WO2008080670A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer optimierten notlauffunktion bei einem mit einem fehler behafteten motor eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer optimierten notlauffunktion bei einem mit einem fehler behafteten motor eines kraftfahrzeugs Download PDF

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motor vehicle
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torque
risk
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Michael KÄSBAUER
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining an optimized emergency program in an afflicted with a fault symptom engine of a motor vehicle according to the preamble of the independent claims 1 and 9. It is already known that motor vehicles equipped in particular with a diesel or gasoline engine are, by law, in a secure mode of operation, ie can continue to operate using an emergency function if a fault symptom has been diagnosed on the engine or one of the vehicle aggregates.
  • the limp-home function is typically implemented in an engine control unit, the engine control unit being specifically designed for optimum engine control in terms of maximum torque, minimum exhaust emissions, and optimum ride comfort.
  • a disadvantage is that it, for example when a boost pressure sensor of a turbo engine is defective in a erkann ⁇ th fault symptom and thereby a momentous damage to an affected component may occur in this case, the turbocharger is no hangige the driving condition from ⁇ Notlaufrepress. In practice, this leads to the fact that limiting the torque, the vehicle can no longer drive through a greater acceleration, which may be necessary especially in a critical driving situation.
  • the erfmdungsgedorfen method or the device has the advantage that when a detected fault symptom on the engine or one of the vehicle devices, the selection and initiation of a limp home not only due to the nature of the detected fault symptom is determined, but taking into account the current driving condition of the motor vehicle.
  • the current driving condition of the motor vehicle is estimated by means of a driving condition estimator based on suitable vehicle and / or engine data transmitted to the driving status viewer.
  • the driving state surveyor determines from the received data a dangerousness (catalytic activity) which represents an instantaneous assessment of the driving state of the motor vehicle.
  • the optimized emergency function is initiated immediately but gradually and / or in the form of a ramp.
  • the optimized emergency function is initiated at a later point in time. In particular, it is waited until the danger again reaches the classification 'uncritical' or until a predetermined waiting time has expired.
  • Another aspect of the invention is that the driver of the motor vehicle is informed by an optical and / or acoustic information and / or warning message on an imminent limitation of the torque or the speed of the motor.
  • the driver can choose an appropriate driving style and avoid, for example, a risky overtaking maneuver.
  • the classification of both the risk for the individual fault symptoms and the danger of the driving condition in any number of classes can be performed.
  • at least the classes 'very low' and 'very high' or, for the classification of the hazard, the classes "uncritical" and “very critical” may be provided for the classification of the risk.
  • the single ⁇ NEN measures for the optimized emergency operation mode are stored in the form of a program. This makes it possible in an advantageous manner to determine a suitable measure ⁇ acquisition for the limp-home function for different possible combinations of the hazard and the risk immediately.
  • FIG. 2 in conjunction with the tables 1 and 2 depicted in FIG. 3, shows an exemplary embodiment of a flowchart according to the invention with which an optimized emergency operation function can be defined.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the invention of an air path 1 of an internal combustion engine with an intake tract Ia and an exhaust tract Ib shown in a schematic representation, which is suitable for an engine, in particular for a diesel turbo engine.
  • the air path 1 has a tubular shape and, in the left part of FIG. 1, has an access opening, through which ambient air is supplied into a combustion space 15 of a cylinder 12 of the engine.
  • the ambient air supplied to the engine has an ambient pressure AMP (Ambient Pressure).
  • the sucked in ambient air is first filtered via an air filter 2 (AIC, Air Cleaner) and an optional air mass 3 (HFM) and then enters the inlet opening of a compressor 6 (CHA, Charger).
  • AIC Air Cleaner
  • HARM air mass 3
  • CHA Charger
  • the air compressed by the compressor 6 passes via a charge air cooler 7, a throttle valve 10 (THR, Throttle), an intake manifold 11 (IM, intake mamfold) and an intake valve 16 into the combustion chamber 15 of the engine.
  • a boost pressure sensor 8 is arranged, which continuously detects the boost pressure MAP (M nifold Pressure) and transmits to the program-controlled computing unit 24.
  • the turbine 21 includes, for example, adjustable turbine blades that drive the turbine at a high speed.
  • the turbine 21 is mechanically coupled to the compressor 6 and thus drives the compressor 6 depending on the exhaust gas flow.
  • a Abgasruckbowtechnisch 22 is arranged, the fürse of a Abgasruckchtventil AGR is taxable ⁇ erbar. As a result, part of the exhaust gas stream for afterburning can be returned to the combustion chamber 15, thereby improving the exhaust gas emissions.
  • a Diagnoseem ⁇ ch- DE DE a Fahrschsschatzer F and a Notlaufeinrich- device N are provided.
  • the said devices DE, F, N are preferably integrated in the arithmetic unit (engine control unit) 24.
  • a memory 26 is provided, in which the received data can be stored in order to be able to evaluate the time course of the data.
  • the functions of said devices DE, F, N are explained in more detail below with reference to FIG. 2 or Tables 1 and 2 in FIG.
  • An essential aspect of the invention is that the driving state scout F continuously estimates the current driving state of the motor vehicle, taking into account suitable engine and vehicle data. It is also essential that for the estimated current driving condition of the motor vehicle, a classification of the dangerousness (criticality) in
  • the Fahrzhouschatzer F thus provides a weighted information on the danger, if at the present time the limitation of the torque or the speed is ⁇ initiated .
