DE102018216240A1

DE102018216240A1 - Sensordiagnoseverfahren

Info

Publication number: DE102018216240A1
Application number: DE102018216240.9A
Authority: DE
Inventors: Jason E. Brinkman; Joseph A. Bell; Curtis P. Ritter; Mark A. Friedrich; Michael J. Pipho
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2018-09-24
Publication date: 2019-04-25
Also published as: US11466638B2; US20190120159A1

Abstract

Ein Motordiagnosesystem schließt ein Steuersystem ein, das eine funktional mit einem Motor verbundene Steuerung hat. Ein Überwachungssystem hat einen funktional mit dem Motor verbundenen Sensor. Ein Diagnosesystem ist funktional mit dem Motor verbunden. Das Diagnosesystem ist zum Implementieren eines Sensordiagnoseverfahrens konfiguriert, das eine Sensorzustandsprüfung einschließt. Die Sensorzustandsprüfung schließt den Vergleich eines gemessenen Wertes eines Sensors mit einem erwarteten Wert und die Bestimmung des Sensorzustands, basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert, ein. Das Sensordiagnoseverfahren kann außerdem eine Telematik-Datenanalyse einschließen.

Description

FELD
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf die Durchführung von Diagnosetests zur Bestimmung des Zustands von Motorsensoren.
HINTERGRUND
Moderne Motoren sind komplexe Systeme, die zahlreiche mechanische und elektrische Komponenten umfassen können. Aufgrund dieser komplexen Systeme sind häufig eine komplexe Überwachung und Diagnosetests zum Erkennen und Diagnostizieren von Mängeln oder Fehlern im Motor erforderlich. Bestimmte Motoren sind mit internen Diagnosesystemen ausgestattet. Interne Systeme können aber aufgrund der mit dem Motor zusammenhängenden Größe, Kosten oder Leistungsaspekte vom Umfang her eingeschränkt sein. Techniker und Servicezentren sind häufig mit bedeutend robusteren und ausgefeilteren Diagnosemöglichkeiten ausgestattet. Die Größe und der an entfernten Orten stattfindende Einsatz mancher Maschinen oder Fahrzeuge können es unpraktisch machen, sie zu einem Servicezentrum zu bringen, und die Komplexität der Systeme kann dazu führen, dass ein Techniker zum Standort der Maschine fährt und viel Zeit mit der Diagnose des Systems verbringt sowie eine große Zahl an Ersatzteilen zum Standort mitführen muss.
Systeme und Methoden zur Verbesserung von Diagnose und Wartung des Motors (und ganzer Maschinen) können den Zeitaufwand, den ein Techniker zum Beheben eines Problems benötigt, verringern sowie die Maschinenverfügbarkeit und das Kundenerlebnis verbessern. Aufgrund der Komplexität moderner Motoren und der großen Zahl potenziell zugrundeliegender Ursachen für ein Diagnoseproblem muss ein Techniker differenzierte Werkzeuge nutzen und mehrere Schritte zum Diagnostizieren eines Problems befolgen.
Diagnose-Fehlercodes können entweder durch ein tatsächliches Problem mit dem Motor oder durch eine falsche Angabe eines sensorischen Messsystems verursacht werden, wobei das Messsystem den Kabelbaum, die elektronische Steuereinheit mit A/D-Eingabe und den Sensor, der im Folgenden als „Sensor“ bezeichnet wird, einschließen. Techniker haben häufig nicht die richtigen Werkzeuge zum Diagnostizieren eines fehlerhaften Sensors an einem abgelegenen Ort und werden daher Sensoren entfernen und ersetzen, um potenzielle Ursachen eines Problems zu eliminieren. Sobald ein Sensor entfernt und ersetzt ist, wird der Techniker sich eher nicht die Mühe machen, den Originalsensor wieder einzubauen, auch wenn er fehlerfrei ist. Das trifft insbesondere zu, wenn der Sensor zu einem anderen Ort als dem des Motors gebracht wurde, beispielsweise ein Servicezentrum. Entsprechend bleibt der Bedarf weiterhin bestehen, Sensoren in einem bordeigenen System zu testen und zu diagnostizieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform schließt ein Motordiagnosesystem ein Steuersystem ein, das eine funktional mit einem Motor verbundene Steuerung hat. Ein Überwachungssystem hat einen funktional mit dem Motor verbundenen Sensor. Ein Diagnosesystem ist funktional mit dem Motor verbunden. Das Diagnosesystem ist zum Implementieren eines Sensordiagnoseverfahrens konfiguriert, das eine Sensorzustandsprüfung einschließt. Die Sensorzustandsprüfung umfasst den Vergleich eines gemessenen Wertes eines Sensors mit einem erwarteten Wert und die Bestimmung des Sensorzustands, basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert.
Entsprechend einer weiteren beispielhaften Ausführungsform schließt ein Motordiagnosesystem ein Steuersystem ein, das eine funktional mit einem Motor verbundene Steuerung hat. Ein Überwachungssystem hat einen funktional mit dem Motor verbundenen Sensor. Ein Diagnosesystem ist funktional mit dem Motor verbunden. Das Diagnosesystem ist für die Implementierung einer Telematik-Datenanalyse konfiguriert. Die Telematik-Datenanalyse schließt die Speicherung von Daten eines Sensors und die Analyse der Sensordaten über einen Zeitraum ein, um den Sensorzustand zu bestimmen.
Eine weitere Ausführungsform schließt eine Methode zur Diagnose eines Motorsensors ein. Sensordaten werden von einem Motorsteuergerät empfangen. Die empfangenen Sensordaten werden gespeichert. Es wird ein Sensordiagnoseverfahren implementiert, das eine Telematik-Datenanalyse und eine Sensorzustandsprüfung einschließt. Die Telematik-Datenanalyse schließt die Analyse der gespeicherten Sensordaten über einen Zeitraum ein, um den Sensorzustand zu bestimmen. Die Sensorzustandsprüfung umfasst den Vergleich der gespeicherten Daten eines Sensors mit einem erwarteten Wert und die Bestimmung des Sensorzustands, basierend auf der Differenz zwischen dem gespeicherten Wert und dem erwarteten Wert.
