Beschreibung
Titel
DIAGNOSEVERFAHREN UND VORRICHTUNG FÜR DIE STEUERUNG EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bei dem ausgehend von einem Lambdawert eine Ist-Größe ermittelt und mit einer Sollgröße verglichen wird, ist beispielsweise aus der DE 102 21 376 bekannt. Dort wird ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Ist- und dem Sollwert ein Korrekturwert für eine Steuergröße, insbesondere für ein Luftmassensignal und/oder ein Kraftstoffmassensignal ermit- telt und abgespeichert.
Bei der Steuerung von Brennkraftmaschinen sind Komponenten, die zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet werden, auf Fehler zu überwachen. Fehler, bei denen erhöhte Emissionen oder eine Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine aufgrund einer erhöhten Kraftstoffzufuhr gelten als besonders problematisch.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ausgehend von dem Vergleich zweier Korrekturwerte ein Fehler erkannt wird. Insbesondere wird ein alter, abgespeicherter Korrekturwert mit einem neuen Korrekturwert verglichen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass be- stimmte Fehler plötzlich auftreten und damit zu einer abrupten Änderung des Korrekturwerts führen.
Deshalb ist es besonders vorteilhaft wenn ein Fehler erkannt wird, wenn sich der Korrekturwert seit einer vorhergehenden Ermittlung um mehr als einen Schwellenwert ändert. Das heißt insbesondere wird überprüft, ob der Korrekturwert sich seit seiner letzten Er- mittlung um mehr als einen Schwellenwert geändert hat. Dadurch kann eine abrupte An-
derung des Korrekturwertes sicher erkannt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dabei eine Zeitbedingung berücksichtigt wird, das heißt, dass der Schwellenwert abhängig von der Zeit seit der letzten Ermittlung vorgegeben wird oder dass die Änderung des Korrekturwerts mit der Zeit gewichtet wird. Wobei lediglich die Zeit, während der die Brennkraftmaschine betrieben wird, berücksichtigt wird.
Durch eine solche Vorgehensweise können insbesondere unzulässige Eingriffe in die Steuerung erkannt werden, die zu einer Leistungssteigerung einer Brennkraftmaschine aufgrund einer erhöhten Einspritzmenge führen.
Besonders sicher werden Fehler im Bereich der Einspitzkomponenten, wie beispielsweise der Injektoren erkannt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei einem erkannten Fehler ein Notfahrbetrieb eingeleitet wird. Dieser kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Brennkraftmaschine mit deutlich verringerter Leistung betrieben wird. Besonders vor- teilhaft ist es, wenn bei einem erkannten Fehler, die Korrekturwerte dokumentiert werden. Damit kann ein unzulässiger Eingriff in die Steuerung erkannt und dokumentiert werden.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die Figur 2 ein Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Figur 1 sind wesentliche Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Blockdiagramm dargestellt. Mit 100 ist die Brennkraftmaschine bezeichnet. Dieser ist wenigstens ein Steller 110 zugeordnet. Mittels des Stellers 110 kann die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge und/oder die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge eingestellt werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass jedem Zylinder der Brennkraftmaschi- ne ein Steller 110 zugeordnet ist. In der Figur 1 ist lediglich einer dieser Steller dargestellt. Dies gilt insbesondere für die Steller, die die Kraftstoffzumessung beeinflussen. Das Ansteuersignal A mit dem der Steller 110 beaufschlagt wird, wird von einer Steuerung 120 vorgegeben. Hierbei berücksichtigt die Steuerung 120 üblicherweise den Fahrerwunsch und weitere Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, Betriebskenngrößen des Fahrzeugs und/oder Umweltbedingungen.
Ferner ist an der Brennkraftmaschine 100 wenigstens ein Sensor 130 angeordnet. Dieser Sensor 130 liefert ein Signal LI, das die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine charakterisiert. Die Steuerung 120 liefert ein Signal LS, dass den Sollwert eines Reglers 140 charakterisiert. Dem Regler werden das Signal LS der Steuerung 120 bezüglich des Sollwerts und Ausgangssignal LI des Sensors 130 als Ist-Wert zugeführt. Ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Soll- und dem Ist-Wert, einer Größe, die die Sauerstoffkonzentration im Abgas charakterisiert, gibt der Regler 140 einen Korrekturwert KN vor, mit dem eine Korrektur 150 beaufschlagt wird. In der Korrektur 150 wird der Korrekturwert KN vorzugsweise abhängig vom Betriebszustand der Brenn- kraftmaschine abgespeichert. Abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine gelangt das Ausgangssignal KA der Korrektur 150 zum Verknüpfungspunkt 155 an dessen zweiten Eingang des Ausgangssignal der Steuerung 120 und an dessen Ausgang das Ansteuersignal A für den Steller 110 anliegt.
