DE19732089A1

DE19732089A1 - Anordnung zur Bestimmung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19732089A1
Application number: DE1997132089
Authority: DE
Inventors: Karl-Martin Kutteruf; Siegfried Lehmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-11

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Bestimmung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit einer signalverarbeitenden Anordnung, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Aus der US 3 978 719 ist ein Drehzahlmesser für eine Verbrennungsmaschine bekannt, bei der ein Drucksensor die am Auspuff oder Lufteintritt auftretenden Druckänderungen feststellt, die aufgrund der Explosionen im Motor entstehen. Der Drucksensor generiert ein elektrisches Signal, in dem eine Frequenzkomponente enthalten ist, welche der Explosionsfrequenz entspricht, die ihrerseits mit der Geschwindigkeit der Verbrennungsmaschine proportional variiert. Mittels eines Filters wird die Frequenz ausgesiebt und über eine Umsetz- und Meßvorrichtung in die Drehzahl der Verbrennungsmaschine umgesetzt, z. B. in Umdrehungen pro Minute, oder die Frequenz wird einem Rechner zugeführt, der daraus Daten von Beschleunigungstests des Motors generiert. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß mit einer derartigen Drehzahlmessung höhere und hohe Drehzahlen nicht mit der notwendigen Sicherheit detektierbar und genügender Genauigkeit meßbar sind.

Weiterhin ist aus der EP 0 408 877 A2 zur Drehzahlermittlung einer Brennkraftmaschine, sei es ein Otto- oder auch ein Dieselmotor, die einen von ihr angetriebenen Generator enthält, ein Verfahren bekannt, bei dem mit einer signalverarbeitenden Anordnung aus dem am Generator bzw. der Last anliegenden Signal, welches einen Signalanteil höherer und einen niedrigerer Frequenz enthält, die Drehzahl ermittelt wird. Dabei wird aus beiden Signalanteilen zusammen das Übersetzungsverhältnis des Antriebs zwischen Brennkraftmaschine und Generator ermittelt. Dieses Übersetzungsverhältnis geht, ebenso wie die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine, in die Berechnung der Drehzahl aus dem höherfrequenten Signalanteil ein. Aus dem niederfrequenten Signalanteil wird durch Frequenz-Demodulation der Arbeitstakt und aus diesem bei bekannter Zylinderzahl die Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt. Dieses Ergebnis wird zur Ermittlung des genannten Übersetzungsverhältnisses verwendet.

Bei diesem bekannten Verfahren werden zur Ermittlung der Drehzahl jeweils frequenzmodulierte Signalanteile der Generatorfrequenz ausgewertet. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß dieses Verfahren insbesondere bei Dieselmotoren sehr zuverlässig arbeitet. Bei der Anwendung für Ottomotoren hat sich als nachteilig herausgestellt, daß die Modulation des niederfrequenten Signalanteils, aus dem der Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine ermittelt wird, wesentlich schwächer ausgeprägt ist.