  • the diagnostic device DE determines a fault symptom on the engine, its facilities or even on the vehicle equipment. For each fault symptom, the risk is assessed that damage may occur at a high torque or high speed of the engine or its inputs. Both the risk of a detected fault and the danger of the driving condition are weighted in several classes and, taking into account the severity, a suitable emergency function A 7 B 7 C 7 D set and initiated, as will be explained in more detail below with reference to the flowchart of Figure 2 ,
  • the flowchart starts at position 30.
  • the driving state estimator F is activated and receives continuously the information provided ergeraten of the engine / vehicle sensors and tax and stores these values, so that the timing of the information can be tracked , In practice, it is envisaged that this process will run continuously.
  • a very low risk is present, for example, when the indoor air is defective. Such a fault has no effect on a high torque of the engine.
  • the boost pressure plate is not electrically actuated or the turbine blades of the turbocharger are no longer einregelbar, then the probability of Ri ⁇ sikobeêt is very large, that the turbocharger overtightened with a high torque and thus breaks.
  • the turbocharger is a very expensive component, so in this case a corresponding torque limit must be applied to protect the turbocharger. In this case, the risk rating would be 'very high' (e).
  • a query about the risk classification in steps a to e is thus made in position 35.
  • a corresponding classification of the risk is thus determined and stored for each recognized error symptom.
  • the driving state fighter F For the driving state fighter F, a similar sequence is provided, as in the case of the diagnostic device DE.
  • the driving condition of the motor vehicle is estimated from the point of view, which danger arises when, at the present time, a limitation of the torque or speed is initiated.
  • the danger of the driving condition is carried out in position 36.
  • the danger classification of the driving state thus provides information as to whether a limitation of the engine torque at the present time is "uncritical" or, under certain circumstances, "very critical” if, for example, an overtaking procedure has been initiated.
  • the classification of the danger takes place according to the exemplary embodiment in three stages:
  • the optimized emergency operation functions A, B, C, D are explained in more detail in Table 2.
  • Table 2 in the case of the optimized emergency function A, the limitation of the torque or the speed of the engine is initiated immediately (not stepped or ramp-shaped).
  • the limitation of the torque or the speed is carried out delayed, i. that the limitation of the torque is only initiated when the driving screed F no longer estimates the current driving state as 'unknown' or 'very critically', but as 'non-critical'.
  • the engine control unit 24 must therefore delay the limitation of the torque or the rotational speed until the current driving state permits a limitation of the torque.
  • the procedure is similar to that in the emergency function C.
  • the delay time is limited to a time maximum value. It is assumed that the limitation of the torque or the rotational speed can not be delayed indefinitely without damaging the engine or one of the vehicle devices.
  • the information or an advance notice appears that the limitation of the torque or the speed, soon initiated. If the limitation has been initiated, then the information appears that the 'limitation is active'.
  • the driving state scout F recognizes, for the instantaneous driving state of the motor vehicle, that the likelihood that an overtaking operation is being initiated at the moment is small, i. a limitation of torque at the present time is 'uncritical'.
  • the classification of the danger G thus takes place in the class IHa (see FIG. 2, position 37).
  • Table 1 shows the emergency function A according to the column He and the line IHa, ie the limitation of the torque according to Table 2 or the speed can be initiated immediately and without restrictions.
  • the greatest possible component protection is achieved without endangering the driver, other road users or the motor vehicle.
  • the driver of the vehicle still has the greatest possible torque for the vehicle to continue its disposal until the Def ⁇ ler has been fixed, for example in a workshop.
  • the driving state scout F recognizes in this case that the probability of a passing process can not be accurately estimated.
  • the classification of the danger G now takes place in the class IHb: 'unknown' (see Fig. 2, position 37).
  • a third exemplary embodiment it is assumed that there is a fault of the boost pressure sensor.
  • the risk rating R is assumed to be low for Class IIb ( Figure 2, item 35).
  • the risk for destruction of the turbocharger R ma at ⁇ ximalem torque is relatively low, can be switched to a pilot-operated control charging as technically and thus generally, a sufficient component protection is reached.
  • this does not apply if there is a double fault in the system or an extremely unfavorable combination of limit components.
  • the driving state fighter F estimates the probability that an overtaking operation is being initiated at the moment as 'unknown', so that the class IHb is determined according to position 37 in FIG.
  • the optimized emergency function C thus results according to line IHb and the column IIb.
  • the initiation of the limitation of the torque or the rotational speed is delayed until the driving state scout F indicates 'non-critical' (purple). He also ⁇ follows the notice on the display that, limiting the torque or speed 'will soon be initiated.
  • the introduction of the torque or speed limitation takes place and the display shows the new information that the 'limitation of the torque or the speed is active'. Also in this case the vehicle system is usable with maximum availability and controllability. The component protection is clearly subordinated to the driving situation. However, because of the latent danger of the destruction of the turbocharger, the limit according to the emergency function C can not be delayed indefinitely. Therefore erfmdungsgehunt provided that an emergency function D is used when a predetermined waiting time (maximum time limit) has gone from ⁇ .
  • the erfmdungsgespecializede method for determining an optimized emergency operation for all types of engines, especially for an electrically or gas-powered engine is used.

