DE102015114058B4

DE102015114058B4 - Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Nockenwellenpositionssensor und/oder einem Kurbelwellenpositionssensor

Info

Publication number: DE102015114058B4
Application number: DE102015114058.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas F. Porlick; Kevin A. Sherwin; Layne K. Wiggins
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2035-08-26
Also published as: CN105386918A; DE102015114058A1; CN105386918B; US9194321B1

Abstract

Verfahren, das umfasst, dass:
ein Startereinrücksignal erzeugt wird, um einen Starter einer Kraftmaschine in Eingriff zu stellen;
eine Drehzahl der Kraftmaschine auf der Grundlage einer Eingabe von einem Nockenwellenpositionssensor und/oder einem Kurbelwellenpositionssensor ermittelt wird; und
auf der Grundlage einer Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl, bevor das Startereinrücksignal erzeugt wird, selektiv ein Fehler in dem Nockenwellenpositionssensor und/oder dem Kurbelwellenpositionssensor diagnostiziert wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Brennkraftmaschinen und insbesondere Systeme und Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Nockenwellenpositionssensor und/oder einem Kurbelwellenpositionssensor.
HINTERGRUND
Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung anerkannt.
Brennkraftmaschinen verbrennen ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern, um Kolben anzutreiben, wodurch ein Antriebsdrehmoment erzeugt wird. Eine Luftströmung in die Kraftmaschine hinein wird mit Hilfe einer Drosselklappe geregelt. Insbesondere justiert die Drosselklappe eine Drosselfläche, wodurch die Luftströmung in die Kraftmaschine hinein erhöht oder verringert wird. Wenn die Drosselfläche ansteigt, steigt die Luftströmung in die Kraftmaschine hinein an. Ein Kraftstoffsteuerungssystem justiert die Rate, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein gewünschtes Gemisch aus Luft und Kraftstoff an die Zylinder zu liefern und/oder um eine gewünschte Drehmomentausgabe zu erreichen. Das Erhöhen der Luftmenge und der Kraftstoffmenge, die an die Zylinder geliefert werden, erhöht die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine.
In Funkenzündungskraftmaschinen leitet ein Zündfunke die Verbrennung des Gemisches aus Luft und Kraftstoff, das an die Zylinder geliefert wurde, ein. In Kompressionszündungskraftmaschinen verbrennt eine Kompression in den Zylindern das Gemisch aus Luft und Kraftstoff, das an die Zylinder geliefert wurde. Der Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung können die primären Mechanismen zum Justieren der Drehmomentausgabe von Funkenzündungskraftmaschinen sein, während die Kraftstoffströmung der primäre Mechanismus zum Justieren der Drehmomentausgabe von Kompressionszündungskraftmaschinen sein kann.
Die Druckschrift DE 10 2010 003 051 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bei einer Störung eines Kurbelwellensensors, bei dem eine der Nockenwellen verwendet wird, um eine Position und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine zu ermitteln, wenn der Kurbelwellensensor gestört ist, während die verbleibenden Nockenwellen in ihrem Drehwinkel verstellbar bleiben.
In der Druckschrift DE 10 2010 014 656 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine offenbart, bei dem während eines Kraftmaschinenstartereignisses eine Relativposition zwischen einer ersten Nockenwelle und einer zweiten Nockenwelle bestimmt wird, wenn sich die Nockenwellen injeweiligen Ruhepositionen befinden. Die jeweiligen Ruhepositionen werden geschätzt und aus der Relativposition und den beiden geschätzten Ruhepositionen wird auf einen Bauteilfehler der Brennkraftmaschine geschlossen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Fehler in einem Positionssensor in einer Kraftmaschine zu detektieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem Positionssensor in einer Kraftmaschine umfasst, dass ein Startereinrücksignal erzeugt wird, um einen Starter einer Kraftmaschine in Eingriff zu stellen, dass eine Drehzahl der Kraftmaschine auf der Grundlage einer Eingabe von einem Nockenwellenpositionssensor und/oder einem Kurbelwellenpositionssensor ermittelt wird, und dass auf der Grundlage einer Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl, bevor das Startereinrücksignal erzeugt wird, selektiv ein Fehler in dem Nockenwellenpositionssensor und/oder dem Kurbelwellenpositionssensor diagnostiziert wird.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden sich aus der genauen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ergeben. Die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele sind nur zur Veranschaulichung gedacht und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kraftmaschinensystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuerungssystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerungsverfahren in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen wieder verwendet sein, um ähnliche und/oder identische Elemente zu kennzeichnen.
