EP1533505A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in Steuereinrichtungen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in Steuereinrichtungen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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EP1533505A2
EP1533505A2 EP04104571A EP04104571A EP1533505A2 EP 1533505 A2 EP1533505 A2 EP 1533505A2 EP 04104571 A EP04104571 A EP 04104571A EP 04104571 A EP04104571 A EP 04104571A EP 1533505 A2 EP1533505 A2 EP 1533505A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
error
control device
fault
symptoms
symptom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04104571A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carl-Eike Hofmeister
Michael KÄSBAUER
Martin Prenninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1533505A2 publication Critical patent/EP1533505A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions

Definitions

  • the invention is based on a method or of a device for fault diagnosis in control devices an internal combustion engine of a motor vehicle, which the Operability of sensors, actuators and / or system functions monitor and detect a fault symptom determine the actual cause of the error that occurred according to the species of the independent claims 1 and 10. It It is already known that a LIH manager the functions of Control devices, for example by activating an emergency function (LIH function, limp home function) limited or in the worst case, the affected control devices just turn off. This maximum error response of the controllers is initiated because the actual Cause for the error symptom is unknown.
  • LIH function limp home function
  • Another fault diagnosis procedure is from the DE 197 23 097 C1.
  • dependent errors creates a so-called dilemma or deadlock, the an indication that there are two supervised error functions cause a mutual dependence.
  • Subsequent errors distinguishable from normal errors. Is it possible, the interdependence of the two error functions break up, the causative error can be determined. This process is called validation.
  • the invention is based on the object, a method or to provide a device in which the analysis an occurring error symptom can be simplified so that an underlying error is uniquely identified can be. This task comes with the characteristics of the sibling Claims 1 and 10 solved.
  • Error simulation programs can be modular be created, with parameters dependent cross-connections the emergency running reactions as well in the simulation with can be included.
  • the cycle of emergency system reactions can be tested, especially since a Synchronous detection of multiple error images is possible.
  • the dynamics or the control range are provided restrict the control device.
  • the device for fault diagnosis is advantageous in a Diesel or gasoline engine used, since in particular the Control equipment with their programs for the injection or the ignition are very complex and easily cause trouble symptoms.
  • a condition is considered a fault symptom a system or a control device understood, the indicates an error.
  • a voltage may be on a piezoelectric actuator or a deviation be high.
  • An error is a malfunction of the system.
  • a short circuit of a sensor present, clamp a valve, a leak may have arisen or similar.
  • Error symptoms 1 are the symptoms A1, A2, A3, B1, B2, B3, etc. given the actual errors be assigned.
  • Error symptoms A1, A2, A3 Errors referring to the injection of a diesel injection system refer: the injection valve closes not, a line is broken, a control voltage is missing etc.
  • Symptoms B1, B2, B3 correspond to a different type of error, for example, a misfire in a gasoline engine etc.
  • the codes are the individual error symptoms 1 easily processed by electronic means.
  • an error table 2 is created in which, according to the ISO standard, the individual codes (diagnostic codes) of the errors that have occurred are listed.
  • This error list is monitored by a diagnostic manager (LIH manager) 3, which later organizes the functional restrictions of the corresponding control devices 5 with their control functions (Control Function 1..6).
  • the LIH manager 3 looks at what type of error has occurred and how serious its effects.
  • the LIH manager 3 activates a LIH function 4 (limp home function, emergency function) and thus limits the assigned control device 5 in its functionality.
  • an emergency run for the engine can be activated or an immobilizer can be deactivated, etc.
  • the LIH function 4 is designed as a worst case reaction and is to ensure that a safe and stable state is restored. Not only a control function of the control devices 5, but it can be affected by cross-control several control functions. In the embodiment according to the invention shown in Figure 2, however, another approach is proposed to diagnose a fault and then to take appropriate action. The measures taken have the aim of keeping the limitation of the functionality as low as possible in order to ensure safe driving.
  • the trouble symptoms become 1, for example, all error symptoms 1 (symptoms A1, A2, A2, B1, B2, B3, C1, C2, C3, etc.) in a suitable manner, preferably listed in the form of a table or matrix and saved.
  • error symptoms 1 symptoms A1, A2, A2, B1, B2, B3, C1, C2, C3, etc.
