen.
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Eine Aufbereitung der Daten erfolgt erfindungsgemäß mit dem Ziel, dass die Daten, welche mittels eines funktionsfähigen Katalysators 3 gewonnen wurden (die hier nach wie vor nur zur besseren Verständlichkeit bzw. Veranschaulichung diskutiert werden) näher an dem Ursprung liegen, als die Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, so dass in Verbindung mit einer SCSVM eine Unterscheidung erfolgen kann, ob ein aktuell verwendeter Katalysator 3 mit einer unbekannten Funktionstüchtigkeit zu der Klasse des Grenzkatalysators 3' gehört oder nicht. D. h. durch die Aufbereitung der Daten werden die Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, so beeinflusst, dass diese weiter von dem Ursprung entfernt liegen, als die Daten, welche mittels eines funktionsfähigen Katalysators 3 gewonnen wurden (auch wenn diese nicht für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt werden und die Zitierung dieser Daten an dieser Stelle nur der Veranschaulichung bzw. einem besseren Verständnis dient). Eine Aufbereitung der Daten erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass der maximal mögliche Wert der Bewertungsgröße x1 (Dauer des Ausräumens des Katalysators 3) und der maximal mögliche Wert der Betriebsgröße x2 (Abgasmassenstrom) der Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, von allen weiteren im Versuch mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnenen Daten bzw. Werten, also den einzelnen Werten der Bewertungsgröße x1 (Dauer des Ausräumens des Katalysators 3) und der Betriebsgröße x2 (Abgasmassenstrom) abgezogen, also subtrahiert wird, so dass sich diese Daten bzw. Werte ausgehend von dem ersten Quadranten des in 2 gezeigten Diagramms in den dritten Quadranten des Diagramms verschieben, was nicht gezeigt ist, jedoch, wenn die so verschobenen Daten bzw. Werte der Bewertungsgröße x1 (Dauer des Ausräumens des Katalysators 3) und der Betriebsgröße x2 (Abgasmassenstrom) im weiteren Verlauf mit –1 multipliziert werden, diese Daten bzw. Werte sich wieder im ersten Quadranten des Diagramms befinden, wie in 3 gezeigt, was nicht nötig ist, aber zur besseren Verständlichkeit beiträgt, d. h. das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert auch ohne die Rückverschiebung vom dritten in den ersten Quadranten. Erfindungsgemäß wird auf diese Weise erreicht, dass die Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, weiter von dem Ursprung entfernt liegen als vor der Aufbereitung, so dass in Verbindung mit einer SCSVM eine Unterscheidung erfolgen kann, ob ein aktuell verwendeter Katalysator 3 mit einer unbekannten Funktionstüchtigkeit zu der Klasse des Grenzkatalysators 3' gehört oder nicht. D. h. nach der Aufbereitung der Daten liegen die Daten, welche mittels eines funktionsfähigen Katalysators 3 gewonnen wurden, näher an dem Ursprung als die Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, wie in 3 gezeigt.
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Das beschriebene Prinzip der Aufbereitung von Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, besteht folglich darin, dass der Ursprung des (zwei- oder mehrdimensionalem) Merkmalsraums, der den Grenzkatalysator 3' durch die Daten bzw. Werte der Bewertungsgröße x1 (Dauer des Ausräumens des Katalysators 3) und der Betriebsgröße x2 (Abgasmassenstrom) bestimmt, so beeinflusst bzw. verschoben wird, dass die Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, derart im Merkmalsraum positioniert sind, dass in Verbindung mit einer SCSVM eine Unterscheidung erfolgen kann, ob ein aktuell verwendeter Katalysator 3 mit einer unbekannten Funktionstüchtigkeit zu der Klasse des Grenzkatalysators 3' gehört oder nicht, wobei keine Daten, welche mittels eines funktionsfähigen Katalysators 3 gewonnen werden, erforderlich sind.
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Nach der Aufarbeitung von Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, also der Beeinflussung dieser Daten derart, dass diese einerseits alle im selben Quadranten eines Merkmalraums positioniert und andererseits weiter vom Ursprung entfernt sind, als die Daten, welche einen funktionsfähigen Katalysator 3 widerspiegeln würden, erfolgt ein Anlernen, also ein Trainieren einer SCSVM, d. h. ein Trennen der Daten vom Ursprung mittels einer Trennebene/-fläche, wie in 3 gezeigt. Wie allgemein bekannt erfolgt mittels der SCSVM die Suche/die Ermittlung einer Trennlinie/-ebene/-fläche zwischen den Daten der Klasse, welche einen Grenzkatalysator 3' widerspiegelt und dem Ursprung, die einen maximalen Abstand zum Ursprung hat, also einer Trennebene/-fläche, die unmittelbar an dieser Klasse liegt. Das Training der SCSVM erfolgt bevorzugt offline, d. h. die Ermittlung einer Trennebene/-fläche muss nicht während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 erfolgen, d. h. nur das Ergebnis des Trainings wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 zur Diagnose des aktuell verwendeten Katalysators 3, der eine unbekannte Funktionstüchtigkeit aufweist, herangezogen.
