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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft die Ausblendung des Einflusses eines leeren Tanks
auf die On-Board-Diagnose bei Kraftfahrzeugen, die von Verbrennungsmotoren
angetrieben werden.
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Gesetzgeberische
Forderungen verlangen die Diagnose aller abgasrelevanten Bauteile
eines Kraftfahrzeuges. Fehler, die zu einer Überschreitung des 1,5fachen
Abgasgrenzwertes führen,
müssen
im laufenden Betrieb des Fahrzeuges erkannt und beispielsweise durch
Einschalten einer Fehlerlampe angezeigt werden. Beim Aufleuchten
der Diagnoselampe ist der Fahrer aufgefordert, umgehend eine Werkstatt
anzufahren und den Fehler beheben zu lassen. Ein unnötiger Werkstattbesuch
als Folge einer irrtümlichen
Ansteuerung der Fehlerlampe ist nach Möglichkeit zu vermeiden.
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Der
Gesetzgeber erlaubt eine Abschaltung von Diagnosefunktionen oder
einen verzögerten Fehlereintrag,
wenn die Umweltbedingungen eine irrtümliche Fehlererkennung wahrscheinlich
machen, z.B. bei niedrigem Luftdruck in großen Höhen.
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Aus
der
US 5 15 059 A ist
in diesem Zusammenhang eine Ausblendung der Erfassung bzw. Registrierung
von Fehlern bei leerem Tank bekannt. Diese Maßnahme wird mit der Möglichkeit
begründet,
dass bei fast leerem Tank neben Kraftstoff auch Luft in die Kraftstoffversorgung
des Verbrennungsmotors gerät.
Als Folge verschlechtert sich die Genauigkeit der Kraftstoffdosierung.
Es treten erhebliche Gemischabmagerungen auf, die wiederum zu deutlichen
Anfettungsreaktionen in einem geschlossenen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Regelkreis
führen können. Die
Gemischabweichungen, insbesondere die Abmagerungen können Verbrennungsaussetzer zur
Folge haben. Je nach Konstruktion des Kraftstofftanks können vom
ersten Auftreten der Abmagerungen bis zum endgültigen Fahrzeugstillstand noch mehrere
Kilometer zurückgelegt
werden. Betroffen von diesem Effekt sind eine Reihe von Diagnosefunktionen,
die mit Fehlermeldungen reagieren. Diese Fehlermeldungen sollen,
da sie nicht aus einer defekten Komponente resultieren, nicht zu
einer Ansteuerung der Fehlerlampe führen. Betroffene Diagnosefunktionen
sind beispielsweise die Verbrennungsaussetzererkennung, die Diagnose
des Kraftstoffversorgungssystems, die Diagnose der Lambdaregelung mittels
der Lambdaregelung hinter dem Katalysator, die Diagnose des Katalysators
sowie die Diagnose der Lambdasonde.
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In
der
DE 195 48 684
A1 ist ein Diagnoseverfahren für einen Verbrennungsmotor beschrieben, bei
welchem abgasrelevante Fehlfunktionen erfasst und abgespeichert
werden. Gleichzeitig wird ein Tank-Füllstandswert ermittelt und
ebenfalls abgespeichert. Auf diese Weise ist es möglich, Fehlfunktionen
und Füllstand über mehrere
Fahrzyklen eines Kraftfahrzeugs zu verfolgen und eine Unterscheidung
zwischen Fehlfunktionen, die durch einen unterschiedlichen Tank-Füllstand
bedingt sein können, die
beim Nachzutanken verschwinden, und tatsächlichen Fehlfunktionen zu
treffen.
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In
der
EP 0 624 776 A1 ist
ein Verfahren zur Aussetzererkennung einer Brennkraftmaschine bekannt
geworden, bei welchem die Aussetzererkennung für ein vorgegebenes Zeitintervall
ausgeblendet wird, wenn über
einen Tankdrucksensor eine schlechte Wegstrecke erkannt wird.