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Abstract

Bei einem Kraftfahrzeug, das mit einer Notlaufeinrichtung (N) ausgebildet ist, besteht das Problem, dass beim Auftreten von bestimmten Fehlersymptomen eine Notlauffunktion (A,B,C,D) eingeleitet wird und dabei das Drehmoment des Motors auf einen ungeeigneten geringen Wert begrenzt wird. Das kann im ungünstigen Fall dazu führen, das beispielsweise während eines Überholvorgangs keine ausreichende Beschleunigung des Fahrzeugs vorhanden ist und es dadurch zu einem Unfall kommt. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Ermittlung einer optimierten Notlauffunktion (A,B,C,D) in Abhängigkeit sowohl vom augenblicklichen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs als auch von der Art des Fehlersymptoms festzulegen. Je nach Fehlersymptom wird eine Einstufung des Risikos (R) sowie der Gefährlichkeit (G) in Klassen durchgeführt und dann eine optimierte Notlauffunktion (A,B,C,D) bestimmt und eingeleitet. Dadurch gelingt es in vorteilhafter Weise ein ausreichendes Drehmoment beziehungsweise Drehzahl zur Verfügung zu stellen, um das Fahrzeug auch bei einer ungünstigen Verkehrssituation sicher zu führen und ohne die gefährdeten Bauteile zu schädigen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer optimierten Notlauffunktion bei einem mit einem Fehler behafteten Motor eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ermittlung eines optimierten Notlaufprogramms bei einem mit einem Fehlersymptom behafteten Motor eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche 1 und 9. Es ist bereits bekannt, dass Kraftfahrzeuge, die insbesondere mit einem Diesel- oder Benzinmotor ausgerüstet sind, aufgrund von gesetzlichen Vorschriften in einem gesicherten Betriebsmodus, d.h. mit Hilfe einer Notlauffunktion weiterbetrieben werden können, wenn ein Fehlersymptom am Motor oder einer der Fahrzeugaggregate diagnostiziert wurde.
Es ist des weiteren bekannt, dass die Notlauffunktion in der Regel in einem Motorsteuergerat implementiert ist, wobei das Motorsteuergerat insbesondere Aufgaben einer optimalen Motorsteuerung in Bezug auf ein maximales Drehmoment, minimale Abgasemissionen und auf einen optimalen Fahrkomfort ausgerichtet ist. Nachteilig ist jedoch, dass es bei einem erkann¬ ten Fehlersymptom, beispielsweise wenn ein Ladedrucksensor eines Turbomotors defekt ist und es dadurch zu einer folgenschweren Schädigung einer betroffenen Komponente, in diesem Fall des Turboladers kommen kann, keine vom Fahrzustand ab¬ hangige Notlaufreaktion gibt. In der Praxis fuhrt dies dazu, dass durch die Begrenzung des Drehmoments das Fahrzeug keine größere Beschleunigung mehr durchfuhren kann, die insbesondere in einer kritischen Fahrsituation notwendig sein kann. Die fehlende Beschleunigung des Kraftfahrzeugs kann somit zu einer Gefahrdung des Fahrers und des Fahrzeugs fuhren, wenn der Fahrer durch die Begrenzung des Drehmoments plötzlich nicht mehr in der Lage ist, die Fuhrung seines Kraftfahrzeugs an die aktuelle Verkehrslage anzupassen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzugeben, bei dem bzw. bei der die Notlauf- funktion optimiert und damit verbessert wird. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 9 gelost.
Bei dem erfmdungsgemaßen Verfahren bzw. der Vorrichtung ergibt sich der Vorteil, dass bei einem erkannten Fehlersymptom am Motor oder einer der Fahrzeugeinrichtungen die Auswahl und Einleitung einer Notlauffunktion nicht nur aufgrund der Art des detektierten Fehlersymptoms bestimmt wird, sondern unter Berücksichtigung des aktuellen Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs. Der aktuelle Fahrzustand des Kraftfahrzeugs wird mit Hilfe eines Fahrzustandschatzers aufgrund von geeigneten Fahrzeug- und/oder Motordaten, die an den Fahrzustandschatzer übertragen werden, geschätzt. Der Fahrzustandschatzer ermittelt aus den empfangenen Daten eine Gefährlichkeit (Kπtika- litat) , die eine momentane Einschätzung des Fahrzustands des Kraftfahrzeugs wiedergibt. Insbesondere wird die Gefahrlich- keit beispielsweise für ein eingeleitetes Überholmanöver geschätzt, wenn zum jetzigen Zeitpunkt das Drehmoment bzw. die Drehzahl des Motors begrenzt werden wurde und somit das maxi¬ male Drehmoment bzw. die maximale Drehzahl nicht mehr zur Verfugung stunde. Besonders vorteilhaft erscheint auch, dass des Weiteren eine Diagnoseeinrichtung vorgesehen ist, die eine Einstufung des Risikos dafür durchfuhrt, dass bei hohem Drehmoment bzw. hoher Drehzahl des Motors ein Schaden am Mo¬ tor oder an einer Einrichtung entstehen konnte. Durch die Berücksichtigung des Risikos für die Folgen eines Fehlersym- ptoms sowie der Gefährlichkeit des momentanen Fahrzustandes bei momentaner Begrenzung des Drehmomentes wird in vorteil¬ hafter Weise die eingeleitete Notlauffunktion des Kraftfahrzeugs optimiert. Dadurch können nicht nur Folgeschaden am Motor und den Fahrzeugeinrichtungen reduziert werden, sondern es kann insbesondere auch die Sicherheit des Fahrers im flie¬ ßenden Verkehr verbessert werden. Durch die in den abhangigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 9 angegebenen Verfahrens bzw. der Vorrichtung gegeben. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass die optimierte Notlauffunktion zum jetzigen Zeitpunkt sofort eingeleitet wird. Das kann in solchen Fallen bedenkenlos durchgeführt werden, wenn der Fahrzustandschatzer die Gefährlichkeit der augenblicklichen Fahrsituation als , unkritisch' einstuft. Dieses ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Fahrzeug bei niedriger Geschwindigkeit im
Stadtverkehr fahrt oder der Motor im Leerlauf dreht. Die notwendigen Maßnahmen für die Notlauffunktion ergeben sich in diesem Fall ausschließlich aus der Art und der Schwere des aufgetretenen Fehlersymptoms.