  • a suitable manner preferably listed in the form of a table or matrix and saved.
  • error symptoms 1 in appropriate to be able to respond wisely, it is necessary to take the causative To determine errors.
  • the cause of the error Therefore, in addition to the symptoms A1-3, B1-3, C1-3
  • information from a system definition 11 and if necessary, also new system states detected by the error reactions have come about.
  • the system definition 11 includes, for example, hardware definitions, vehicle variants, mechanical components and everything at the engine or used on the vehicle.
  • All information thus obtained is from a diagnostic device 10 first on the basis of their error pattern for determination one or more actual errors used.
  • the diagnostic device 10 looks at the symptoms A1 ... C3 and checks according to the error image, which mechanical-physical or electrical symptoms occurred are what the risks are or what the consequences are from the individual symptoms and other information too are pulling.
  • the evaluation is done with a diagnostic manager 3, the one or possibly more errors filtered out and summed up in corresponding error lists 12 and stored.
  • a transition to an error code, an error confirmation or a generalization of the error - as in the case of State of the art - would not be necessary, but is possible.
  • the Diagnostic Manager 3 Due to the determination of the actual error, the Diagnostic Manager 3 now take appropriate action to a minimal limitation and optimal reliability the control functions of the control devices 5 lead. ever The diagnostic manager takes on the type and severity of the detected error 3 corresponding measures from a catalog of measures 13, where the action is the interface to the functions form the control devices 5. It can be more detailed and more targeted in the control functions of the control devices 5 are intervened, as this in the known State of the art would be possible.
  • the action catalog 13 is provided, for example, with a Shut-Off function one or more control functions of the Turn off control devices 5.
  • a Shut-Off function one or more control functions of the Turn off control devices 5.
  • Another alternative Restriction is, for example, the rule area to limit a control function, especially in the upper range. This may become necessary if in the air duct an air duct valve is stuck and thus the emission standard limit is achieved in an undesirable manner.
  • Another limitation is also in there, the Limit the performance of the control devices 5 and for example, to block a single function.
  • the flowchart according to FIG. 3 shows a schematic representation a functional sequence of the diagnostic manager according to the invention.
  • the diagnostics manager is in the form of a software program trained and preferably in a main program involved a corresponding control unit. following the functionality of the diagnostics manager is explained in more detail.
  • the fault diagnosis runs continuously and cyclically during of engine or vehicle operation.
  • the diagnostics manager is therefore constantly activated and supervised all considered too pulling devices such as sensors, functions, etc.
  • Kick in a facility an error then arise appropriate Error symptoms.
  • FIG 3 in position 20 from the diagnostic manager the trouble symptoms A1, B2, C1 detected.
  • position 21 the symptoms get in shape a table or matrix registered.
  • position 22 takes place the evaluation and assessment of the detected error symptoms.
  • the error symptoms become different categories divided into, for example, functional errors, sensor errors, Actuator error, short to battery or ground, Line break, etc.
  • position 23 is a comparison performed with stored error images previously used for Example by means of experiments or simulation programs for the individual error causes were simulated and saved.
  • the diagnostic manager in position 24 forms a corresponding one unique logical error word, for example, 11100001 to facilitate the further processing of the error.
  • Figure 4 shows a schematic block diagram of an inventive Device for fault diagnosis in a control device.
  • a diagnostic device 10 is provided with a Memory 9 connected in which filed the error symptoms are.
  • the diagnostic device 10 is further provided with a System definition 11 connected to all the essential information for the control and operation of the internal combustion engine and the vehicle includes, as already closer to Figure 2 was explained.
  • the diagnostic device 10 diagnoses the individual error symptoms. For example, it is checked why is an air duct valve faulty? Likewise all other possible sources of error checked in the Connection with the air duct valve may occur. Such Functions that are error free are considered a potential source of error locked out. The review will continue for so long until finally one or more unique errors, in our example, the clamping air channel valve, left stay.
  • the discovered errors are in a defect list 12 stored, which the LIH manager 3 accesses.
  • the LIH manager 3 accesses a program 17 that is used to diagnose and Evaluation of the error is formed. Furthermore, with Help the program 17 to bring about a decision, which measures to restrict the functions to initiate are.
  • the LIH manager 3 must decide how to react must be that the individual control functions through do not interfere with the restriction.
