DE19901532B4 - Device and method for detecting and diagnosing increased fuel consumption of a vehicle - Google Patents

Device and method for detecting and diagnosing increased fuel consumption of a vehicle Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Überwachung des Kraftstoffverbrauchs und zur Diagnose der Ursachen eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zur Erfassung zumindest von Fahrhebel-Position (f), Drehzahl (w), Fahrgeschwindigkeit (v), Angabe über die Fahrzeugmasse (m) und Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeug-Längsachse (A),
einer Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs (Di),
eine Parameterschätzeinrichtung mit einer Schätzeinheit für ein bei einwandfreiem technischen Zustand des Fahrzeugs für eine bestimmte Fahrleistung erforderliche Motormoment (Me), die mit vorgebbaren Beispieldaten trainiert und optimiert,
ein Momentenkennfeld, das die momentane Kraftstoffmenge (de) für das geschätzte Motormoment (Me) berechnet,
ein Kennfeld für die Berechnung einer momentanen Soll-Einspritzmenge (ds1) aus Fahrhebelposition (f) und Drehzahl (w) und
einer Auswerteeinheit, die Fehler im Fahrzeugbetrieb angibt.Device for monitoring the fuel consumption and for diagnosing the causes of increased fuel consumption of a vehicle, characterized by a measuring device for detecting at least the driving lever position (f), speed (w), driving speed (v), information about the vehicle mass (m) and total acceleration along the vehicle longitudinal axis (A),
a device for measuring fuel consumption (D i ),
a parameter estimation device having an estimation unit for a motor torque (M e ) required for a certain driving performance in the case of a perfect technical condition of the vehicle, which trains and optimizes with specifiable exemplary data,
a torque map which calculates the instantaneous fuel quantity (d e ) for the estimated engine torque (M e ),
a map for the calculation of a current target injection quantity (d s1 ) from the driving lever position (f) and speed (w) and
an evaluation unit that indicates errors in vehicle operation.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 4 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 9 und 10.The The invention relates to a device according to the preamble of claims 1 and 4 and a method according to the preamble of claims 9 and 10th

Bekannt sind Vorrichtungen zur Überwachung des Kraftstoffverbrauchs unter Berücksichtigung der relevanten Fahrzeugparameter. So sind aus der DE 42 28 413 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Fahrzeugmasse und Fahrwiderstand bekannt, bei denen wenigsten zwei Längsbeschleunigungen zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten und die zu diesen Zeitpunkten vorliegenden Vortriebskräfte erfasst werden. Dabei wird aus der Differenz der Vortriebskräfte und der Differenz der Längsbeschleunigungen die Fahrzeugmasse bestimmt. Der momentane Fahrwiderstand wird aus der so bestimmten Fahrzeugmasse und der erfassten Längsbeschleunigung und Vortriebskraft bestimmt.Devices are known for monitoring the fuel consumption, taking into account the relevant vehicle parameters. So are from the DE 42 28 413 A1 a method and an apparatus for determining vehicle mass and driving resistance are known in which at least two longitudinal accelerations are detected at two different times and the propulsive forces present at these times. In this case, the vehicle mass is determined from the difference between the propulsive forces and the difference between the longitudinal accelerations. The instantaneous driving resistance is determined from the thus determined vehicle mass and the detected longitudinal acceleration and driving force.

Aus der DE 39 39 009 A1 ist eine Leistungsmessvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, mit der die Beschleunigung und die Verzögerung des Kraftfahrzeugs sowie ein Vergleich zwischen erzielter und erzielbarer Brems- und Beschleunigungsleistung angezeigt werden kann. Dazu sind Messfühler für die Fahrzeugverzögerung, für den Bremsdruck, für das Fahrzeuggewicht, für die Fahrzeuggeschwindigkeit, für die Motordrehzahl, für den eingelegten Getriebegang, für die Fahrzeugbeschleunigung und für die Gaspedalstellung oder die Kraftstoffzufuhr vorgesehen.From the DE 39 39 009 A1 is a power measuring device for motor vehicles is known, with the acceleration and deceleration of the motor vehicle and a comparison between achieved and achievable braking and acceleration performance can be displayed. For this purpose, sensors for the vehicle deceleration, for the brake pressure, for the vehicle weight, for the vehicle speed, for the engine speed, for the engaged transmission gear, for the vehicle acceleration and for the accelerator pedal position or the fuel supply are provided.

Aus der DE 44 14 834 A1 ist ein Bordcomputer für Kraftfahrzeuge bekannt, der dem Fahrer Werte in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch anzeigt um dem Fahrer ein sparsameres Fahren zu ermöglichen. Dazu messen Sensoren die im Kraftfahrzeug befindliche Energie, z.B. Geschwindigkeits- oder Beschleunigungswerte des Kraftfahrzeuges.From the DE 44 14 834 A1 For example, an on-board computer for automobiles is known, which displays values relating to the fuel consumption to the driver in order to allow the driver a more economical driving. For this purpose, sensors measure the energy present in the motor vehicle, for example speed or acceleration values of the motor vehicle.

Der Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeuges steht in einem engen Zusammenhang mit dem technischen Zustand des Fahrzeugs. Ein erhöhter Kraftstoffverbrauch gibt einen wichtigen Hinweis auf eine mögliche Verschlechterung des technischen Zustands, und bietet Anlass zur Einleitung diagnostischer Maßnahmen.Of the Fuel consumption of a motor vehicle is closely related with the technical condition of the vehicle. An increased fuel consumption gives an important indication of a possible deterioration of the technical condition, and gives rise to the initiation of diagnostic Activities.