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D. h. nachdem die Daten, welche mittels des Grenzkatalysators 3' gewonnen wurden, wie oben beschrieben, aufgearbeitet wurden, wird anhand dieser Beispieleingänge (der Klasse, welche einen Grenzkatalysator 3' widerspiegelt) eine SCSVM angelernt bzw. ein Modell erstellt, das unbekannte Eingänge dieser SCSVM, d. h. Daten, die anhand eines aktuell verwendeten Katalysators 3 mit einer unbekannten Funktionstüchtigkeit gewonnen werden, beispielweise beim Betrieb einer Brennkraftmaschine 1 zum Antrieb eines Fahrzeuges, klassifiziert werden können mittels der SCSVM, also eine Unterscheidung erfolgt, ob diese Eingänge/Daten zu der Klasse gehören, welche einen Grenzkatalysator 3' widerspiegelt oder nicht. Wenn das nicht so ist, dann handelt es sich um einen funktionsfähigen Katalysator 3. Es wird also mittels der SCSVM ein binäres Ergebnis erzeugt (ja/nein) bzw. ausgegeben. Für diese binäre Ausgabe nutzt die SCSVM eine Signum-Funktion, wie allgemein bekannt, d. h. einem Ausgang der SCSVM wird der Wert 1 zugeordnet, wenn der Eingang zu der Klasse gehört, welche einen Grenzkatalysator 3' widerspiegelt bzw. der Wert –1 zugeordnet, wenn der Eingang nicht zu der Klasse gehört.
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Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine 1 erfolgt die Diagnose eines Katalysators 3 wie im weiteren Verlauf beschrieben. Zunächst erfolgt ein Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Normalbetrieb, d. h. die Brennkraftmaschine 1 befindet sich nicht im Schubbetrieb und stellt ein Drehmoment bereit, beispielsweise zum Antrieb eines Fahrzeuges. Wird im weiteren Verlauf erkannt, dass die Brennkraftmaschine 1 sich im Schubbetrieb befindet, beispielsweise dadurch, dass das Fahrpedal nicht mehr betätigt wird, dann erfolgt eine Ermittlung der Bewertungsgröße x1 (Dauer des Ausräumens des Katalysators 3), wie oben beschrieben. Außerdem erfolgt eine Bestimmung der Betriebsgröße x2 (Abgasmassenstrom) oder mehrerer Betriebsgrößen x2n (Abgastemperatur und/oder Verbrennungsluftverhältnis und/oder Abgasmassenstrom). Insbesondere erfolgt die Ermittlung der Bewertungsgröße x1 und der Betriebsgrößen x2n durch eine Mittelwertbildung. D. h. es wird ein Eingangsvektor für die nachfolgende Anwendung des Modells gemäß der SCSVM gebildet. Wie in 4 gezeigt, wird also das Verfahren zur Diagnose zunächst gestartet, beispielsweise dann, wenn die Bewertungsgröße x1 und der Betriebsgrößen x2n bereitstehen, d. h. der Eingangsvektor nach oder während einer Schubphase bereitsteht.