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Aus
der
WO 97/15 468 A2 ist
ein Verfahren zum Erfassen und Dokumentieren von Katalysatorschäden bekannt
geworden, bei welchem gespeicherte Informationen über Verbrennungsaussetzer einer
Brennkraftmaschine und kritische Zustände im Kraftstofftank zur Auswertung
in Beziehung gebracht werden.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Fehlermeldungen
von On-Board-Diagnosefunktionen in Verbindung mit dem Tankfüllstand
so auszuwerten, dass aus Kraftstoffmangel resultierende Fehlermeldungen
möglichst
nicht registriert werden, andererseits jedoch sicherzustellen, dass
echte Fehler, das heißt
solche, die nicht aus einem Kraftstoffmangel resultieren, auch bei
niedrigem Tankfüllstand
auf jeden Fall erkannt werden.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung basiert darauf, daß durch
einen Defekt verursachte Fehlermeldungen über einen längeren Zeitraum auftreten als
durch Kraftstoffmangel verursachte Fehler. Vom ersten Auftreten
der Auswirkungen eines leergefahrenen Tanks bis zum endgültigen Ausgehen
des Verbrennungsmotors wegen Kraftstoffmangels kann nur noch eine
begrenzte Menge Kraftstoff angesaugt werden. Die damit von einem
Kraftfahrzeug zurücklegbare
Strecke ist in der Regel kürzer
als die Strekke, die einem Abgastest FTP75 entspricht. Ein wesentliches
Merkmal der Erfindung besteht darin, die Fehlermeldung für diejenige
Zeitspanne zu verzögern,
in der das Fahrzeug bei nahezu leerem Tank ohne Nachtanken betrieben werden
kann.
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Vorteilhafterweise
wird die Verzögerungszeitspanne
an den Verbrauch einer bestimmten Mindestmenge Kraftstoff geknüpft, wobei
ein Maß für diese
Menge aus im Steuergerät
vorliegenden Daten, bspw. dem Lastsignal oder den Einspritzzeiten gebildet
werden kann. Alternativ dazu kann auch eine feste Verzögerungszeit
vorgegeben sein. Die Verzögerungszeit
kann auch abhängig
von Betriebsparametern variabel sein, bspw. durch Herunterzählen eines
vorgegebenen Wertes, wobei die Zählerschrittweite
mit steigender Last und/oder Drehzahl zunimmt. Treten die Fehler
nach dieser Zeitspanne noch auf, dann sind sie nicht auf einen vorübergehenden
Kraftstoffmangel sondern auf einen Defekt zurückzuführen und werden dann erfindungsgemäß als Fehler
registriert.
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Vorteilhafterweise
wird somit eine unerwünschte
Ansteuerung der Fehlerlampe bei Kraftstoffmangel aufgrund eines
leeren Tanks verhindert.
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Gleichfalls
vorteilhaft ist, daß echte
Fehler auf jeden Fall zur Anzeige kommen. Auch wenn wegen eines
Defektes der Tankanzeige dauerhaft ein leerer Tank erkannt wird
oder der Fahrer fast ausschließlich
mit sehr geringen Tankfüllständen fährt, wird
bei einem echten Fehler die Ansteuerung der Fehlerlampe nicht verhindert.
Es hat sich herausgestellt, daß sich
ein Fahrzeug bei Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
im Abgastest bei der Behörde
nicht merklich anders verhält
als ohne diese Fehlerunterdrückung
bei leerem Tank.
