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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen
von kritischen, insbesondere katalysatorgefährdenden, Füllständen im Tank eines Kraftfahrzeugs
nach den Oberbegriffen der unabhängigen
Ansprüche.
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In
Fahrzeugen, die mit Katalysatoren ausgerüstet sind, kann es durch vollständiges Leerfahren des
Tanks zu Katalysatorausfällen
kommen. Wenn nämlich
der Tankinhalt zur Neige geht, fördert
die Kraftstoffpumpe sporadisch Gas statt Flüssigkeit. Dabei kann die notwendige
Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren Zylindern der Brennkraftmaschine des
Kraftfahrzeugs so stark absinken, dass Verbrennungsaussetzer entstehen.
Der unverbrannte Kraftstoff wird sodann zusammen mit Sauerstoff
im Katalysator nachverbrannt, wodurch die Temperatur des Katalysators
ansteigt. Der Temperaturanstieg kann dabei so beträchtlich
sein, dass es zu einer dauerhaften Schädigung des Katalysators kommt.
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Gemäß dem neuesten
Forderungs-Vorschlags-Katalog der kalifornischen Umweltbehörde (CARB)
müssen
Automobilhersteller einen Ausfall des Katalysators innerhalb der
ersten 100.000 Meilen ersetzen. Wenn darüber hinaus während der
Garantiezeit ein bestimmter Prozentsatz der Katalysatoren ausfällt, fordert
die kalifornische Umweltbehörde sogar
eine Rückrufaktion.
Derartige Maßnahmen sind
für Automobilhersteller äußerst nachteilig,
da sie mit erheblichem Aufwand und erheblichen Kosten verbunden
sind. Außerdem
kann das Ansehen des Herstellers auf dem Markt Schaden nehmen.
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Es
besteht deshalb ein sehr großes
Interesse seitens der Automobilhersteller, Katalysator-Ausfälle, die
durch das Verhalten des Fahrers, beispielsweise durch das unerlaubte
vollständige
Leerfahren des Tankes, entstanden sind, von den technisch bedingten
Ausfällen
zu unterscheiden.
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In
DE 36 19 879 A1 ist
eine Schutzschaltung für
katalytische Abgasnachbehandlungsvorrichtungen beschrieben, welche
Fehler erkennt, die zu einer Gefährdung
des Katalysators führen
können.
Als eine mögliche
Gefährdung
wird die vollständige
Entleerung des Kraftstofftank betrachtet. Die Gefährdung des
Katalysators wird dem Fahrer über
eine Leuchtdiode signalisiert.
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In
DE 37 35 234 A1 ist
eine Zündanlage
für eine
Brennkraftmaschine beschrieben, die überhitzungsbedingte Katalysatorschäden aufgrund
von Verbrennungsaussetzern der Brennkraftmaschine in Folge von Störungen der
Zündanlage
verhindert. Zu diesem Zweck werden dem Fahrer des Kraftfahrzeugs
das Auftreten von Störungen
in der Zündanlage
angezeigt. Wenn der Fahrer auf das Signal nicht reagiert, erfolgt
ein Eingriff in die Motorsteuerung, um den Katalysator zu schützen.
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In
DE 43 32 946 A1 sind
eine Tankfüllstands-Messvorrichtung
und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben.
Mit der Tankfüllstands-Messvorrichtung
wird eine definierte Restmenge im Kraftstofftank gemessen, um das Leerfahren
des Tanks und eine Schädigung
des Katalysators aufgrund von Verbrennungsaussetzern zu vermeiden.
Dies wird durch einen gestuften Prozess erreicht, bei welchem dem
Fahrer zunächst
das Erreichen einer bestimmten Rest-Kraftstoffmenge signalisiert
wird. Reagiert der Fahrer nicht und sinkt der Füllstand weiter ab, erfolgt
eine automatische Abschaltung der Brennkraftmaschine, um eine Beschädigung des
Katalysators zu vermeiden.
