DE19821354A1 - Vorrichtung oder Verfahren zur Unterdrückung und/oder Anzeige von Störungen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung oder ein Verfahren zur Unterdrückung und/oder Anzeige von Störungen bei einer Bezugsmarkenerkennung in Kraftfahrzeugen angegeben, bei der aus dem Kurbel- und dem Nockenwellengebersignal zylinderabhängige TR-Marken gebildet werden und abhängig von einer vorgebbaren TR-Marke und einer vorgebbaren Flanke des Phasensignals ein Meßfenster generiert wird und zusätzlich ein zündungssynchrones Phasensignal (SZDG) und ein korreliertes Phasensignal (SKOR) generiert werden und die Signale (STR), SM, SZDG und SKOR) zur Bezugsmarkenerkennung und zur Plausibilitätsüberprüfung analysiert werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Unterdrückung und/oder Anzeige von Störungen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Zur Ermittlung der Kolbenstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine ist es üblich, sowohl die Lage der Kurbelwelle als auch die der Nockenwelle der Brennkraftmaschine laufend zu ermitteln. Ausgehend von diesen Winkellagen läßt sich dann die jeweilige Kolbenstellung ermitteln. Üblicherweise sind dabei mit der Kurbel- und der Nockenwelle Geberräder verbunden, die an ihrer Oberfläche eine vorgebbare Anzahl von Winkelmarken aufweisen. Die Geberräder werden mit Hilfe feststehender Sensoren abgetastet. Diese Sensoren liefern ein Ausgangssignal, das im Steuergerät der Brennkraftmaschine zur Ermittlung der Winkellagen und zur Bildung von Ansteuerimpulsen für die Zündung und Einspritzung verarbeitet wird.

Das mit der Kurbelwelle in Verbindung stehende Geberrad weist üblicherweise eine Vielzahl gleichartiger Markierungen mit wenigstens einer fehlenden Markierung (Lücke) auf, die als Bezugsmarke dient. Innerhalb eines Arbeitsspieles der Brennkraftmaschine dreht sich die Kurbelwelle zweimal und die Nockenwelle einmal. Die Bezugsmarke der Kurbelwelle tritt daher zweimal auf. Die Anordnung des Kurbelwellengeberrades und der Nockenwellengeberrades ist jedoch so, daß bei einem Auftreten der Bezugsmarke im Kurbelwellengebersignal das Nockenwellensignal High und beim anderen Auftreten Low ist. Damit läßt sich eine eindeutige Synchronisation, also Zuordnung des Kurbelwellengebersignales zum Nockenwellengebersignal und damit zur Kolbenstellung durchführen.

Da sowohl die Winkelstellung der Kurbelwelle als auch die der Nockenwelle für die Regelung der Brennkraftmaschine sehr wesentlich sind, ist es bekannt, die Signale des Kurbelwellengebers und des Nockenwellengebers auf Plausibilität zu untersuchen. Eine Vorrichtung, mit der eine Anzeige und/oder ein Speichern von Fehlern bei der Erfassung der Winkellage der Kurbel- und der Nockenwelle durchgeführt wird, ist aus der DE-OS 33 07 833 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung, deren Aufbau im wesentlichen der vorstehend beschriebenen Vorrichtung entspricht, wird bei einer Abweichung von einer vorgeschriebenen Reihenfolge und von vorgeschriebenen Abständen des Kurbelwellensignales und des Nockenwellensignales ein Fehlersignal erzeugt und abgespeichert. Damit kann erkannt werden, ob ein Fehler vorliegt, und es kann erkannt werden, ob ein Fehler nur gelegentlich oder häufiger auftritt. Eine Störungsunterdrückung bei der Erfassung der Winkellage der Kurbel- und der Nockenwelle bzw. bei der Bezugsmarkenerfassung wird dagegen nicht durchgeführt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterdrückung und/oder Anzeige von Störungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 haben den Vorteil, daß eine zuverlässige Störungsunterdrückung bei der Bezugsmarkenerkennung in Kraftfahrzeugen möglich ist, wobei gegebenenfalls zusätzlich eine Fehlererkennung und Anzeige erfolgt.

Erzielt werden diese Vorteile, indem bei einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Störungsunterdrückung und Fehlererkennung durchgeführt wird, bei der ausgehend vom Kurbelwellen- und Nockenwellengebersignal weitere Signale gebildet werden, wobei zum einen ein zylinderspezifisches TR-Signal gebildet wird, das zusammen mit einer vorgebbaren Flanke des Nockenwellensignales zur Bildung eines Meßfensters herangezogen wird und weiterhin ein zündungssynchrones Phasensignal und ein korreliertes Phasensignal generiert wird und ausgehend von diesen Signalen die Bezugsmarkenerkennung erfolgt und eine Plausibilitätsüberwachung durchgeführt wird, die eine Fehleranzeige ermöglicht. Das zündungssynchrone und das korrelierte Phasensignal wird jeweils durch Starten eines virtuellen Phasengebers generiert.

Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die bereits im Einsatz befindlichen Einrichtungen zur Bezugsmarkenerkennung bzw. zur Erkennung der Winkellage der Kurbel- und der Nockenwelle weiterverwendet werden können, bei denen eine zusätzliche Signalverarbeitung durchgeführt wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine im Prinzip bereits bekannte Geberanordnung bei einer Brennkraftmaschine, die die für die Erfindung benötigten Ausgangssignale liefert. In den Fig. 2 bis 4 sind Signalverläufe aufgetragen, die bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise bzw. bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei ungestörtem Ablauf, bei einem Ablauf mit EMV-Störungen und bei einem Ablauf bei Falschsynchronisation auftreten.

Beschreibung

Fig. 1 zeigt schematisch die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bestandteile einer Brennkraftmaschine. Die Anordnung nach Fig. 1 ist dabei beispielsweise aus der DE-OS 195 21 277 bereits bekannt.

Im einzelnen ist in Fig. 1 mit 10 eine Geberscheibe bezeichnet, die starr mit der Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine verbunden ist und an ihrem Umfang eine Vielzahl gleichartiger Winkelmarken 12 aufweist. Neben diesen gleichartigen Winkelmarken 12, die voneinander denselben Abstand Al aufweisen, ist eine Referenzmarke 13 vorgesehen, die beispielsweise durch zwei fehlende Winkelmarken realisiert ist und zu einem vergrößerten Winkelmarkenabstand A2 führt.

Die Nockenwelle der Brennkraftmaschine ist mit 15 bezeichnet. Sie wird in bekannter Weise von der Kurbelwelle 11 angetrieben. Dieser Antrieb wird durch die Verbindungslinie 17 symbolisiert. Innerhalb eines Arbeitsspieles der Brennkraftmaschine dreht sich die Kurbelwelle zweimal und die Nockenwelle einmal.

Mit der Nockenwelle 15 ist eine Geberscheibe 14 verbunden, die beispielsweise eine Winkelmarke 16 aufweist. Die Geberscheibe 10 wird vom Kurbelwellensensor 18 und die Geberscheibe 14 vom Nockenwellensensor 19 abgetastet. Der Kurbelwellensensor 18, der auch als Kurbelwellen- Drehzahlgeber bezeichnet werden kann, liefert das in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Signal S1 = SKW. Der Nockenwellensensor, der auch als Nockenwellen-Phasengeber bezeichnet werden kann, liefert das Signal S2 = SNW. Die Anordnung der Geberscheiben erfolgt so, daß die Signale S1 und S2 so auftreten, daß die Bezugsmarke (Lücke) des Signales S1 in einer Kurbelwellenumdrehung mit einer Low- Phase des Signales S2 zusammenfällt, während sie in der anderen Kurbelwellenumdrehung mit einer High-Phase des Signales S2 zusammenfällt.

Die Auswertung der Signale S1 und S2 sowie die gesamte Weiterverarbeitung erfolgt im Steuergerät 20 der Brennkraftmaschine. Das Steuergerät 20 erhält dabei über verschiedene Eingänge weitere, für die Steuerung bzw. Regelung erforderliche Eingangsgrößen, die von verschiedenen, hier nicht näher bezeichneten Sensoren 21 gemessen werden. Weiterhin wird über einen Eingang 22 ein "Zündung ein"-Signal zugeführt, das beim Schließen des Zündschalters 23 von der Klemme Kl15 des Zündschlosses geliefert wird. Ausgangsseitig stellt das Steuergerät 20 das nicht näher bezeichnete Rechen- bzw. Speichermittel 24 und 25 umfaßt, Signale für die Zündung und Einspritzung für nicht näher bezeichnete Komponenten der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Diese Signale werden über die Ausgänge 26 und 27 des Steuergerätes 20 abgegeben. Die Spannungsversorgung des Steuergerätes 20 erfolgt in üblicher Weise mit Hilfe einer Batterie 28, die über einen Schalter 29 zuschaltbar ist.

Mit der in Fig. 1 beschriebenen Anordnung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterdrückung und/oder Anzeige von Störungen bei der Bezugsmarkenerkennung realisiert werden. Dazu laufen im Steuergerät die im folgenden beschriebenen Signalauswertungen bzw. Signalbildungen ab.

