DE3943766C2

DE3943766C2 - Selbstdiagnosesystem

Info

Publication number: DE3943766C2
Application number: DE3943766A
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Abe
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1988-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2009-04-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Selbstdiagnosesystem zur Diagnose eines elektronischen Steuergerätes eines Kraftfahrzeugs, wobei die elektronische Steuerung Meß- und Fühlelemente zur Erfassung der Betriebszustände des Fahrzeugs, welches weiter einen Rechner mit flüchtigem und nicht-flüchtigem Speicher umfaßt, um Ausgangsdaten zu errechnen und das Fahrzeug in Übereinstimmung mit Eingangsdaten aus den Meß- und Fühlelementen zu steuern, wobei weiterhin eine Einrichtung zur Eigendiagnose vorgesehen ist, um die Eingangs- und Ausgangsdaten selbsttätig zu überprü fen, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches.

In jüngster Zeit werden Kraftfahrzeuge mit einer elektronischen Steuerung zur Steuerung verschiedener Motorbaugruppen ausge rüstet, beispielsweise der Kraftstoffeinspritzung, um auf diese Weise die Fahrbequemlichkeit, den Abgasausstoß, den Kraft stoffverbrauch und die Motorleistung zu verbessern. Die elek tronische Steuerung steuert die Baugruppen auf der Grundlage von Informationen, die durch Ausgangssignale von verschiedenen Meßfühlern, Sonden und Sensoren zur Erfassung des Betriebszu stands des Motors repräsentiert werden. Kommt es zu Funktionsstörungen in den einzelnen Baugruppen und in den Meßfühlern o. ä., so arbeitet der Motor nicht korrekt.

Da jedoch die elektronische Steuerung kompliziert aufgebaut ist, lassen sich Störungen nur mit Schwierigkeiten sofort fest stellen. Somit sollte im Kraftfahrzeug ein System zur Eigendiagnose eingebaut sein, mit dessen Hilfe sich die elek tronische Steuerung leicht überprüfen läßt.

In der japanischen Offenlegungsschrift 59-24270 wird eine elek tronische Steuerung mit Eigendiagnosesystem beschrieben, bei welchem Anzeigelampen im Fahrzeug aufleuchten oder blinken, um so einen Fehlercode anzuzeigen, der ein fehlerhaftes Teil in der Steuerung repräsentiert, sobald in den Sensoren und Wirk elementen, beispielsweise in der Kraftstoffeinspritzung, von der Norm abweichende Bedingungen auftreten. Die Daten zu den Störungen werden unter einer vorgegebenen Adresse in einen Di rektzugriffsspeicher RAM) als Backup-Einrichtung geschrieben, die ebenfalls in der Regelanlage vorgesehen ist. Der Diagnose techniker in der Autowerkstatt liest dann den Fehlercode, der durch Lampen oder auf einer Anzeige eines Rechners ausgewiesen wird, welcher an das Fahrzeug angeschlossen ist. Auf diese Weise wird dem Diagnosetechniker die Information über eine Störung geliefert, so daß fehlerhafte Teile, beispielsweise Meßfühler und Schalter, in entsprechender Form repariert werden können.

Bei dem herkömmlichen Diagnosesystem läßt sich eine Regel abweichung, die nur bei bestimmten Fahrbedingungen auftritt, jedoch nicht in der Autowerkstatt wiederholbar ist, nicht in der Werkstatt diagnostizieren. Auf diese Weise wird die Reparatur problematisch und in einigen Fällen kann die Ursache für den aufgetretenen Fehler nicht ausreichend geklärt werden.