Weiterhin ist aus der EP-A 0 701 134 ein Verfahren zur Ermittlung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem die Drehzahl zum einem aus der von einem Generator erzeugten Bordnetzspannung und zum anderen in dem unteren Drehzahlbereich aus der vom Verbrennungsmotor erzeugten Schwingung oder dem von ihrem Auspuff erzeugten Geräusch ermittelt wird. Das Geräusch wird über ein Mikrophon abgenommen, welches in der Nähe des Auspuffs angebracht werden muß. Die Schwingung wird über einen Beschleunigungsmesser abgenommen, der am Motor angebracht ist. Die aus der Frequenz des akustischen Geräuschs oder der Motorschwingung festgestellten Werte und die daraus errechneten Drehzahlwerte dienen der Kalibrierung der aus der Bordnetzspannung gewonnenen Drehzahl. Es wird daraus eine Konstante ermittelt, welche das Verhältnis zwischen der Frequenz der Generatorspannung und der akustischen bzw. mechanischen Frequenz angibt. Diese Konstante dient mit der Auswertung der Generatorfrequenz der eigentlichen Drehzahlangabe. Es ist klar, daß bei diesem bekannten Verfahren durch die Notwendigkeit der Bereitstellung von akustischem oder mechanisch schwingendem Signal ein größerer Aufwand getrieben werden muß, welcher darüber hinaus in der Handhabung sehr umständlich und zeitaufwendig ist. Darüber hinaus können Fremdgeräusche zu erheblichen Störungen führen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Ermittlung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, eine einfache und zuverlässige Lösung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Wahrscheinlichkeit der Detektion der Drehzahl ganz erheblich verbessert ist. Unter Vermeidung von großem Meßaufwand ist eine sehr zuverlässige Drehzahlangabe sowohl bei Diesel- wie bei Otto-Motoren zuverlässig ermöglicht. Die Zündimpulse werden aus dem Drucksignal des Motorinnendrucks ermittelt, der an geeigneter Stelle erfaßt wird. Störungen durch Fremdgeräusche sind ausgeschlossen.

Bei der Anordnung nach der Erfindung wird dazu prinzipiell als das von der Brennkraftmaschine erzeugte Signal der Motorinnendruck der Brennkraftmaschine ausgewertet und dazu ein relevantes Drucksignal mittels eines Drucksensors an geeigneter Stelle abgenommen und der signalverarbeitenden Anlage zugeführt wird.

Durch die in den weiteren Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Anordnung möglich.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung wird als geeignete Stelle zur Abnahme des Signals des Motorinnendrucks die Ölmeßstaböffnung oder der Öleinfüllstutzen oder der Luftfilteranschluß oder eine funktionell vergleichbare Motoröffnung der Brennkraftmaschine verwendet.

Nach einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Generator vorgesehen ist, der von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, und daß der signalverarbeitenden Anordnung eine vom Generator und/oder an einer Last erzeugte Eingangsgröße zugeführt wird, welche die Generatorfrequenz enthält, um die Drehzahl aus der Generatorfrequenz zu ermitteln. Damit wird eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, welche sicher und zuverlässig die Drehzahl über den gesamten Drehzahlbereich einer Brennkraftmaschine zu ermitteln in der Lage ist. Mit Hilfe des aus den beiden auf unterschiedliche Weise ermittelten Drehzahlen gebildeten Verhältniswertes, kann dann sehr zuverlässig insbesondere bei höheren und hohen Drehzahlen diese überwiegend allein aus der Generatorfrequenz berechnet werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen die über das Drucksignal des Motorinnendrucks ermittelte Drehzahl zur Bestimmung des Verhältnisses von Motordrehzahl zu Generatorfrequenz zu verwenden. Damit läßt sich auch eine gute Kalibrierung für die höheren Drehzahlen sicherstellen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Drucksignal über eine Signalaufbereitung und gegebenenfalls über einen Komparator der signalverarbeitenden Anordnung zugeführt.

In besonders vorteilhafter und zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung wird als Eingangsgröße, welche die Generatorfrequenz enthält, der signalverarbeitenden Anordnung die Bord- oder Batteriespannung oder der Bord- oder Batteriestrom zugeführt. Diese Eingangsgröße wird zweckmäßigerweise über ein Filter zur Eliminierung der Generatorrestwelligkeit und gegebenenfalls über einen Komparator der signalverarbeitenden Anordnung zugeführt.

Entsprechend einer vorteilhaften Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Ermittlung der Drehzahl aus dem Drucksignal bevorzugt zur Ermittlung der Leerlaufdrehzahl sowie niedriger Drehzahlen der Brennkraftmaschine verwendet, sowie zur Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Motordrehzahl und Generatorfrequenz.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Ermittlung der Drehzahl aus der Generatorfrequenz bevorzugt zur Ermittlung hoher Drehzahlen sowie der Drehzahl oberhalb des Leerlaufs der Brennkraftmaschine verwendet.