Figurenliste
Die Aspekte und Eigenschaften diverser beispielhafter Ausführungsformen werden aus der Beschreibung jener beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher ersichtlich, wobei:

1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Motorelektroniksystems ist;
2 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Durchführung einer Sensordiagnose darstellt;
3 eine Grafik ist, die eine Analyse von Datenverschiebungen im Laufe der Zeit darstellt;
4 eine Grafik ist, die eine Analyse plötzlicher Datenverschiebungen darstellt;
5 eine Grafik ist, die eine Analyse von Daten darstellt, die einen Schwellenwert übersteigen;
6 eine Grafik ist, die eine Analyse von Daten im Vergleich zu anderen, ähnlichen Maschinen darstellt;
7 ein Flussdiagramm ist, das einen ersten Abschnitt einer beispielhaften Sensorzustandsprüfung für einen Luftdrucksensor im Krümmer darstellt;
8 ein Flussdiagramm ist, das einen zweiten Abschnitt einer beispielhaften Sensorzustandsprüfung für einen Luftdrucksensor im Krümmer darstellt, und
9 ein Flussdiagramm ist, das einen dritten Abschnitt einer beispielhaften Sensorzustandsprüfung für einen Luftdrucksensor im Krümmer darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines elektronischen Verarbeitungssystems 10, das mit einem Motor 12 verbunden ist. Der Motor 12 kann Teil eines Fahrzeugs sein, das über mehr als ein auf den Boden wirkendes Element verfügt, wie beispielsweise Reifen oder Ketten, die von dem Motor angetrieben werden. Alternative Ausführungsformen können sich an andere Arten von beweglichen oder stationären Maschinen richten, die einen Motor nutzen, wie beispielsweise ein in einem Generator verwendeter Dieselmotor.
In der beispielhaften Ausführungsform in 1 schließt das elektronische Verarbeitungssystem 10 einen Datenbus 14 ein, der mit diversen Komponenten kommuniziert, darunter ein Steuersystem 16, ein Überwachungssystem 18, ein Diagnosesystem 20 und ein Kommunikationssystem 22. Das elektronische System 10 ist zum Diagnostizieren oder zumindest teilweisen Diagnostizieren unterschiedlicher Fehlerzustände im Motor 12 konfiguriert.
Moderne Motoren erfordern ausgereifte Werkzeuge für die Diagnose und Wartung. Es gibt viele Schritte, die ein Techniker befolgen muss, um ein Motorproblem zu diagnostizieren, wie etwa eine Sichtinspektion, das Erfassen von Daten oder die Nutzung von Diagnosewerkzeugen. Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform ist das Diagnosesystem 20 mit einem elektronischen System 10 verbunden oder in dieses integriert, um interaktive Tests und Kalibrierungen durchzuführen, wie eine Diagnoseprüfung eines Kabelbaums oder eine String-Eingabe zur Kalibrierung einer Einspritzdüse. Durch den Abruf von Informationen und die Durchführung lokaler interaktiver Tests und Fernübertragung der Daten können unnötige Diagnoseverfahren eliminiert oder minimiert werden, so dass ein Techniker mit den richtigen Teilen oder einem reduzierten Sortiment an Teilen zur Maschine kommen kann.
Das elektronische Verarbeitungssystem 10 kann einen oder mehr Datenprozessor- und Datenspeicherkomponenten einschließen. Das elektronische Verarbeitungssystem 10 kann durch einen Universalcomputer implementiert werden, der mit Softwaremodulen programmiert ist. Der Datenbus 14 sorgt für die Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten. Das Steuersystem 16 kann eine oder mehr Steuerungen oder elektronische Steuergeräte einschließen, zum Beispiel ein Motorsteuergerät. Das Steuersystem 16 kann Software und/oder Firmware einschließen, die für die Durchführung unterschiedlicher Arbeiten und Aufgaben im Speicher gespeichert ist.
Das Überwachungssystem 18 kann diverse Sensoren oder andere Messvorrichtungen für die Überwachung des Status von Komponenten im Motor einschließen. Zum Beispiel kann das Überwachungssystem mit verschiedenen Sensoren assoziierte Spannungsinformationen erfassen, und diese Informationen können mit in einem Diagramm oder einer Tabelle gespeicherten Werten verglichen werden. Auf den Diskrepanzen zwischen den tatsächlichen und den gespeicherten Werten basierend, können Fehlercodes oder Diagnose-Fehlercodes (Diagnostic Trouble Codes, DTC) generiert werden, entweder vom Steuersystem 16 oder dem Diagnosesystem 20.
Das Diagnosesystem 20 kann für die Durchführung mehrerer Aufgaben konfiguriert werden, darunter Auslösen von Tests und vom Überwachungssystem 18 erkannte Aufzeichnungsfehler. Das Diagnosesystem 20 kann beispielsweise durch ein Softwaremodul oder durch Anweisungen für eine Analyse die Ergebnisse von Diagnoseprüfungen, Fehlercodes, Fehlermeldungen, Statusmeldungen oder vom Überwachungssystem 18 gelieferte Testergebnisse empfangen und aufzeichnen. Das Diagnosesystem 20 kann auch die vom Überwachungssystem 18 gelieferten Informationen analysieren oder mit einer Datenbank vergleichen, die bereits Informationen in Bezug zum Motor und zu normalen Betriebsinformationen enthält. Das Diagnosesystem 20 mit dem Motor assoziierte Daten aufzeichnen und speichern, und diese Daten über das Kommunikationssystem 22 an einen lokalen Ausgang und/oder einen enfernten Ort übertragen. Bei einem lokalen Ausgang kann es sich um einen Bildschirm oder eine andere mit dem System 10 verbundene Benutzerschnittstelle oder ein Benutzerzugangsgerät handeln, das mit dem System verbunden ist, wie beispielsweise über eine festverdrahtete Verbindung, wie etwa eine RJ₄₅-Verbindung, oder über eine drahtlose Verbindung, wie W-LAN, Bluetooth oder eine andere Nahfeldkommunikation. Ein entfernter Ort kann den Datentransfer über das Kommunikationssystem 22 über ein Netzwerk zu einem Händler oder Servicezentrum einschließen.