Aus VDI-Berichte 612 des VDI-Verlages, Düsseldorf, ist ein Eigendiagnosekonzept für Kraftfahrzeuge bekannt. Dort wird dar gelegt, daß die Diagnose von Sensoren und dem elektronischen Steuergerät von der entsprechenden Elektronik selbsttätig über nommen werden kann. Mittels der vorhandenen Sensoren des Kraftfahrzeuges werden die Betriebsparameter erfaßt, wobei die entsprechenden Parameter im Steuergerät zu einer Ausgangsinfor mation verarbeitet und die Stellglieder entsprechend angesteu ert werden. Die Aufgabe der Eigendiagnose ist es hierbei, das fehlerfreie Funktionieren der entsprechenden Funktionsgruppen zu prüfen. Die Funktion Eigendiagnose ist ein Teil des Steuergeräteprogramms und im Festwertspeicher hinterlegt. Die Überprüfungen der Eingangssignale eines vorhandenen Mikrocomputers werden vom Steuergerät permanent bei laufendem Motor vorgenommen. So können neben statistisch vorliegenden Fehlern auch sogenannte Wackelkontakte festgestellt werden. Ein vorhandener Fehlerspeicher ist in der Lage, sporadisch auftretende Fehler in den Speicherbereich zu übernehmen. Zum Auslesen der Fehler wird hierfür ein Tester an den im Fahrzeug angebrachten Diagnosestecker angeschlossen. Eine vom Tester aus gestartete Kommunikation läuft über eine serielle Schnitt stelle, so daß Fehlerorte und Fehlerpfade festgestellt werden können. Der Fehlerspeicher nimmt jedoch nur Betriebsparameter und Fehlercodes auf, so daß oft Schwierigkeiten darin bestehen, Fehler dann richtig zuzuordnen, wenn womöglich das Eigendiag nosesystem selbst nicht fehler- oder störungsfrei arbeitet.

Bei dem programmierbaren Steuergerät nach DE 33 05 807 A1 be steht die Möglichkeit, während des Abarbeitens eines Benutzer programmes einen sogenannten Anomalie-Feststellungsprogramm befehl, der Teil des Benutzerprogrammes ist, auszuführen. Entsprechend vorgesehener logischer Operationen wird ein Ergebnis gebildet, um im Anomalie-Feststellungsprogramm zwischen spezifizierten Eingangs- und Ausgangsdaten Anomalie kennzeichen zu setzen oder rückzustellen. Über eine Analyse der Anomaliekennzeichen kann das korrekte Arbeiten des Benutzerpro grammes auch zu einem späteren Zeitpunkt nachvollzogen werden. Irgendwelche Hinweise, wie das in der DE 33 05 807 A1 beschriebene Gerät im Kraftfahrzeugsektor modifiziert und angewendet werden kann, sind der betreffenden Lehre nicht zu entnehmen.

Bei der Einrichtung zum Eliminieren von Fehlern für eine elek tronische Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß US 4,277,829 werden erfaßte Zustände in einer Registergruppe abgelegt, um über einen Vergleich der Registerinhalte auch bei zeitweisem Ausfall von Daten einen quasi Notbetrieb der entsprechenden Brennkraftmaschine zu erreichen. Ein Selbstdiagnosesystem mit der Möglichkeit der nachträglichen Fehleranalyse ist dort je doch nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein System zur Eigendiagnose zu schaffen, bei welchem eine nicht wieder abruf bare Regelabweichung leicht feststellbar und wesentlich besser nachvollziehbar ist, wodurch die umgehende exakte Reparatur des Fahrzeugs möglich wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System der ein gangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, die spezifischen Eigendiagnoseablaufdaten, welche zur Feststellung von Abnormalitäten eingesetzt werden, zusammen mit dem ermittelten Fehlercode abzuspeichern, um auch die Fehlerermittlung zu einem späteren Zeitpunkt nachvollziehen zu können. Die spezifischen Daten lassen sich über eine Anzeigeeinrichtung zusammen mit dem Fehlercode anzeigen.