Aus dem Verlauf der Signale S1 bzw. S2 erkennt das Steuergerät bzw. der Rechner des Steuergerätes die Bezugsmarke und bildet davon ausgehend die sogenannten TR- Marken, die als Signal S3 = STR bezeichnet sind. Die TR- Marke wird abgesetzt, nachdem die Bezugsmarke BZM erkannt wurde und der vorgegebene Signalpegel des Signales S2 (Low) erkannt wurde. Abgesetzt wird dabei die TR-Marke mit der zweiten steigenden Flanke des Signales S1 nach der Bezugsmarke. Nach der ersten TR-Marke, die beispielsweise dem Zylinder Zyl. 1 zugeordnet wird, werden für jeden Zylinder weitere TR-Marken gebildet, wobei der Winkelabstand zwischen den TR-Marken gleich 7200 KW/Zylinderzahl beträgt. Die Bildung der ersten TR-Marke entspricht im übrigen der sogenannten Synchronisation. Bei der Synchronisation wird die Bezugsmarke (Lücke) des Kurbelwellensignales S1 erkannt und unter Berücksichtigung des Signales S2 (Nockenwellen­ phasengebersignal) wird der Zylindervektor eingestellt. Es wird dann ein virtueller zündungssynchroner Phasengeber sowie ein virtueller korrelierter Phasengeber gestartet, wobei diese Phasengeber als Programmteil des Rechners des Steuergerätes anzusehen sind. Der virtuelle zündungssynchrone Phasengeber sowie der virtuelle korrelierte Phasengeber liefern im Prinzip ein Signal, das dem Signal des Nockenwellen-Phasengebers (S2) entspricht. Beide Signale werden jedoch wie im folgenden beschrieben weiterverarbeitet zu den Signalen S5 = SZDG und S6 = SKOR. Dabei wird das Signal des virtuellen zündungssynchronen Phasengebers jeweils an der TR-Marke nach der Bezugsmarke (Kurbelwellen-Zahnlücke) invertiert. Der so erhaltene Signalverlauf ist als S5 dargestellt.

Das Signal des virtuellen korrelierten Phasengebers wird durch negative Flankentriggerung des freigegebenen Phasengeber-Interrupts gesetzt, wobei das Setzen nur in einem mit S5 korrelierten Meßfenster möglich ist. Das Rücksetzen erfolgt an der TR-Marke, die nach der Bezugsmarke des Signales S1 (Kurbelwellen-Zahnlücke) auftritt. Das Meßfenster, das als Signal S4 = SM dargestellt ist, beginnt jeweils an der TR-Marke vor der Bezugsmarke des Kurbelwellensignales S1, wenn über S5 die Bezugsmarke erwartet wird. Das Meßfenster endet frühestens im Phasengeber-Interrupt, d. h. an einer negativen Flanke des Phasengebersignales S2 und spätestens an der darauffolgenden TR-Marke.

Beim Auftreten jeder TR-Marke nach der Bezugsmarke wird das Signal S6 in ein Schieberegister, das im Rechner 25 des Steuergerätes implementiert ist, geschoben. Dieses Schieberegister wird in der Phasengeberdiagnose und Synchronisationsüberwachung ausgewertet.

Im ungestörten Ablauf wie er in Fig. 2 dargestellt ist, wechselt der Inhalt des Schieberegisters jeweils an bestimmten TR-Marken, wobei bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Achtzylindermotor der Wechsel am Zylinder 1 und Zylinder 6 erfolgt, die bezogen auf die Kurbelwellenstellung 360° KW auseinanderliegen.

In Fig. 3 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem EMV- Störungen auftreten. Bei einem Ablauf mit EMV-Störungen kann das Ausgangssignal des Nockenwellensensors gestört sein und für die weitere Signalverarbeitung ungeeignet sein. Wie der Inhalt des Schieberegisters erkennen läßt, ist es dennoch möglich, eine Bezugsmarkenerkennung durchzuführen, da die Verknüpfung der Signale S3 (TR-Marke), S4 (Meßfenster), S5 (SZDG) und S6 (SKOR), die jeweils nach den im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Maßnahmen gebildet werden, zum richtigen Inhalt des Schieberegisters führt. Das Signal S5 wechselt jeweils an den TR-Marken, die der Bezugsmarke des Kurbelwellengebersignales folgen, den Pegel. Das Meßfenster 54 besteht nur aus einem einzigen Impuls, der vor dem Auftreten der Bezugsmarke des Kurbelwellengebersignales auftritt. Dieser Impuls führt zu einem Umschalten des Pegels des Signales S6, das jeweils mit der TR-Marke des Zylinders 1 wieder von High nach Low umgeschaltet wird. Somit läßt sich auch ohne Nockenwellengebersignal S2 bzw. ohne auswertbares Nockenwellengebersignal S2 eine Bezugsmarkenerkennung durchführen.