Lokal können die Informationen durch ein Zugangsgerät verarbeitet werden, wie beispielsweise ein Technikercomputer. Der Techniker kann auch über ein bordeigenes Computersystem auf ein gesteuertes Menü zugreifen. An einem entfernten Ort kann das Servicezentrum die übertragenen Daten empfangen und dann die Daten verarbeiten, um dem Techniker eine Empfehlung bereitzustellen. Die Daten können von einem oder mehr Datenverarbeitungssystemen verarbeitet werden, die einen Server, eine Zentraleinheit, Softwaremodule oder programmierbare Logikschaltung sowie einen elektronischen Speicher einschließen. Unter bestimmten Umständen identifiziert die Empfehlung eine reduzierte Anzahl potenzieller Ursachen des Problems aus den maximalen potenziellen Ursachen, damit ein Techniker für einen Besuch vor Ort weniger Teile oder weniger Ausrüstung mitnehmen muss. Das Diagnosesystem 20 kann außerdem DTCs produzieren, lagern oder kommunizieren.
Das elektronische Verarbeitungssystem 10 kann andere Komponenten nutzen, darunter Prozessoren, Datenspeicherung, Datenanschlüsse, Benutzerschnittstellensysteme, Controller-Area-Network- (CAN-)Busse, Timer usw., was einem Fachmann auf diesem Gebiet verständlich ist.
Das Elektroniksystem 10 ist für die Durchführung eines Sensordiagnoseverfahrens 100 konfiguriert. Sensoren werden zur Überwachung einer oder mehrerer Motorkomponenten verwendet. Von Sensoren generierte Signale werden zum Steuersystem 16 gesendet, welches die gelieferten Daten zum Überwachen und Steuern des Betriebs des Motors nutzt. Zum Beispiel liefert ein Saugrohrluftdrucksensor (MAP; manchmal als Krümmerunterdrucksensor bezeichnet) Daten zum Saugrohrdruck an das Steuersystem 16. Die Saugrohrdruckinformationen werden verwendet, um zu bestimmen, wie viel Treibstoff jedem Zylinder im Motor zugeführt werden muss, und auch, um den Einspritzzeitpunkt zu bestimmen. Da ein Entfernen eines MAP-Sensors und das Messen seiner Ausgabe auf einem Testgerät, um einen Spannung- gegenüber einem Druckverlauf zu erhalten, unerwünscht ist, wird der MAP-Sensortest durchgeführt, um so viele Datenpunkte wie praktisch möglich und damit ein angemessenes Sicherheitsniveau zu erhalten, ob der Sensor gut oder defekt ist. Dieses Sicherheitsniveau kann in einem Prozentwert ausgedrückt oder in einer anderen Form angezeigt werden.
Das Kommunikationssystem 22 ist für die lokale und entfernte Kommunikation von Informationen über ein Kommunikationsnetzwerk konfiguriert. Das Kommunikationssystem 22 kann für die Kommunikation über verschiedene verdrahtete oder drahtlose Systeme und Netzwerke sorgen, darunter Mobiltelefon, Satellit, W-LAN, Nahfeld, Bluetooth oder eine Kombination davon, je nach Bedarf. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Kommunikationssystem 22 ein Telematiksystem. Das Telematiksystem schließt zum Beispiel ein Netzwerk regionaler, nationaler oder globaler Hardware- und Softwarekomponenten ein. Darüber hinaus kann der Telematikservice von einem privaten Unternehmen angeboten werden, wie einem unabhängigen dritten Unternehmen, das den Service anderen Firmen anbietet, einer Herstellerfirma, die den Service ihren Kunden anbietet, oder einer Firma, die den Service für ihre eigene Fahrzeugflotte anbietet. Alternativ kann der Telematikservice von einer Regierungsbehörde als öffentlicher Service angeboten werden. JDLink™ ist ein Beispiel für einen Telematikservice, der von John Deere & Company angeboten wird.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Sensordiagnoseverfahrens 100. Das Sensordiagnoseverfahren 100 kann auf einem wahrnehmbaren Anzeichen basierend (Schritt 102) oder durch Empfang eines DTC (Schritt 104) implementiert werden. Wenn das Problem wahrgenommen wurde, kann der Benutzer eine Sensorzustandsprüfung einleiten (Schritt 106). Während einer Sensorzustandsprüfung (Schritt 106) veranlasst das Diagnosesystem 20 ein oder mehr Motorkomponenten, unter verschiedenen Bedingungen zu laufen, und überwacht und zeichnet die Ausgabe eines oder mehrerer Sensoren auf. Diese Bedingungen können sowohl normale Betriebsbedingungen für den Motor als auch unnormale Betriebsbedingungen einschließen.