GENAUE BESCHREIBUNG
Ein Kraftmaschinensteuerungssystem stellt typischerweise sicher, dass sich die Kraftmaschine bewegt, bevor Kraftstoff an Zylinder der Kraftmaschine geliefert wird. Das System ermittelt auf der Grundlage eines Signals von einem Positionssensor, etwa einem Nockenwellenpositionssensor oder einem Kurbelwellenpositionssensor, ob sich die Kraftmaschine bewegt. Aufgrund von Rauschen in dem Signal von dem Positionssensor kann das System in einigen Fällen ermitteln, dass sich die Kraftmaschine bewegt, wenn sich die Kraftmaschine tatsächlich nicht bewegt. In diesen Fällen kann das System Kraftstoff an Zylinder der Kraftmaschine liefern, wenn die Kraftmaschine gerade nicht läuft. In der Folge kann die Kraftmaschine aufgrund von Hydrolock beschädigt werden, einem Zustand, bei dem die in einem Zylinder angesammelte Fluidmenge größer als das kleinste Volumen eines Brennraums ist, der dem Zylinder entspricht.
Zudem stellt ein Kraftmaschinensteuerungssystem typischerweise einen Starter nicht in Eingriff, wenn sich eine Kraftmaschine bewegt, um eine Beschädigung des Starters zu vermeiden. Wenn Rauschen in dem Signal von dem Positionssensor das System dazu veranlasst, zu ermitteln, dass sich die Kraftmaschine bewegt, wenn sich die Kraftmaschine tatsächlich nicht bewegt, kann das System folglich das Einrücken des Starters verhindern, ohne einen Diagnoseproblemcode zu setzen. Ein Fahrer wiederum kann möglicherweise nicht in der Lage sein, die Kraftmaschine zu starten, und ein Wartungstechniker kann möglicherweise nicht in der Lage sein, die Ursache des Problems zu identifizieren.
Ein System und ein Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung verhindern diese Szenarien, indem sie einen Fehler in dem Positionssensor diagnostizieren, wenn das Signal von dem Positionssensor ein irrationales Verhalten zeigt. In einem Beispiel ermitteln das System und das Verfahren eine Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage des Signals von dem Positionssensor und sie stellen fest, dass das Signal ein irrationales Verhalten zeigt, wenn eine Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl größer als eine vorbestimmte Rate ist. Auf diese Weise unterscheiden das System und das Verfahren ein irrationales Verhalten aufgrund von Signalrauschen von einem nicht erwarteten aber akzeptablen Kraftmaschinenverhalten, etwa einem Kraftmaschinenverhalten, das als Folge eines Startens durch Anschieben auftreten kann.
Mit Bezug nun auf 1 umfasst ein Kraftmaschinensystem 100 eine Kraftmaschine 102, die ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Der Betrag des Antriebsdrehmoments, der von der Kraftmaschine 102 erzeugt wird, beruht auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals, einer Position eines Bremspedals und/oder einer Position eines Zündschalters beruhen. Die Fahrereingabe kann außerdem auf einem Geschwindigkeitsregelungssystem beruhen, welches ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit verändert, um einen vorbestimmten Folgeabstand aufrecht zu erhalten.
Luft wird durch ein Ansaugsystem 108 in die Kraftmaschine 102 eingesaugt. Das Ansaugsystem 108 enthält einen Ansaugkrümmer 110 und Drosselklappenventil 112. Das Drosselklappenventil 112 kann ein Schmetterlingsventil mit einer drehbaren Klappe enthalten. Ein Kraftmaschinensteuerungsmodul (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenaktormodul 116, welches das Öffnen des Drosselklappenventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Ansaugkrümmer 110 eingesaugt wird.
Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in Zylinder der Kraftmaschine 102 eingesaugt. Die Kraftmaschine 102 kann zwar mehrere Zylinder umfassen, jedoch wird zur Veranschaulichung ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Nur als Beispiel kann die Kraftmaschine 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder enthalten. Das ECM 114 kann einige der Zylinder abschalten, was bei bestimmten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen die Kraftstoffsparsamkeit verbessern kann.
Die Kraftmaschine 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier nachstehend beschriebenen Takte werden als Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle 120 treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher werden zwei Kurbelwellenumdrehungen benötigt, damit der Zylinder 118 alle vier Takte durchläuft.
