DE102017200301A1

DE102017200301A1 - Verfahren zur Fehlererkennung in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017200301A1
Application number: DE102017200301.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Stegmaier; Alex Teske
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-07-12
Also published as: KR20190105615A; WO2018130461A1; CN110383188A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Kraftfahrzeug, bei dem, während das Kraftfahrzeug in einem regulären Betriebsmodus (M) betrieben wird, eine Diagnose (200) hinsichtlich wenigstens eines möglichen Fehlers (210), der in dem Kraftfahrzeug auftreten kann, durchgeführt wird, wobei, wenn und während das Kraftfahrzeug aufgrund eines mittels der Diagnose (200) erkannten Fehlers (210) in einem eingeschränkten Betriebsmodus (M) betrieben wird, eine erweitere Diagnose (230) hinsichtlich des erkannten Fehlers (210) durchgeführt wird, im Rahmen welcher wenigstens ein Betriebsparameter (240) des Kraftfahrzeugs zur Eingrenzung einer Ursache des erkannten Fehlers (210) verändert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung in einem Kraftfahrzeug sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Stand der Technik
Bei Kraftfahrzeugen findet eine Diagnose, insbesondere auch von einzelnen Teilsystemen, in der Regel in elektronischen Steuergeräten statt. Basierend auf Signalen oder Modellen können gemessene oder berechnete Größen mit Schwellwerten verglichen und dabei Abweichungen vom Normalverhalten erkannt werden.
So wird es beispielsweise auch bei der sog. On-Board-Diagnose oder OBD gefordert. Wenn ein Fehler erkannt wird, so kann aktiv eine Fehlerreaktion eingeleitet werden, die je nach Fehler und Schwere des Fehlers unterschiedlich ausfallen kann. Verfahren für eine solche Diagnose sind beispielsweise aus der DE 102008016801 A1 , der EP 2146262 A1 oder der DE 102007034151 A1 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Kraftfahrzeug sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Fehlererkennung in einem Kraftfahrzeug, bei dem, während das Kraftfahrzeug in einem regulären Betriebsmodus betrieben wird, eine Diagnose hinsichtlich wenigstens eines möglichen Fehlers, der in dem Kraftfahrzeug auftreten kann, durchgeführt wird. Unter einem solchen regulären Betriebsmodus ist dabei insbesondere ein Betriebsmodus zu verstehen, bei dem das Kraftfahrzeug voll funktionsfähig ist bzw. bei dem keine Fehler oder zumindest keine schwerwiegenden Fehler aufgetreten sind.
Es gibt bei Kraftfahrzeugen nun auch solche Fehler, die diesen erwähnten regulären Betrieb nicht weiter zulassen oder bei denen dieser reguläre Betrieb zumindest nicht weiter gewünscht ist. Dann kann ein eingeschränkter Betriebsmodus vorgesehen sein, bei dem das Kraftfahrzeug beispielsweise nur noch mit eingeschränkten Funktionen, insbesondere auch eingeschränkter Leistung, betrieben wird, um beispielsweise noch nach Hause oder zur nächsten Werkstatt zu gelangen. Ein solcher eingeschränkter Betriebsmodus wird auch also Limp-Home-Modus bezeichnet.
Tritt beispielsweise innerhalb eines Diesel-Einspritzsystems ein Raildruck-Regelabweichungsfehler auf, so kann dies zum erwähnten Limp-Home-Modus führen. Der Raildruck wird dann verringert und der Fahrer erkennt das Fehlverhalten in der Regel über eine Anzeige im Cockpit, meist eine sog. Motorkontrolleuchte bzw. MIL (Malfunction Indicator Light) sowie anhand verminderter Leistung.