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Ebenfalls
vorteilhaft ist eine Nachtank-Erkennung und Berücksichtigung des Nachtankens,
da das Nachtanken die Voraussetzungen für die Fehlerregistrierung ändert.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt
selbst bei einem defektem Tankfüllstandsgeber, der
fälschlicherweise
einen leeren Tank anzeigt, lediglich eine Verzögerung eines Fehlereintrages
auf. Es ist jedoch sichergestellt, daß nach einer erneuten Konditionierung
des Fahrzeuges für
einen FTP75-Test
und Durchführung
dieses Tests ein echter Fehler auch angezeigt wird.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
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1 zeigt
das technische Umfeld, in dem die Erfindung angewendet wird. 2 stellt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Form von Funktionsblöcken dar. 3 repräsentiert
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit Funktionen, die das Ausführungsbeispiel der 2 in
vorteilhafter Weise ergänzen.
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Die 1 in
der 1 bezeichnet einen Verbrennungsmotor, der aus
einem Tank 2 mit Kraftstoff versorgt wird. Ein Steuerge rät 3 empfängt das
Signal B_tal (Bedingung Tank leer) über den Tankfüllstand von
einem Tankfüllstandssensor 4,
Signale über
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wie Ansaugluftmenge mL,
Drehzahl n usw. von einer Sensorik 5 und ggf. Signale B_exxx über das
Auftreten von abgasrelevanten Fehlern beim Betrieb der Brennkraftmaschine
von einer Diagnosesensorik 6. Aus diesen Signalen bildet
das Steuergerät 3 Steuerbefehle
zur Steuerung von Brennkraftmaschinenfunktionen wie Einspritzung
und Zündung.
Symbolisiert wird dies in 1 durch
eine Einspritzimpulsbreite ti zur Ansteuerung einer Einspritzventilanordnung 7. Darüber hinaus
verarbeitet das Steuergerät
insbesondere die Signale B_exxx über
detektierte Fehler zusammen mit weiteren Signalen wie dem Signal B_tal über den
Tankfüllstand
zur Anzeige oder Abspeicherung von abgasrelevanten Fehlerzuständen. Symbolisiert
wird diese Funktion in der 1 durch eine
Fehlerlampe 8, die vom Steuergerät 3 eingeschaltet
werden kann, um den Fahrer über
das Auftreten von Fehlern zu informieren.
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2 veranschaulicht
die erfindungsgemäße Verzögerung der
Anzeige von Fehlern, die bei einem als niedrig signalisierten Tankfüllstand
auftreten. Die Struktur der 2 weist
dazu neben der Fehlerlampe 8 ein UND-Glied 9 auf,
dem als Eingangssignale Fehlermeldungen B_exxx von einer oder mehreren
Diagnosefunktionen sowie ggf. ein Fehlerfreigabebit B_xxxf zugeführt wird.
Die Fehlerlampe 8 wird entsprechend nur dann angesteuert,
wenn Fehlersignale B_exxx und Fehlerfreigabesignal B_xxxf vorliegen,
bzw. beide Signale den Pegel 1 aufweisen. Das Nichtvorliegen
von Fehlern oder das Nichtvorliegen des Fehlerfreigabesignals würde in diesem
Beispiel durch einen Pegel 0 dargestellt. Die erfindungsgemäße Verzögerung des
Registrierens einer Fehlermeldung B_exxx ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel
dadurch, daß die
Fehlerlampe 8 erst bei gleichzeitigem Anliegen des Fehlerfreigabesignals
B_xxxf angesteuert wird.
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Zunächst erfolgt
nach einem Motorstart ein Setzen (Pegel = 1) des Fehlerfreigabebits
B_xxxf durch das Mittel 21. Treten dann Fehler B_exxx auf, ist
die Und-Bedingung des Blocks 8 erfüllt und die Fehler können beispielsweise
durch Ansteuern der Fehlerlampe 8 angezeigt werden. Treten
die Fehler B_exxx jedoch bei einem fast leeren Tank auf, wird das
Fehlerfreigabebit zunächst
durch Rücksetzen des
Flip/Flop 10 zurückgenommen
(Pegel = 0). Dabei erfolgt das Rücksetzen
abhängig
vom Block 14, also bei gleichzeitigem Vorliegen von Fehlersignal B_exxx,
Leertanksignal B_tal und dem invertierten Ausgangssignal des Blocks 13.