Bei einem Risiko mit der Stufe sehr ,hoch' und einer Gefährlichkeit mit der Stufe , unkritisch' ist vorgesehen, dass die optimierte Notlauffunktion zwar sofort aber stufenweise und/oder rampenformig eingeleitet wird.
Wurde dagegen eine , sehr kritische' Einstufung der Gefährlichkeit erkannt, dann ist erfindungsgemaß vorgesehen, dass die optimierte Notlauffunktion zu einem spateren Zeitpunkt eingeleitet wird. Insbesondere wird solange gewartet, bis die Gefährlichkeit wiederum die Einstufung , unkritisch' erreicht hat oder bis eine vorgegebene Wartezeit abgelaufen ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch eine optische und/oder akus- tische Informations- und/oder Warnmeldung auf eine bevorstehende Begrenzung des Drehmoments oder der Drehzahl des Motors hingewiesen wird. Durch die rechtzeitige Warnmeldung kann der Fahrer eine geeignete Fahrweise wählen und beispielsweise ein risikobehaftetes Überholmanöver vermeiden.
Grundsatzlich kann die Einstufung sowohl des Risikos für die einzelnen Fehlersymptome als auch die Gefährlichkeit des Fahrzustands in beliebig viele Klassen durchgeführt werden. Erfindungsgemaß ist können, für die Einstufung des Risikos wenigstens die Klassen , sehr niedrig' und , sehr hoch', bzw. für die Einstufung der Gefährlichkeit die Klassen unkritisch' und , sehr kritisch' vorgesehen sein.
Erfindungsgemaß ist des Weiteren vorgesehen, dass die einzel¬ nen Maßnahmen für die optimierte Notlauffunktion in Form eines Programms gespeichert sind. Dadurch gelingt es in vorteilhafter Weise, für verschieden möglichen Kombinationen aus der Gefährlichkeit und dem Risiko sofort eine geeignete Ma߬ nahme für die Notlauffunktion zu bestimmen.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Be- Schreibung naher erläutert.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild eines erfindungsgemaßen Motors mit einem Ansaug- und ei¬ nem Abgastrakt und
Figur 2 zeigt in Verbindung mit den in Figur 3 abgebildeten Tabellen 1 und 2 ein erfindungsgemaßes Ausfuhrungsbeispiel eines Flussdiagramms, mit dem eine optimierte Notlauffunktion festgelegt werden kann.
In Figur 1 ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung eines Luftpfads 1 einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt Ia und einem Abgastrakt Ib in schematischer Darstellung abgebildet, der für einen Motor, insbesondere für einen Diesel- Turbomotor verwendbar ist. Der Luftpfad 1 ist rohrformig geformt und weist im linken Teil von Figur 1 eine Zugangsoff- nung auf, durch die Umgebungsluft in einen Brennraum 15 eines Zylinders 12 des Motors zugeführt wird. Die dem Motor zuge- fuhrte Umgebungsluft weist einen Umgebungsdruck AMP (Ambient Pressure) auf.
Die angesaugte Umgebungsluft wird zunächst über einen Luftfilter 2 (AIC, Air Cleaner) und einen optionalen Luftmassen- messer 3 (HFM) geleitet und gelangt dann in die Eingangsoff- nung eines Verdichters 6 (CHA, Charger) .
Die in Figur 1 eingezeichneten Pfeile zeigen die Flussπch- tung der angesaugten Umgebungsluft an.
Die vom Verdichter 6 verdichtete Luft gelangt über einen La- deluftkuhler 7, eine Drosselklappe 10 (THR, Throttle) , ein Saugrohr 11 (IM, Intake mamfold) und ein Einlassventil 16 in den Brennraum 15 des Motors. Nach der Drosselklappe 10 ist ein Ladedrucksensor 8 angeordnet, der den Ladedruck MAP (Ma- nifold Pressure) kontinuierlich erfasst und an die Programm gesteuerte Recheneinheit 24 übertragt.
Der Zylinder 12 weist einen Kolben 13 auf, der seine oszillierende Vertikalbewegung auf einen Pleuel 14 übertragt und dabei eine Kurbelwelle antreibt. Des weiteren ist am Zylinderkopf des Motors ein Einspritzventil 18 angeordnet, über das der Kraftstoff dosiert in den Brennraum 15 eingespritzt werden kann.
Nach der Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches im Brenn¬ raum 15 wird ein Auslassventil 17 geöffnet, so dass das ent¬ standene Abgas über einen Abgaskrummer 19 in eine Turbine 21 geleitet wird. Die Turbine 21 weist beispielsweise verstellbare Turbinenschaufeln auf, die die Turbine mit einer hohen Drehzahl antreiben. Die Turbine 21 ist mit dem Verdichter 6 mechanisch gekoppelt und treibt somit in Abhängigkeit vom Abgasstrom den Verdichter 6 an. Zwischen der Abgasleitung 19 und dem Saugrohr 11 ist eine Abgasruckfuhrleitung 22 angeordnet, deren Durchläse von einem Abgasruckfuhrventil AGR steu¬ erbar ist. Dadurch kann ein Teil des Abgasstromes für eine Nachverbrennung in des Brennraum 15 zurückgeführt und dadurch die Abgasemissionen verbessert werden.