Weitere Beispiele sind im Bereich der Abgasnachbehandlung das Erkennen eines Druckregelabweichungsfehlers, welcher zum Abstellen des Systems und zur Aktivierung einer Fehlerreaktion führen kann. Gemeinsam ist diesen Fehlern, dass sie als sog. Systemfehler in der Regel keiner einzelnen Komponente zuzuordnen sind. Eine Werkstatt, welche vom Fahrer im Anschluss an den Fehler aufgesucht wird, wird dann in aller Regel versuchen, über eine sog. geführte Fehlersuche oder eine Auswertung interner Daten eines zugehörigen Steuergeräts bzw. durch Tausch von Komponenten die fehlerhafte Komponente zu finden und den Fehler zu beheben. Dies ist jedoch mit Aufwand und dem Risiko eines fehlerhaften Tausches und somit mit weiteren Kosten verbunden.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird nun, wenn und während das Kraftfahrzeug aufgrund eines mittels der Diagnose erkannten Fehlers in einem eingeschränkten Betriebsmodus betrieben wird, eine erweitere Diagnose hinsichtlich des erkannten Fehlers durchgeführt, im Rahmen welcher wenigstens ein Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs zur Eingrenzung einer Ursache des erkannten Fehlers verändert wird.
Durch eine solche erweiterte Diagnose, die zusätzlich und während eines - eingeschränkten - Betriebs des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, kann aktiv in das System eingegriffen werden, um weitere Merkmale bzw. Informationen zu generieren, die die Ursache des Fehlers eingrenzen. Besonders hervorzuheben ist hierbei, dass dazu meist Maßnahmen, also solche Veränderungen der Betriebsparameter, nötig sind, die während des regulären Betriebsmodus beispielsweise aufgrund von Emissionsgesetzgebungen nicht möglich sind, oder aber beispielsweise aufgrund einer Verschlechterung des Fahrverhaltens nicht erwünscht sind. In ersterem Fall würde beispielsweise eine Schadstoffemission des Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten.
Da das Kraftfahrzeug jedoch bereits im eingeschränkten Betriebsmodus betrieben wird, d.h. das System wurde zuvor bereits als defekt oder zumindest eingeschränkt funktionsfähig erkannt, und der Fahrer wurde insbesondere bereits aufgefordert, beispielsweise durch die erwähnte Motorkontrollleuchte, eine Werkstatt zur Reparatur aufzusuchen, ist einerseits eine Veränderung verschiedener Betriebsparameter zulässig, auch wenn damit - dann im eingeschränkten Betriebsmodus - gewisse Grenzwerte überschritten werden, und andererseits dem Fahrer eine weitere Einschränkung des Fahrverhaltens zuzumuten, da er ohnehin schon vorgewarnt ist. In einer Werkstatt hingegen kann die Fehlersuche nun deutlich eingeschränkt werden, da die Ursache des Fehlers bereits eingeschränkt ist. Dies führt zu einem kürzeren Werkstattaufenthalt sowie auch günstigeren Kosten, was einerseits die Standzeit des Kraftfahrzeugs reduziert und andererseits die Kundenzufriedenheit erhöht.
Wie erwähnt, sind insbesondere solche Fehler betroffen, die nicht eindeutig einer Komponente zuzuordnen sind, also bei denen wenigstens zwei Komponenten ursächlich für den Fehler sein können. Gerade hier kann ein unerwünschter Tausch falscher - also eigentlich funktionsfähiger- Komponenten vermieden werden.
Vorzugsweise werden Parameter für die erweiterte Diagnose von einem dem Kraftfahrzeug übergeordneten System, beispielsweise einem Zentralrechner, als Versender empfangen, insbesondere nachdem der Fehler erkannt wurde. Eine Übertragung kann beispielsweise über eine geeignete Funkverbindung erfolgen. Damit kann einerseits die Software auf dem Fahrzeug möglichst einfach gehalten werden, andererseits ist aber auch eine möglichst aktuelle erweitere Diagnose möglich, wenn sich beispielsweise neue Erkenntnisse hinsichtlich gewisser Fehler ergeben haben.