Während des Ansaugtakts wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingesaugt. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffaktormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein gewünschtes Verhältnis von Luft zu Kraftstoff zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen, etwa in der Nähe des Einlassventils 122 von jedem der Zylinder eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die mit den Zylindern verbunden sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoffaktormodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder, die abgeschaltet sind, anhalten.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in dem Zylinder 118. Während des Verdichtungstakts verdichtet ein (nicht gezeigter) Kolben innerhalb des Zylinders 118 das Gemisch aus Luft und Kraftstoff. Die Kraftmaschine 102 kann eine Kompressionszündungskraftmaschine sein, wobei in diesem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Gemisch aus Luft und Kraftstoff zündet. Alternativ kann die Kraftmaschine 102 eine Funkenzündungskraftmaschine sein, wobei in diesem Fall ein Zündfunkenaktormodul 126 eine Zündkerze 128 auf der Grundlage eines Signals von dem ECM 114 erregt, um einen Zündfunken in dem Zylinder 118 zu erzeugen, welcher das Gemisch aus Luft und Kraftstoff zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt angegeben sein, an dem sich der Kolben in seiner höchsten Position befindet, welcher als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird.
Das Zündfunkenaktormodul 126 kann durch ein Zündfunkenzeitsteuerungssignal gesteuert werden, das angibt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunke erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition in direkter Beziehung zu der Kurbelwellendrehung steht, kann die Arbeitsweise des Zündfunkenaktormoduls 126 mit einem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktormodul 126 das Liefern von Zündfunken an abgeschaltete Zylinder anhalten.
Das Erzeugen des Zündfunkens kann als Zündereignis bezeichnet werden. Das Zündfunkenaktormodul 126 kann über die Fähigkeit verfügen, den Zeitpunkt des Zündfunkens bei jedem Zündereignis zu verändern. Das Zündfunkenaktormodul 126 kann sogar in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu verändern, wenn das Zündfunkenzeitsteuerungssignal zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Kraftmaschine 102 mehrere Zylinder enthalten und das Zündfunkenaktormodul 126 kann den Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem OT um den gleichen Betrag für alle Zylinder in der Kraftmaschine 102 verändern.
Während des Arbeitstakts treibt das Verbrennen des Gemisches aus Luft und Kraftstoff den Kolben nach unten, wodurch die Kurbelwelle 120 angetrieben wird. Der Arbeitstakt kann als die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, bei dem der Kolben den OT erreicht, und dem Zeitpunkt, an dem der Kolben zu einem unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt, definiert sein. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben mit einer Bewegung von dem UT nach oben und er stößt die Verbrennungsnebenprodukte durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsnebenprodukte werden aus dem Fahrzeug über ein Abgassystem 134 ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 kann von einer Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 von einer Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (welche die Einlassnockenwelle 140 umfassen) mehrere Einlassventile (welche das Einlassventil 122 umfassen) für den Zylinder 118 steuern und/oder sie können die Einlassventile (welche das Einlassventil 122 umfassen) von mehreren Zylinderbänken (welche den Zylinder 118 umfassen) steuern. Analog können mehrere Auslassnockenwellen (welche die Auslassnockenwelle 142 umfassen) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 steuern und/oder sie können Auslassventile (welche das Auslassventil 130 umfassen) für mehrere Zylinderbänke (welche den Zylinder 118 umfassen) steuern.
Der Zeitpunkt, an dem das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 mit Bezug auf den OT des Kolbens verändert werden. Der Zeitpunkt, an dem das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslassnocken-Phasensteller 150 mit Bezug auf den OT des Kolbens verändert werden. Ein Ventilaktormodul 158 kann die Einlass- und Auslass-Nockenphasensteller 148 und 150 auf der Grundlage von Signalen von dem ECM 114 steuern. Auch ein variabler Ventilhub kann, sofern er implementiert ist, von dem Ventilaktormodul 158 gesteuert werden.
Das ECM 114 kann den Zylinder 118 abschalten, indem es dem Ventilaktormodul 158 befiehlt, das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 abzuschalten. Das Ventilaktormodul 158 kann das Öffnen des Einlassventils 122 abschalten, indem es das Einlassventil 122 von der Einlassnockenwelle 140 entkoppelt. Analog kann das Ventilaktormodul 158 das Öffnen des Auslassventils 130 abschalten, indem es das Auslassventil 130 von der Auslassnockenwelle 142 entkoppelt. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Ventilaktormodul 158 das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 unter Verwendung von anderen Vorrichtungen als Nockenwellen steuern, etwa von elektromagnetischen oder elektrohydraulischen Aktoren.