Dazu ist eine Einrichtung zur Eigendiagnose mit einer Steuer einheit ausgerüstet, welche zur automatischen Diagnose der Ausgabedaten im Ansprechen auf diese und zur Bereitstellung von Fehlercode-Daten vorgesehen ist, sowie mit einer Ausgabeein richtung zum Anzeigen der spezifischen Daten bzw. Diagnose daten, welche zur Feststellung von Abnormalitäten verwendet werden, einer Tastatur zur Eingabe der Diagnose-Betriebart in die Steuerung, und mit einer Verbindungseinrichtung für den Anschluß der Steuereinheit an die elektronische Steuerung.

Eine zweckmäßige Weiterbildung besteht darin, daß eine Ein richtung vorgesehen ist, welche in regelmäßigen Zeitabständen während des Motorbetriebs ein Betriebszustandssignal erzeugt; daß ein Rechner zur Berechnung der Motorregeldaten im An sprechen auf das Betriebszustandssignal ein Motorregelsignal erzeugt; daß ein System zur Eigendiagnose auf das Betriebs zustandssignal und das Motorregelsignal anspricht und dabei eine Regelabweichung in beiden Signalen feststellt und ein Datensignal erzeugt, mit dem auch der ort bezeichnet wird, an dem ein Fehler aufgetreten ist; daß ein energieunabhängiger Speicher zum Abspeichern des Datensignals vorgesehen ist, und daß im Ansprechen auf ein Eingangssignal eine Ausgabeein richtung ein Ausgangssignal erzeugt, welches das gespeicherte Datensignal darstellt.

Weitere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung erläutert, wobei auf die beigefügt Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Selbstdiagnosesystems;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Hauptteils des Systems;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung des Be triebsablaufs eines bekannten Diagnose-Systems;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Tabelle zur Abspeicherung von Fehlercodes und Daten zum Mo torbetriebszustand;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Be triebsablaufs eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Tabelle zur Abspeicherung von Fehlercodes und Diagnosedaten bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 5;

Ein Kraftfahrzeug ist mit einem Steuerungsrechner 1 zur Rege lung und Steuerung verschiedener Baugruppen und Teile eines Motors ausgerüstet. Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, daß der Steuerungsrechner 1 eine Zentraleinheit (CPU) 5, einen Di rektzugriffsspeicher (RAN) 9, einen Festwertspeicher (ROM) 8, einen energieunabhängigen Direktzugriffsspeicher (RAM) 10, eine Eingabeschnittstelle 6 und eine Ausgabeschnittstelle 7 auf weist. Diese Bestandteile, die CPU 5, der RAM-Speicher 9, der RAM-Speicher 10, der ROM-Speicher 8, die beiden Schnittstellen 6 und 7 für Ein- und Ausgabe, sind untereinander über eine Busleitung 11 verbunden. Programme und Daten zur Steuerung und Regelung des Motors und unveränderliche Daten wie beispiels weise Fehlercodes, die für Störungsdaten und den jeweiligen Ort einer Störung stehen, sind im ROM-Speicher 8 erfaßt. Der RAM- Speicher 10 dient zur Speicherung der Codes für Störungsdaten und der Codes für den jeweiligen Ort einer Störung.

Der Eingabeschnittstelle 6 wird ein Temperatursignal für das Kühlmittel T_W zugeführt, das von einem Temperaturfühler 15 zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur kommt; weiterhin ein Rück meldesignal κ für das Mischungsverhältnis, das von einer O₂- Sonde 16 kommt, ein Luftmengensignal Q, das von einem Durch flußzähler 12 in der Einströmleitung kommt, ein Kurbelwinkel signal θ von einem Kurbelwinkelmesser 13, sowie ein Motor- Drehzahlsignal N von einem Drehzahlmesser 14. Die Sensoren und Meßfühler 12 bis 16, sowie weitere Erfassungseinrichtungen und Schalter, die jedoch nicht dargestellt sind, bilden zusammen einen Betriebszustandsmelder 2, der die Motorparameter erfaßt. Diese verschiedenen Signale der Sensoren, Meßfühler und Schal ter werden nach Verarbeitung in der Zentraleinheit 5 im RAM- Speicher 9 zwischengespeichert. Die Zentraleinheit 5 generiert Steuer- und Regelsignale, die über die Ausgangsschnittstelle 7 an ein Motorbetriebssystem 3 gehen. Das Motorbetriebssystem 3 umfaßt einen Treiber 17 und Einspritzvorrichtungen 18 zur Regelung des Luft-/Kraftstoffgemisches.