Eine entsprechende Vorgehensweise ist beispielsweise in der DE 102 21 376, beschrieben. Die Steuerung 120 gibt das Ausgangssignal A abhängig vom Betriebszustand und dem Fahrerwunsch vor und der Steller stellt die der Brennkraftmaschine zuzuführende Luftmenge bzw. Kraftstoffmenge ein. Mittels des Sensors 130 wird der Lambdawert des Abgases erfasst. Dieser Lambdawert gibt den tatsächlichen Lambdawert LI des Abgases an. Die Steuerung 120 gibt den Sollwert LS vor, der dem für diesen Betriebszustand gewünschten Lambdawert entspricht. Bei einer idealen Steuerung stimmen diese Wert ü- berein. Üblicherweise sind die einzelnen Komponenten mit Toleranzen behaftet, dies hat zur Folge, dass bei gleichem Ansteuersignal unterschiedliche Kraftstoffmengen und/oder Luftmengen zugemessen werden. Dies führt wiederum dazu, dass der tatsächliche Lambdawert LI von dem gewünschten Lambdawert LS abweicht. Der Regler 140 gibt abhängig von dem Vergleich zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Lambdawert den Korrekturwert derart vor, dass sich der Ist-Wert dem Sollwert annähert.
Vorzugsweise ist dieser Korrekturwert K in einem Speicher in der Korrektur 150 abgelegt. Üblicherweise wird dieser Korrekturwert nur in bestimmten Betriebszuständen ermittelt und abgespeichert. Dadurch ist es möglich, diesen Korrekturwert auch in anderen Betriebszuständen zu verwenden und dort ebenfalls eine entsprechende Korrektur durchzuführen.
- A -
Die Ausfuhrungsform der Figur 1 ist lediglich beispielhaft gewählt, anstelle des Lamb- dawerts können auch andere Größen der Regelung 140 zugeführt werden. So kann beispielsweise ausgehend von dem Lambdawert und der Luftmenge die eingespritzte bzw. die einzuspritzende Kraftstoffmenge berechnet und dieses mit dem entsprechenden SoIl- wert der Steuerung verglichen werden. Dass heißt, es können auch aus dem Lambdasig- nal abgeleitete Größen oder Größen, die unter Verwendung des Lambdasignals berechnet wurden, der Regelung 140 zugeführt werden.
Durch Manipulation und/oder Fehler in der Steuerung kann die Kraftstoffmenge erhöht und damit die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine erhöht werden. Solch eine Manipulation kann zu Motorschäden führen. Solche unerlaubten Eingriffe werden mit dem im Folgenden beschriebenen erfmdungsgemäßen Verfahren sicher erkannt.
Die Lambdaregelung ist vorzugsweise im Volllastbetrieb aktiv und ist als adaptive Lern- funktion ausgebildet. Das heißt, im Volllastbetrieb werden die Korrekturwerte K ermittelt und in der Korrektur 150 abgespeichert. Dabei wird der Korrekturwert ausgehend von der Abweichung des Istwertes von dem Sollwert ermittelt. Diese Korrekturwerte bzw. Lernwerte werden im Normalbetrieb zur Korrektur der Einspritzmenge und/oder der Luftmenge verwendet. Üblicherweise verändern sich die Einspritzmengen bzw. die Luftmen- gen, auf Grund von Toleranzen oder Drift-Erscheinungen der einzelnen Komponenten nur relativ langsam, sodass sich die Korrekturwerte ebenfalls nur geringfügig verändern. Tritt dagegen innerhalb kurzer Zeit eine starke Veränderung auf, so wird dies als eine unerwünschte Veränderung interpretiert, die beispielsweise durch eine Störung, einen Fehler und/oder eine ungewünschte Manipulation verursacht ist. Eine solche Veränderung kann beispielsweise durch einen Ausfall eines Einspritzventils entstehen. Ein solcher
Ausfall wird beispielsweise durch eine Beschädigung eines mechanischen Teils des Injektors oder anderen Komponenten verursacht, die zu einer schlagartigen Veränderung der Einspritzmenge führen. Solche Veränderungen müssen sicher erkannt werden, da diese zu einer erhöhten Leistungsabgabe des Motors, Motorschäden und/oder zu einer erhöh- ten Emission von Schadstoffen, insbesondere von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Partikeln, führen können. Wird die Steuerung mit dem Ziel der Leistungssteigerung manipuliert, so führt dies ebenfalls zu einer plötzlichen Änderung der Lernwerte.