Das Kraftmaschinensystem 100 kann eine Verstärkungsvorrichtung enthalten, die komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert. Zum Beispiel zeigt 1 einen Turbolader mit einer heißen Turbine 160-1, die durch heiße Abgase angetrieben wird, welche durch das Abgassystem 134 hindurchströmen. Der Turbolader enthält außerdem einen Kaltluftkompressor 160-2, der von der Turbine 160-1 angetrieben wird und Luft komprimiert, die in das Drosselklappenventil 112 geleitet wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle 120 angetriebener (nicht gezeigter) Superlader Luft von dem Drosselklappenventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann ermöglichen, dass Abgas die Turbine 160-1 umgeht, wodurch die Verstärkung (der Betrag der Kompression der Ansaugluft) des Turboladers reduziert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader mit Hilfe eines Verstärkungsaktormoduls 164 steuern. Das Verstärkungsaktormodul 164 kann die Verstärkung des Turboladers modulieren, indem es die Position des Ladedruck-Regelventils 162 steuert. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader von dem Verstärkungsaktormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, welche von dem Verstärkungsaktormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein (nicht gezeigter) Zwischenkühler kann einen Teil der Wärme dissipieren, die in der komprimierten Luftladung enthalten ist, und die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann außerdem Wärme aufweisen, die sie von Komponenten des Abgassystems 134 absorbiert hat. Obwohl die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können sie aneinander befestigt sein, wodurch sie in großer Nähe zu heißem Abgas platziert sind.
Das Kraftmaschinensystem 100 kann ein Abgasrückführventil (AGR-Ventil) 166 enthalten, welches Abgas selektiv zurück an den Ansaugkrümmer 110 umleitet. Das AGR-Ventil 166 kann stromaufwärts zu der Turbine 160-1 des Turboladers angeordnet sein. Das AGR-Ventil 166 kann von einem AGR-Aktormodul 168 gesteuert werden.
Das ECM 114 steuert ein Starteraktormodul 170, welches einen Starter 172 selektiv einrückt, um die Kurbelwelle 120 zu drehen und dadurch die Kraftmaschine 102 zu starten. Das Starteraktormodul 170 kann den Starter 172 einrücken, indem es ein Antriebsritzel 174 des Starters 172 in Eingriff mit einem Schwungrad 176 stellt, das mit der Kurbelwelle 120 gekoppelt ist. Das Starteraktormodul 170 kann außerdem Leistung an einen Motor in dem Starter 172 liefern, der mit dem Antriebsritzel 174 gekoppelt ist, um den Motor zu drehen und dadurch die Kurbelwelle 120 zu drehen.
Das Kraftmaschinensystem 100 kann die Position der Kurbelwelle 120 unter Verwendung eines Kurbelwellenpositionssensors (CKP-Sensors) 180 messen. Die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels kann unter Verwendung eines Kraftmaschinenkühlmitteltemperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann innerhalb der Kraftmaschine 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird, etwa an einem (nicht gezeigten) Radiator.
Der Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Kraftmaschinenunterdruck, welcher die Differenz zwischen einem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 110 ist, gemessen werden. Die Massenströmungsrate oder der Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 hineinströmt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselklappenventil 112 enthält.
Das Drosselklappenaktormodul 116 kann die Position des Drosselklappenventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselklappenpositionssensoren (TPS-Sensoren) 188 überwachen. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in die Kraftmaschine 102 eingesaugt wird, kann unter Verwendung eines Ansauglufttemperatursensors (IAT-Sensors) 190 gemessen werden. Die Positionen der Einlass- und Auslassnockenwellen 140 und 142 können unter Verwendung von Einlass- und Auslassnockenwellenpositionssensoren (CMP-Sensoren) 192-1 und 192-2 gemessen werden. Die CMP-Sensoren 192-1 und 192-2 können die Nockenwellenpositionen an das Ventilaktormodul 158 ausgeben und das Ventilaktormodul 158 kann die Nockenwellenpositionen an das ECM 114 ausgeben, wie in 1 gezeigt ist. Alternativ können die CMP-Sensoren 192-1 und 192-2 die Nockenwellenpositionen direkt an das ECM 114 ausgeben. Das ECM 114 verwendet Signale von den Sensoren, um Steuerungsentscheidungen für das Kraftmaschinensystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einen Getriebesteuerungsmodul (TCM) 194 kommunizieren, um das Schalten von Gängen in einem (nicht gezeigten) Getriebe zu koordinieren. Beispielsweise kann das ECM 114 das Kraftmaschinendrehmoment während eines Getriebeschaltvorgangs reduzieren. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuerungsmodul (HCM) 196 kommunizieren, um die Arbeitsweise der Kraftmaschine 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren. Der Elektromotor 198 kann auch wie ein Generator funktionieren und er kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Verwendung durch die elektrischen Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des TCM 194 und des HCM 196 in ein oder mehrere Module integriert sein.