Die Funktion dieses Blocks wird später erläutert. Beim erstmaligen Auftreten
von Fehlern B_exxx in Verbindung mit einem Leertanksignal ist die
Schwelle 1 in Block 13 jedenfalls noch nicht überschritten,
es entspricht daher einer logischen 0, bzw. invertiert einer logischen
1. Wesentlich ist an dieser Stelle nur, daß das Fehlerfreigabe- bit B_xxxf beim
erstmaligen Auftreten von Fehlern B_exxx in Verbindung mit einem
leeren Tank zurückgenommen
wird. Fehler, die in Verbindung mit einem leeren Tank auftreten,
werden daher infolge der Rücknahme
des Fehlerfreigabebits zunächst
nicht von der Fehlerlampe 8 registriert. Ein wesentliches Merkmal
der Erfindung liegt darin, die Fehlerregistrierung bei leerem Tank
nicht dauerhaft zu verhindern, sondern solange zu verzögern, bis
ein leerer Tank als Fehlerursache unwahrscheinlich geworden ist.
Erfindungsgemäß wird dazu
die Fehlerregistrierung nach einer gewissen Verzögerung wieder freigegeben.
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Im
folgenden wird das Ausführungsbeispiel der
Bildung eines Fehlerfreigabesignals nach 2 erläutert. Wenn
zu einem gewissen Zeitpunkt im Betrieb des Verbrennungsmotors erstmals
Fehlersignale B_exxx auftreten und gleichzeitig das Signal B_tal einen
leeren Tank signalisiert, könnten
die aufgetretenen Fehler auf Kraftstoffmangel zurückzuführen sein.
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In
diesem Fall löst
das UND-Glied 11 eine Berechnung der ab diesem Zeitpunkt
an den Verbrennungsmotor gelieferten Kraftstoffmenge im Block 12 aus.
Da die Kraftstoffmenge proportional zur Menge der angesaugten Luft
zugemessen wird, kann dazu das Signal ml über die angesaugte Luftmasse, das
im Steuergerät üblicherweise
vorliegt, verwendet werden. Alternativ dazu könnten aber auch die Einspritzimpulsbreiten
ti aufsummiert werden. Die im Block 12 berechnete Kraftstoffmenge,
die der Motor seit dem erstmaligen Auftreten von Fehlern B_exxx bei
gleichzeitigem Vorliegen eines Leertanksignals verbraucht hat, wird
im Block 13 mit einem Schwellwert verglichen. Dieser Schwellwert
liegt über
derjenigen Restkraftstoffmenge in einem Tank, bei der durch Kraftstoffmangel
hervorgerufene Fehlfunktionen anzunehmen sind. Bei herkömmlichen
Kraftfahrzeugtanks sind dies in der Regel einige 100 ml. Ein Überschreiten
dieser Schwelle im Block 13 durch den im Block 12 aufsummierten
Kraftstoffverbrauch bedeutet demnach, daß die erstmalig bei Vorliegen
eines Leertanksignals B_tal aufgetretenen Fehlersignale B_exxx nicht
auf einen Kraftstoffmangel zurückzuführen sind,
sondern wirkliche Defekte oder Fehlfunktionen als Ursache haben.
Die Schwellwertüberschreitung
löst dann
im Block 10 das Setzen des Fehlerfreigabebits B_xxxf aus,
das dann beispielsweise als logische 1 dem UND-Bedingungsblock 9 übergeben
wird. Fehlersignale B_exxx über
detektierte Fehler, die ab dem Zeitpunkt des Setzens des Fehlerfreigabebits
B_xxx am Block 9 anliegen, werden daher erfindungsgemäß registriert.