Vorteilhafterweise werden, wenn und nachdem die Ursache des erkannten Fehlers eingegrenzt ist, mögliche verbleibende Ursachen und/oder für die möglichen Ursachen charakteristische Fehlermerkmale hinterlegt, beispielsweise auf einem Speicher in einer ausführenden Recheneinheit bzw. einem Steuergerät. In der Werkstatt kann der Speicher dann ausgelesen werden, wodurch die Fehlersuche deutlich beschleunigt wird.
Bevorzugt werden auch, wenn und nachdem die Ursache des erkannten Fehlers eingegrenzt ist, mögliche verbleibende Ursachen und/oder für die möglichen Ursachen charakteristische Fehlermerkmale an ein dem Kraftfahrzeug übergeordnetes System, beispielsweise einen Zentralrechner, übermittelt. Eine Übertragung kann beispielsweise über eine geeignete Funkverbindung erfolgen. Damit kann beispielsweise die Werkstatt bereits auf einen bevorstehenden Besuch vorbereitet werden und/oder es können beispielsweise Ersatzteile bestellt werden.
Vorzugsweise umfasst der wenigstens eine mögliche Fehler solche Fehler, die in wenigstens einem der folgenden Teilsysteme des Kraftfahrzeug auftreten können: Antriebsstrang, Abgasnachbehandlung, Einspritzsystem, Luftsystem, Energiespeicher und Kraftstoffsystem. Hierunter können solche Fehler fallen, wie sie eingangs bereits erwähnt wurden, also beispielsweise ein Raildruck-Regelabweichungsfehler in einem Einspritzsystem oder ein Druckregelabweichungsfehlers bei der Abgasnachbehandlung. Weitere Fehler sollen im Rahmen der Figurenbeschreibung noch näher erläutert werden. Gerade bei den erwähnten Teilsystemen können gravierende Fehler, die einen eingeschränkten Betriebsmodus zur Folge haben auftreten.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit verschiedenen Teilsystemen bzw. Komponenten, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
2a und b zeigen schematisch und in Gegenüberstellung einen Ablauf eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens und eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 100 mit verschiedenen Teilsystemen bzw. Komponenten dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Beispielhaft ist hier eine Brennkraftmaschine 110 gezeigt, an die ein Generator 120 gekoppelt ist, über welchen eine Batterie 125 als Energiespeicher aufladbar ist.
Weiterhin ist eine mit der Brennkraftmaschine 110 gekoppelte Hochdruckpumpe 140 gezeigt, mittels welcher Kraftstoff aus einem Tank 142 in einen Hochdruckspeicher 145 gefördert werden kann. Aus dem Hochdruckspeicher 145 wiederum kann Kraftstoff über Kraftstoffinjektoren 147 in die Brennkraftmaschine 110 bzw. deren Zylinder eingespritzt werden. Die Kraftstoffinjektoren 147 und der Hochdruckspeicher bilden damit ein Einspritzsystem, welches wiederum mit der Hochdruckpumpe 140 und ggf. dem Tank 142 ein Kraftstoffsystem bilden kann.
Weiterhin ist ein Luftsystem gezeigt, von dem insbesondere ein Saugrohr 150 dargestellt ist, über welches der Brennkraftmaschine 110 bzw. deren Zylindern Luft zugeführt werden kann. In dem Saugrohr ist beispielhaft ein Luftmassenmesser 152 gezeigt. Weiterhin sind ein System zur Abgasnachbehandlung 160 sowie eine Abgasrückführung mit Abgasrückführventil 162 gezeigt.
Über eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 180 können die Brennkraftmaschine 110 bzw. die erwähnten Teilsysteme angesteuert bzw. betrieben werden. Die Recheneinheit 180 ist insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.
In 2a ist schematisch ein Ablauf eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei dem eine Diagnose 200 hinsichtlich wenigstens eines möglichen Fehlers, der in dem Kraftfahrzeug auftreten kann, durchgeführt wird, und zwar während das Kraftfahrzeug in einem regulären Betriebsmodus M₁ betrieben wird.