In Fig. 4 ist ein Ablauf bei Falschsynchronisation dargestellt. Das Signal S5 ist dann beim Auftreten der ersten TR-Marke High und wird dadurch in den Low-Zustand umgeschaltet, es bleibt im Low-Zustand bis die TR-Marke des Zylinders 6 auftritt. Mit dieser TR-Marke geht das Signal S5 wieder nach High. Das Meßfenstersignal S4 wird vor der Bezugsmarke des Kurbelwellengebersignales von Low auf High geschaltet und nach dem Auftreten der Bezugsmarke mit der nächsten TR-Marke wieder auf Low. Mit diesen beiden Signalverläufen S4 und S5 ergibt sich für das korrelierte virtuelle Phasensignal S6 der in Fig. 4 dargestellte Verlauf, bei dem S6 ständig Low bleibt. Im Schieberegister ist daher stets der Wert Null enthalten, und in einer Fehlererkennung kann aus dem sich nicht ändernden Wert im Schieberegister auf eine Falschsynchronisation geschlossen werden und entweder eine Neusynchronisation eingeleitet werden oder eine Fehleranzeige und Abschaltung des Systems bewirkt werden.

Mit der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise, bei der die in den Fig. 2 bis 4 für verschiedene Zustände dargestellten Signalverläufe erhalten werden, läßt sich eine Bezugsmarkenerkennung durchführen, die bei einigen Störungen dennoch funktionsfähig ist und bei weitergehenden Störungen bzw. bei einer Fehlsynchronisation eine entsprechende Anzeige auslöst.

Claims (5)

1. Vorrichtung und Verfahren zur Unterdrückung und/oder Anzeige von Störungen bei einer Bezugsmarkenerkennung in Kraftfahrzeugen, bei der ein Kurbelwellen-Gebersignal mit einer Vielzahl regulärer Pulse und wenigstens einer durch einen fehlenden Puls gebildeten Bezugsmarke und ein Nockenwellen-Phasensignal zueinander in Bezug gesetzt werden, zur eindeutigen Erkennung der Bezugsmarke, wobei nach Erkennen der Bezugsmarke von dieser ausgehend von der Zylinderzahl abhängige TR-Signale gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein Meßfenster darstellendes Signal SM in Abhängigkeit von einer vorgebbaren TR-Marke und von einer vorgebbaren Flanke des Phasensignales gebildet wird, daß ein zündungssynchrones Phasensignal (SZTG) und ein korreliertes Phasensignal (SKOR) generiert wird und die Signale (STR), (SM), (SZDG) und (SKOR) so zueinander in Bezug gesetzt werden, daß aus dem Signal (SKOR) die Bezugsmarke erkannt wird und durch Auswertung der Plausibilität ein Fehler oder eine Fehlsynchronisation erkannt wird.

2. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung des Kurbelwellengebersignales und des Nockenwellenphasensignales sowie die Bildung der Signale (STR), (SM), (SZDG) und (SKOR) im Rechner des Steuergerätes der Brennkraftmaschine erfolgt, der auch die zur Regelung der Brennkraftmaschine benötigten Ansteuersignale für die Zündung und/oder Einspritzung bestimmt.

3. Vorrichtung oder Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des zündungssynchronen Phasensignales (SZDG) und des korrelierten Phasensignales (SKOR) erfolgt, indem ein virtueller zündungssynchroner Phasengeber und ein virtueller korrelierter Phasengeber von der Recheneinrichtung des Steuergerätes gestartet werden und die dadurch generierten Signale so weiterverarbeitet werden, daß das Signal des virtuellen zündungssynchronen Phasengebers bei Auftreten der ersten TR-Marke - nach der Bezugsmarke des Kurbelwellensignales invertiert wird - daß das Signal des virtuellen korrelierten Phasengebers durch negative Flankentriggerung des freigegebenen Phasengeberinterrupts gesetzt wird, wobei Einsetzen nur innerhalb eines mit dem virtuellen zündungssynchronen Phasengebers korrelierten Meßfensters erfolgt und das Rücksetzen an der TR-Marke erfolgt, die nach dem Auftreten der Bezugsmarke abgesetzt wird.

4. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfenster so gelegt wird, daß es an der TR-Marke vor der Bezugsmarke des Kurbelwellengebersignales beginnt und frühestens im Phasengeber-Interrupt an der negativen Flanke des Phasengebers oder spätestens an der darauffolgenden TR-Marke endet.

5. Vorrichtung oder Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder TR-Marke nach der Bezugsmarke das Signal SKOR in ein Schieberegister geschoben wird, das zur Phasengeberdiagnose und Synchronisationsüberwachung ausgewertet wird.