Der Kraftstoffverbrauch hängt nicht nur vom technischen Zustand des Fahrzeugs ab, sondern z.B. von den Eigenschaften der gefahrenen Strecke und dem Fahrverhalten des Lenkers. Ohne Berücksichtigung dieser Faktoren bietet der erhöhte Kraftstoffverbrauch nicht mehr als ein potentielles Warnsignal, welches sich oft als Fehlalarm herausstellt.Of the Fuel consumption depends not only from the technical condition of the vehicle, but e.g. from the characteristics of the driven route and the driving behavior of the handlebar. Without consideration these factors offers the increased Fuel consumption is nothing more than a potential warning signal, which often turns out to be a false alarm.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die technischen Ursachen für einen überhöhten Kraftstoffverbrauch zu ermitteln und daraus einen technischen Fehlzustand des Fahrzeugs zu diagnostizieren. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, die Ursachen für einen technischen Fehlzustand möglichst genau zu ermitteln.Of the The invention is therefore the object of the technical causes for an excessive fuel consumption to determine and from this a technical malfunction of the vehicle to diagnose. About that It is also an object of the invention, the causes of a technical fault condition if possible to determine exactly.

Die Erfindung ist für die Vorrichtung in den Patentansprüchen 1 und 4 und das Verfahren in den Patentansprüchen 9 und 10 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The Invention is for the device in claims 1 and 4 and the method in the claims 9 and 10 described. Advantageous embodiments and developments are in the subclaims specified.

Die Erfindung hat den Vorteil, durch der technische Normalzustand eines Fahrzeug bei gegebenen Eigenschaften der gefahrenen Strecke und bei gegebenem Fahrverhalten des Lenkers definiert wird und daraus die Fahrleistung und der Normalverbrauch des Kraftstoffs berechnet wird. Die Fahrleistung und der Normalverbrauch des Kraftstoffs wird mit der tatsächlichen Fahrleistung und dem tatsächlichen Kraftstoffverbrauch verglichen. Bei erhöhter tatsächlicher Fahrleistung und Kraftstoffverbrauch kann aus der Wirkungskette zwischen Fahrleistung und Kraftstoffverbrauch der Schwerpunkt der Verschlechterung des technischen Zustands festgestellt werden.The Invention has the advantage of the technical normal state of a Vehicle with given characteristics of the driven route and is defined at given driving behavior of the driver and from it the Driving performance and the normal consumption of the fuel is calculated. The driving performance and the normal consumption of the fuel is with the actual Mileage and the actual Fuel consumption compared. With increased actual driving performance and fuel consumption can out of the chain of effects between mileage and fuel consumption the focus of deterioration of the technical condition noted become.

Der Normalzustand eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor ist durch folgendes gekennzeichnet:

  • • Für eine Kombination von Fahrhebel-Stellung f, Motordrehzahl w (und ggfs. weiteren Einflußgrößen) wird eine definierte Menge d vom Kraftstoff dem Kraftstofftank entnommen und eingespritzt.
  • • Bei einer solchen Kombination erzeugt der Motor ein definiertes Drehmoment M.
  • • Das Drehmoment erzeugt, unter bestimmten Verlusten im Antriebsstrang und abhängig von der Übersetzung durch den Anriebsstrang sowie vom Antriebsradradius, eine Kraft F.
  • • Diese Kraft bewirkt für eine gegebene Fahrzeugmasse m 1) eine Überwindung des Fahrtwiderstands (Luft- und Rollwiderstand) für eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit v, 2) eine Hebung des Fahrzeugs durch Überwindung vom Gefälle h, 3) eine Beschleunigung a vom Fahrzeug.
The normal state of a motor vehicle with internal combustion engine is characterized by the following:
  • • For a combination of throttle position f, engine speed w (and, if necessary, other influencing variables), a defined amount d of fuel is taken from the fuel tank and injected.
  • In such a combination, the engine generates a defined torque M.
  • • The torque generated, under certain losses in the powertrain and depending on the Überset tion by the drive train and the Antriebsradradius, a force F.
  • This force causes for a given vehicle mass m 1) overcome the driving resistance (air and rolling resistance) for a certain speed v, 2) an elevation of the vehicle by overcoming the slope h, 3) an acceleration a from the vehicle.

Entsprechend dieser Wirkungskette kann das Verhältnis zwischen dem Kraftstoff-Verbrauch und der Fahrleistung durch folgende Faktoren verändert werden:

  • A) Die tatsächliche Einspritzmenge kann sich von der für diese Kombination von Fahrhebel-Stellung und Motordrehzahl vorgesehenen unterscheiden. z.B. durch Fehler in der Einspritzanlage oder deren Steuerung.
  • B) Das Drehmoment kann, für gegebene Kombination von Fahrhebel-Stellung und Motordrehzahl, vom Normalzustand abweichen, z.B. wegen nicht optimaler Verbrennung oder Motorschaden.
  • C) Die Kraft an den Antriebsrädern kann sich von dem sich aus dem Motordrehmoment ergebenden Normalzustand unterscheiden, z.B. durch erhöhte Verluste oder Schlupf im Antriebsstrang.
  • D) Die Fahrleistung kann vor allem durch den Fahrtwiderstand erhöhende Umwelteinflüsse wie Gegenwind oder Fahrbahnzustand, aber auch durch schlechten Reifenzustand negativ beeinflußt werden.
According to this chain of effects, the relationship between the fuel consumption and the driving performance can be changed by the following factors:
  • A) The actual injection quantity may differ from that provided for this combination of throttle position and engine speed. eg due to errors in the injection system or its control.
  • B) For a given combination of throttle position and engine speed, the torque may deviate from normal, eg due to non-optimal combustion or engine damage.
  • C) The force on the drive wheels can be different from the normal state resulting from the engine torque, eg due to increased losses or slippage in the drive train.
  • D) The driving performance can be adversely affected mainly by the driving resistance increasing environmental influences such as headwind or road condition, but also by poor tire condition.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen.The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference to schematic drawings.