  • the LIH manager 3 accesses a memory 16 to, in which the catalog of measures is stored. He selects one or more appropriate decisions and then controls a device 4 for limiting the functions at. The device 4 then controls the corresponding Control devices 5, which in turn are equipped with sensors, measuring devices, Actuators 15 etc. for the internal combustion engine 14th connected is.

Abstract

Bei Steuereinrichtungen (5) für Brennkraftmaschinen (14) in Kraftfahrzeugen werden bekanntlich Fehlerdiagnosen durchgeführt, um die Funktionssicherheit der Brennkraftmaschine (14) beziehungsweise des Kraftfahrzeug auch in einem Fehlerfall sicherzustellen. Bei einem auftretenden Fehlersymptom (1) wird die Ursache für den Fehler ermittelt und mit einem Diagnosemanager (3) die fehlerhafte Steuereinrichtung (5) in der Regel ganz abgeschaltet oder eine Notlauffunktion eingeleitet. Erfindungsgemäß wird dagegen vorgeschlagen, alle Informationen zu Fehlersymptomen aufzulisten, durch Vergleich mit gespeicherten Fehlerbildern die tatsächliche Ursache zu ermitteln und daraus eine nur möglichst geringe Beschränkung der Funktionen der betroffenen Steuereinrichtungen (5) einzuleiten. Das hat den Vorteil, dass die Steuereinrichtungen (5) trotz ihres beschränkten Funktionsumfangs in der Regel weiter betrieben werden können. <IMAGE>

Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren beziehungsweise von einer Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in Steuereinrichtungen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs aus, die die Betriebsfähigkeit von Sensoren, Aktoren und/oder Systemfunktionen überwachen und bei Erkennung eines Fehlersymptoms die tatsächliche Ursache für den aufgetretenen Fehler ermitteln, nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche 1 und 10. Es ist schon bekannt, dass ein LIH-Manager die Funktionen der Steuereinrichtungen zum Beispiel durch Aktivieren einer Notlauffunktion (LIH-Funktion, Limp Home Funktion) beschränkt oder im worst case Fall die betroffenen Steuereinrichtungen einfach abschaltet. Diese maximale Fehlerreaktion der Steuereinrichtungen wird deswegen eingeleitet, weil die eigentliche Ursache für das Fehlersymptom nicht bekannt ist.
Des weiteren ist bekannt, dass bei Diagnoseverfahren Fehlersymptome ähnlicher Erkennungsmethoden zusammengefasst werden. Diese Verfahren weisen einen Diagnostic Trouble Code auf, der im ISO-Standard festgelegt wurde.
Aus der DE 199 41 440 A1 ist ein Verfahren zum gesteuerten Betrieb einer Vorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der Fehlersymptome diagnostiziert werden. Durch die Fehlersymptome können Querbeeinflussungen von Folgefehlern entstehen, die zu einer hohen Komplexität der wirklichen Systemdiagnose von Betriebs- oder Steuerfunktionen führen und dadurch schwer zu analysieren sind. Bei der Querbeeinflussungsprüfung werden einerseits harte von weichen Betriebs- oder Steuerungseinschränkungsanforderungen unterschieden und bewertet. Andererseits werden die Betriebs- oder Steuerungseinschränkungsanforderungen so gefiltert, dass keine Gegenläufigkeiten auftreten. Nach der Querbeeinflussungsprüfung ist ein Bündel von einzelnen Maßnahmen oder in Kombination mit mehreren Maßnahmen zugelassen, die jeweils nach der Härte ihres Eingriffs in den Betrieb der Vorrichtung bewertet sind. Zur Bewertung und Auswertung der einzelnen Fehler der elektrischen Diagnose und der Funktionsdiagnose wird ein Matrixverfahren vorgeschlagen. Um eine Ablaufplanung zu erstellen, werden die Matrizen der Matrix multipliziert. Die Ablaufplanung berücksichtigt dabei eine zeitliche Priorisierung sowie die Querbeeinflussungen der diagnostizierten Fehler in der Weise, dass die Vorrichtung mit einer maximal möglichen Leistungsfähigkeit betrieben werden kann.