Zum Beispiel kann die Sensorzustandsprüfung (Schritt 106) einen Betriebszustand implementieren, der zum Erzeugen oder Imitieren von Ursachen vorgesehen ist, um bestimmte Motorkomponenten außerhalb normaler Werte oder Bereiche zu betreiben. Dies kann das Abschalten oder Abtrennen bestimmter Komponenten des Motors einschließen, was das Timing bestimmter Motorkomponenten stört und dazu führt, dass bestimmte Motorkomponenten außerhalb ihrer normalen Werte oder Bereiche laufen. Die Modifikationen des Betriebszustands können automatisch vom System erledigt werden, oder eine mit der Durchführung der Prüfung beauftragte Person kann diese Maßnahmen durchführen. Die Ausgabe des Sensors/der Sensoren unter den verschiedenen Bedingungen wird mit einem Satz erwarteter Werte verglichen. Die erwarteten Werte können in einer Datenbank gespeichert und aus vorher getesteten Werten oder erwarteten, berechneten Werten kompiliert werden. Die erwarteten Werte können auch von einem auf Physik basierten Modell erhalten werden, das von der elektronischen Steuereinheit unter Verwendung von Informationen von anderen Sensoren berechnet wird.
Die erwarteten Werte können auch durch Ablesungen von anderen aktiven Sensoren bestimmt werden, die während des Diagnoseverfahrens überwacht werden. Der Zustand des Sensors kann auf jeglichen zwischen den gemessenen und erwarteten Werten auftretenden Differenzen basierend bestimmt werden, um zu bestimmen, ob ein Sensor defekt ist (Schritt 108). Ein spezifisches Beispiel einer Sensorzustandsprüfung (Schritt 106) ist in 7-9 dargestellt und im Folgenden detaillierter beschrieben. Wenn der Sensor defekt ist, wird er ersetzt und eine Bestätigung kann durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Problem behoben ist (Schritt 110). Wenn der Sensor nicht defekt ist, werden weitere Diagnosen durchgeführt, um zu bestimmen, was das Problem verursacht (Schritt 112).
Wenn ein DTC empfangen wird (Schritt 104), bestimmt das System, ob die Maschine über ein aktives Telematiksystem verfügt (Schritt 114). Wenn die Maschine nicht über ein aktives Telematiksystem verfügt, wird die Sensorzustandsprüfung (Schritt 106) durchgeführt. Wenn die Maschine eine aktive Telematik hat, wird eine Telematik-Datenanalyse (Schritt 116) durchgeführt. Maschinen mit Telematikmöglichkeit senden ständig Daten zurück, die manuell oder automatisch analysiert werden können, um zu bestimmen, ob ein Sensor defekt oder gut ist, um Anleitung zu einem anderen Problem oder Fehler zu geben oder um Vorabeingaben zur Sensorzustandsprüfung (Schritt 106) zu liefern. Daten können umgehend analysiert werden, aber auch gespeichert und im Lauf der Zeit verglichen werden. Ein spezifisches Beispiel einer Telematik-Datenanalyse (Schritt 116) ist in 3-6 dargestellt und im Folgenden detaillierter beschrieben. Während die Beobachtung eines Anzeichens (Schritt 102) und der Empfang eines DTC (Schritt 104) als Implementierung unterschiedlicher Verfahren dargestellt werden, können beide direkt zur Sensorzustands- (Schritt 106) oder einer Telematikanalyse (Schritt 116) gehen.
Wenn die Telematik-Datenanalyse (Schritt 116) bestimmt, dass der Sensor defekt ist (Schritt 118), wird er ersetzt und es kann eine Bestätigung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Problem behoben ist (Schritt 110). Wenn der Sensor gut ist (Schritt 120), werden weitere Diagnosen durchgeführt, um zu bestimmen, was das Problem verursacht (Schritt 112). Wenn die Telematik-Datenanalyse (Schritt 116) nicht bestimmen kann, ob der Sensor versagt hat oder noch gut ist (Schritt 122), können die Daten für die Verwendung mit der Sensorzustandsprüfung (Schritt 106) eingegeben werden (Schritt 124).
3-6 stellen verschiedene Datendiagramme dar, die als Teil der Telematik-Datenanalyse 116 verwendet werden können. In dieser Ausführungsform werden vier Bereiche von Telematikdaten verwendet: Datenverschiebungen im Laufe der Zeit ( 3); plötzliche Verschiebungen in den Daten (4); Daten, die einen Schwellenwert übersteigen (5), und Daten, die mit anderen ähnlichen Maschinen verglichen werden (6). Dieses Beispiel betrifft den Krümmerluftdrucksensor (MAP), aber das Verfahren funktioniert auch für andere Drucksensoren und lässt sich für andere Arten von Sensoren anpassen.
Eine Maschine sendet Daten für die Analyse über Mobiltelefon, Satellit, W-LAN, festverdrahtete Verbindung oder jegliche andere verfügbare Kommunikationstechnologien verbundenes Telematiksystem zurück an den Server. Im Zündung-ein/Motor-aus-Status und mit der Maschinentemperatur unter Umgebungsbedingungen wird ein Vergleich zwischen dem MAP-Sensor und anderen Drucksensoren am Motor vorgenommen. Der barometrische Drucksensor wird außerdem im Lauf der Zeit mit GPS-Höhendaten verglichen. Sensorvergleiche können unter stationären Zustandsbedingungen vorgenommen werden, sowie unter vorübergehenden Bedingungen während der Überwachung des Frequenzgangs oder der Veränderungsrate im Sensor, was anzeigen kann, ob er defekt ist oder nicht, oder dass ein anderes Problem diagnostiziert werden muss.
Im Verlauf diverser Drehzahl- und Lastbedingungen, in denen die geschätzten MAP-Sensorwerte als höchst präzise bekannt sind, wird der geschätzte Wert mit den tatsächlichen MAP-Sensordaten verglichen. Der Motor könnte in einem nicht-AGR-Bereich (Abgasrückführung) im Leerlauf laufen, sowie unter Bedingungen, in denen die AGR läuft. Dieses lässt sich auch unter Regenerierungsbedingungen der Abgasnachbehandlung durchführen, da der Motor in zusätzlichen Bereichen laufen würde, in denen Vergleiche machbar sind. Zu den erfassten Daten gehören Motordrehzahl, Last, verschiedene Temperaturen und Drücke sowie zusätzliche Parameter, um zu bestätigen, dass der Motor für die Analyse im korrekten Bereich läuft.