Der Aufbau einer Vorrichtung zur Ermittlung und Diagnose von überhöhtem Kraftstoffverbrauch ist in 1 dargestellt. Sie besteht aus Meßvorrichtungen für die Meßgrößen Masse m, Fahrtgeschwindigkeit v, Gesamtbeschleunigung A und Motordrehzahl w, dem Einspriztmengen-Kennfeld, dem Momenten-Kennfeld, der Schätzeinheit und der Auswerteeinrichtung.The structure of a device for detecting and diagnosing excessive fuel consumption is in 1 shown. It consists of measuring devices for the measured quantities mass m, travel speed v, total acceleration A and engine speed w, the Einspriztmengen map, the torque map, the estimator and the evaluation.

Zur Verbrauchsdiagnose werden folgende Information benötigt:

  • 1. Kraftstoff-Mengenanzeige sowie Nachfüllaufzeichnungen, woraus sich die verbrauchte Gesamtkraftstoffmenge (Di) ergibt
  • 2. Fahrhebel-Positionsmessung (f)
  • 3. Drehzahlmessung (w)
  • 4. Fahrgeschwindigkeitsmessung (v)
  • 5. Kennfeld für die Berechnung von Soll-Einspritzmenge (ds1) aus Fahrhebelposition (f) und Drehzahl (w)
  • 6. Kennfeld für die Berechnung des Kraftstoffverbrauchs aus gemessenem oder geschätzten Motormoment (Mi) und Drehzahl (w)
  • 7. Angabe über die Fahrzeugmasse (m)
  • 8. Vorrichtung zur Ermittlung der Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeug-Längsachse (A)
The following information is required for consumption diagnosis:
  • 1. Fuel quantity display and refill records, resulting in the total amount of fuel consumed (D i )
  • 2nd control lever position measurement (f)
  • 3. Speed measurement (w)
  • 4. Travel speed measurement (v)
  • 5. characteristic map for the calculation of nominal injection quantity (d s1 ) from driving lever position (f) and rotational speed (w)
  • 6. map for calculating fuel consumption from measured or estimated engine torque (M i ) and engine speed (w)
  • 7. indication of vehicle mass (m)
  • 8. Device for determining the total acceleration along the vehicle longitudinal axis (A)

Die Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeug-Längsachse setzt sich zusammen aus der Längsbeschleunigungsmessung sowie aus dem entlang der Fahrzeug-Längsachse wirkenden Anteil der Erdbeschleunigung. Der letztere Teil wirkt nur, falls sich das Fahrzeug am Gefälle befindet.The Total acceleration along the vehicle longitudinal axis is composed from the longitudinal acceleration measurement as well as from acting along the vehicle longitudinal axis portion of Acceleration due to gravity. The latter part works only if the vehicle on the slope located.

Die Gesamtbeschleunigung kann mindestens durch folgende Meßeinrichtungen ermittelt werden:

  • A) durch einen in Fahrzeug-Längsrichtung angebrachten Beschleunigungssensor
  • B) durch eine Vorrichtung zur Erfassung von Scheinlot
  • C) durch getrennte Ermittlung von Längsbeschleunigung und Gefälle
The total acceleration can be determined at least by the following measuring devices:
  • A) by a vehicle mounted in the longitudinal direction of the acceleration sensor
  • B) by a device for detecting false solder
  • C) by separate determination of longitudinal acceleration and gradient

Bei Alternative A) wird die Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeuglängsachse A direkt gemessen.at Alternative A) is the total acceleration along the vehicle's longitudinal axis A measured directly.

Die Meßgeometrie für B) ist in 5 dargestellt. Es wird entlang der Fahrzeuglängsachse der Winkel α zwischen einer relativ zum Fahrzeug senkrechen Linie, und dem Scheinlot gemessen. Die Gesamtbeschleunigung A entlang der Fahrzeuglängsachse ergibt sich als A = g tg(α) cos(β)wobei g = 9.81 die Gravitationskonstante und β der Gefällewinkel ist. Der Gefällewinkel ist zwar unbekannt, dessen Kosinus ist jedoch bei straßenüblichen Gefällen in der Nähe von 1, so daß die Gesamtbeschleunigung als A = g tg(α) mit ausreichender Genauigkeit genähert werden kann.The measuring geometry for B) is in 5 shown. It is measured along the vehicle longitudinal axis of the angle α between a line perpendicular to the vehicle line, and the dummy slot. The total acceleration A along the vehicle longitudinal axis results as A = g tg (α) cos (β) where g = 9.81 is the gravitational constant and β is the slope angle. The gradient angle is unknown, however, its cosine is close to 1 in normal road gradients, so that the total acceleration as A = g tg (α) can be approximated with sufficient accuracy.