Ein weiteres Fehlerdiagnoseverfahren ist aus der DE 197 23 097 C1 bekannt. Hier werden die gegenseitigen direkten Abhängigkeiten der überwachten Betriebsfunktionen in einer Matrix mit einer "1" beziehungsweise bei fehlender Abhängigkeit mit einer "0" eingetragen. Bei abhängigen Fehlern entsteht eine sogenannte Zwickmühle oder ein deadlock, die einen Hinweis darauf gibt, dass zwei überwachte Fehlerfunktionen eine gegenseitige Abhängigkeit bedingen. Dadurch sind Folgefehler von normalen Fehlern unterscheidbar. Ist es möglich, die gegenseitige Abhängigkeit der beiden Fehlerfunktionen aufzubrechen, kann der ursächliche Fehler ermittelt werden. Dieser Vorgang wird als Validierung bezeichnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung anzugeben, bei dem die Analyse eines auftretenden Fehlersymptoms so vereinfacht werden kann, dass ein zugrundeliegender Fehler eindeutig identifiziert werden kann. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 10 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fehlerdiagnose in Steuereinrichtungen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 bzw. 10 ergibt sich der Vorteil, dass die Funktionsabläufe wegen des methodischen Ablaufs einfacher und übersichtlicher gestaltet werden können, weil der oder die Fehler genau erkannt werden. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass die Struktur der bisherigen Steuereinrichtungen vereinfacht werden kann, da deren Funktionsbeschränkungen abgestuft und mit minimaler Auswirkung ausgebildet werden können. Ein weiterer Vorteil wird auch darin gesehen, dass die Fehlertests modular durchgeführt werden können, da die einzuschränkende Funktion separat validiert werden kann und deadlocks erkannt werden. Insbesondere können gegenseitige Regelungseinschränkungen und gegenseitige Abhängigkeiten der Fehlerbilder gezielt getestet werden. Bisher mussten wegen der Verzweigung der Sekundärreaktionen komplexe Validierungsprozeduren durchgeführt werden. Beim Erfindungsgegenstand ist dagegen dieses nicht mehr erforderlich, da definierte Notlaufreaktionen mit konvergierender Funktions-Control-Reaktion verwendet werden. Von Vorteil ist weiter, dass durch Verzweigung der Sekundärreaktionen die Systemeinschränkungen konvertieren. Auch können nachträglich in vorteilhafter Weise neue Systemanforderungen an die Fehlererkennung, die von Kunden oder dem Gesetzgeber gefordert werden, über eine entsprechende Schnittstelle eingeführt werden. Von Vorteil ist weiterhin, dass sicherheitsrelevante Fehlersymptome direkte Fehlerreaktionen auslösen können. Auch lassen sich neue Sicherheitskonzepte leichter applizieren.
Für die Praxis ist die Handhabung der Fehlerdiagnose übersichtlicher geworden. Fehlersimulationsprogramme können modulartig erstellt werden, wobei Parameter abhängige Querverbindungen der Notlaufreaktionen ebenso in die Simulation mit aufgenommen werden können. Der Kreislauf von Notlauf-Systemreaktionen kann getestet werden, da insbesondere eine synchrone Erfassung mehrerer Fehlerbilder möglich ist.
Weitere vorteilhafte Potenziale werden zum Beispiel auch darin gesehen, dass eine einfache Erweiterung auf andere Fahrzeugkonzepte gegeben ist und dass die Fehlerinformationen durch externe Steuergeräte, insbesondere auch in der Servicewerkstatt ausgelesen und verwendet werden können.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Verfahrens beziehungsweise der Vorrichtung gegeben. Als besonders vorteilhaft erscheint die Möglichkeit, zusätzlich zu dem ursprünglichen Fehlersymptom auch solche weitere Informationen zu erfassen und zu speichern, die infolge der Fehlerreaktion der Steuereinrichtung entstanden sind. Zum Beispiel können durch die Einflussnahme auf die Motorsteuerung weitere Folgefehler entstehen. Andererseits können bestimmte Folgefehler auch ausgeschlossen werden.
Um eine gute Übersicht zu gewährleisten, werden die Fehlersymptome vorteilhaft in Form einer Tabelle aufgelistet und gespeichert.