Wenn der MAP-Sensor eine Abweichung von einer vorbestimmten Menge anzeigt, kann eine Nachricht an das zuständige Personal zwecks Maßnahme geschickt werden. Das könnte ein technisches Kundenzentrum, die technische Abteilung, ein Wartungsleiter oder Techniker eines Händlers oder jeder andere zuständige Mitarbeiter sein, der eine entsprechende Maßnahme ergreifen kann. Die Benachrichtigung könnte über E-Mail, SMS, Support-Dashboard, Diagnosetool oder auf jede andere anwendbare Weise erfolgen.
Ein Vergleich besteht aus der Betrachtung von Datenverschiebungen im Lauf der Zeit. Wenn beispielsweise die Sensormessung unter denselben Bedingungen wie zu früheren Zeitpunkten sich zu verschieben beginnt, versagt sie möglicherweise oder weist auf ein anderes zu diagnostizierendes Problem hin. 3 zeigt einen Vergleich erwarteter Sensordaten gegenüber Daten an, die sich im Lauf der Zeit verschieben. Normale Daten sind die durchgezogene Linie und verschiebende Daten sind die gestrichelte Linie.
Ein weiterer Vergleich ist das Erkennen plötzlicher Datenverschiebungen. 4 stellt ein Beispiel dar, in dem unter beständigen Statusbedingungen die Sensormessung im Verhältnis zu einem erwarteten Wert deutlich fällt oder steigt.
Daten vom Sensor, die einen Schwellenwert übersteigen, sind ein weiterer verfügbarer Vergleich, wie in 5 dargestellt. In diesem Fall liegen die Daten außerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Bereichs des Sensors. Dies könnte ein oberer oder unterer Grenzwert sein. Die Grenzwerte können aus Entwicklungsdaten stammen, oder neue Grenzwerte können auf den historischen Daten der Maschine basierend bestimmt werden. Die Datenpunkte oberhalt des „normalen oberen Grenzwerts der Maschine“ repräsentieren Werte außerhalb der historischen Daten für jene Maschine. Die Datenpunkte oberhalb der „Entwicklung, oberes Limit“ repräsentieren einen Wert, der die Spezifikationen übersteigt.
Der Sensorzustand kann auch auf Maschinendaten im Vergleich zu ähnlichen Maschinen basierend bestimmt werden, die zum selben Zeitpunkt und unter den gleichen oder ähnlichen Bedingungen laufen. Wenn die Sensormessungen deutlich von anderen Maschinen abweichen, kann dies ein Problem andeuten. Dies kann umgehend oder im Lauf der Zeit erfolgen. 6 stellt Sensordaten von drei Maschinen dar. Die Anhäufung von Punkten innerhalb des gestrichelten Kastens stellt Daten von einem verdächtigen Sensor dar.
7-9 zeigen eine Ausführungsform der Sensorzustandsprüfung 106, die vom Diagnosesystem durchgeführt werden kann. 7 stellt einen ersten Teil 700 der Sensorzustandsprüfung 106 dar, die einen Sicherheitswert eines barometrischen Druckmesssystems verwendet, um zur Zustandsbestimmung von Krümmersensoren beizutragen. Mit einer Maschine im Startstatus Zündung ein/Motor aus (Schritt 702) erhält das Diagnosesystem 20 alle zutreffenden Drucksensorenmesswerte. Alle Sensoren müssen absolute Drücke anzeigen, die nahe dem tatsächlichen barometrischen Druck liegen. Ein Vergleich zur Höhenlage der Maschine, wie vom barometrischen Drucksensor und von der Höhenlage der Maschine angegeben, kann auch zur Bestätigung der Genauigkeit des barometrischen Drucksensors verwendet werden. Im Zündung ein/Motor aus Status kann das Diagnosesystem auch Daten von anderen Sensoren erfassen und vergleichen.
Die Höhenlage der Maschine wird erhalten (Schritt 704), beispielsweise wie vom Techniker mit seiner Eingabe bestimmt, oder wie von GPS-Daten für mit Telematik ausgestatteten Maschinen erfasst. Die Einsatzhöhe des Motorsteuergerätes (ECU) wird (im Schritt 706) von einem barometrischen Drucksensor erfasst, der mit dem ECU kommuniziert. Die vom ECU berechnete Höhe wird mit der Höhe der Maschine verglichen, um zu bestimmen, ob es eine Differenz gibt (Schritt 708), die außerhalb des normalen Toleranzbereichs liegt. Wenn die Höhen von ECU und Maschine innerhalb der Toleranzen liegen, dann werden die anderen ECU-Luftdrucksensorwerte erfasst (Schritt 710). Wenn die Höhen von ECU und Maschine nicht innerhalb der Toleranzen liegen, wird das Vertrauen in das barometrische Drucksystem um die Höhe der Differenz gemindert (Schritt 712) und dann werden die anderen ECU-Luftdrucksensorwerte erfasst (Schritt 710).
Als nächstes wird bestimmt, ob unter den Druckmesswerten Ausreißer sind (Schritt 714). Wenn ein Ausreißer vorliegt, wird das Vertrauen in das barometrische Drucksystem um die Höhe der Different gesenkt (Schritt 716), bevor bestimmt wird, ob das Vertrauen in den barometrischen Druckmesswert unter einem gewissen Schwellenwert liegt (Schritt 718).