Im Falle der Meßeinrichtung C) wird die Fahrzeuglängsbeschleunigung durch numerisches Differenzieren eines tiefpaßgefilterten Fahrgeschwindigkeitssignals ermittelt. Der Tiefpaß-Filter dient der Entfernung von Meß- und Diskretisierungsfehlern des Geschwindigkeitsmessers. Die Gefällekomponente der Gesamtbeschleunigung wird mit Hilfe eines Variometers ermittelt. Ein Variometer mißt die Veränderung des Luftdrucks P pro Zeiteinheit (dP/dt). Um den Sinus des Gefällewinkels (h) zu erhalten, wird die Luftdruckänderung auf äquivalente Höhenänderung (dH/dt) mit Hilfe einer Umrechnungskonstanten Hp bestimmt, sowie die Veränderung pro Zeiteinheit in Veränderung pro Streckeneinheit durch Division mit der Fahrgeschwindigkeit umgerechnet. Es gilt die Rechenvorschrift

Figure 00060001
In the case of the measuring device C), the vehicle longitudinal acceleration is determined by numerically differentiating a low-pass filtered vehicle speed signal. The low-pass filter is used to remove the measuring and discretization errors of the speedometer. The slope component of the total acceleration is determined by means of a variometer. A variometer measures the change in air pressure P per unit time (dP / dt). In order to obtain the sine of the gradient angle (h), the air pressure change to equivalent altitude change (dH / dt) is determined using a conversion constant H p , and the change per unit time in change per unit distance by dividing with the vehicle speed. The calculation rule applies
Figure 00060001

Anstelle eines Variometers kann ein Barometer, dessen Signal numerisch abgeleitet wird, verwendet werden.Instead of A variometer can be a barometer whose signal is derived numerically will be used.

Aus den Streckendaten Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung (als zeitliche Ableitung der Fahrgeschwindigkeit) und Gefälle (als zeitliche Ableitung der Druckhöhe) ergibt sich, bei bekannter Fahrzeugmasse, die erforderliche Kraft Fe an den Antriebsrädern. Dabei gelten folgende Proportionalitäten:

  • a) Die Kraft zur Überwindung des Luftwiderstandes ist proportional dem Quadrat der Fahrgeschwindigkeit.
  • b) Die Kraft zur Überwindung der Reibung ist ungefähr proportional dem Produkt aus der Fahrgeschwindigkeit und der Fahrzeugmasse.
  • c) Die Kraft zur Überwindung vom Gefälle ist (bei konstanten Luftdruckverhältnissen) proportional dem Produkt aus Steigung und Fahrzeugmasse.
  • d) Die Kraft zur Erzeugung einer (positiven) Beschleunigung ist proportional dem Produkt aus der Beschleunigung und der Fahrzeugmasse.
From the road data driving speed, acceleration (as a time derivative of the vehicle speed) and slope (as a time derivative of the pressure altitude) results in known vehicle mass, the required force F e at the drive wheels. The following proportions apply:
  • a) The force to overcome the air resistance is proportional to the square of the driving speed.
  • b) The force to overcome the friction is approximately proportional to the product of the driving speed and the vehicle mass.
  • c) The force to overcome the slope is (at constant air pressure ratios) proportional to the product of slope and vehicle mass.
  • d) The force for generating a (positive) acceleration is proportional to the product of the acceleration and the vehicle mass.

Die Kraftaufwände c) und d) werden zusammengefaßt, mit der Gesamtbeschleunigung aus Längsbeschleunigung und der in der Fahrzeuglängsrichtung wirkende Komponente der Erdbeschleunigung. Diese Zusammenlegung ist vorteilhaft, da beide Signale durch Sensoren gemeinsam ermittelt werden können.The power expenses c) and d) are summarized, with the total acceleration from longitudinal acceleration and the in the vehicle longitudinal direction acting component of the gravitational acceleration. This merger is advantageous because both signals detected by sensors together can be.

Die Beziehung zwischen dem erforderlichen Motormoment Me und der Kraft Fe ist durch die Gleichungen

Figure 00070001
gegeben.The relationship between the required engine torque M e and the force F e is given by the equations
Figure 00070001
given.

Deshalb kann das erforderliche Moment Me durch Schätzung der Funktion F

Figure 00070002
ermittelt werden. Die Schätzereinheit, in dem diese Beziehung (Schätzersruktur 1) implementiert ist, ist in 2a dargestellt.Therefore, the required moment M e can be estimated by estimating the function F
Figure 00070002
be determined. The estimator unit in which this relationship (estimator structure 1) is implemented is in 2a shown.

Eine alternative Berechnungsformel für das erforderliche Moment Me ist durch Schätzung der Funktion G mit

Figure 00070003
gegeben, bei der die für die Zugkraft geltenden Proportionalitäten eingesetzt werden. Die Schätzereinheit, in dem diese Beziehung (Schätzerstruktur 2) implementiert ist, ist in 2b dargestellt.An alternative calculation formula for the required moment M e is by estimating the function G with
Figure 00070003
in which the proportionality applicable to the traction force is used. The estimator unit in which this relationship (estimator structure 2) is implemented is in 2 B shown.

Mit Hilfe des Einspritzmengen-Kennfelds wird aus der jeweiligen Fahrpedalstellung f und Motordrehzahl w die momentane Soll-Einspritzmenge ds1 errechnet. Durch Integration dieser Soll-Einspritzmenge wird der Soll-Verbrauch Ds1 über einen bestimmten Zeitraum berechnet.With the aid of the injection quantity map, the instantaneous desired injection quantity d s1 is calculated from the respective accelerator pedal position f and engine speed w. By integrating this desired injection quantity, the desired consumption D s1 is calculated over a specific period of time.