Durch die genaue Diagnose eines tatsächlichen Fehlers ergibt sich eine einfache Möglichkeit, auf den entstandenen Fehler mit einer angepassten optimalen Fehlerreaktion zu reagieren. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass die Leistungsfähigkeit der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Schwere oder Wichtung des Fehlers derart beeinflusst wird, dass sich insgesamt für den Betrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise einem Diesel- oder Ottomotor eine nur minimale Beschränkung ergibt.
Im Extremfall, wenn auf Grund der Schwere des Fehlers keine andere Abhilfe wirksam wird, wird die betroffene Steuereinrichtung abgeschaltet.
Bei einem weniger gravierenden Fehler ist vorgesehen, die Leistungsfähigkeit der betroffenen Steuereinrichtung zu beschränken, beispielsweise durch Blockieren bestimmter Funktionen, die im Augenblick nicht benötigt werden.
Alternativ ist vorgesehen, die Dynamik oder den Regelbereich der Steuereinrichtung zu beschränken.
Eine optimale Lösung besteht natürlich darin, im Einzelfall den aufgetretenen Fehler zu reparieren, so dass keine Beschränkung der Steuereinrichtung erforderlich wird. Dieses kann beispielsweise der Fall sein, wenn ein klemmendes Luftkanalventil mit zusätzlichen Ansteuersignalen wieder funktionsfähig gemacht werden kann.
Die Vorrichtung zur Fehlerdiagnose wird vorteilhaft bei einem Diesel- oder Ottomotor verwendet, da hier insbesondere die Steuer- und Regelungseinrichtungen mit ihren Programmen für die Einspritzung oder für die Zündung sehr komplex sind und dabei leicht Fehlersymptome entstehen können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figur 1
zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild, wie beim bekannten Stand der Technik die bisherige Fehlerdiagnose durchgeführt wird,
Figur 2
zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild mit dem erfindungsgemäßen Ablauf der Fehlerdiagnose,
Figur 3
zeigt ein Flussdiagramm für die Funktion eines erfindungsgemäßen Diagnosemanagers und
Figur 4
zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fehlerdiagnose.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst an Hand von Figur 1 erläutert, wie beim bekannten Stand der Technik das Verfahren zur Diagnose eines Fehlersymptoms (auch Symptom genannt) abläuft. Dabei wird als Fehlersymptom ein Zustand eines Systems oder einer Steuereinrichtung verstanden, der auf einen Fehler hinweist. Zum Beispiel kann eine Spannung an einem piezoelektrischen Aktor oder eine Regelabweichung zu hoch sein. Als Fehler wird eine Fehlfunktion des Systems bezeichnet. Beispielsweise kann ein Kurzschluss eines Sensors vorliegen, ein Ventil klemmen, eine Leckage entstanden sein oder dergleichen.
Bezugnehmend auf Figur 1 sind in der linken Spalte Fehlersymptome 1 aufgelistet. Als Fehlersymptome 1 sind die Symptome A1,A2,A3,B1,B2,B3 usw. angegeben, die den eigentlichen Fehlern zugeordnet werden. Beispielsweise enthalten die Symptome A1,A2,A3 Fehler, die sich auf die Einspritzung eines Diesel-Einspritzsystems beziehen: das Einspritzventil schließt nicht, eine Leitung ist gebrochen, eine Steuerspannung fehlt usw. Die Symptome B1, B2, B3 entsprechen einer anderen Fehlerart, beispielsweise einen Zündaussetzer bei einem Ottomotor usw. Durch die Codierungen sind die einzelnen Fehlersymptome 1 auf elektronischem Weg leicht weiterverarbeitbar.
In der zweiten Spalte ist eine Fehlertabelle 2 angelegt, in der entsprechend der ISO-Norm die einzelnen Codes (Diagnostic Codes) der aufgetretenen Fehler aufgelistet sind. Diese Fehlerliste wird von einem Diagnosemanager (LIH-Manager) 3 überwacht, der später dann die Funktionsbeschränkungen der entsprechenden Steuereinrichtungen 5 mit ihren Steuerfunktionen (Control Function 1..6) organisiert. Der LIH-Manager 3 schaut dabei nach, welche Fehlerart aufgetreten ist und wie gravierend seine Auswirkungen sind. Im Fehlerfall aktiviert der LIH-Manager 3 eine LIH-Funktion 4 (Limp Home Funktion, Notlauffunktion) und beschränkt somit die zugeordnete Steuereinrichtung 5 in ihrer Funktionalität. So kann ein Notlauf für den Motor aktiviert oder eine Wegfahrsperre deaktiviert werden usw. In der Regel ist die LIH-Funktion 4 als worst case Reaktion ausgelegt und soll sicherstellen, dass sich wieder ein sichere und stabiler Zustand einstellt. Dabei kann nicht nur eine Steuerfunktion der Steuereinrichtungen 5, sondern es können mehrere Steuerfunktionen durch Querbeeinflussung betroffen sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 wird dagegen ein anderer Lösungsweg vorgeschlagen, um einen Fehler zu diagnostizieren und um dann angepasste Maßnahmen zu ergreifen. Die ergriffenen Maßnahmen haben das Ziel, die Beschränkung der Funktionalität so gering wie möglich zu halten, um den sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten.