Wenn das Vertrauen in das barometrische Druckmesssystem unter einem gewissen Schwellenwert liegt, dann wird bestimmt, ob die barometrischen Drucksensormesswerte und der Median der anderen Luftdrucksensorwerte innerhalb der Toleranz liegen (Schritt 720). Wenn die barometrischen Drucksensormesswerte innerhalb der Toleranz liegen, dann ist es wahrscheinlich, dass es einen falschen Eintrag der Daten zur Höhe gab; das Vertrauen in das barometrische Druckmesssystem wird zurückgesetzt (Schritt 722) und die Höhe der Maschine wird neu berechnet (Schritt 704). Wenn die barometrischen Drucksensormesswerte nicht innerhalb der Toleranz liegen (z. B. beim Vergleich mit dem Medianwert der anderen Drucksensoren), wird eine Empfehlung gegeben, das barometrische Druckmesssystem zu testen (Schritt 724); dann wird die Diagnose beendet (Schritt 726).
Wenn das Vertrauen in das barometrische Druckmesssystem oberhalb des Schwellenwerts liegt, dann werden die Drucksensormesswerte gespeichert (Schritt 728) und das Diagnoseverfahren wird fortgesetzt (Schritt 730). Da diese Prüfung nur die Genauigkeit der Drucksensoren beim Messen des barometrischen Drucks bestätigt, könnte der Sensor immer noch fehlerhaft sein, wenn er bei gesteigerten Drücken geprüft wird.
8 stellt den zweiten Teil 800 einer Sensorzustandsprüfung dar. Im zweiten Teil 800 kann der Motor unter bestimmten Drehzahlen, Lasten und Luftsystem-Aktuatorpositionen betrieben werden (Schritt 802), wo die auf der Physik basierenden Modelle verwendet werden, um eine Schätzung des MAP vorzunehmen und wo der absolute Abgaskrümmerdruck (EMAP) als höchst präzise bekannt ist. Dies kann für manche Motoranwendungen unter normalen Betriebsbedingungen durchgeführt werden, Aufbringung einer externen Last (d. h. Nebenantrieb-Dynamometer oder Lastbank), oder durch Bestätigung der Erfüllung gewünschter Bedingungen durch Erfassen der zutreffenden Daten via Telematik. Da es unter Umständen nur einen kleinen Betriebstestbereich gibt, in dem alle Bedingungen für eine präzise Schätzungsberechnung erfüllt sind, könnte der Test den Techniker hinsichtlich der an den aktuellen Betriebsbedingungen vorzunehmenden erforderlichen Änderungen veranlassen, den Motor in den zutreffenden Testbereich zu bringen. Wenn die aktuelle, auf den Motor aufgebrachte Last als nicht ausreichend bestimmt wird, würde der Techniker zum Beispiel veranlasst werden, die Last zu steigern.
Es wird eine Festlegung getroffen, um zu sehen, ob ausreichend Proben erhalten wurden, um einen statistischen Durchschnitt zu ermitteln (Schritt 804). Wenn nicht, wird bestimmt, ob alle Bedingungen für den modellierten EMAP innerhalb des Betriebstestbereichs liegen (Schritt 806) und ob alle Bedingungen für den modellierten MAP innerhalb des Betriebstestbereichs liegen (Schritt 808). Wenn alle EMAP-Bedingungen im Betriebstestbereich liegen, werden die Werte des gemessenen und modellierten EMAP gespeichert (Schritt 810) und die Diagnose geht zu den MAP-Bedingungen über (Schritt 808). Wenn alle MAP-Bedingungen im Betriebstestbereich liegen, werden die Werte der gemessenen und modellierten MAP gespeichert (Schritt 812).
Als nächstes bestimmt die Sensorzustandsprüfung 106, ob der Ansaugluftstrom über einem Mindestdruck liegt (Schritt 814). Wenn die Luftansaugung nicht über einem Mindestdruck liegt, kehrt die Diagnose zurück, um zu bestimmen, ob ausreichend Proben für die Analyse erfasst wurden (Schritt 804). Wenn die Luftansaugung über einem Mindestdruck liegt, wird der gemessene Ansaugluftdruckwert gespeichert (Schritt 816) und die Diagnose kehrt zurück, um zu bestimmen, ob ausreichend Proben für die Analyse erfasst wurden (Schritt 804). Sobald ausreichend Proben gemessener und geschätzter MAP- und EMAP-Sensoren erfasst wurden, um einen statistischen Durchschnitt zu ermitteln (Schritt 804), geht die Diagnose (im Schritt 818) zum dritten Teil 900 der Sensorzustandsprüfung 106 über, wie in 9 dargestellt.
9 stellt einen dritten Teil 900 der Sensorzustandsprüfung 106 dar, der die durchschnittlichen gespeicherten modellierten und gemessenen Werte für EMAP und MAP vergleicht (Schritt 902). Wenn der Fehler zwischen den durchschnittlichen gemessenen und modellierten Drücken während des Motorbetriebs innerhalb der festgelegten Toleranzen liegt und die Sensoren auch die Messung des barometrischen Drucks mit Zündung ein/Motor aus korrekt anzeigten, dann besteht ein hohes Sicherheitsniveau, dass die MAP- und EMAP-Sensoren den Druck korrekt messen. Dies kann auch verwendet werden, um zu bestimmen, dass es wahrscheinlich keine Probleme mit dem Luftansaug- und -abgassystem wie etwa Lecks oder Einschränkungen gibt. Somit kann der Techniker bestimmen, dass die MAP- und EMAP-Sensoren nicht die Quelle der Beanstandung sind.
Im Vergleich wird bestimmt, ob die Differenz zwischen dem angegebenen und dem gemessenen EMAP innerhalb einer festgelegten Toleranz liegt (Schritt 904). Wenn sie nicht innerhalb der Toleranz liegt, wird die Sicherheit des EMAP-Messsystems um die Höhe der Differenz zwischen den gemessenen und modellierten Werten (Schritt 906) gesenkt und es wird bestimmt, ob der durchschnittlich gemessene EMAP größer ist als der modellierte EMAP (Schritt 908). Wenn der gemessene Wert größer ist, wird eine Empfehlung gegeben, dass es eine vermutete AGR-Kühlereinschränkung gibt (Schritt 910).