Durch eine zeitliche Überwachung der Korrekturwerte lassen sich beide Fälle sicher er- kennen und das Fahrzeug kann in einen sicheren Betriebszustand überführt werden. Zu-
dem werden die Korrekturwerte im Steuergerät abgespeichert beim späteren Auslesen als Nachweis für eine vorgenommene Manipulation verwendet.
Erfindungsgemäß wird der zeitliche Verlauf der Korrekturwerte auf Plausibilität geprüft. Verändern sich die Korrekturwerte sprunghaft im Sinne einer steigenden Einspritzmenge kann von einer Beschädigung des Systems oder einer Manipulation desselben ausgegangen werden. Vorzugsweise erfolgt dies nur, wenn ein Anstieg an mehreren Betriebspunkten auftritt.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise anhand eines Flussdiagramms dargestellt. In einem ersten Schritt 200 wird von der Steuerung 120 der Sollwert LS bestimmt. Im anschließenden Schritt 210 wird der Istwert LI ermittelt. Vorzugsweise wird dieser von dem Sensor 130 bereit gestellt bzw. es wird ausgehend von dem Sensorsignal der Ist-Wert berechnet. Anschließend in Schritt 220 wird der neue Korrekturwert KN be- rechnet. Im anschließenden Schritt 230 wird die Differenz D zwischen dem neuen Korrekturwert KN und einem zu einem früheren Zeitpunkt berechneten Korrekturwert KA gebildet. Im anschließenden Schritt 240 wird diese Differenz D mit einer Zeitgröße T gewichtet. Die anschließende Abfrage 250 überprüft, ob die Differenz D größer als ein Schwellwert S ist. Ist dies nicht der Fall, so setzt das Programm in Schritt 260 mit dem üblichen Steuerprogramm fort. Ist dies der Fall, das heißt ein Korrekturwert hat sich wesentlich geändert, so erfolgen in Schritt 270 entsprechende Maßnahmen. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein Notfahrbetrieb eingeleitet wird, bei dem die Brennkraftmaschine mit deutlich verminderter Leistung betrieben wird. Im Extremfall kann dies dazu führen, dass die Brennkraftmaschine stillgelegt wird. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Korrekturwerte insbesondere der alte und der neue Korrekturwert in einem nicht löschbaren Speicher abgespeichert werden. Das heißt durch die Abspeicherung der Korrekturwerte wird ein möglicher Eingriff, insbesondere sein Zeitpunkt, dokumentiert.
Der Schritt 240 stellt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung vor/dar und kann auch weggelassen werden. Werden die Korrekturwerte regelmäßig in bestimmten Zeitabständen ermittelt, so kann dieser Schritt entfallen. Dass heißt bei einer vereinfachten Ausführung wird nur geprüft, ob sich der Korrekturwert K zwischen zwei Ermittlungen wesentlich ändert. Besonders vorteilhaft ist die in Schritt 240 dargestellte Ausführungsform bei dem eine zeitliche Wichtung erfolgt. Diese erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Ände- rang D mit der Zeit seit der letzten Erfassung des Korrekturwerts gewichtet wird. In der
einfachsten Ausfuhrungsform wird die Änderung durch die Zeit T dividiert. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass bei größeren Zeitabständen, eine größere Änderung zugelassen wird als bei kurzen Abständen der Ermittlung der Korrekturwerte.
Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform sieht vor, dass erst dann auf Fehler erkannt wird, wenn die Korrekturwerte sich an mehreren Betriebspunkten abrupt ändern.