Zunächst kann sich das Kraftfahrzeug in einem ordnungsgemäßen Zustand befinden. Die Diagnose 200 zeigt keinen Fehler an. Tritt nun ein Fehlerfall auf, welcher insbesondere zu einer Emissionsverletzung oder einer Leistungsminderung führt, so erkennt die Diagnose 200 diesen Fehler 210 und weist den Fahrer durch Aktivieren beispielsweise einer Anzeige 220 (Motorkontrollleuchte) auf diesen Fehler hin. Zudem wird das Kraftfahrzeug nun in einem eingeschränkten Betriebsmodus M₂ (z.B. Limp-Home) betrieben. Weiterhin kann ein Fehlerspeichereintrag 211 in einen Speicher erfolgen.
Beispielhaft sei hier ein Driftfehler in einem Luftmassenmesser (beispielsweise einem Heißfilmluftmassenmesser) genannt, welcher zu einer Erkennung des Fehlers 210 über eine Plausibilisierung führt.
Wenn sich das Kraftfahrzeug dann später in einer Werkstatt befindet, kann eine Werkstattdiagnose 300 durchgeführt werden, beispielsweise mittels eines sog. Testers, über den zunächst der Fehlerspeichereintrag 211 ausgelesen wird. Dieser Fehler ist für die Werkstattdiagnose nicht eindeutig, da mehrere Komponenten ursächlich für den Fehler, hier den Plausiblisierungsfehler, sein können.
Es werden nun im Rahmen der Werkstattdiagnose mehrere Arbeitsschritte zur eindeutigen Erkennung der defekten Komponente notwendig. Beispielhaft seien hier bei Anliegen eines Plausiblisierungsfehlers des Luftmassenmessers eine Prüfung des Luftsystems auf Leckage und die Prüfung 320 des Abgasrückführ-Ventils auf Funktionalität genannt. Erst dann kann beispielsweise erkannt werden, welche Komponente fehlerhaft ist, beispielsweise der Luftmassenmesser, und kann durch eine neue Komponente 330 ersetzt werden.
In 2b ist nun schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsformdargestellt, bei dem eine Diagnose 200 hinsichtlich wenigstens eines möglichen Fehlers, der in dem Kraftfahrzeug auftreten kann, durchgeführt wird, und zwar während das Kraftfahrzeug in einem regulären Betriebsmodus M₁ betrieben wird. Zunächst unterscheidet sich der Ablauf nicht von dem zuvor erläuterten Ablauf.
Zunächst kann sich das Kraftfahrzeug in einem ordnungsgemäßen Zustand befinden. Die Diagnose 200 zeigt keinen Fehler an. Tritt nun ein Fehlerfall auf, welcher insbesondere zu einer Emissionsverletzung oder einer Leistungsminderung führt, so erkennt die Diagnose 200 diesen Fehler 210 und weist den Fahrer durch Aktivieren beispielsweise einer Anzeige 220 (Motorkontrollleuchte) auf diesen Fehler hin. Zudem wird das Kraftfahrzeug nun ein einem eingeschränkten Betriebsmodus M₂ betrieben.
Nachdem das Kraftfahrzeug dann in dem eingeschränkten Betriebsmodus M₂ betrieben wird, wird eine erweiterte Diagnose 230 durchgeführt, und zwar hinsichtlich des erkannten Fehlers 210. Diese hat das Ziel, während des Betriebes des Kraftfahrzeuges Fehlermerkmale zur besseren Erkennung der defekten Komponente zu generieren, also die Ursache des erkannten Fehlers einzugrenzen.
Dies erfolgt dadurch, dass beispielsweise intrusive Maßnahmen angewandt werden, d.h. es werden insbesondere Betriebsparameter 240 verändert. Beispielsweise kann dabei das Abgasrückführ-Ventil geschlossen werden. Diese Maßnahmen sind während des regulären Betriebs in aller Regel nicht zulässig, da dies beispielsweise eine Verletzung der Emissionsgrenzen bzw. -gesetze zur Folge hätte.
