DE19825023C2 - Method and arrangement for determining the engine speed of a motor vehicle - Google Patents
Method and arrangement for determining the engine speed of a motor vehicleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Motor drehzahl eines Kraftfahrzeugs sowie eine entsprechende Anord nung.The invention relates to a method for determining the engine speed of a motor vehicle and a corresponding arrangement nung.
Ein wesentlicher Bestandteil von Tests, z. B. Abgastests, an Kraftfahrzeugmotoren ist die Bestimmung der Motordrehzahl. Dies geschieht bisher beispielsweise mit Hilfe von induktiven oder optischen Drehzahlgebern an der Kurbelwelle oder piezo elektrischen Sensoren an den Einspritzleitungen. Die Plazie rung solcher Sensoren wird jedoch durch die zunehmend kompak tere Bauweise von Motoren bzw. deren Kapselung erschwert oder sogar unmöglich gemacht.An essential part of tests, e.g. B. exhaust tests Motor vehicle engines is the determination of the engine speed. So far, this has been done, for example, with the aid of inductive ones or optical speed sensors on the crankshaft or piezo electrical sensors on the injection lines. The plazie tion of such sensors, however, is becoming increasingly compact more difficult design of motors or their encapsulation or even made impossible.
Für fremdgezündete Ottomotoren ist es z. B. aus der EP 0 315 357 A1 bekannt, die Drehzahl aus der Frequenz der Zündimpulse zu bestimmen, die als Störimpulse in dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs erscheinen und somit über die Bordnetz spannung erfaßbar sind; dabei muß jedoch die Zylinderzahl des Motors bekannt sein.For spark-ignition gasoline engines it is e.g. B. from the EP 0 315 357 A1 discloses the speed from the frequency of the To determine ignition impulses as interference pulses in the vehicle electrical system of the motor vehicle appear and thus via the vehicle electrical system voltage can be detected; however, the number of cylinders of the Motors to be known.
Ein sowohl für Ottomotoren als auch für selbstzündende Dieselmotoren geeignetes und aus der DE 26 48 382 A1 be kanntes Verfahren sieht vor, die Drehzahl aus der Frequenz der von der Lichtmaschine erzeugten Wechselspannung zu be stimmen, wozu die Restwelligkeit der Bordnetzspannung erfaßt wird. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß sowohl die Zy linderzahl des Motors als auch die Übersetzung zwischen dem Motor und der Lichtmaschine bekannt sind.One for gasoline engines as well as for self-igniting Suitable diesel engines and be from DE 26 48 382 A1 Known method provides the speed from the frequency the alternating voltage generated by the alternator agree what the residual ripple of the vehicle electrical system voltage detected becomes. The prerequisite for this, however, is that both the Zy engine number as well as the translation between the Engine and the alternator are known.
In diesem Zusammenhang wird in der EP 0 408 877 B1 vor geschlagen, das Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Lichtmaschine dadurch zu ermitteln, daß neben dem Frequenz anteil der von der Lichtmaschine herrührenden Restwelligkeit der Bordnetzspannung ein weiterer, niederfrequenterer Fre quenzanteil ermittelt wird, der durch die diskontinuierliche Arbeitsweise des Motors, insbesondere des Dieselmotors im Leerlauf, verursacht wird. Das Verhältnis beider Frequenz anteile entspricht dabei dem gesuchten Übersetzungsverhält nis. Auch hier ist für die weitere Bestimmung der Motor drehzahl aus der Restwelligkeit der Bordnetzspannung und dem ermittelten Übersetzungsverhältnis zusätzlich noch die Kennt nis der Zylinderzahl des Motors erforderlich.In this context, EP 0 408 877 B1 struck, the gear ratio between the engine and Alternator to determine that in addition to the frequency proportion of residual ripple from the alternator the vehicle electrical system voltage is another, lower-frequency Fre quota share is determined by the discontinuous Operation of the engine, especially the diesel engine in the Idle, is caused. The ratio of both frequencies shares corresponds to the gear ratio sought nis. Here, too, is the engine for further determination speed from the residual ripple of the vehicle electrical system voltage and the determined gear ratio additionally the knowledge The number of cylinders in the engine is required.