Zunächst werden in der linken Spalte von Figur 2 die Fehlersymptome 1, beispielsweise alle Fehlersymptome 1 (Symptome A1,A2,A2,B1,B2,B3,C1,C2,C3 usw.) in geeigneter Weise, vorzugsweise in Form einer Tabelle oder Matrix aufgelistet und gespeichert. Um beim Auftreten von Fehlersymptomen 1 in geeigneter weise reagieren zu können, ist es notwendig, den ursächlichen Fehler zu ermitteln. Für die Ermittlung der Fehlerursache werden daher neben den Symptomen A1-3,B1-3,C1-3 des weiteren Informationen aus einer Systemdefinition 11 und gegebenenfalls auch neue Systemzustände erfasst, die durch die Fehlerreaktionen zustande gekommen sind. Die Systemdefinition 11 enthält zum Beispiel Hardwaredefinitionen, Fahrzeugvarianten, mechanische Komponenten und alles, was am Motor oder am Fahrzeug verwendet wird.
Alle so gewonnenen Informationen werden von einer Diagnosevorrichtung 10 zunächst an Hand ihres Fehlerbildes zur Ermittlung eines oder mehrerer tatsächlicher Fehler verwendet. Die Diagnosevorrichtung 10 schaut sich dabei die Symptome A1...C3 an und prüft entsprechend des Fehlerbildes, welche mechanisch-physikalischen oder elektrischen Symptome aufgetreten sind, welche Risiken bestehen oder welche Konsequenzen aus den einzelnen Symptomen und den weiteren Informationen zu ziehen sind. Die Auswertung erfolgt mit einem Diagnosemanager 3, der ein oder gegebenenfalls mehrere Fehler herausgefiltert und in entsprechenden Fehlerlisten 12 aufsummiert und gespeichert. Eine Überführung in einen Fehlercode, eine Fehlerbestätigung oder eine Verallgemeinerung des Fehlers - wie beim Stand der Technik - wäre nicht erforderlich, ist jedoch möglich.
Durch die erfindungsgemäße Auswertung ergibt sich der weitere Vorteil, dass Querbeeinflussungen ohne weiteren Aufwand erkannt und eliminiert werden können, da die physikalischen Ursachen bekannt sind.
Auf Grund der Ermittlung des tatsächlichen Fehlers kann der Diagnosemanager 3 nun angepasste Maßnahmen ergreifen, die zu einer minimalen Beschränkung und optimalen Zuverlässigkeit der Steuerfunktionen der Steuereinrichtungen 5 führen. Je nach Art und Schwere des erkannten Fehlers ergreift der Diagnosemanager 3 entsprechende Maßnahmen aus einem Maßnahmenkatalog 13, wobei die Maßnahmen die Schnittstelle zu den Funktionen der Steuereinrichtungen 5 bilden. Es kann also detaillierter und gezielter in die Regelfunktionen der Steuereinrichtungen 5 eingegriffen werden, als dies beim bekannten Stand der Technik möglich wäre.
Im Maßnahmenkatalog 13 ist zum Beispiel vorgesehen, mit einer Shut-Off Funktion eine oder mehrere Steuerfunktionen der Steuereinrichtungen 5 abzuschalten. Eine andere alternative Beschränkung besteht darin, beispielsweise den Regelbereich einer Steuerfunktion insbesondere im oberen Bereich zu begrenzen. Dieses kann unter Umständen notwendig werden, wenn im Luftkanal ein Luftkanalventil klemmt und dadurch die Abgasnormgrenze in unerwünschter Weise erreicht wird.