Wird beispielsweise am Ladedrucksensor 8 ein Fehlersymptom festgestellt, dann kann dieses zu schwerwiegenden Folgen für den Turbolader 6,21 oder - je nach dem aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs - für dre Srcherheit des Kraftfahrzeugs fuhren, wie spater noch naher erläutert wird.
Wie Figur 1 weiter entnehmbar ist, sind eine Diagnoseemπch- tung DE, ein Fahrzustandsschatzer F und eine Notlaufeinrich- tung N vorgesehen. Die genannten Einrichtungen DE, F, N sind vorzugsweise in der Recheneinheit (Motorsteuergerat) 24 integriert. Des weiteren ist ein Speicher 26 vorgesehen, in dem die empfangenen Daten gespeichert sein, um auch den zeitli- chen Verlauf der Daten auswerten zu können. Die Funktionen der genannten Einrichtungen DE, F, N werden nachfolgend an Hand der Figur 2 beziehungsweise der Tabellen 1 und 2 in Figur 3 naher erläutert.
In Figur 2 ist ein Flussdiagramm für ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt, mit dem mit Hilfe eines Algorithmus eine optimierte Notlauffunktion A, B, C, D zum Betrieb eines Motors eines Kraftfahrzeugs ermittelt wird.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der Fahrzustandschatzer F kontinuierlich den aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung geeigneter Motor- und Fahrzeugdaten schätzt. Wesentlich ist weiterhin, dass für den geschätzten aktuellen Fahrzustand des Kraftfahr- zeugs eine Einstufung der Gefährlichkeit (Kπtikalitat) in
Klassen erfolgt. Dabei werden aktuelle Werte geeigneter Fahrzeugdaten, beispielsweise von Sensoren wie einem Pedalwertge¬ ber, einem Beschleunigungssensor, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl, dem Kupplungsschalter oder auch In- formationen von anderen Steuer- oder Navigationsgeraten, z.B. Koordinaten von der Fahrbahn, von einem Spurwechsel, Lenkwinkel, Fahrzeugneigung usw. berücksichtigt. Des weiteren wird der bisherige Verlauf der empfangenen Daten mitverwendet, um eine bestmögliche Aussage über die Wahrscheinlichkeit des Fahrzustandes zu definieren. Beispielsweise wird geprüft, wie wahrscheinlich es ist, dass momentan ein Uberholvorgang vorliegt und wie kritisch wäre es, wenn zum jetzigen Zeitpunkt eine sofortige Begrenzung des Drehmomentes oder der Drehzahl des Motors eingeleitet werden wurde.
Der Fahrzustandschatzer F liefert somit eine gewichtete In- formation über die Gefährlichkeit, wenn zum jetzigen Zeitpunkt die Begrenzung des Drehmomentes bzw. der Drehzahl ein¬ geleitet wird.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Diagnoseeinrichtung DE ein Fehlersymptom am Motor, seinen Einrichtungen oder auch an den Fahrzeugeinrichtungen ermittelt. Für jedes Fehlersymptom wird eine Einstufung des Risikos dafür durchgeführt, dass bei einem hohen Drehmoment bzw. einer hohen Drehzahl des Motors oder seiner Einπchtun- gen ein Schaden auftreten kann. Sowohl das Risiko eines erkannten Fehlers als auch die Gefährlichkeit des Fahrzustandes werden in mehreren Klassen gewichtet und dabei unter Berücksichtigung der Schwere eine geeignete Notlauffunktion A7B7C7D festgelegt und eingeleitet, wie nachfolgend anhand des Fluss- diagramms der Figur 2 naher erläutert wird.
Zunächst startet das Flussdiagramm in Position 30. In Positi¬ on 31 wird der Fahrzustandschatzer F aktiviert und empfangt kontinuierlich die von den Motor-/Fahrzeugsensoren und Steu- ergeraten gelieferten Informationen und speichert diese Werte ab, damit auch der zeitliche Verlauf der Informationen verfolgt werden kann. Für die Praxis ist vorgesehen, dass dieser Vorgang kontinuierlich ablauft.
Des weiteren wird eine Diagnoseeinrichtung DE aktiviert, die alle relevanten Einrichtungen des Motors sowie die Fahrzeug¬ einrichtungen überwacht und auf ein mögliches Fehlersymptom überprüft. In Position 33 wird somit kontinuierlich abgefragt, ob ein Fehlersymptom vorliegt oder nicht. Ist dies nicht der Fall, dann springt das Programm (bei n) auf Positi¬ on 32 zurück. Im anderen Fall (bei j) wird in Position 34 eine Einstufung des Risikos abgefragt. Die Risikoeinstufung wird unter dem Gesichtspunkt durchgeführt, dass bei einem großen Drehmoment, insbesondere bei einem angeforderten Maxi¬ maldrehmoment bzw. einer maximalen Drehzahl des Motors ein Schaden am Motor oder einer der in Betracht zu ziehenden Einrichtungen entstehen kann. Die Risikobewertung erfolgt ent- sprechend dem Ausfuhrungsbeispiel in fünf Klassen:
a: sehr niedrig b: niedrig c: mittel d: hoch e: sehr hoch
Em sehr niedriges Risiko (Stufe a) liegt beispielsweise dann vor, wenn der Innenraumlufter defekt ist. Em derartiger Feh- ler hat auf ein hohes Drehmoment des Motors keinen Einfluss. Wenn dagegen der Ladedrucksteller elektrisch nicht ansteuerbar ist oder die Turbinenschaufeln des Turboladers nicht mehr einregelbar sind, dann ist die Wahrscheinlichkeit für die Ri¬ sikobewertung sehr groß, dass der Turbolader bei einem hohen Drehmoment überdreht und damit kaputt geht. Der Turbolader ist ein sehr teures Bauteil, so dass in diesem Fall eine entsprechende Begrenzung des Drehmomentes durchgeführt werden muss, um den Turbolader zu schützen. In diesem Fall wurde die Risikoeinstufung , sehr hoch' (e) sein.