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In
US 5,311,138 A ist
eine Schaltungsanordnung zur Überwachung
einer elektrischen Last sowie der Verkabelung der elektrischen Last
beschrieben, welche aufgetretene Fehler in einen Speicher hinterlegt,
der im Rahmen einer Diagnose zu einem späteren Zeitpunkt ausgelesen
werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu vermitteln,
welche eine Unterscheidung zwischen einem Katalysatorschaden, der
aufgrund eines leeren Tanks entstanden ist, und einem technisch
bedingten Schaden ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird bei einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen
der unabhängigen
Patentansprüche
erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass von dem Füllstandsmessmittel erfasste
kritische Füllstandswerte
von einer Schaltungsanordnung erkannt, von einer Störleuchte,
die beispielsweise mit der Aufschrift „Reserve mit KatGefährdung" versehen und gut
sichtbar im Sichtbereich des Fahrers angeordnet ist, angezeigt werden,
und zusammen mit dem Betriebszustand der Störleuchte in einem Speicher
als Speicherinfor mation abgespeichert werden, daß Verbrennungsaussetzer der
Brennkraftmaschine erkannt und in dem Speicher als weitere Speicherinformation
abgespeichert werden, und daß die
Speicherinformationen bei gleichzeitigem Vorhandensein von Verbrennungsaussetzern
sowie durch die Störleuchte
angezeigten kritischen Füllstandswerten
verknüpft werden,
so daß beim
späteren
Auslesen dieser verknüpften
Speicherinformationen festgestellt werden kann, ob die Verbrennungsaussetzer
auf einem kritischen Füllstandswert
beruhten. Hierdurch läßt sich
in jedem Fall ein durch den Fahrer verursachter Katalysatorschaden
erkennen und dokumentieren. So lassen sich beispielsweise das Weiterfahren
trotz Aufleuchtens der Störleuchte,
d.h. bei Unterschreiten kritischer Füllstandswerte, und dabei gleichzeitig
auftretenden Verbrennungsaussetzern dokumentieren, so daß ein hierdurch
verursachter Katalysatorschaden aufgrund einer solchen Fehlbedienung
des Kraftfahrzeugs nachweisbar ist. Es läßt sich mithin eine Unterscheidung
treffen zwischen einem technisch bedingten Ausfall des Katalysators
und einem solchen, den der Fahrer des Kraftfahrzeugs verursacht
hat.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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So
ist es beispielsweise von Vorteil, daß die Störleuchte selbst zusätzlich auf
Defekte überwacht wird
und daß eine
Information über
die Funktionsfähigkeit
der Störleuchte
zusammen mit der Füllstands- und
der Aussetzerinformation gespeichert wird.
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Hierdurch
ist es möglich,
einen Störleuchten-Defekt
festzustellen und zu dokumentieren. Wenn nämlich die Störleuchte defekt
ist, d.h. im Fall eines katalysatorgefährdenden Füllstands nicht leuchtet kann
eine möglicherweise
auftretende Schädigung
des Katalysators bei leergefahrenem Tank nicht ohne weiteres dem
Fahrer angelastet werden. Vorteilhafterweise wird die Störleuchte
daher beim Start des Fahrzeuges kurz eingeschaltet. Leuchtet sie
dann nicht, muß sie
vom Fahrer gegen eine intakte Leuchte ausgetauscht werden. Geschieht
dies nicht, so kann eine später
erfolgende Schädigung des
Katalysators bei leergefahrenem Tank dem Fahrer angelastet werden.
Mit anderen Worten: Fällt
eine Lampe während
des Betriebs des Fahrzeugs aus, so muß der Fahrer diesen Lampenausfall
spätestens bei
einem Neustart des Fahrzeugs bemerken und die defekte Störleuchte
durch eine intakte ersetzen.
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Vorteilhafterweise
werden die Verbrennungsaussetzer beispielsweise über die mittels eines Drehzahlgeberrads
erfaßte
Laufruhe der Brennkraftmaschine, die Verbrennungslichtintensität, den Brennraumdruck,
den pulsierenden Druck im Auspuff oder ein Signal einer Sauerstoffsonde
im Abgas der Brennkraftmaschine erfaßt.
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Die
in dem Speicher abgespeicherten Daten können vorteilhafterweise später zu Diagnosezwecken
abgerufen werden und der Speicher im Anschluß daran gelöscht werden. So läßt sich
auf einfache Weise nicht nur feststellen und nachweisen, daß eine Schädigung des
Katalysators aufgrund von durch einen leergefahrenen Tank hervorgerufenen Verbrennungsaussetzern
verursacht wurde, sondern es läßt sich
darüber
hinaus auch dokumentieren, daß der
Fahrer eine leuchtende Störleuchte,
die ihn auf eine mögliche
Schädigung
des Katalysators hinwies, ignoriert hat, und daher die Schädigung des
Katalysators billigend in Kauf nahm. In diesem Falle ist der Ausfall
des Katalysators dem Fahrer anzulasten.