Im Vergleich wird bestimmt, ob die Differenz zwischen dem angegebenen und dem gemessenen MAP innerhalb einer festgelegten Toleranz liegt (Schritt 912). Wenn sie nicht innerhalb der Toleranz liegt, wird das Vertrauen des MAP-Messsystems um die Höhe der Differenz zwischen den gemessenen und modellierten Werten (Schritt 914) gesenkt und es wird bestimmt, ob der durchschnittlich gemessene MAP kleiner ist als der modellierte MAP (Schritt 916). Wenn der gemessene Wert kleiner ist als der modellierte Wert, wird eine Empfehlung gegeben, dass es ein vermutetes Leck im Ansaugsystem gibt (Schritt 918).
In dem Vergleich wird bestimmt, ob die Differenz zwischen dem Ansaugluftdruckwert bei Zündung ein/Motor aus und dem Ansaugluftdruckwert bei laufendem Motor größer ist als die eingestellte Toleranz (Schritt 920). Wenn sie größer ist als die Toleranz, dann wird das Vertrauen in das Ansaugluft-Druckmesssystem um die Höhe der Differenz zwischen den gemessenen und modellierten Werten gemindert (Schritt 922). Wenn der Ansaugluftdruck bei laufendem Motor erheblich geringer ist als der Ansaugluftdruck bei Zündung ein/Motor aus, wird eine Empfehlung gegeben, dass es eine vermutete Luftfiltereinschränkung gibt (Schritt 924).
Wenn die Differenz zwischen dem Ansaugluftdruck bei Zündung ein/Motor aus und dem Ansaugluftdruck bei laufendem Motor geringer ist als eine eingestellte Toleranz (Schritt 926), dann wird das Vertrauen in das Ansaugluft-Druckmesssystem um eine Höhe der Differenz zwischen den gemessenen und modellierten Werten (Schritt 928) gemindert und es wird eine Empfehlung gegeben, dass es vermutlich einen fehlenden oder leckenden Luftfilter gibt (Schritt 930).
Wenn der Fehler zwischen den gemessenen und erwarteten Drücken während des Motorbetriebs nicht innerhalb einer festgelegten Toleranz liegt, verwendet der Test 106 Logik, um die Bestimmung der Ursache zu versuchen. In Fällen, in denen beispielsweise sowohl MAP- als auch EMAP-Sensoren einen erheblichen Fehler zwischen dem gemessenen und dem modellierten Druck angibt und die Richtung des Fehlers für gemessenen MAP und modellierten EMAP dieselbe ist, ist es möglich, dass der MAP-Sensormessfehler den Fehler zwischen gemessenem und geschätztem EMAP verursacht. Dies liegt an einer angenommenen Änderung der Dichte der Ansaugluft, die in den auf der Physik basierenden, geschätzten EMAP-Druck einfließt. Der gemessene EMAP ist allerdings kein bedeutender Faktor für die Berechnung des geschätzten MAP, weshalb ein Fehler nur im gemessenen EMAP gegenüber dem geschätzten Druck anzeigen würde, dass das Problem eher allein das Abgassystem oder den EMAP-Sensor betrifft.
Das Vertrauen in den zutreffenden Sensor wird verringert, wenn bestimmt wird, dass es vermutlich auf einem Fehler zwischen den gemessenen und modellierten Werten basiert und der Test Logik anwendet, um das vermutete System zu isolieren (Schritte 906, 914, 922). Dieses Vertrauen geht mit dem Zündung ein/Motor aus-Vertrauen einher, das durch die Messung des barometrischen Druckes durch den Sensor festgelegt ist. Wenn das Gesamtvertrauen in den Sensor unter einem Schwellenwert liegt, dann wird der Techniker durch den Test informiert, dass das MAP- oder EMAP-Messsystem (z. B. Sensor und Verdrahtung) verdächtig ist (Schritt 934).
Es kann andere Ursachen für erhebliche Fehler zwischen gemessenen und geschätzten Drücken geben, außer einem fehlerhaften Sensor. Beispielsweise kann ein Leck in einem unter Druck stehenden Ansaugluftsystem (Ladeluftleck) dazu führen, dass der gemessene MAP unter dem geschätzten MAP liegt. Dies kann auch zu einem Fehler zwischen gemessenem und geschätztem EMAP führen, wie zuvor beschrieben. Daher muss der Test anzeigen, dass der Techniker die Anlage vor dem Austausch des MAP-Sensors auf Ansaugluftlecks prüfen muss.
Abschließend können alle Empfehlungen an einen Benutzer ausgegeben werden (Schritt 936) und die Sensorzustandsprüfung 106 ist abgeschlossen.
Obwohl die Krümmerdrucksensoren oben erörtert werden, sind weitere Ausführungsformen auf die Bestimmung des Sensorzustands für andere Motorsysteme bezogen, die unter Verwendung einer Live-Verbindung oder von Telematikdaten durchgeführt werden können.
Ein Alternativbeispiel schließt den Motor im Leerlauf (z. B. < 1000 U/min) in einem Nicht-AGR-Bereich (AGR-Ventilzustand prüfen) und den Vergleich der tatsächlichen und geschätzten Messwerte des Krümmerluftdrucksensors (MAP) oder anderer Sensoren ein, wie zutreffend.