Entsprechend dem Flussdiagramm der Figur 2 erfolgt somit in Position 35 eine Abfrage über die Risikoeinstufung in den Stufen a bis e. In Position 35 wird somit für jedes erkannte Fehlersymptom eine entsprechende Einstufung des Risikos er- mittelt und gespeichert.
Ergänzend wird noch angefugt, dass für jedes Fehlersymptom eine derartige Risikoeinstufung vorliegt.
Die Anzahl der Risikoklassen kann praktisch beliebig gewählt werden. Es ist vorgesehen, dass wenigstens die Klasse a: , sehr niedrig' und die Klasse e: , sehr hoch' ausgebildet sind, da diese beiden Klassen in Bezug auf einen möglichen Schaden am einfachsten zu beurteilen sind.
Für den Fahrzustandschatzer F ist ein ähnlicher Ablauf vorge- sehen, wie bei der Diagnoseeinrichtung DE. Bei dem Fahrzustandschatzer wird der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs unter dem Gesichtspunkt geschätzt, welche Gefährlichkeit entsteht, wenn zum jetzigen Zeitpunkt eine Begrenzung des Drehmoments oder der Drehzahl eingeleitet wird. Die Gefährlichkeit des Fahrzustands wird in Position 36 durchgeführt. Die Gefahr- lichkeitsemstufung des Fahrzustandes gibt somit eine Information darüber, ob eine Begrenzung des Motordrehmomentes zum jetzigen Zeitpunkt , unkritisch' oder unter Umstanden , sehr kritisch' ist, wenn beispielsweise ein Uberholvorgang einge- leitet wurde. Die Klassifizierung der Gefährlichkeit erfolgt entsprechend des Ausfuhrungsbeispiels in drei Stufen:
a: unkritisch b: unbekannt c: sehr kritisch
Die Einstufung der Gefährlichkeit wird für jeden Fahrzustand kontinuierlich durchgeführt und in Position 37 eine entspre¬ chende Gefahrlichkeitsmformation ermittelt.
Die Prüfung für das Risiko eines erkannten Fehlersymptoms als auch für die Abfrage der Gefahrlichkeitseinstufung des aktu¬ ellen Fahrzustands erfolgt zeitlich parallel und kontinuierlich. Aufgrund der ermittelten Informationen in Position 35 und 37 wird m Position 38 eine entsprechende Notlauffunktion A, B, C, D festgelegt, wie der Tabelle 2 entnehmbar ist. Die Festlegung der Notlaufreaktion erfolgt in Abhängigkeit der Klasse für das Risiko und der Gefährlichkeit entsprechend der Tabelle 1, wie nachstehend naher erläutert wird.
In der Tabelle 1 aus Figur 3 sind für das Risiko R die Klassen IIa, IIb, Hc, Hd und He in den einzelnen Spalten aufgeführt. Für die Gefährlichkeit sind die Klassen III a, III b und III c in den entsprechenden Zeilen eingetragen. Als optimierte Notlauffunktionen sind in der Tabelle 1 die Funktionen A, B, C und D vorgegeben. Die optimierten Notlauffunktionen können natürlich beliebig gewählt und beispielsweise in Ab- hangigkeit des Motor- oder Fahrzeugtyps festgelegt werden.
Entsprechend dem Ausfuhrungsbeispiel sind die optimierten Notlauffunktionen A, B, C, D in der Tabelle 2 naher erläutert. Wie der Tabelle 2 entnehmbar ist, wird bei der opti- mierten Notlauffunktion A die Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl des Motors sofort (nicht abgestuft oder rampenformig) eingeleitet.
Bei der optimierten Notlauffunktion B wird die Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl zwar sofort eingeleitet, aber stufenweise und/oder rampenformig ausgeführt.
Bei der optimierten Notlauffunktion C wird die Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl verzögert durchgeführt, d.h. dass die Begrenzung des Drehmoments erst dann eingeleitet wird, wenn der Fahrzustandschatzer F den aktuellen Fahrzustand nicht mehr als , unbekannt' oder , sehr kritisch', sondern als , unkritisch' einschätzt. Das Motorsteuergerat 24 muss also die Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl verzogern, bis der aktuelle Fahrzustand eine Begrenzung des Drehmoments zulasst.
Bei der optimierten Notlauffunktion D wird in ahnlicher Weise vorgegangen wie bei der Notlauffunktion C. Allerdings wird bei der optimierten Notlauffunktion D die Verzogerungszeit auf einen zeitlichen Maximalwert begrenzt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl nicht beliebig lange verzögert werden kann, ohne dass es am Motor oder einer der Fahrzeugeinrichtungen zu ei- nem Schaden kommt.
Die Tabelle 2 aus Figur 3 zeigt des Weiteren in der rechten Spalte, dass zusätzlich zu der Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl eine optische und/oder akustische Informa¬ tion über die Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl gegeben wird. Im Fall A erscheint beispielsweise auf einem Display die Information: , Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl ist aktiv' . Im Fall B erscheint die Information, dass die , Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl zuneh¬ mend eingeleitet wird' . Wenn die Begrenzung eingeleitet ist, dann erscheint die neue Information, dass die , Begrenzung jetzt aktiv' ist.