Die Anordnung gemäß der Erfindung ist in vorteilhafter Weise zur Drehzahlmessung für Test- und Prüfzwecke sowohl von Otto- als auch von Dieselmotoren in Kraftfahrzeugen vorgesehen.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch in einem Blockschaltbild den Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung zur Ermittlung der Drehzahl gemäß der Erfindung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist schematisch in einem Blockschaltbild der Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung zur Ermittlung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung dargestellt. Von einer Brennkraftmaschine 10 wird mittels eines Drucksensors 11 der Motorinnendruck an geeigneter Stelle ermittelt und das generierte elektrische Signal über eine Leitung 12 einer signalverarbeitenden Anordnung 15 in einem ersten Zweig zugeführt. Als geeignete Stelle zur Abnahme des Signals des Motorinnendrucks mittels des Drucksensors 11 wird beispielsweise die Ölmeßstaböffnung oder der Öleinfüllstutzen oder der Luftfilteranschluß oder eine funktionell vergleichbare Motoröffnung der Brennkraftmaschine verwendet. In diesem ersten Zweig ist in Serie angeordnet eine Signalaufbereitung 13 und ein Komparator 14 vorgesehen. Somit wird das über die Leitung 12 eingegebene Drucksignal aufbereitet der signalverarbeitenden Anordnung 15 zugeführt, wobei mittels des Komparators 14 sichergestellt ist, daß nur diejenigen Signalanteile der signalverarbeitenden Anordnung 15 zugeführt werden, die Information über die Zündimpulse enthalten. Das Drucksignal pulsiert mit den Veränderungen des Motorinnendrucks bzw. der Zündfrequenz der Brennkraftmaschine 10. Am Ausgang der signalverarbeitenden Anordnung 15 steht die ermittelte Drehzahl an, welche z. B. in einer Anzeige 16 visuell angezeigt werden kann.

Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel treibt die Brennkaftmaschine 10 einem Generator 17 an, der an ein Bordnetz, beispielsweise eine Kraftfahrzeugelektrik, und/oder an eine Last wie beispielsweise eine Batterie eines Kraftfahrzeuges, eine mit U_B bezeichnete Bord- oder Batteriespannung und einen mit I_B bezeichneten Bord- oder Batteriestrom abgibt. Diese Bord- oder Batteriespannung U_B oder dieser Bord- oder Batteriestrom I_B wird als Eingangsgröße über eine Leitung 18 in einem zweiten Zweig über ein Filter 18, einen Komparator 19 und eine Leitung 21 der signalverarbeitenden Anordnung 15 zugeführt.

Bei bekannter Zylinderzahl und Art der Brennkraftmaschine, beispielsweise Zwei- oder Viertakt, bestimmt die signalverarbeitende Anordnung 15 aus dem zugeführten Drucksignal die Drehzahl. Dies erfolgt insbesondere für die Ermittlung der Leerlaufdrehzahl und niedriger Drehzahlen. Diese ermittelte Drehzahl wird in vorteilhafter Weise weiterhin zur Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Generatorfrequenz und der Drehzahl der Brennkraftmaschine benutzt. Bei höheren Drehzahlen wird die Drehzahl vorzugsweise über den zweiten Zweig aus der Bord- oder Batteriespannung U_B bzw. aus dem Bord- oder Batteriestrom I_B ermittelt, weil diese Eingangsgrößen in der Generatorrestwelligkeit einen auswertbaren Beitrag enthalten, aus dem die Generatorfrequenz zu ermitteln ist.