Bevor das ECM 114 den Starter 172 einrückt, um die Kraftmaschine 102 zu starten, ermittelt das ECM 114 eine Drehzahl der Kraftmaschine 102 auf der Grundlage einer Eingabe von dem CKP-Sensor 180, von dem CMP-Sensor 192-1 und/oder von dem CMP-Sensor 192-2. Auf der Grundlage einer Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl, bevor der Starter 172 eingerückt wird, diagnostiziert das ECM 114 einen Fehler in einem oder mehreren der Sensoren, deren Eingabe verwendet wird, um die Kraftmaschinendrehzahl zu ermitteln. Das ECM 114 kann einen Diagnoseproblemcode (DTC) setzen und/oder eine Wartungsanzeige 199 aktivieren, wenn ein Fehler in dem CKP-Sensor 180, in dem CMP-Sensor 192-1 und/oder in dem CMP-Sensor 192-2 diagnostiziert wird. Die Wartungsanzeige 199 zeigt, wenn sie aktiviert ist, an, dass eine Wartung benötigt wird, unter Verwendung einer visuellen Botschaft (z.B. Text, ein Licht und/oder ein Symbol), einer akustischen Botschaft (z.B. ein Klingelton) und/oder einer taktilen Botschaft (z.B. eine Vibration).
Mit Bezug nun auf 2 enthält eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Kraftmaschinendrehzahlmodul 202, ein Sensordiagnosemodul 204 und ein Startersteuerungsmodul 206. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 ermittelt die Drehzahl der Kraftmaschine 102. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 kann die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 ermitteln. Beispielsweise kann das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage einer Zeitspanne berechnen, die vergeht, bis die Kurbelwelle 120 eine oder mehrere Umdrehungen ausgeführt hat.
Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage der Einlassnockenwellenposition von dem Einlass-CMP-Sensor 192-1 ermitteln. Beispielsweise kann das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage einer Zeitspanne berechnen, die vergeht, bis die Einlassnockenwelle 140 eine oder mehrere Umdrehungen ausgeführt hat. Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage der Auslassnockenwellenposition von dem Auslass-CMP-Sensor 192-2 ermitteln. Zum Beispiel kann das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage einer Zeitspanne berechnen, die vergeht, bis die Auslassnockenwelle 192 eine oder mehrere Umdrehungen ausgeführt hat. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 gibt die Kraftmaschinendrehzahl aus.
Das Startersteuerungsmodul 206 erzeugt ein Startereinrücksignal 208, um den Starter 172 in Eingriff zu stellen, auf der Grundlage der Fahrereingabe und/oder der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Das Startersteuerungsmodul 206 kann das Startereinrücksignal 208 erzeugen, wenn ein Fahrer einen Zündschalter in eine Ankurbelposition verstellt. Das Startersteuerungsmodul 206 kann das Startereinrücksignal 208 auch erzeugen, wenn der Fahrer das Bremspedal los lässt oder das Gaspedal niederdrückt, um die Kraftmaschine 102 automatisch neu zu starten, nachdem die Kraftmaschine 102 automatisch gestoppt wurde. Zudem kann das Startersteuerungsmodul 206 nach einem automatischen Stopp das Startereinrücksignal 208 erzeugen, wenn der Fahrer bestimmte Maßnahmen ergreift oder wenn bestimmte Kraftmaschinenbetriebsbedingungen vorbestimmte Kriterien für den automatischen Stopp nicht erfüllen. Zum Beispiel kann das Startersteuerungsmodul 206 das Startereinrücksignal 208 erzeugen, wenn der Fahrer eine Motorhaube des Fahrzeugs öffnet. Bei einem anderen Beispiel kann das Startersteuerungsmodul 206 das Startereinrücksignal 208 erzeugen, wenn ein Batterieladezustand kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder wenn die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur größer als eine vorbestimmte Temperatur ist. Das Startersteuerungsmodul 206 gibt das Startereinrücksignal 208 an das Starteraktormodul 170 aus. In Ansprechen darauf stellt das Starteraktormodul 170 den Starter 172 in Eingriff.