Im Fall C erscheint die Information bzw. eine Vorankündigung, dass die Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl ,bald eingeleitet' wird. Wurde die Begrenzung eingeleitet, dann erscheint danach die Information, dass die , Begrenzung aktiv' ist.
Im Fall D erscheint die Information bzw. die Vorankündigung, dass die , Begrenzung des Drehmoments in spätestens xxx Sekun¬ den' erfolgt. Nach eingeleiteter Begrenzung erfolgt dann die neue Anzeige, dass die , Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl aktiv' ist.
Diese Anzeigen werden je nach Änderung der Fahrsituation ent¬ sprechend aktualisiert.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Beispielen das erfmdungsgemaße Verfahren noch einmal naher erläutert.
Bei einem ersten Beispiel wird als Ausgangssituation angenommen, dass ein elektrischer Fehler zwischen dem Ladedrucksteller für den Turbolader und dem elektronischen Steuergerat erkannt wurde. Dieses ist ein schwerwiegendes Fehlersymptom, da der Turbolader zerstört werden kann und somit hohe Reparatur- kosten anfallen können. Die Wahrscheinlichkeit, dass bei ei¬ nem hohen Drehmoment der Turbolader beschädigt oder zerstört werden kann, ist somit sehr hoch. Das Risiko R wird somit entsprechend der Figur 2, Position 35 als , sehr hoch' einge- stuft. Daraus ergibt sich für das Risiko R die Klasse He. Es sollte somit die Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl schnellstmöglichst eingeleitet werden.
Der Fahrzustandschatzer F erkennt für den augenblicklichen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, dass die Wahrscheinlichkeit, dass im Augenblick ein Uberholvorgang eingeleitet wird, klein ist, d.h. eine Begrenzung des Drehmoments zum jetzigen Zeitpunkt ist , unkritisch' . Die Einstufung der Gefährlichkeit G erfolgt somit in die Klasse IHa (siehe Figur 2, Position 37) .
Mit den beiden Einschatzungen für das Risiko R (He) und die Gefährlichkeit G (HIa) ergibt sich aus der Tabelle 1 ent- sprechend der Spalte He und der Zeile IHa die Notlauffunk- tion A, d.h. dass entsprechend der Tabelle 2 die Begrenzung des Drehmoments beziehungsweise der Drehzahl sofort und ohne Einschränkungen eingeleitet werden kann. Es wird somit ein größtmöglicher Komponentenschutz erreicht, ohne dass der Fah- rer, andere Verkehrsteilnehmer oder das Kraftfahrzeug gefährdet sind. Andererseits ist auch gewährleistet, dass der Fahrer des Fahrzeugs noch ein größtmögliches Drehmoment für die Weiterfahrt seines Fahrzeugs zur Verfugung hat, bis der Feh¬ ler beispielsweise in einer Werkstatt behoben wurde.
Bei einem zweiten Beispiel wird das gleiche Fehlersymptom angenommen, wie es zuvor beim ersten Beispiel beschrieben wur¬ de. Das Risiko R für einen Schaden entspricht somit weiterhin der Klasse He (,sehr hoch').
Der Fahrzustandschatzer F erkennt in diesem Fall jedoch, dass die Wahrscheinlichkeit für einen Uberholvorgang nicht genau einzuschätzen ist. Die Einstufung der Gefährlichkeit G erfolgt jedoch nun in die Klasse IHb: , unbekannt' (siehe Fig.2, Position 37) .
Als optimierte Notlauffunktion wird für diesen Fall entsprechend der Tabelle 1 aus der Zeile IHb und der Spalte He die Notlauffunktion B gefunden. Das bedeutet, dass entsprechend der Tabelle 2 die Einleitung der Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl zwar sofort, aber stufenweise und/oder ram- penformig eingeleitet wird.
In einem dritten Ausfuhrungsbeispiel wird angenommen, dass ein Fehler des Ladedrucksensors vorliegt. Die Bewertung des Risikos R wird für diesen Fall mit , niedrig' entsprechend der Klasse IIb (Figur 2, Position 35) angenommen. In diesem Fall ist das Risiko R für eine Zerstörung des Turboladers bei ma¬ ximalem Drehmoment relativ gering, da steuerungstechnisch noch auf eine vorgesteuerte Aufladung umgeschaltet werden kann und damit im Allgemeinen ein ausreichender Komponentenschutz erreicht ist. Allerdings gilt dies nicht, wenn ein Doppelfehler im System oder eine extrem ungunstige Kombination von Grenzkomponenten vorliegt.
Der Fahrzustandschatzer F schätzt die Wahrscheinlichkeit, dass im Augenblick ein Uberholvorgang eingeleitet wird, als , unbekannt' ein, so dass entsprechend Position 37 in Figur 2 die Klasse IHb festgelegt wird.
Aus der Tabelle 1 ergibt sich somit entsprechend der Zeile IHb und der Spalte IIb die optimierte Notlauffunktion C. Im Fall der Notlauffunktion C wird die Einleitung der Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl verzögert, bis der Fahrzustandschatzer F , unkritisch' (lila) anzeigt. Gleichzeitig er¬ folgt auf der Anzeige die Vorankündigung, dass die , Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl bald eingeleitet' wird.