Weiterhin sendet die Zentraleinheit 5 über die Ausgangs schnittstelle 7 ein Signal an eine Melde- bzw. Signalein richtung 4 mit einem Treiber 19 und Signallampen 20. Sobald im Steuerungsrechner 1 durch die Eigendiagnose eine Normabweichung festgestellt wird, wird aus dem ROM-Speicher 8 ein entspre chender Fehlercode ausgelesen, worauf die Signallampen 20 zur Anzeige des Fehlercodes eingeschaltet bzw. zum Blinken veran laßt werden.

An die Eingangsschnittstelle 6 und die Ausgangsschnittstelle 7 des Steuerungsrechners 1 ist eine Ausgabeeinrichtung 21 mit ei ner Anzeige 21a angeschlossen. Die Diagnoseeinrichtung 21 ist zur Betätigung durch einen Diagnosetechniker vorgesehen und funktioniert in der Weise, daß die rechnerisch ermittelten Da ten zum Motorbetriebszustand, die im RAM-Speicher 9 erfaßt sind, sowie die im energieunabhängigen RAM-Speicher 10 erfaßten Störungscodes auf der Anzeige 21a angezeigt werden.

Der Steuerungsrechner 1 wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert. Er ist mit einer Einrichtung zur Eigendiagnose 24 ausgerüstet, welcher Ausgangssignale vom Betriebszustandsmelder 2 und Ausgangssignale eines Rechners 22 zur Ermittlung der Mo torregeldaten zugeführt werden. Der Rechner 22 ermittelt Motorregeldaten wie beispielsweise die Impulsbreite des Kraft stoffeinspritzimpulses und die zeitliche Einstellung des Zünd zeitpunkts in Abhängigkeit von den Betriebszuständen. Ein Im pulsbreite-Betriebssignal und ein Zündsignal werden vom Rechner 22 über einen Regelsignalgeber 23 zum Motorbetriebssystem 3 weitergeleitet.

Wird als Funktion der Ausgangssignale des Betriebszustandsmel ders 2 und des Rechners 22 eine Regelabweichung festgestellt, so wird an den ROM-Speicher 8 ein Störungsdatensignal angelegt, wobei aus diesem Speicher ein Fehler- bzw. Störungscode ausge lesen wird, der repräsentativ für fehlerhafte Teile und die je weiligen Störungsbedingungen ist. Die aus dem ROM-Speicher 8 abgerufenen Fehlercodes und Daten zum Betriebszustand, der zu dem Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers herrschte, die beide im RAM-Speicher 9 zwischengespeichert sind, werden unter vor gegebenen Adressen im energieunabhängigen RAM-Speicher 10 se quentiell abgespeichert; vgl. Fig. 4. Außerdem übermittelt die Eigendiagnoseeinrichtung ein Fehlercodesignal, das je nach dem im RAM-Speicher 10 abgespeicherten Fehlercode der Signal- bzw. Meldeeinrichtung 4 über eine Datenausgabeeinrichtung 25 zur Übermittlung der Fehlercodes zugeführt wird, so daß durch Auf blinken der Anzeigelampen 20 der Fehlercode gemeldet wird.

Nachstehend wird nun die Betriebsweise des Systems unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in Fig. 3 näher beschrieben und erläutert. Während der Motor läuft, läßt die Regelanlage eine Hauptroutine in einem Steuerprogramm zur Regelung des Mi schungsverhältnisses und des Zündzeitpunkts ablaufen. Solange diese Hauptroutine aktiviert ist, liegt an der Einrichtung zur Eigendiagnose 24 in vorgegebenen Abständen zyklisch ein Signal an, das eine Unterbrechung anfordert, worauf das nachstehend erläuterte Eigendiagnoseprogramm abgearbeitet wird.