Auf der Grundlage einer Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl, bevor das Startereinrücksignal 208 erzeugt wird, diagnostiziert das Sensordiagnosemodul 204 selektiv einen Fehler in dem CKP-Sensor 180, in dem Einlass-CMP-Sensor 192-1 und/oder in dem Auslass-CMP-Sensor 192-2. Das Sensordiagnosemodul 204 kann einen Fehler in demjenigen bzw. denjenigen der Sensoren 180, 192-1 und 192-2 diagnostizieren, deren Eingaben verwendet werden, um die Kraftmaschinendrehzahl zu ermitteln (d.h. diejenigen der Sensoren 180, 192-1 und 192-2, die gerade ausgewertet werden). Das Sensordiagnosemodul 204 kann die Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl ermitteln. Alternativ kann die Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 die Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl ermitteln und die Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl an das Sensordiagnosemodul 204 ausgeben.
Mit Bezug nun auf 3 beginnt ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Nockenwellenpositionssensor und/oder einem Kurbelwellenpositionssensor bei 302. Das Verfahren wird im Kontext der Module beschrieben, die in der beispielhaften Implementierung des ECM 114, die in 2 gezeigt ist, enthalten sind, um die Funktionen, die von diesen Modulen ausgeführt werden, weiter zu beschreiben. Jedoch können sich die speziellen Module, welche die Schritte des Verfahrens ausführen, von der nachstehenden Beschreibung unterscheiden und/oder kann das Verfahren getrennt von den Modulen von 2 implementiert sein. Beispielsweise kann das Verfahren durch ein einziges Modul implementiert sein.
Das ECM 114 kann mit dem Ausführen des Verfahrens bei 302 beginnen, wenn die Kraftmaschine 102 gerade nicht läuft und bevor das Startereinrücksignal 308 erzeugt wird. Wenn die Kraftmaschine 102 gerade nicht läuft, weil der Fahrer den Zündschalter in eine Ausgeschaltet-Position geschaltet hat, kann das ECM 114 mit dem Ausführen des Verfahrens bei 302 beginnen, wenn das ECM 114 initialisiert ist, was stattfinden kann, wenn beim Start Leistung an das ECM 114 geliefert wird. Leistung kann beim Start an das ECM 114 geliefert werden, wenn der Fahrer den Zündschalter in eine Eingeschaltet-Position oder in die Ankurbel-Position schaltet, oder wenn eine Tür des Fahrzeugs entriegelt oder geöffnet wird. Wenn die Kraftmaschine 102 aufgrund eines automatischen Stopps gerade nicht läuft, kann das ECM 114 mit der Ausführung des Verfahrens bei 302 beginnen, sobald die Kraftmaschine 102 gestoppt ist.
Bei 304 ermittelt das Sensordiagnosemodul 204, ob das Startereinrücksignal 208 erzeugt wurde. Das Sensordiagnosemodul 204 kann auf der Grundlage einer Eingabe, die es von dem Startersteuerungsmodul 206 empfängt, ermitteln, ob das Startereinrücksignal 208 erzeugt wurde. Wenn das Startereinrücksignal 208 erzeugt wurde, fährt das Sensordiagnosemodul 204 mit 322 fort. Andernfalls fährt das Sensordiagnosemodul 204 mit 306 fort.
Bei 306 startet das Sensordiagnosemodul 204 einen Zeitgeber. Bei 308 ermittelt das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 die Kraftmaschinendrehzahl. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 kann die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage einer Eingabe von dem CKP-Sensor 180, von dem Einlass-CMP-Sensor 192-1 und/oder von dem Auslass-CMP-Sensor 192-2 ermitteln, wie vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben wurde. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 kann die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage einer Eingabe von demjenigen bzw. von denjenigen von dem CKP-Sensor 180, dem Einlass-CMP-Sensor 192-1 und dem Auslass-CMP-Sensor 192-2, die gerade ausgewertet werden, ermitteln.
Bei 310 ermittelt das Sensordiagnosemodul 204 eine Änderung der Kraftmaschinendrehzahl während einer ersten Zeitspanne. Die erste Zeitspanne kann eine erste vorbestimmte Zeitdauer aufweisen (zum Beispiel 12,5 Millisekunden). Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 202 kann beispielsweise die Kraftmaschinendrehzahl bei vorbestimmten Zeitpunkten ermitteln, und die erste Zeitspanne kann gleich dem Zeitbetrag zwischen den vorbestimmten Zeitpunkten sein. Die Änderung der Kraftmaschinendrehzahl kann ein Gesamtbetrag der Änderung der Kraftmaschinendrehzahl über die erste Zeitspanne hinweg sein, wobei in diesem Fall die Zeitspanne der Änderung der Kraftmaschinendrehzahl gleich der ersten Zeitspanne sein kann. Alternativ kann die Änderung der Kraftmaschinendrehzahl eine maximale absolute Änderung der Kraftmaschinendrehzahl während der ersten Zeitspanne sein, wobei in diesem Fall die Zeitspanne der Änderung der Kraftmaschinendrehzahl kleiner oder gleich der ersten Zeitspanne sein kann.