Wenn die Klasse (lila) , unkritisch' erreicht wurde, erfolgt die Einleitung der Drehmoment- beziehungsweise Drehzahlbegrenzung und auf der Anzeige erscheint die neue Information, dass die , Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl aktiv' ist. Auch in diesem Fall ist das Fahrzeugsystem mit maximaler Verfügbarkeit und Beherrschbarkeit verwendbar. Der Komponentenschutz wird der Fahrsituation deutlich untergeordnet. Wegen der latenten Gefahr der Zerstörung des Turboladers kann jedoch nicht beliebig lange die Begrenzung entsprechend der Notlauffunktion C verzögert werden. Daher ist erfmdungsgemaß vorgesehen, dass eine Notlauffunktion D verwendet wird, wenn eine vorgegebene Wartezeit (zeitliche Maximalbegrenzung) ab¬ gelaufen ist. Gleichzeitig erfolgt auf der Anzeige für den Fahrer zunächst eine Vorankündigung, dass die , Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl m spätestens xxx Sekunden' er- folgt. Ist diese Zeitspanne abgelaufen, dann erscheint die Information, dass die , Begrenzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl aktiv' ist. Die Begrenzung des Drehmoments erfolgt in diesem Fall mit dem Ziel, dass das Fahrzeug mit seiner maximalen Verfügbarkeit betrieben werden kann, um einen Unfall- schaden zu vermeiden. Der Komponentenschutz ist in dieser Fahrsituation untergeordnet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erfmdungsgemaße Verfahren zur Ermittlung einer optimier- ten Notlauffunktion für alle Arten von Motoren, insbesondere auch für einen elektrisch oder mit Gas betriebenen Motor verwendbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung einer optimierten Notlauffunkti- on für einen Motor eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Verbrennungs- oder Elektromotors, wobei der Motor mit einer Einrichtung ausgebildet ist, mit der beim Auf¬ treten eines Fehlersymptoms das Drehmoment und/oder die Drehzahl des Motors begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, - dass basierend auf aktuelle Werte geeigneter Fahrzeug- und/oder Motordaten und/oder deren bisherigem zeitlichen Verlauf der aktuelle Fahrzustand des Kraftfahrzeugs geschätzt wird,
- dass für den geschätzten aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs eine Einstufung der Gefährlichkeit (G) ermittelt wird, insbesondere für die Wahrscheinlichkeit, dass zum jetzigen Zeitpunkt ein kritischer Fahrzustand vorliegt, in dem ein hohes Drehmoment beziehungsweise ei¬ ne hohe Drehzahl, beispielsweise für einen Uberholvorgang gefordert wird,
- dass für ein erkanntes Fehlersymptom am Motor oder an einer der Fahrzeugeinrichtungen eine Einstufung für das Risiko (R) bewertet wird, dass bei hohem Drehmoment oder bei hoher Drehzahl ein Schaden am Motor und/oder einer der Fahrzeugeinrichtungen entsteht und
- dass unter Berücksichtigung der ermittelten Einstufungen für die Gefährlichkeit (G) und des Risikos (R) eine optimierte Notlauffunktion (A, B, C, D) festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierte Notlauffunktion (A) sofort eingeleitet wird, wenn die Gefährlichkeit (G) des Fahrzustands als , unkritisch' (lila) eingestuft wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierte Notlauffunktion (B) sofort, aber abgestuft oder rampenformig eingeleitet wird, wenn das Risiko (R) des Fehlersymptoms als , sehr hoch' (He) und die Gefahr- lichkeit (G) des Fahrzustands als , unbekannt' (HIb) ein¬ gestuft wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierte Notlauffunktion (C, D) verzögert erst dann eingeleitet wird, wenn die Gefährlichkeit (G) des Fahrzu¬ standes von , unbekannt' (HIb) oder , sehr kritisch' (IIIc) wieder auf , unkritisch' (lila) zurückgestuft wurde (Fall C) oder wenn eine vorgegebene Verzogerungszeit (Fall D) abgelaufen ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische und/oder akustische Informations- und/oder Warnmeldung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird, wenn das Drehmoment oder die Drehzahl des Motors begrenzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einstufung des Risikos (R) wenigstens die Klassen , sehr niedrig' und , sehr hoch' vorgegeben werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass für die Einstufung der Gefahr- lichkeit (G) wenigstens die Klassen , unkritisch' und , sehr kritisch' vorgegeben werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Maßnamen (A, B, C, D) für die op- timierte Notlauffunktion (N) m Form eines Programms gespeichert sind.
9. Vorrichtung zur Ermittlung einer optimierten Notlauffunktion für einen Motor eines Kraftfahrzeugs für ein Verfah- ren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Kraftfahrzeug beziehungsweise der Motor einen Fahrzustandsschatzer (F) , eine Diagnoseeinrichtung (DE) und eine Notlaufeinrichtung (N) aufweist, wobei mit Hilfe der Diagnoseeinrichtung (DE) eine Einstufung für das Ri¬ siko (R) eines erkannten Fehlersymptoms und mit Hilfe des Fahrzustandsschätzers (F) eine Einstufung für die Gefähr- lichkeit (G) des Fahrzustands des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, und
- dass die Notlaufeinrichtung (N) mit einem Algorithmus ausgebildet ist, mit dem aus den Einstufungen für das Risiko (R) und die Gefährlichkeit (G) eine optimierte Not- lauffunktion (N) bestimmbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierte Notlauffunktion (A, B, C, D) in Form eines Programms gespeichert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzustandsschätzer (F) , die Diagnoseeinrichtung (DE) und/oder die Notlaufeinrichtung (N) in einem Motorsteuergerät (24) integriert sind.
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