Ein weiteres Beispiel schließt den Betrieb des Motors unter verschiedenen Drehzahl- und Lastbedingungen und den Vergleich der tatsächlichen Werte mit den geschätzten Werten von Motorsensoren ein. Dies kann für manche Motoranwendungen unter normalen Betriebsbedingungen durchgeführt werden, Aufbringung einer externen Last (d. h. Dynamometer oder Lastbank), oder durch Bestätigung der Erfüllung gewünschter Last- und Drehzahlbedingungen durch Erfassen der zutreffenden Daten via Telematik.
Ein weiteres Beispiel schließt die Beobachtung der Änderungsrate oder des Frequenzgangs für die Drucksensoren unter anderen Betriebsbedingungen ein.
Ein weiteres Beispiel schließt die Beobachtung der Druck- oder Delta-Druckwerte einzelner Sensoren ein, die unter bestimmten Bedingungen einen kontinuierlichen Versatz zueinander haben.
Ein weiteres Beispiel schließt die Justierung der Abgasrückführungsmodi (AGR) und den Vergleich der Werte des Abgaskrümmer-Drucksensors (EMAP) mit denen des MAP-Sensors ein.
Ein weiteres Beispiel schließt die Verwendung intrusiver Diagnostik ein, bei der ein Techniker einen Motorsensor, ein Ventil oder einen Aktuator trennt und die tatsächlichen Werte mit den geschätzten Werten der Motorsensoren vergleicht. Beispielsweise kann der Techniker den EMAP-Sensor trennen.
Ein weiteres Beispiel schließt die Verwendung intrusiver Diagnostik ein, bei der Testbefehle zum Ändern des Aktuators und der Ventilpositionen gegeben werden und die tatsächlichen Werte der Motorsensoren mit geschätzten oder modellierten Werten verglichen werden. Zum Beispiel: Position der variablen Turbinengeometrie (VGT), AGR-Ventilposition, Drosselklappenposition, Stellklappenposition, Dosierventilposition und/oder Steuerventilposition für die auf Harnstoff basierende Flüssigkeit (DEF).
Eine weitere intrusive Diagnoseprüfung kann die Veränderung des Motorbetriebsstatus einschließen, um verschiedene Betriebsmodi zu steuern und die tatsächlichen und die geschätzten Werte der Motorsensoren zu vergleichen. Die verschiedenen Betriebsmodi können AGR-Modus, Kraftstoffmodus und forciertes Abgastemperaturmanagement (ETM) einschließen.
Die vorhergehende detaillierte Beschreibung der bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wurde für den Zweck der Erklärung der allgemeinen Prinzipien und praktischen Anwendung gegeben, so dass Fachleute auf diesem Gebiet die Offenbarung für diverse Ausführungsformen und mit diversen Modifikationen verstehen, die für die jeweils angedachte Verwendung geeignet sind. Diese Beschreibung ist nicht unbedingt als erschöpfend oder zur Einschränkung der Offenbarung auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen gedacht. Alle hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder Elemente können miteinander kombiniert werden, um diverse weitere Ausführungsformen zu bilden, die nicht spezifisch offenbart werden. Dementsprechend sind weitere Ausführungsformen möglich und dazu vorgesehen, in dieser Spezifikation und dem Umfang der angefügten Ansprüche erfasst zu sein. Die Spezifikation beschreibt spezifische Beispiele, um ein allgemeineres Ziel zu erreichen, das auf eine andere Weise erreicht werden könnte.
Die in diesem Antrag verwendeten Begriffe „Vorderseite“, „Rückseite“, „obere“, „untere“, „aufwärts“ und „abwärts“ und andere auf die Richtung bezogene Benennungen sind dafür vorgesehen, die Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern und sollen nichtdie Struktur der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine bestimmte Position oder Orientierung einschränken. Begriffe zum Ausmaß, wie „erheblich“ oder „etwa“ sind von jenen Fachleuten auf dem Gebiet als Bezug auf angemessene Bereiche außerhalb des gegebenen Wertes zu verstehen, beispielsweise mit der Herstellung, Montage und Verwendung der beschriebenen Ausführungsformen zusammenhängende generelle Toleranzen.

Claims

Motordiagnosesystem, umfassend: ein Steuersystem, das eine funktional mit einem Motor verbundene Steuerung aufweist; ein Überwachungssystem, das einen funktional mit dem Motor verbundenen Sensor hat; und ein funktional mit dem Motor verbundenes Diagnosesystem, wobei das Diagnosesystem zum Implementieren eines Sensordiagnoseverfahrens konfiguriert ist, das eine Sensorzustandsprüfung einschließt, wobei die Sensorzustandsprüfung den Vergleich eines gemessenen Wertes eines Sensors mit einem erwarteten Wert und die Bestimmung des Sensorzustands, basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem erwarteten Wert, einschließt.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 1, wobei die Sensorzustandsprüfung den Motor veranlasst, unter einer Testbedingung zu laufen und während der Testbedingung Sensordaten aufzeichnet.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 2, wobei die Testbedingung eine Drehzahlbedingung und eine Motorlastbedingung einschließt.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 2, wobei die Testbedingung Aktuator- und Ventilpositionen einschließt.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 2, wobei die Testbedingung die Justierung eines Abgasrückführungsmodus einschließt.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 1, wobei die Sensorzustandsprüfung einen Teil einschließt, der Daten in einem Zündung ein/Motor aus Zustand erfasst.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 6, wobei die Daten barometrische Druckdaten einschließen.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 7, wobei der Zustand des Sensors über ein Druckmess-Zuverlässigkeitsventil bestimmt wird.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 1, wobei das Sensordiagnoseverfahren eine Telematik-Datenanalyse einschließt.
Motordiagnosesystem nach Anspruch 9, wobei die Telematik-Datenanalyse den Vergleich von Datenverschiebungen im Lauf der Zeit, den Vergleich plötzlicher Datenverschiebungen, den Vergleich von Daten, die einen Schwellenwert übersteigen, und den Vergleich von Daten mit ähnlichen Maschinen vom Sensor einschließt.