Bei 312 ermittelt das Sensordiagnosemodul 204, ob die Änderung der Kraftmaschinendrehzahl größer als ein vorbestimmter Betrag ist (beispielsweise 1000 Umdrehungen pro Minute). Wenn die Änderung der Kraftmaschinendrehzahl größer als der vorbestimmte Betrag ist, fährt das Sensordiagnosemodul 204 mit 314 fort und inkrementiert einen Zähler (es erhöht beispielsweise den Zähler um Eins), der demjenigen bzw. denjenigen von dem CKP-Sensor 180, dem Einlass-CMP-Sensor 192-1 und dem Auslass-CMP-Sensor 192-2 entspricht, der bzw. die gerade ausgewertet werden. Andernfalls fährt das Sensordiagnosemodul 204 mit 316 fort.
Bei 318 ermittelt das Sensordiagnosemodul 204, ob der Zähler größer oder gleich einem vorbestimmten Zählwert (beispielsweise 4) ist. Wenn der Zähler größer oder gleich dem vorbestimmten Zählwert ist, fährt das Sensordiagnosemodul 204 mit 320 fort. Andernfalls fährt das Sensordiagnosemodul 204 mit 316 fort. Bei 320 diagnostiziert das Sensordiagnosemodul 204 einen Fehler in demjenigen bzw. denjenigen der Sensoren 180, 192-1 und 192-2, die gerade ausgewertet werden.
Bei 316 ermittelt das Sensordiagnosemodul 204, ob das Startereinrücksignal 308 erzeugt worden ist. Das Sensordiagnosemodul 204 kann auf der Grundlage einer Eingabe von dem Startersteuerungsmodul 206 ermitteln, ob das Startereinrücksignal 308 erzeugt worden ist. Wenn das Startereinrücksignal 308 erzeugt worden ist, fährt das Verfahren mit 322 fort. Andernfalls fährt das Sensordiagnosemodul 204 mit 324 fort. Bei 322 diagnostiziert das Sensordiagnosemodul 204 keinen Fehler in demjenigen bzw. denjenigen der Sensoren 180, 192-1 und 192-2, die gerade ausgewertet werden. Zudem kann das Sensordiagnosemodul 204 den Zähler und/oder den Zeitgeber auf Null zurücksetzen.
Bei 324 ermittelt das Sensordiagnosemodul 204, ob der Zeitgeber größer oder gleich einer zweiten Zeitspanne ist. Die zweite Zeitspanne kann beginnen, wenn der Zeitgeber bei 306 gestartet wird, und sie kann eine zweite vorbestimmte Zeitdauer aufweisen (beispielsweise 4 Sekunden). Wenn der Zeitgeber größer oder gleich der zweiten Zeitspanne ist, fährt das Sensordiagnosemodul 204 mit 322 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 308 fort. Das Verfahren endet bei 326.
In der vorstehenden Erörterung ermittelt das Sensordiagnosemodul 204 eine Änderung der Kraftmaschinendrehzahl während der ersten Zeitspanne und diagnostiziert einen Fehler in dem Sensor, der verwendet wurde, um die Kraftmaschinendrehzahl zu ermitteln, auf der Grundlage der Änderung der Kraftmaschinendrehzahl. Alternativ kann das Sensordiagnosemodul 204 eine Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl ermitteln, indem es eine Änderung der Kraftmaschinendrehzahl durch eine entsprechende Zeitspanne dividiert und einen Fehler in dem Sensor auf der Grundlage der Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl diagnostiziert. Zum Beispiel kann das Sensordiagnosemodul 204 einen Fehler in dem Sensor diagnostizieren, wenn die Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl größer als eine vorbestimmte Rate ist.