Mit Hilfe des Soll-Motormoment-Kennfelds wird aus dem Motormoment Me der für die gegebene Fahrsituation erforderliche Verbrauch de ermittelt werden.With the aid of the desired engine torque map, the fuel consumption de required for the given driving situation can be determined from the engine torque M e .

Falls eine Messung oder Schätzung des Ist-Motormoments Mi vorliegt, wird daraus ebenfalls mit Hilfe des Motormoment-Kennfelds der für das gemessene Ist-Motormoment erforderliche Verbrauch ds2 bestimm. Durch Integration über die Zeit werden entsprechende Gesamt-Verbrauchsmengen De und Ds2 ermittelt.If there is a measurement or estimation of the actual engine torque M i , the consumption d s 2 required for the measured actual engine torque will likewise be determined therefrom with the aid of the engine torque characteristic field. Through integration over time, corresponding total consumption quantities D e and D s2 are determined.

Die konkrete Funktion F oder G, die sämtliche Widerstände und Reibungsverluste korrekt widergibt, wird aus Messungen von Beispieldaten an einem technisch einwandfreien Fahrzeug durch ein numerisches Identifikationsverfahren ermittelt. Für das Identifikationsverfahren eignen sich insbesondere auf neuronalen Netzen basierte Verfahren.The concrete function F or G, all the resistances and Correction losses correctly, becomes from measurements of example data on a technically perfect vehicle through a numerical identification procedure determined. For the identification method is particularly suitable on neural networks based method.

Die Parameterschätzeinrichtung besteht aus einer Speichereinheit, einem Optimierer mit einem Optimierungsalgorithmus, und der Schätzereinheit. In der Speichereinheit sind erfaßte Zeitreihen von Meßdaten gespeichert. In jedem Optimierungsschritt wird im Falle der Schätzerstruktur 1 gemäß 3a die vom Schätzer errechnete erforderliche Zugkraft Fe dem Optimierungsalgorithmus zugeführt. Aus diesem Wert, sowie der aus dem gespeicherten Wert für das Ist-Motormoment Mi umgerechneten Ist-Zugkraft Fi, errechnet der Optimierungsalgorithmus eine Modifikation der internen Schätzerparameter, die zur Verbesserung der Schätzgenauigkeit, d.h. zur Verringerung der Differenz zwischen Fe und Fi führt. Im Falle der Schätzerstruktur 2 wird gemäß 3b das Motormoment Me optimiert die Differenz zwischen Me und Mi verringert. Durch iterative Anwendung des Optimierungsschritts wird die optimale Schätzgenauigkeit gefunden.The parameter estimator consists of a memory unit, an optimizer with an optimization algorithm, and the estimator unit. In the memory unit, acquired time series of measurement data are stored. In each optimization step, in the case of the estimator structure 1 according to 3a supplied by the estimator required traction F e to the optimization algorithm. From this value, and the converted from the stored value for the actual engine torque M i actual tensile force F i, the optimization algorithm calculates a modification of the internal estimator parameters to improve the estimation accuracy, that is, for reducing the difference between F s and F i leads. In the case of the estimator structure 2, according to 3b the engine torque M e optimizes the difference between M e and M i reduced. By iterative application of the optimization step, the optimal estimation accuracy is found.

Die Auswerteeinheit diagnostiziert automatisch folgende Zusammenhänge der möglichen Ursachen des erhöhten Kraftstoffverbrauchs und zeigt z.B. über ein Display mit entsprechenden Symbolen die Ursachen an:
Falls die Differenz zwischen der verbrauchten Gesamtkraftstoffmenge Di und der aus dem Einspritzkennfeld errechneten Gesamtkraftstoffmenge Ds1 einen Schwellwert dcrit übersteigt, wird ein Hinweis angezeigt auf

  • (a) eine fehlerhafte Einspritzanlage oder
  • (b) ein Leck im Kraftstoffsystem oder
  • (c) Entnahme des Kraftstoffs.
The evaluation unit automatically diagnoses the following relationships of the possible causes of increased fuel consumption and displays the causes, for example via a display with corresponding symbols:
If the difference between the total amount of fuel consumed D i and the total fuel quantity D s1 calculated from the injection map exceeds a threshold value d crit , an indication is displayed
  • (a) a faulty injection system or
  • (b) a leak in the fuel system or
  • (c) removal of the fuel.

Falls die Differenz zwischen der für das geschätzte Motormoment Me erforderlichen Gesamtkraftstoffmenge De und der aus dem Ist-Motormoment Mi errechneten Gesamtkraftstoffmenge Ds2 den Schwellwert dcrit übersteigt, wird ein Hinweis auf einen Antriebsstrangfehler angezeigt.If the difference between the time required for the estimated engine torque M e total fuel quantity D e and from the actual engine torque M i calculated total fuel quantity D s2 exceeds the threshold value d crit, an indication of a drive train error is displayed.

Falls die Differenz zwischen der aus dem Einspritzkennfeld errechneten Gesamtkraftstoffmenge Ds1 und der aus dem Ist-Motormoment Mi errechneten Gesamtkraftstoffmenge Ds2 den Schwellwert dcrit übersteigt, wird ein Hinweis auf Verbrennungsprobleme angezeigt.If the difference between the total fuel quantity D s1 calculated from the injection map and the total fuel amount D s2 calculated from the actual engine torque M i exceeds the threshold value d crit , an indication of combustion problems is displayed.