Solange die Schwelle im Block 13 dagegen noch nicht überschritten
wurde, kann ein Kraftstoffmangel als Fehlerursache nicht ausgeschlossen
werden. Dieses Vergleichsergebnis wird in invertierter Form an einen
Block 14 geliefert, der eine weitere UND-Bedingung symbolisiert.
Solange Fehlersignale B_exxx und Leertanksignal B_tal und eine Nichtschwellenüberschreitung am
Block 14 anliegen, setzt dieser das Fehlerfreigabebit B_xxxf
im Block 10 auf den Wert 0. Mit anderen Worten: So lange
nicht ausgeschlossen werden kann, daß detektierte Fehler auf Kraftstoffmangel
zurückzuführen sind,
wird das Fehlerfreigabebit nicht gesetzt und detektierte Fehler
B_exxx werden erfindungsgemäß dann noch
nicht registriert.
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3 enthält weitere
Funktionen, die das Ausführungsbeispiel
der 2 in vorteilhafter Weise ergänzen. So sieht 3 z.B.
einen Schalter 20 vor, mit dem die Berechnung der verbrauchten
Kraftstoffmenge unterbrochen werden kann. Dies wird durch die Umschaltung
des Schalters 20 auf den Wert Null dann bewirkt, wenn sich
die Brennkraftmaschine im Schiebebetrieb mit Abschaltung der Kraftstoffzufuhr befindet.
Eine Abschaltung der Kraftstoffzufuhr kann bekanntlich durch das
Schließen
der Drosselklappe oder das Unterschreiten eines unteren Schwellwertes
für die
Einspritzzeit ti ausgelöst
werden.
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Von
besonderem Vorteil ist weiterhin das Berücksichtigen eines Nachtankens,
da das Nachtanken von Kraftstoff die Voraussetzungen für die Fehlerregistrierung
verändert.
Vorteilhafterweise erfolgt eine Nachtank-Erkennung und -Berücksichtigung durch
das Zusammenspiel der Funktionsblöcke 15–20 in 3.
Block 15 repräsentiert
eine Sample/Hold-Funktion,
bspw. eine RAM-Zelle, deren Inhalt bspw. beim Auftreten des Fehlersignals
B_exxx fortlaufend aktualisiert wird. Die RAM-Zelle speichert dabei
das Ausgangssignal des Blockes 12, also das Maß für die seit
dem Auftreten des Fehlersignals B_exxx verbrauchte Kraftstoffmenge.
Die Speicherung wird durch den Ausgang des Blockes 19 ausgelöst, solange
bspw. B_exxx auftritt. Wenn nun wenigstens soviel Kraftstoff nachgetankt
wurde, daß keine
Kraftstoffmangelbedingten Fehler mehr auftreten, verschwindet das
Signal B_exxx. Dies hat zur Folge, daß der Inhalt der RAM-Zelle 15 nicht
mehr erneuert wird. In dem Block 16 erfolgt eine Bildung
der Differenz von aktuell verbrauchter Kraftstoffmenge und dem in
der RAM-Zelle 15 gespeicherten Wert. Wenn diese Differenz
einen Schwellwert Schwelle 2 im Block 17 überschreitet,
bedeutet dies, daß eine gewisse
Fahrstrecke ohne das Auftreten von Fehlern zurückgelegt wurde, wie es beim
Nachtanken zu erwarten ist. Als Folge löst Block 17 ein Rücksetzen des
Integrators 12 auf den Wert Null, ein Speichern dieses
Wertes Null über
den Block 18 in der RAM-Zelle 15 und ein Rücksetzen
des Flip/Flop 19 aus. Letzteres bewirkt, daß der Integrator 12 erst dann
wieder die Luft- bzw. Kraftstoffmasse aufsummiert, wenn die Bedingung
des Blocks 11 eintritt, d.h. wenn erneut ein Fehlersignal
B_exxx beim gleichzeitigen Auftreten eines Leertanksignals auftritt.