Die vorstehende Beschreibung dient nur zur Veranschaulichung und ist keinesfalls dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten zu beschränken. Die weit gefassten Lehren der Offenbarung können in einer Vielfalt von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele enthält, soll daher der tatsächliche Umfang der Offenbarung nicht darauf begrenzt sein, da sich bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Modifikationen offenbaren werden. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck A, B und/oder C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
In dieser Anmeldung einschließlich der nachstehenden Definitionen kann der Begriff „Modul“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung, eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung, eine kombinatorische Logikschaltung, ein im Feld programmierbares Gate Array (FPGA), einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe), der einen Code ausführt, einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe), der einen Code speichert, der von einem Prozessor ausgeführt wird, andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen, oder eine Kombination aus einigen oder allen vorstehenden, etwa in einem System-on-Chip, bezeichnen, ein Teil davon sein, oder diese enthalten.
Der Begriff „Code“ kann, so wie er vorstehend verwendet wird, Software, Firmware und/oder Microcode umfassen und er kann Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte bezeichnen. Der Begriff „gemeinsam genutzter Prozessor“ umfasst einen einzigen Prozessor, der einen Teil oder den gesamten Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „Gruppenprozessor“ umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einen Teil oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „gemeinsam genutzter Speicher“ umfasst einen einzigen Speicher, der einen Teil oder den gesamten Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff „Gruppenspeicher“ umfasst einen Speicher, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen speichert. Der Begriff „Speicher“ kann eine Teilmenge des Begriffs „computerlesbares Medium“ sein. Der Begriff „computerlesbares Medium“ umfasst keine transitorischen elektrischen und elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium hindurch ausbreiten, und er kann daher als konkret und nicht vorübergehend aufgefasst werden. Beispiele ohne Einschränkung für ein nicht vorübergehendes konkretes computerlesbares Medium umfassen nichtflüchtigen Speicher, flüchtigen Speicher, magnetischen Massenspeicher und optischen Massenspeicher.
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme enthalten von einem Prozessor ausführbare Anweisungen, die in mindestens einem nicht vorübergehenden konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können außerdem gespeicherte Daten enthalten und/oder sich auf diese stützen.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: ein Startereinrücksignal erzeugt wird, um einen Starter einer Kraftmaschine in Eingriff zu stellen; eine Drehzahl der Kraftmaschine auf der Grundlage einer Eingabe von einem Nockenwellenpositionssensor und/oder einem Kurbelwellenpositionssensor ermittelt wird; und auf der Grundlage einer Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl, bevor das Startereinrücksignal erzeugt wird, selektiv ein Fehler in dem Nockenwellenpositionssensor und/oder dem Kurbelwellenpositionssensor diagnostiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Fehler in dem Nockenwellenpositionssensor und/oder dem Kurbelwellenpositionssensor selektiv diagnostiziert wird, wenn eine Änderung der Kraftmaschinendrehzahl während einer ersten Zeitspanne größer als ein vorbestimmter Betrag ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: ein Zähler während einer zweiten Zeitspanne inkrementiert wird, wenn die Änderung der Kraftmaschinendrehzahl größer als der vorbestimmte Betrag ist; und ein Fehler in dem Nockenwellenpositionssensor und/oder dem Kurbelwellenpositionssensor diagnostiziert wird, wenn der entsprechende Zähler während der zweiten Zeitspanne größer oder gleich einem vorbestimmten Zählwert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zweite Zeitspanne beginnt, wenn die Kraftmaschine gestoppt ist, und bevor das Startereinrücksignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Zeitspanne eine erste vorbestimmte Zeitdauer aufweist und die zweite Zeitspanne eine zweite vorbestimmte Zeitdauer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass der Zähler auf Null zurückgesetzt wird, wenn die zweite Zeitspanne endet.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass kein Fehler in dem Nockenwellenpositionssensor und/oder dem Kurbelwellenpositionssensor diagnostiziert wird, wenn der Starter in Eingriff gestellt wird, bevor die zweite Zeitspanne endet.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass kein Fehler in dem Nockenwellenpositionssensor und/oder dem Kurbelwellenpositionssensor diagnostiziert wird, wenn der Starter während der zweiten Zeitspanne in Eingriff gestellt wird, bevor der Zähler auf einen Wert erhöht wird, der größer oder gleich dem vorbestimmten Zählwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das Startereinrücksignal erzeugt wird, um den Starter in Eingriff zu stellen, wenn ein Fahrer einen Zündschalter in eine Ankurbelposition stellt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das Startereinrücksignal auf der Grundlage (i) einer Fahrereingabe und/oder (ii) einer Kraftmaschinenbetriebsbedingung erzeugt wird, um den Starter in Eingriff zu stellen.