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Vorzugsweise
ist der Speicher ein EEPROM, das zu Diagnosezwecken auslesbar ist.
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Die
Schaltungsanordnung ist vorteilhafterweise Bestandteil eines Steuergerätes der
Brennkraftmaschine.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand
der 1, die schematisch eine Vorrichtung zum Erfassen
und Dokumentieren von Katalysatorschäden aufgrund von kritischen,
insbesondere katalysatorgefährdenden, Füllständen im
Tank eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine zeigt, noch
näher erläutert. Die 2 offenbart
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem auch die Funktionsfähigkeit der Störleuchte überwacht
wird.
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Der
Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Erfassen und Dokumentieren von Katalysatorschäden aufgrund
von kritischen, insbesondere katalysatorgefährdenden Füllstandswerten im Tank eines Kraftfahrzeugs
mit einer Brennkraftmaschine zu vermitteln, welche auf einfache
Weise bei einer späteren Wartung
des Fahrzeugs eine Unterscheidung dahingehend ermöglichen,
ob ein Katalysatorschaden auf einen technischen Defekt zurückzuführen ist
oder ob er durch eine Fehlbedienung des Fahrers hervorgerufen wurde.
Dabei soll eine zusätzliche Störleuchte, die
beispielsweise die Aufschrift "Reserve
mit Kat-Gefährdung" trägt, dem
Fahrer anzeigen, daß der
Füllstand
des Tanks eine Höhe
erreicht hat, welche eine Katalysatorschädigung zur Folge haben kann.
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Im
Ausführungsbsp.
der 2 soll die dem Fahrer angezeigte Information,
nämlich
der Betriebszustand der Störleuchte,
d.h. ob diese Störleuchte leuchtet
oder nicht leuchtet, in einem Speicher als Speicherinformation abgespeichert
werden. Auf diese Weise läßt sich
dokumentieren, daß eine
Störleuchte
im Blickfeld des Fahrers aufgeleuchtet hat.
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Darüber hinaus
soll in dem Speicher als weitere Speicherinformation gespeichert
und damit dokumentiert werden, wenn es zu Verbrennungsaussetzern
kommt, die zu einer Schädigung
des Katalysators führen,
wobei insbesondere die Speicherinformationen bei gleichzeitigem
Vorhandensein von Verbrennungsaussetzern sowie durch die Störleuchte angezeigten
kritischen Füllstandswerten
verknüpft werden,
so daß beim
späteren
Auslesen dieser verknüpften
Speicherinformation festgestellt werden kann, ob die Verbrennungsaussetzer
auf einem kritischen Füllstandswert
beruhten. Auf diese Weise läßt sich
später
durch Abfragen der gespeicherten Daten belegen, daß die Schädigung des
Katalysators durch ein Fehlverhalten des Fahrers, nämlich durch
Leerfahren des Tanks verursacht wurde.
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Das
Verfahren zum Erfassen und Dokumentieren von Katalysatorschäden aufgrund
von kritischen, insbesondere katalysatorgefährdenden Füllstandswerten im Tank eines
Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, läßt sich am besten an hand der in
den Figuren dargestellten Vorrichtungen erläutern.
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Wie
aus der 1 umfaßt die Vorrichtung eine an
der Batteriespannung des Kraftfahrzeugs Ubat anliegende Störleuchte 1,
die über
einen Schalter 2 ein- und ausgeschaltet werden kann. Der
Schalter schließt
dabei immer dann, wenn der mit Hilfe eines an sich bekannten Füllstandsmeßmittels 9 erfaßte Füllstand
in dem Tank 10 eines Kraftfahrzeugs unter ein vorgegebenes
Niveau, bei dem Schädigungen des
Katalysators 11 zu befürchten
sind, sinkt.
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Die
Störleuchte 1 ist
dabei gut sichtbar im Sichtfeld des Fahrers angeordnet. Sie trägt beispielsweise
die Aufschrift "Reserve
mit Kat-Gefährdung". Darüber hinaus
wird der Fahrer in der Bedienungsanleitung zu dem Kraftfahrzeug
darauf hingewiesen, daS ein Aufleuchten der Störleuchte 1 eine mögliche Schädigung des
Katalysators anzeigt und deshalb ein Weiterfahren vermieden werden
sollte.