Ist keine Ist-Motormoment-Messung verfügbar, wird die Differenz zwischen De und Ds1 ausgewertet. Übersteigt sie den Schwellwert dcrit, wird ein Hinweis auf Fehler bei der Verbrennung oder im Antriebsstrang angezeigt.If no actual engine torque measurement is available, the difference between D e and D s1 is evaluated. If it exceeds the threshold value d crit , an indication of faults in the combustion or in the drive train is displayed.

Neben den Differenzen zwischen den Integralen der Momentanverbräuche werden auch Korrelationen (wie aus der Statistik bekannt) zwischen den Differenzen der Momentanverbräuche einerseits und Moment, Drehzahl, Fahrgeschwindigkeit usw. andererseits ermittelt. Diese Korrelationen geben Aufschluß darüber, in welchen Situationen Mehrverbrauch verstärkt auftritt.Next the differences between the integrals of the instantaneous consumption also correlations (as known from statistics) between the Differences of current consumption on the one hand and torque, speed, driving speed, etc. on the other determined. These correlations provide information about which situations Increased consumption occurs.

Die Struktur des Auswerteeinheit ist mit Ist-Motormoment-Messung in 4a und ohne Ist-Moment-Messung in 4b dargestellt.The structure of the evaluation unit is with actual engine torque measurement in 4a and without actual-moment measurement in 4b shown.

Claims (19)