Entsprechendes gilt auch für das aus der DE 44 31 720 C1 bekannte Verfahren, bei dem statt des durch die diskonti nuierliche Arbeitsweise des Motors verursachten Frequenz anteils in der Bordnetzspannung die Motor- oder Auspuff geräusche herangezogen werden, um damit die weitere Bestim mung der Motordrehzahl aus der Frequenz der von der Licht maschine erzeugten Wechselspannung zu kalibrieren. Die Wechselspannung kann dabei an der Lichtmaschine selbst, aus der Bordnetzspannung oder über das magnetische Streufeld der Lichtmaschine erfaßt werden.The same applies to that from DE 44 31 720 C1 known method, in which instead of through the discount Nuclear operation of the engine caused frequency part of the on-board electrical system voltage is the engine or exhaust noises are used to further determine the the engine speed from the frequency of the light machine to generate AC voltage. The AC voltage can be generated on the alternator itself the vehicle electrical system voltage or via the stray magnetic field Alternator can be detected.
Eine neue Entwicklung im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik ist der Einsatz von fahrzeugeigenen Diagnosesystemen, sogenannte On-Board-Diagnostic (OBD) Systems, mit denen Neuwagen in den USA seit 1996 und in der Europäischen Union ab dem Jahr 2000 ausgestattet sein müssen. Diese Diagnosesysteme erfassen mit Hilfe geeigneter Sensoren wesentliche Betriebsgrößen des Motors sowie dessen Abgaswerte und detektieren durch Ver gleich dieser Größen mit vorgegebenen Richtgrößen Fehlfunk tionen des Motors. Neben der Anzeige dieser Fehlfunktionen ist vorgesehen, die zu ihrer Identifizierung und Reparatur erforderlichen Informationen über eine Diagnoseschnittstelle bereitzustellen. Hierzu gehören auch die Drehzahlwerte des Motors. Es ist jedoch davon auszugehen, daß auch in Zukunft diese Drehzahlwerte mit einer vergleichsweise langsamen Datenübertragungsgeschwindigkeit an der Diagnoseschnittstelle bereitgestellt werden, so daß sie für eine Drehzahlmessung bei schnellen Drehzahländerungen nicht geeignet sind.A new development in the field of automotive engineering is the use of in-vehicle diagnostic systems, so-called On-Board-Diagnostic (OBD) Systems, with which new cars in the USA since 1996 and in the European Union since 2000 must be equipped. These diagnostic systems record with Suitable operating parameters of the Engines as well as their exhaust gas values and detect by ver equal to these quantities with predefined guidelines radio interference tions of the engine. In addition to displaying these malfunctions is provided for their identification and repair required information via a diagnostic interface to provide. This also includes the speed values of the Motors. However, it can be assumed that also in the future these speed values with a comparatively slow Data transfer speed at the diagnostic interface be provided so that they can be used for a speed measurement are not suitable for rapid speed changes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und genaue Drehzahlbestimmung an Motoren von Kraftfahrzeugen zu ermöglichen, ohne daß hierzu fahrzeugspezifische Hersteller informationen, wie z. B. die Zylinderzahl des Motors, er forderlich sind.The invention has for its object a simple and accurate speed determination on engines of motor vehicles enable without vehicle-specific manufacturers information such as B. the number of cylinders in the engine, he are required.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren bzw. die in Anspruch 4 angegebene Anord nung gelöst.According to the invention, the object is achieved in that in claim 1 specified method or the arrangement specified in claim 4 solution solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprü chen angegeben.Advantageous further developments of the method according to the invention and the arrangement according to the invention are in the dependent claims Chen specified.