Eine weitere Begrenzungsmöglichkeit besteht auch drin, die Leistungsfähigkeit der Steuereinrichtungen 5 zu begrenzen und beispielsweise eine einzelne Funktion zu blockieren.
Als besonders vorteilhaft wird auch angesehen, mit einem Reparaturversuch den Fehler zu beheben. So kann unter Umständen ein klemmendes Ventil durch modifizierte Steuerimpulse wieder funktionsfähig gemacht werden.
In der Praxis kann es erforderlich werden, dass gleichzeitig mehrere Maßnamen zur Beschränkung der Funktionalitäten einzuleiten sind. Es kann auch vorkommen, dass nach den Beschränkungen neue Maßnahmen zu ergreifen sind. Dieses ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise der Vorrichtung ebenfalls möglich, da auf jeden einzelnen Fehler gezielt reagiert werden kann.
Das Flussdiagramm gemäß Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Funktionsablauf des erfindungsgemäßen Diagnosemanagers. Der Diagnosemanager ist in Form eines Softwareprogramms ausgebildet und vorzugsweise in einem Hauptprogramm eines entsprechenden Steuergerätes eingebunden. Nachfolgend wird die Funktionsweise des Diagnosemanagers näher erläutert.
Die Fehlerdiagnose läuft kontinuierlich und zyklisch während des Motor- oder Fahrzeugbetriebs ab. Der Diagnosemanager ist daher ständig aktiviert und überwacht alle in Betracht zu ziehenden Einrichtungen wie Sensoren, Funktionen usw. Tritt in einer Einrichtung ein Fehler auf, dann ergeben sich entsprechende Fehlersymptome. Beispielsweise werden gemäß Figur 3 in Position 20 vom Diagnosemanager die Fehlersymptome A1,B2,C1 erfasst. In Position 21 werden die Symptome in Form einer Tabelle oder Matrix registriert. In Position 22 erfolgt die Auswertung und Beurteilung der erfassten Fehlersymptome. Dabei werden die Fehlersymptome in verschiedene Kategorien eingeteilt, beispielsweise in funktionale Fehler, Sensorfehler, Aktorfehler, Kurzschluss zur Batterie oder gegen Masse, Leitungsunterbrechung usw. In Position 23 wird ein Vergleich mit gespeicherten Fehlerbildern durchgeführt, die zuvor zum Beispiel mittels Versuche oder Simulationsprogrammen für die einzelnen Fehlerursachen simuliert und gespeichert wurden.
Durch diesen Vergleich kann auf einfache Weise die eigentliche Fehlerursache für das entstandene Fehlersymptom ermittelt werden. Nachdem der Fehler eindeutig identifiziert wurde, bildet der Diagnosemanager in Position 24 ein entsprechendes eindeutiges logisches Fehlerwort, beispielsweise 11100001, um die weitere Verarbeitung des Fehlers zu erleichtern.
In Position 25 wird entschieden, welche minimale Maßnahme zur Beschränkung der Funktionalität an der betroffenen Steuereinrichtung durchzuführen ist. Zur Verfügung stehende Maßnahmen sind zum Beispiel die Reduktion des Leistungsumfangs, die Beschränkung eines Funktionsbereiches, Beseitigung eines Fehlers und/oder das Aktivieren einer Notlauffunktion (limp home reaction) .
In Position 26 wird auf die entsprechende Funktionalität der betroffenen Steuereinheit eingegriffen und gegebenenfalls eine entsprechende Mitteilung an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben. Danach startet das Programm wieder in Position 20.