Vorrichtung zur Überwachung des Kraftstoffverbrauchs und zur Diagnose der Ursachen eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zur Erfassung zumindest von Fahrhebel-Position (f), Drehzahl (w), Fahrgeschwindigkeit (v), Angabe über die Fahrzeugmasse (m) und Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeug-Längsachse (A), einer Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs (Di), eine Parameterschätzeinrichtung mit einer Schätzeinheit für ein bei einwandfreiem technischen Zustand des Fahrzeugs für eine bestimmte Fahrleistung erforderliche Motormoment (Me), die mit vorgebbaren Beispieldaten trainiert und optimiert, ein Momentenkennfeld, das die momentane Kraftstoffmenge (de) für das geschätzte Motormoment (Me) berechnet, ein Kennfeld für die Berechnung einer momentanen Soll-Einspritzmenge (ds1) aus Fahrhebelposition (f) und Drehzahl (w) und einer Auswerteeinheit, die Fehler im Fahrzeugbetrieb angibt.Device for monitoring the fuel consumption and for diagnosing the causes of increased fuel consumption of a vehicle, characterized by a measuring device for detecting at least the driving lever position (f), speed (w), driving speed (v), information about the vehicle mass (m) and total acceleration along the vehicle longitudinal axis (A), a device for measuring fuel consumption (D i ), a parameter estimator with an estimation unit for a required in good technical condition of the vehicle for a certain mileage engine torque (M e ), which trains with specifiable example data and optimized, a torque map that calculates the current fuel quantity (d e ) for the estimated engine torque (M e ), a map for the calculation of a current target injection quantity (d s1 ) of driving lever position (f) and speed (w) and an evaluation unit that indicates errors in vehicle operation. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit eine aus dem Einspritzkennfeld errechnete Gesamtkraftstoffmenge (Ds1) mit einer für das geschätzte Motormoment (Me) erforderlichen Gesamtkraftstoffmenge (De) vergleicht und bei einer einen einstellbaren Schwellwert übersteigenden Differenz Fehler im Antrieb signalisiert.Apparatus according to Claim 1, characterized in that the evaluation unit compares a total fuel quantity (D s1 ) calculated from the injection map with a total amount of fuel (D e ) required for the estimated engine torque (M e ) and signals errors in the drive at a difference exceeding an adjustable threshold value , Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit die tatsächlich verbrauchte Kraftstoffmenge (Di) mit der aus dem Einspritzkennfeld errechneten Gesamtkraftstoffmenge (Ds1) vergleicht und bei einer einen einstellbaren Schwellwert übersteigenden Differenz Fehler in der Einspritz- oder Kraftstoffanlage signalisiert.Device according to claim 1 and 2, characterized in that the evaluation unit compares the actually consumed fuel quantity (D i ) with the total fuel quantity (D s1 ) calculated from the injection map and signals errors in the injection or fuel system at a difference exceeding an adjustable threshold. Vorrichtung zur Überwachung des Kraftstoffverbrauchs und zur Diagnose der Ursachen eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zur Erfassung zumindest von Fahrhebel-Position (f), Drehzahl (w), Fahrgeschwindigkeit (v), Angabe über die Fahrzeugmasse (m) und Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeug-Längsachse (A), einer Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs (Di), eine Einrichtung zur Messung oder Schätzung von von Ist-Motormoment (Mi), eine Parameterschätzeinrichtung mit einer Schätzeinheit für ein bei einwandfreiem technischen Zustand des Fahrzeugs für eine bestimmte Fahrleistung erforderliche Motormoment (Me), die mit vorgebbaren Beispieldaten trainiert und optimiert, ein Momentenkennfeld, das die momentane Kraftstoffmenge (de) für das geschätzte Motormoment (Me) und die momentane Kraftstoffmenge (ds2) für das Ist-Motormoment (Mi) berechnet, ein Kennfeld für die Berechnung einer momentanen Soll-Einspritzmenge (ds1) aus Fahrhebelposition (f) und Drehzahl (w) und einer Auswerteeinheit, die Fehler im Fahrzeugbetrieb angibt.Device for monitoring the fuel consumption and for diagnosing the causes of increased fuel consumption of a vehicle, characterized by a measuring device for detecting at least the driving lever position (f), speed (w), driving speed (v), information about the vehicle mass (m) and total acceleration along the vehicle longitudinal axis (A), a device for measuring fuel consumption (D i ), a device for measuring or estimating actual engine torque (M i ), a parameter estimator with an estimation unit for a faultless technical condition of the vehicle for a specific driving performance required engine torque (M e ), which trains and optimizes with predeterminable example data, a torque map, the current fuel quantity (d e ) for the estimated engine torque (M e ) and the current fuel quantity (d s2 ) for the actual engine torque (M i ) calculates a map for the calculation of a current target On injection amount (d s1 ) from the driving lever position (f) and speed (w) and an evaluation that indicates errors in vehicle operation. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung durch Differenzbildung von der aus dem Einspritzkennfeld errechneten Gesamtkraftstoffmenge (Ds1) und aus dem Ist-Motormoment (Mi) errechneten Gesamtkraftstoffmenge (Ds2) einerseits, und Differenzbildung von Gesamtkraftstoffmenge (Ds2) und für das geschätzte Motormoment (Me) erforderliche Gesamtkraftstoffmenge (De) andererseits, je nach dem welche von beiden Differenzen einen vorgegeben Schwellwert übersteigt, den Fehler in der Verbrennung oder im Antriebstrang signalisiert.Apparatus according to claim 4, characterized in that the evaluation device by subtraction of the calculated from the injection map total fuel quantity (D s1 ) and from the actual engine torque (M i ) calculated total fuel amount (D s2 ) on the one hand, and subtraction of total fuel amount (D s2 ) and for the estimated engine torque (M e ) required total fuel amount (D e ) on the other hand, depending on which of the two differences exceeds a predetermined threshold, signals the error in the combustion or in the drive train. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzeinheit mittels einer Funktion F eine für eine bestimmte Fahrleistung erforderliche Kraft (Fe) schätzt und damit das erforderliche Motormomemt (Me) errechnet.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the estimation unit estimates by means of a function F a force required for a certain driving force (F e ) and thus calculates the required engine torque (M e ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzeinheit mittels einer Funktion G das für eine bestimmte Fahrleistung erforderliche Motormoment (Me) schätzt.Device according to one of the preceding Claims 1 to 5, characterized in that the estimation unit estimates, by means of a function G, the engine torque (M e ) required for a specific driving performance. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameterschätzeinrichtung aus einer Speichereinheit, einem Optimierer mit einem Optimierungsalgorithmus, und der Schätzereinheit besteht.