Als Beispiele seien aus dem Diesel-Antriebsstrang hierzu eine Regelabweichung im Luftsystem, eine Regelabweichung im Raildruck (also dem Druck im Hochdruckspeicher) und ein Überdruck in der Abgasnachbehandlung genannt.
Als Maßnahmen der erweiterten Diagnose können hierzu das Schließen des Abgasrückführ-Ventils zur Überprüfung, ob der Luftmassenmesser betroffen ist, eine frequenzbasierte Ansteuerung des Abgasrückführ-Ventils sowie eine Druckregelung des Abgasnachbehandlungssystems durchgeführt werden.
Im regulären Betriebsmodus führen diese Maßnahmen zu einer Verletzung der Emissionsgrenzwerte oder zu einem nicht gewünschten Fahrverhalten (beispielswese Geräusche, Ruckeln oder Leistungsminderung) und sind somit während des regulären Betriebsmodus unerwünscht bzw. nicht zulässig.
Bei einem bereits erkannten Fehler ist der Fahrer jedoch über das fehlerhafte Kraftfahrzeug informiert, ein ungewöhnliches Verhalten (beispielsweise hinsichtlich Leistung oder Geräusch) ist somit akzeptabel.
Damit ist also eine Eingrenzung der Ursachen möglich bzw. es können Fehlermerkmale 250 ermittelt werden, die den Fehler einfacher einer einzelnen Komponente zuordenbar machen. Diese können dann als Fehlerspeichereintrag 251 hinterlegt werden.
Bei einer Werkstattdiagnose 300 kann nun beispielsweise sofort die fehlerhafte Komponente identifiziert und durch neue Komponente 330 ersetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008016801 A1 [0003]
EP 2146262 A1 [0003]
DE 102007034151 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Kraftfahrzeug (100), bei dem, während das Kraftfahrzeug (100) in einem regulären Betriebsmodus (M₁) betrieben wird, eine Diagnose (200) hinsichtlich wenigstens eines möglichen Fehlers (210), der in dem Kraftfahrzeug (100) auftreten kann, durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn und während das Kraftfahrzeug (100) aufgrund eines mittels der Diagnose (200) erkannten Fehlers (210) in einem eingeschränkten Betriebsmodus (M₂) betrieben wird, eine erweitere Diagnose (230) hinsichtlich des erkannten Fehlers (210) durchgeführt wird, im Rahmen welcher wenigstens ein Betriebsparameter (240) des Kraftfahrzeugs (100) zur Eingrenzung einer Ursache des erkannten Fehlers (210) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine mögliche Fehler (210) solche Fehler umfasst, bei denen wenigstens zwei verschiedene Komponenten des Kraftfahrzeugs (100) ursächlich für den Fehler sein können.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der wenigstens eine mögliche Fehler (210) solche Fehler umfasst, bei denen eine Schadstoffemission des Kraftfahrzeugs (100) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und/oder die ein unerwünschtes Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs (100) zur Folge haben.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Parameter für die erweiterte Diagnose (230) von einem dem Kraftfahrzeug (100) übergeordneten System empfangen werden, insbesondere nachdem der Fehler (210) erkannt wurde.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn und nachdem die Ursache des erkannten Fehlers (210) eingegrenzt ist, mögliche verbleibende Ursachen und/oder für die möglichen Ursachen charakteristische Fehlermerkmale (250) hinterlegt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn und nachdem die Ursache des erkannten Fehlers (210) eingegrenzt ist, mögliche verbleibende Ursachen und/oder für die möglichen Ursachen charakteristische Fehlermerkmale (250) an ein dem Kraftfahrzeug (100) übergeordnetes System übermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine mögliche Fehler (210) solche Fehler umfasst, die in wenigstens einem der folgenden Teilsysteme des Kraftfahrzeugs (100) auftreten können: Antriebsstrang, Abgasnachbehandlung, Einspritzsystem, Luftsystem, Energiespeicher (125) und Kraftstoffsystem.
Recheneinheit (180), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (180) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (180) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.