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Zur
Erfassung von kritischen Füllstandswerten
wird eine an dem Punkt 3 liegende Spannung, d.h. die an
der Störleuchte 1 liegende
Spannung der Schaltungsanordnung 4 zugeführt.
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In
der Schaltungsanordnung 4 ist nun parallel zu der Störleuchte 1 ein
Widerstand R angeordnet. Zur Erfassung der an der Störlampe 1 anliegenden Spannung
wird eine Spannung Ur zwischen einem Punkt 6 und der Masse
abgegriffen. Sobald der Schalter 2 geschlossen ist, d.h.
die Störleuchte 1 angeschaltet
ist und leuchtet, nimmt die Spannung Ur den Wert 0V an. Dieser Betriebszustand
der Störleuchte 1,
d.h. die Spannung Ur wird einem Dauerspeicher, beispielsweise einem EEPROM 8 zugeführt und
in diesem als Speicherinformation abgespeichert. Auf diese Weise
laßt sich
das Aufleuchten der Störleuchte 1 festhalten
und so dokumentieren.
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Gleichzeitig
werden von der Schaltungsanordnung 4 möglicherweise auftretende Verbrennungsaussetzer
des Antriebsmotors 12 mit einem Mittel 13 zur
Aussetzererkennung erkannt und in dem EEPROM 8 als weitere
Speicherinformation gespeichert. Bei gleichzeitigem Vorhandensein
von Verbrennungsaussetzern sowie durch die Störleuchte angezeigten kritischen
Füllstandswerten
werden die Speicherinformationen verknüpft.
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Verbrennungsaussetzer
können
dabei auf die unterschiedlichste Art und Weise erfaßt werden. Das
Mittel 13 symbolisiert beispielsweise die an sich bekannten
Verfahren der Auswertung der Laufruhe über die mittels eines Drehzahlgeberrads
erfaßten Drehzahlsignale
der Brennkraftmaschine, bzw. des Antriebsmotors, die Verbrennungslichtintensität, den Brennraumdruck,
den pulsierenden Druck im Auspuff, oder ein Signal einer Sauerstoffsonde
im Abgas der Brennkraftmaschine oder auch durch Verknüpfung einer
oder mehrerer dieser Größen gewonnene Aussetzerinformationen.
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Treten
nun während
des Aufleuchtens der Störleuchte 1 Verbrennungsaussetzer
auf, so sind diese auf einen leergefahrenen Tank zurückzuführen und
insoweit dem Verantwortungsbereich des Fahrers zuzuschreiben. Eine
hierdurch auftretende Schädigung
des Katalysators ist demnach nicht auf einen technischen Defekt,
sondern auf ein Fehlverhalten des Fahrers zurückzuführen. Dieses Fehlverhalten
kann durch ein späteres
Auslesen der obenerwähnten
verknüpften
Speicherinformationen festgestellt und so eindeutig belegt werden,
daß Verbrennungsaussetzer
auf einem kritischen Füllstandswert beruhten.
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Vorteilhafterweise
wird die Störleuchte
1 insbesondere
vor dem Ingangsetzen des Kraftfahrzeugs auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. Eine
Möglichkeit
dazu ist in der
2 dargestellt. Im Unterschied zur
1 wird
die Störleuchte
nicht direkt über
den mit dem Füllstandsanzeiger
gekoppelten Schalter
2 ein und ausgeschaltet. Die Lampenansteuerung
geschieht vielmehr über
eine Endstufe
15, die vom Steuergerätrechner
16 abhängig vom
Schaltzustand des Schalters
2 gesteuert wird. Auch hier
wird die Lampe bei einem katalysatorgefährdenden Füllstand eingeschaltet: Bei
nahezu leerem Tank schließt Schalter
2 und
die Spannung Ur ändert
sich vom Batteriespannungsniveau Ubatt bzw. vom Niveau einer an
den Rechnereingang
16a angepaßten Teilspannung UV auf den
Wert Null. Daraufhin wird über
den Rechnerausgang
16b und die Endstufe
15 die
Lampe
1 eingeschaltet. Die Endstufe
15 besitzt
eine Endstufenüberwachung
14,
mit der Kurzschlüsse
der Störlampenstromversorgung
nach Masse oder zur Batteriespannung sowie ein Kabelbruch oder ein
Bruch der Glühwendel
der Lampe detektiert werden kann. Eine derartige Endstufenüberwachung
ist bspw. aus der
US
5 311 138 A bekannt, deren Inhalt bezüglich der Ausgestaltung der
Enstufendiagnose als an dieser Stelle mitoffenbart gelten soll.