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Im weiteren Verlauf wird der Eingangsvektor der erfindungsgemäß trainierten SCSVM zugeführt und diese entscheidet dann bzw. wird in Abhängigkeit der durch das Training ermittelten Trennlinie/-ebene/-fläche entschieden, ob der Eingangsvektor bzw. die Eingangsgrößen, also die Bewertungsgröße x1 und die Betriebsgrößen x2n, einen Katalysator 3 widerspiegeln, der nicht mehr funktionstüchtig ist bzw. einem Grenzkatalysator 3' entspricht, wenn ja, dann ist der Katalysator 3 fehlerhaft, wenn nicht, ist er in Ordnung und es erfolgt ein erneuter Durchlauf der Diagnose. Insbesondere erfolgt, wie in 4 gezeigt, eine Transformation des Eingangsvektors durch eine Kernel-Funktion und die Bildung eines Ausganges der SCSVM, d. h. die Berechnung einer binären Signum-Funktion, wie allgemein bekannt. D. h. der Eingangsvektor wird mit einer Kernel-Funktion in den während des Trainings der SCSVM gewählten höherdimensionalen Raum transformiert und dann mittels der Signum-Funktion ein binärer Ausgang gebildet. Der Ausgang ergibt sich wie folgt: yi = +1 if(〈w, xi〉 + b) > 1 yi = –1 if(〈w, xi〉 + b) ≤ 1, wobei yi und xi der Aus- und Eingang der SCSVM sind und w durch das Training bestimmt wurde. Die Trennebene/-fläche ist somit bei (w, xi) + b = 0. Die Kernel-Funktion kann linear, ein Polynom, eine Gauß- oder andere Funktion sein. Die in diesem Beispiel verwendete Kernel Funktion ist ein Polynom 3ter Ordnung und gegeben durch K(xi, xj) = (xixj + c)n, wobei in diesem Beispiel c = 1 und n = 3 ist. Im Training sind keine Fehler zugelassen worden. Wenn der Eingang zu der Klasse gehört, welche einen Grenzkatalysator 3' widerspiegelt (Ausgang = 1), d. h. der Katalysator 3 eine Sauerstoffspeicherfähigkeit wie der Grenzkatalysator 3' oder eine Sauerstoffspeicherfähigkeit schlechter als die des Grenzkatalysators 3' besitzt, wird ein fehlerhafter Katalysator 3 angezeigt und dafür vorgesehene Aktionen ausgeführt z. B. eine Anzeige durch die Fehler-Lampe (MIL). Sollte der Katalysator 3 nicht zu der Klasse gehören, welche einen Grenzkatalysator 3' widerspiegelt (Ausgang = –1), ist der Katalysator 3 noch „besser” als der Grenzkatalysator 3' bzw. hat eine ausreichende Sauerstoffspeicherfähigkeit und ist somit noch in Ordnung. Dann passiert nichts und das nächste Ereignis wird abgewartet. Eventuell wird die Anzahl der gelaufenen Diagnosen gezählt. Eine Aussage ist nach jedem Durchlauf möglich, um aber nicht bei jedem Ausreißer einen defekten Katalysator 3 anzuzeigen, können auch mehrere Ergebnisse zusammengefasst werden und mit üblichen Methoden ausgewertet werden. Zum Beispiel mit der „2 aus 3 Regel”. Der Fehler würde nur angezeigt, wenn mindestens 2 der letzten 3 Diagnosen einen Fehler erkannt haben. Der Schub der Brennkraftmaschine 1 ist eine relativ häufige Funktion und somit stellt eine solche Auswertung kein Problem dar.
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Zusätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, da die SCSVM als Zwischenergebnis die Distanz des Messpunkts zur Trennebene/-fläche berechnet, diese Distanz für die Schätzung des Alterungszustands des Katalysators 3 zu nutzen. Ein Messpunkt eines neuen Katalysators 3 hat eine absolute Distanz zur Trennebene/-fläche und mit dem Alter bzw. der Laufzeit wird diese Distanz immer kleiner. Da der Eingangsvektor und die wenigen Einschränkungen für die Diagnose nicht in jedem Arbeitspunkt zu einer gleich großen Distanz führen und die Alterung normalerweise ein langsamer Prozess ist, kann zur Verbesserung der Schätzung der Mittelwert aus mehreren Diagnosen genutzt werden und die Randbedingungen für die Alterungsschätzung stärker eingeschränkt werden als bei der Diagnose. Zum Beispiel kann ein Ausräumen des Katalysators 3 mit sehr kleinem Massenfluss zwar zur Diagnose verwendet werden, aber bei der Schätzung würde er das Ergebnis verfälschen. Bei den Messungen kann erkannt werden, dass sehr viele in einem ähnlichen Arbeitspunktebereich liegen und dieser eignet sich natürlich sehr gut für die Schätzung des Alters. In Abhängigkeit der Distanz des Messpunkts zur Trennebene/-fläche bzw. des so bestimmten Alterungszustands des Katalysators 3 können beispielsweise auch die Parameter der Steuerung-/Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses beeinflusst werden, so dass der sich verringernden Sauerstoffspeicherfähigkeit bzw. der Alterung des Katalysators 3 Rechnung getragen wird bzw. stets eine optimale Einstellung des Verbrennungsluftverhältnisses erfolgt und möglichst wenig Schadstoffe emittiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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