Im Arbeitsschritt 101 werden die zur Eigendiagnose benötigten Daten aus dem Betriebszustandsmelder 2 ausgelesen, und im Arbeitsschritt 102 läuft in der Eigendiagnoseeinrichtung 24 eine Eigendiagnose in Abhängigkeit von den ausgelesenen Daten ab. Im Arbeitsschritt 103 wird festgestellt, ob in der Regelung eine Abweichung von den vorgegebenen Parameterwerten vorliegt. Liegt eine Abweichung vor, so schaltet das Programm zum Arbeitsschritt 104 weiter, in dem ein Fehlercode, der für die fehlerhaften Teile, die diese Abweichung im System 1 verursacht haben, aus dem ROM-Speicher 8 abgerufen und im energieunab hängigen RAM-Speicher 10 abgelegt werden. Im Arbeitsschritt 105 werden die Daten zu den Betriebszuständen, bei denen es zur Funktionsstörung kam, aus dem RAM-Speicher 9 ausgelesen und ebenfalls im energieunabhängigen RAM-Speicher 10 abgelegt. Im nächsten Schritt 106 wird der Fehlercode dann durch Aufblinken der Anzeigelampen 20 ausgewiesen.

Im Arbeitsschritt 107 wird abgefragt, ob von einer außerhalb befindlichen Diagnoseeinrichtung 21 ein Fehlerdaten-Abfrage signal an das Regelsystem 1 übermittelt wurde. Liegt ein sol ches Abfragesignal nicht an, springt das Programm zur Haupt routine zurück. Liegt dagegen ein Abfragesignal an, so werden die im RAM-Speicher 10 erfaßten Fehlercode-Daten und Betriebs zustandsdaten über die Datenausgabeeinrichtung 26 an die Diagnoseeinrichtung 21 übermittelt. Das in binärer Form vor liegende Betriebszustandssignal wird dabei in eine Dezimalzahl umgewandelt.

Somit werden nacheinander und abwechselnd die Fehlercodes und die Betriebszustandsdaten über die Anzeige 21a gemeldet. Auf diese Weise erhält der Diagnostiker eine Bestätigung über das fehlerhafte Teil und über den Betriebszustand, der im Betriebshandbuch einem entsprechenden Code zugewiesen ist. Gleichzeitig kann der Fehlerzustand in Abhängigkeit von den Betriebszustandsdaten wiederholt werden, so daß die Regelanlage exakt repariert werden kann. Steht fest, daß im Arbeitsschritt 103 keine Abweichung festgestellt wurde, so arbeitet das Pro gramm gleich mit Arbeitsschritt 107 weiter.

Fig. 5 und 6 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des Steuerungsrechners 1 dieser Erfindung. Bei der vorbeschriebenen Anlage werden Betriebszustände (Motorbetriebsparameter), die nach dem Auftreten eines Fehlers herrschen, im RAM-Speicher 10 erfaßt. Bei dem Ausführungsbeispiel werden statt der Daten über den Betriebszustand verschiedene andere spezifische, nämlich Eigendiagnoseablaufdaten im RAM-Speicher 10 erfaßt, die zur Bestimmung einer Abweichung im Steuerungsrechner 1 dienen, wie Fig. 6 dies zeigt. Wird nämlich während des Ablaufs eines Eigendiagnoseprogramms eine Regelabweichung festgestellt, so werden die bei der Diagnose eingesetzten spezifischen Daten wie auch die Fehlercodes unter vorgegebenen Adressen im RAM- Speicher 10 abgelegt (Arbeitsschritte 104 und 105a).

Erfindungsgemäß läßt sich somit auch bei einer Abweichung, die in der KFZ-Werkstatt nicht wiederholbar ist, die Ursache dafür leicht feststellen, da die Bedingungen, unter denen es zu die ser Abweichung von den Normwerten tatsächlich kam, ausgewiesen werden. Folglich läßt sich der Fehlerzustand korrekt in kurzer Zeit beheben.