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Parameter estimator from a memory unit, an optimizer with an optimization algorithm, and the estimator unit consists. Verfahren zur Überwachung des Kraftstoffverbrauchs und zur Diagnose der Ursachen eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Einrichtung zumindest die Fahrhebel-Position (f), Drehzahl (w), Fahrgeschwindigkeit (v), Angabe über die Fahrzeugmasse (m), Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeug-Längsachse (A) und der Kraftstoffverbrauch (Di) gemessen werden, daß mit einem Kennfeld eine momentane Soll-Einspritzmenge (ds1) aus Fahrhebelposition (f) und Drehzahl (w) berechnet wird, daß das für eine bestimmte Fahrleistung beim einwandfreien technischen Zustand des Fahreugs erforderliche Motormoment (Me) geschätzt und durch Bestimmung optimaler Parameter berechnet wird, daß über ein Motormoment-Kennfeld aus dem erforderlichem Motormoment (Me) der momentane Kraftstoffverbrauch (de) und durch Integration über die Zeit eine Gesamtkraftstoffmenge (De) berechnet wird, und daß eine aus dem Einspritzkennfeld errechnete Gesamtkraftstoffmenge (Ds1) mit der für das geschätzte Motormoment (Me) erforderlichen Gesamtkraftstoffmenge (De) verglichen wird und bei einer einen einstellbaren Schwellwert übersteigenden Differenz Fehler im Antrieb diagnostiziert werden oder die tatsächlich verbrauchte Kraftstoffmenge (Di) mit der aus dem Einspritzkennfeld errechneten Gesamtkraftstoffmenge (Ds1) verglichen wird und bei einer einen einstellbaren Schwellwert übersteigenden Differenz Fehler in der Einspritz- oder Kraftstoffanlage diagnostiziert werden.Method of monitoring fuel consumption and diagnosing the causes of increased Fuel consumption of a vehicle, characterized in that with a device at least the control lever position (f), speed (w), driving speed (v), information about the vehicle mass (m), total acceleration along the vehicle longitudinal axis (A) and the fuel consumption (D i ) are measured that with a map a current target injection quantity (d s1 ) from the driving lever position (f) and speed (w) is calculated that the required for a certain mileage in the perfect technical condition of the vehicle engine torque (M e ) and is calculated by determining optimal parameters, that over an engine torque map from the required engine torque (M e ) the current fuel consumption (d e ) and integration over time, a total fuel amount (D e ) is calculated, and that one total fuel quantity (D s1 ) calculated using the fuel injection map with the total fuel m required for the estimated engine torque (M e ) narrow (D e ) is compared and diagnosed at a settable threshold exceeding difference errors in the drive or the actual amount of fuel consumed (D i ) is compared with the calculated from the injection map total fuel quantity (D s1 ) and at a settable threshold exceeding difference Failure in the injection or fuel system to be diagnosed. Verfahren zur Überwachung des Kraftstoffverbrauchs und zur Diagnose der Ursachen eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Einrichtung zumindest die Fahrhebel-Position (f), Drehzahl (w), Fahrgeschwindigkeit (v), Angabe über die Fahrzeugmasse (m) und Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeug-Längsachse (A) gemessen werden, daß mit einem Kennfeld eine momentane Soll-Einspritzmenge (ds1) aus Fahrhebelposition (f) und Drehzahl (w) berechnet wird, daß ein Ist-Motormoment (Mi) gemessen oder geschätzt wird und über ein Momentenkennfeld die für das gemessene Ist-Motormoment (Mi) monentane Kraftstoffmenge (ds2) bestimmt wird, und daß durch Differenzbildung von aus dem Einspritzkennfeld errechneter Gesamtkraftstoffmenge (Ds1) und der aus dem Ist-Motormoment (Mi) errechneten Gesamtkraftstoffmenge (Ds2), und/oder Differenzbildung von aus dem Ist-Motormoment (Mi) errechneten Gesamtkraftstoffmenge (Ds2) und aus dem geschätzten Motormoment (Me) berechneten Gesamtkraftstoffmenge (De), je nach dem welche von beiden Differenzen einen vorgegeben Schwellwert übersteigt, ein Fehler in der Verbrennung oder im Antriebstrang diagnostiziert wird.Method for monitoring the fuel consumption and for diagnosing the causes of increased fuel consumption of a vehicle, characterized in that at least the control lever position (f), speed (w), driving speed (v), information about the vehicle mass (m) and Total acceleration along the vehicle longitudinal axis (A) are measured that a current target injection quantity (d s1 ) from the driving lever position (f) and speed (w) is calculated with an engine map that an actual engine torque (M i ) measured or estimated is determined and a torque map for the measured actual engine torque (M i ) monentane fuel quantity (d s2 ), and that by subtraction calculated from the injection map total fuel amount (D s1 ) and from the actual engine torque (M i ) calculated total fuel amount (D s2 ), and / or difference of calculated from the actual engine torque (Mi) total fuel amount (D s2 ) and from the estimated Engine torque (M e ) calculated total fuel amount (D e ), depending on which of the two differences exceeds a predetermined threshold, a fault in the combustion or in the drive train is diagnosed. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrleistung für das geschätzte Motormoment (Me) durch die Fahrgeschwindigkeit, die Fahrzeugmasse, die Drehzahl, und die Gesamtbeschleunigung entlang der Fahrzeug-Längsachse bestimmt wird.A method according to claim 9, characterized in that the driving power for the estimated engine torque (M e ) by the vehicle speed, the vehicle mass, the rotational speed, and the total acceleration along the vehicle longitudinal axis is determined. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzung des Motormoments (Me) mit auf einer realen Fahrstrecke erfaßten Beispieldaten durchgeführt wird, daß in der Speichereinheit erfaßte Zeitreihen von Meßdaten gespeichert werden, und daß in jedem Optimierungsschritt das Motormoments (Me) oder die erforderliche Zugkraft Fe dem Optimierungsalgorithmus zugeführt und aus diesem Wert, sowie der aus dem gespeicherten Wert für das Ist-Motormoment Mi umgerechneten Ist-Zugkraft Fi, der Optimierungsalgorithmus eine Verbesserung der internen Schätzparameter durchführt.Method according to Claim 9, characterized in that the estimation of the engine torque (M e ) is carried out with exemplary data recorded on a real driving route, that time series of measured data recorded in the memory unit are stored, and that in each optimization step the engine torque (M e ) or the required tensile force F e applied to the optimization algorithm and from this value, and the converted from the stored value for the actual engine torque M i actual tensile force F i, the optimization algorithm performs an improvement of the internal parameter estimation. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung der Differenz zwischen Fe und Fi durch Anpassung der Schätzparameter erreicht wird.Method according to Claim 12, characterized in that the reduction in the difference between F e and F i is achieved by adaptation of the estimated parameters. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Berechnung des Motormoments (Me) oder der erforderlichen Zugkraft Fe ein numerisches Identifikationsverfahren eingesetzt wird.A method according to claim 12, characterized in that for the calculation of the engine torque (M e ) or the required tensile force F e, a numerical identification method is used. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Identifikationsverfahren ein auf neuronalen Netzen basiertes Verfahren verwendet wird.Method according to claim 14, characterized in that that as Method of identification neural network-based method is used. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbeschleunigung mit Hilfe eines Scheinlotwinkels bestimmt wird.Method according to claims 9 and 10, characterized that the Total acceleration is determined using a dummy slip angle. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbeschleunigung mit einem Variometer und einem Fahrtmessersignal bestimmt wird.Method according to claims 9 and 10, characterized that the Total acceleration with a variometer and an airspeed signal is determined. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbeschleunigung mit einem Barometer und einem Fahrtmessersignal bestimmt wird.Method according to claims 9 and 10, characterized that the Total acceleration with a barometer and an airspeed signal is determined. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbeschleunigung mit einem längs der Fahrzeugachse angebrachten Beschleunigungssensor gemessen wird.Method according to claims 9 and 10, characterized that the Total acceleration with one longitudinal the vehicle axle mounted acceleration sensor is measured.
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