Das im zweiten Zweig enthaltene Filter 19 begrenzt die dem Komparator 20 zugeführten Signalanteile der Spannung U_B bzw. des Stromes I_B auf diejenigen Werte, welche für die Auswertung in Frage kommen und eine relevanten Beitrag leisten. Der Komparator 20 vergleicht dazu die vom Filter 19 gelieferten Signalwerte mit vorgegebenen oberen und unteren Grenzwerten, um das der signalverarbeitenden Anordnung 15 zugeführte Signal dieser möglichst verarbeitungsgerecht zuzuführen. Die signalverarbeitenden Anordnung 15 bestimmt daraus unter zu Hilfenahme des ermittelten Übersetzungsverhältnisses zwischen der Generatorfrequenz und der Drehzahl der Brennkraftmaschine deren Drehzahl, welche auf der Anzeige 16 angezeigt wird. Diese Vorgehensweise ist hauptsächlich für mittlere und höhere Drehzahlen zuständig.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist bevorzugt zur Drehzahlmessung für Test- und Prüfzwecke sowohl von Otto- als auch von Dieselmotoren in Kraftfahrzeugen vorgesehen.

Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise eine Anordnung zur Verfügung gestellt, die leicht am Fahrzeug adaptierbar ist. Mit ihrer Hilfe kann zuverlässig sowohl bei Ottomotoren als auch bei Dieselmotoren die Drehzahl gemessen werden. Die Anordnung ist gegen äußere Störeinflüsse erheblich unempfindlicher als bekannte Einrichtungen, da über das Drucksignal direkte und eine einfache Adaption möglich ist, welche ganz erheblich zur Detektionssicherheit der Drehzahl beiträgt. Dies ist für die Praxis ein ganz wesentlicher Gesichtspunkt.

Claims

1. Anordnung zur Bestimmung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, welche aus einem von der Brennkraftmaschine (10) erzeugten Signal, bei bekannter Zylinderzahl der Brennkraftmaschine, die Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) durch Auswertung in einer signalverarbeitenden Anlage (15) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß als das von der Brennkraftmaschine (10) erzeugte Signal der Motorinnendruck der Brennkraftmaschine ausgewertet und dazu ein relevantes Drucksignal mittels eines Drucksensors (11) an geeigneter Stelle abgenommen und der signalverarbeitenden Anlage (15) zugeführt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als geeignete Stelle zur Abnahme des Signals des Motorinnendrucks die Ölmeßstaböffnung oder der Öleinfüllstutzen oder der Luftfilteranschluß oder eine funktionell vergleichbare Motoröffnung der Brennkraftmaschine (10) verwendet wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator (17) vorgesehen ist, der von der Brennkraftmaschine (10) angetrieben wird, und daß der signalverarbeitenden Anordnung (15) eine vom Generator (17) und/oder an einer Last erzeugte Eingangsgröße zugeführt wird, welche die Generatorfrequenz enthält, um die Drehzahl aus der Generatorfrequenz zu ermitteln.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die über das Drucksignal des Motorinnendrucks ermittelte Drehzahl zur Bestimmung des Verhältnisses von Motordrehzahl zu Generatorfrequenz verwendet wird.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangsgröße, welche die Generatorfrequenz enthält, der signalverarbeitenden Anordnung die Bord- oder Batteriespannung (U_B) oder der Bord- oder Batteriestrom (I_B) zugeführt wird.

6. Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksignal über eine Signalaufbereitung (13) und gegebenenfalls über einen Komparator (14) der signalverarbeitenden Anordnung (15) zugeführt wird.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße, welche die Generatorfrequenz enthält, über ein Filter (19) zur Eliminierung der Generatorrestwelligkeit und gegebenenfalls über einen Komparator (20) der signalverarbeitenden Anordnung (15) zugeführt wird.

8. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur bevorzugten Ermittlung der Leerlaufdrehzahl sowie niedriger Drehzahlen der Brennkraftmaschine (10) verwendet wird.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur bevorzugten Ermittlung hoher Drehzahlen sowie der Drehzahl oberhalb des Leerlaufs der Brennkraftmaschine (10) verwendet wird.

10. Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Drehzahlmessung für Test- und Prüfzwecke sowohl von Otto- als auch von Dieselmotoren in Kraftfahrzeugen vorgesehen ist.