Bezugszeichenliste

1

Steuerungsrechner (electronic control system)

2

Betriebszustandsmelder means (engine param. detecting)

3

Motorbetriebssystem (engine operating means)

4

Signaleinrichtung (warning means)

5

Zentraleinheit (CPU)

6

Eingabeschnittstelle (input interface)

7

Ausgabeschnittstelle (output interface)

8

ROM-Speicher (ROM)

9

Direktzugriffsspeicher (RAM)

10

nicht-flüchtiger RAM-Sp. (nonvolatile RAM)

11

BUS (bus line)

12

Durchflußzähler/Einström leitung (intake manifold quantity sensor)

13

Kurbelwinkelmesser (crank angle sensor)

14

(Motor)Drehzahlmesser (engine speed sensor)

15

Temperaturfühler/Kühlmitt. (coolant temp. sensor)

16

O₂

-Sonde (O₂

sensor)

17

Treiber (driver)

18

Kraftstoffeinspritzung (fuel injectors)

19

Treiber (driver)

20

Signal-/Anzeigelampen (warning lamps)

21

Ausgabeeinrichtung (diagnosis device)

21

aAnzeige (display)

22

Motorregeldaten-Rechner (eng. control data calcula tor)

23

Regelsignalgeber (control signal output means)

24

Einrichtung zur Eigendiag nose (self-diagnosis means)

25

Fehlercodegeber (trouble code output means)

26

Datenausgabeeinrichtung (data output means)
QLuftmengen-Signal (intake-air quantity signal)
θKurbelwinkelsignal (crank angle signal)
NMotordrehzahl-Signal (engine speed signal)
λRückmeldesignal/Mischungs verhältnis (air-fuel ratio feedback signal)
T_W

Temperatursignal/Kühlm. (coolant temp. signal)

Claims

1. Selbstdiagnosesystem zur Diagnose eines elektronischen Steuergerätes eines Kraftfahrzeugs, wobei die elektroni sche Steuerung Meß- und Fühlelemente (12 bis 16) zur Erfassung der Betriebszustände des Fahrzeugs und weiter einen Steuerungsrechner (1) mit flüchtigem (9) und Festwertspeicher (8) umfaßt, um Ausgangsdaten zu errechnen und das Fahrzeug in Übereinstimmung mit Eingangsdaten aus den Meß- und Fühlelementen (12 bis 16) zu steuern, wobei weiterhin eine Einrichtung (24) zur Eigendiagnose vorgesehen ist, um die Eingangs- und Ausgangsdaten selbsttätig zu überprüfen und unter Verwendung weiterer Daten Abnormalitäten festzustellen, wobei ein nicht-flüchtiger Speicher (10) vorgesehen ist, um Fehlercode-Daten, welche Art und Ort eines Fehlers bezeichnen, zu speichern, und wobei weiterhin eine Ausgabeeinrichtung (21) zur Anzeige des im nicht flüchtigen Speicher (10) gespeicherten Fehlercodes vorgesehen sind
dadurch gekennzeichnet, daß
ein aus der Einrichtung zur Eigendiagnose (24) von Regelabweichungen gebildetes Fehlersignal in den Festwertspeicher (ROM 8) gelangt, um einen zugehörigen repräsentativen Fehlercode auszulesen, wobei der nicht flüchtige Speicher (RAM 10) derart ausgebildet ist, daß er die Eigendiagnoseablaufdaten, welche zur Feststellung von Abnormalitäten eingesetzt werden, zusammen mit den Fehlercodes sequentiell unter vorgegebenen Adressen abspeichert; und
daß über ein Abfragesignal die im nichtflüchtigen Speicher (10) abgelegten Eigendiagnoseablaufdaten und die Fehlercodes abrufbar und auf der Ausgabeeinrichtung (21) anzeigbar sind.