Figur 4 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in einer Steuereinrichtung. Eine Diagnosevorrichtung 10 ist mit einem Speicher 9 verbunden, in dem die Fehlersymptome abgelegt sind. Die Diagnosevorrichtung 10 ist des weiteren mit einer Systemdefinition 11 verbunden, die alle wesentlichen Informationen für die Steuerung und den Betrieb der Brennkraftmaschine und des Fahrzeugs enthält, wie bereits zu Figur 2 näher erläutert wurde. Die Diagnosevorrichtung 10 diagnostiziert die einzelnen Fehlersymptome. Beispielsweise wird geprüft, warum ist ein Luftkanalventil fehlerhaft. Ebenso werden alle weiteren möglichen Fehlerquellen überprüft, die im Zusammenhang mit dem Luftkanalventil auftreten können. Solche Funktionen, die fehlerfrei sind, werden als mögliche Fehlerquelle ausgeschlossen. Die Überprüfung wird so lange fortgeführt, bis schließlich ein oder mehrere eindeutige Fehler, in unserem Beispiel das klemmende Luftkanalventil, übrig bleiben. Die entdeckten Fehler werden in einer Fehlerliste 12 abgelegt, auf den der LIH-Manager 3 zugreift. Der LIH-Manager 3 greift auf ein Programm 17 zu, das zur Fehlerdiagnose und Auswertung der Fehler ausgebildet ist. Des weiteren kann mit Hilfe des Programms 17 eine Entscheidung herbeigeführt werden, welche Maßnahmen zur Beschränkung der Funktionen einzuleiten sind.
Insbesondere muss der LIH-Manager 3 entscheiden, wie reagiert werden muss, dass sich die einzelnen Steuerfunktionen durch die Beschränkung nicht gegenseitig beeinflussen.
Für die Entscheidung greift der LIH-Manager 3 auf einen Speicher 16 zu, in dem der Maßnahmenkatalog abgelegt ist. Er wählt eine oder mehrere geeignete Entscheidungen aus und steuert daraufhin eine Einrichtung 4 zur Begrenzung der Funktionen an. Die Einrichtung 4 steuert dann die entsprechenden Steuereinrichtungen 5, die ihrerseits mit Sensoren, Messeinrichtungen, Aktoren 15 usw. für die Brennkraftmaschine 14 verbunden ist.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Fehlerdiagnose in Steuereinrichtungen (5) einer Brennkraftmaschine (14) eines Kraftfahrzeugs, die die Betriebsfähigkeit von Sensoren, Aktoren und/oder Systemfunktionen (15) überwachen und bei Erkennung eines Fehlersymptoms die tatsächliche Ursache für den aufgetretenen Fehler ermitteln und wobei ein Diagnosemanager (3) in die Funktionen der Steuereinrichtungen (5) derart eingreift, dass für den Betrieb des Kraftfahrzeugs eine nur möglichst geringfügige Einschränkung entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosemanager (3) alle Informationen wenigstens eines Fehlersymptoms (1) sammelt, die als Ursache für einen Fehler in Frage kommen und dass die tatsächliche Ursache eines oder mehrerer Fehler an Hand eines Fehlerbildes der Symptome ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Fehlersymptom weitere Informationen, insbesondere ein geänderter Systemzustand erfasst und gespeichert wird, der durch eine Fehlerreaktion entstanden ist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlersymptome (1) in Form einer Tabelle aufgelistet und gespeichert werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Art und/oder der Schwere des wenigstens einen erkannten Fehlers eine angepasste minimale Reaktion an einer von dem Fehler betroffenen Steuereinrichtung (5) eingeleitet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem schweren, nicht reparablen Fehler die Steuereinrichtung (5) abgeschaltet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem weniger schweren Fehler die Steuereinrichtung (5) in ihrer Leistungsfähigkeit beschränkt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) in ihrem Regelbereich beschränkt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Reparaturversuch zur Beseitigung des Fehlersymptoms durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei erfolgreichem Reparaturversuch keine Fehlerreaktion eingeleitet wird.
  10. Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in einer Steuereinrichtung (5) einer Brennkraftmaschine (14) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Diagnosevorrichtung (10) zur Erfassung von Fehlersymptomen an Sensoren, Aktoren und Systemfunktionen, mit einem programmierbaren Diagnosemanager (3) zur Auswertung der Fehlersymptome und mit einer Einrichtung (4) zur Begrenzung der Funktionen der Steuereinrichtungen (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosemanager (3) ausgebildet ist, Informationen von Fehlersymptomen (1) aufzulisten, mit gespeicherten Fehlerbildern zu vergleichen, daraus einen oder mehrere Fehlerursachen abzuleiten und unter Berücksichtigung der Schwere des aufgetretenen Fehlers einen angepassten minimalen Eingriff zur Begrenzung der Funktionalität der betroffenen Steuereinrichtung (5) einzuleiten.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Verwendung bei einem Diesel- oder Ottomotor (14).
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