Von der Endstufenüberwachung
wird ein Signal über
die Funktionsfähigkeit
der Störlampe
einem Eingang
16c des Rechners zugeleitet und ggf zusammen
mit den Füllstands-
und Aussetzerinformationen verknüpft.
Vorteilhafterweise wird die Lampe vom Rechner auch in zeitlicher
Verbindung mit einem Start des Motors eingeschaltet, bspw. beim
Einschalten der Zündung. Der
Fahrer kann deshalb bei Einschalten der Zündung die Funktionsfähig keit
der Störleuchte
1 überprüfen. In
der Bedienungsanleitung zu dem Kraftfahrzeug wird der Fahrer dabei
darauf hingewiesen, daß er
unbedingt eine nicht funktionsfähige
Störleuchte
1 durch
eine funktionsfähige
ersetzen muß,
da bei einer nicht funktionsfähigen
Störleuchte
1 auftretende Katalysatorschädigungen
durch Zündaussetzer sonst
ihm zugerechnet werden müssen.
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Gleichzeitig
läßt sich
die Funktionsfähigkeit der
Störleuchte 1 beim
Einschalten der Zündung durch
Abspeichern in dem EEPROM 8 dokumentieren.
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Darüber hinaus
wird der Betriebszustand der Störleuchte 1 auch
kontinuierlich während
des Betriebs des Kraftfahrzeugs erfaßt und abgespeichert.
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Fällt beispielsweise
die Störleuchte 1 während des
Betriebs des Fahrzeugs aus, so ist dies als technischer Defekt anzusehen,
der dem Fahrer nicht angelastet werden kann. Bei einem Neustarten
des Fahrzeugs muß der
Fahrer jedoch den Ausfall der Störleuchte 1 bemerken
und diese durch eine funktionsfähige
ersetzen. Unterläßt er dies,
so ist eine eventuelle Katalysatorschädigung ebenfalls auf eine Fehlbedienung
zurückzuführen, und
die dabei entstehenden Kosten für
den Austausch des Katalysators sind vom Fahrer zu tragen.
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Durch
die Aufzeichnung sowohl von Verbrennungsaussetzern als auch des
Betriebszustands der Störleuchte 1 und
der Verknüpfung
dieser Speicherinformationen laßt
sich so später
immer feststellen, ob Verbrennungsaussetzer durch einen leergefahrenen
Tank verursacht wurden und insoweit dem Fahrer anzulasten sind oder
ob sie durch einen technisch bedingten Defekt verursacht wurden.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
genau die Information gespeichert wird, die dem Fahrer auch zur
Verfügung
stand. Eine Schutzbehauptung des Fahrers, die Störleuchte 1 habe beispielsweise
nicht aufgeleuchtet, kann so auf einfache Weise überprüft werden.
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Es
ist daher immer möglich,
vom Fahrer verursachte Schädigungen
des Katalysators von solchen zu unterscheiden, die von technischen
Defekten hervorgerufen wurden. So können überflüssige Garantieleistungen oder
Rückrufaktionen
vermieden werden.
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Abschließend sei
noch darauf hingewiesen, daß die
Schaltungsanordnung 4 in Form von analoger, digitaler oder
auch hybrider Technik aufgebaut sein kann. Es ist auch möglich, daß sie ganz
oder teilweise zusammengefaßt,
entsprechende Bereiche von programmgesteuerten digitalen Systemen,
beispielsweise Mikrorechnern, Mikroprozessoren, digitalen und analogen
Logikschaltungen und dgl. umfassen kann Darüber hinaus kann die Schaltungsanordnung 4 auch
Teil eines Steuergeräts
(nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine sein
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Des
weiteren kann das EEPROM 8 sowohl Teil der Schaltungsanordung 4 als
auch Teil des Steuergeräts
der Brennkraftmaschine sein.