Das Diagnosesystem des Kraftfahrzeugs stellt also über die Diagnoseschnittstelle Drehzahlwerte des Motors bereit. Par allel dazu wird eine drehzahlproportionale Meßgröße, bei spielsweise die Frequenz der von der Lichtmaschine erzeugten Wechselspannung oder die Frequenz der Motorgeräusche, er zeugt. Mit dem Verhältnis zwischen einem der bereitgestellten Drehzahlwerte und einem bei gleicher Motordrehzahl, d. h. zeitgleich oder bei konstanter Motordrehzahl, ermittelten Wert der Meßgröße wird ein Proportionalitätsfaktor bestimmt, mit dem für die weitere Drehzahlbestimmung die Meßgröße multipliziert wird, um so die Motordrehzahl zu erhalten. Die Bestimmung des Proportionalitätsfaktors ist zeitunkritisch, so daß es auf die Datenübertragungsgeschwindigkeit, mit der die Diagnoseschnittstelle die Drehzahlwerte bereitstellt, nicht ankommt. Demgegenüber folgt die drehzahlabhängige Meß größe unmittelbar den Änderungen der Motordrehzahl, so daß die Bestimmung der Motordrehzahl aus der Meßgröße auch bei schnellen Drehzahländerungen, wie z. B. der Beschleunigung eines Dieselmotors im Rahmen eines Abgastests, mit hoher Genauigkeit erfolgt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für die Kalibrierung der Drehzahlmessung mit Hilfe der dreh zahlproportionalen Meßgröße keine weiteren, fahrzeugspezi fischen Informationen, wie z. B. die Zylinderzahl des Motors, erforderlich sind.The diagnostic system of the motor vehicle is therefore the Diagnostic interface ready engine speed values. Par all this is a speed-proportional measured variable at for example, the frequency of those generated by the alternator AC voltage or the frequency of engine noise, he testifies. With the relationship between one of the provided Speed values and one at the same engine speed, d. H. determined at the same time or at constant engine speed A proportionality factor is determined with which the measured variable for further speed determination is multiplied in order to obtain the engine speed. The Determination of the proportionality factor is not time-critical, so it depends on the data transfer speed at which the diagnostic interface provides the speed values, does not arrive. In contrast, the speed-dependent measurement follows size immediately changes in engine speed so that the determination of the engine speed from the measured variable also rapid speed changes, such as B. the acceleration of a diesel engine as part of an exhaust test, with high Accuracy. Another advantage is that for the calibration of the speed measurement using the rotary number-proportional measured variable no further, vehicle-spec fish information such as B. the number of cylinders in the engine, required are.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zei gen:To further explain the invention, the following is based on the figures of the drawing are referred to; in detail gene:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem in einem Kraftfahrzeug enthalte nen Diagnosesystem und einer daran angeschlossenen und in einem Abgastester integrierten Auswerte einrichtung, Fig. 1 shows a first embodiment of the arrangement according to the invention with a device in a motor vehicle containing NEN diagnostic system and connected thereto, and integrated in an exhaust gas tester evaluation,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für die Auswerteeinrichtung, Fig. 2 shows an embodiment of the evaluation device,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Anordnung und Fig. 3 shows a second embodiment of the inventive arrangement and
Fig. 4 ein Beispiel für den Verlauf der Motordrehzahl bei einem Diesel-Abgastest. Fig. 4 shows an example of the course of the engine speed in a diesel exhaust test.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, hier mit einem Diesel motor 2, das ein fahrzeugeigenes Diagnosesystem 3 aufweist. Das Diagnosesystem 3 erfaßt mit Hilfe von hier nicht ge zeigten Sensoren wesentliche Betriebsgrößen des Motors 2, darunter auch dessen Motordrehzahl, und wertet diese Größen im Sinne der Erkennung von Fehlfunktionen des Motors 2 aus. Zur Identifizierung von Fehlfunktionen und deren Reparatur erforderliche Informationen, darunter auch die Werte der Motordrehzahl, werden von dem Diagnosesystem 3 an einer Diagnoseschnittstelle 4 bereitgestellt. An der Diagnose schnittstelle 4 ist außerdem die Bordnetzspannung U des Kraftfahrzeuges 1 abgreifbar. Die Bordnetzspannung U weist eine Restwelligkeit aus, die von der Drehzahl und Polpaarzahl der das Bordnetz speisenden, hier nicht gezeigten Licht maschine abhängig ist; die Drehzahl der Lichtmaschine ist wiederum von der Motordrehzahl und der Übersetzung zwischen dem Motor 2 und der Lichtmaschine abhängig. Fig. 1 shows a motor vehicle 1 , here with a diesel engine 2 , which has an in-vehicle diagnostic system 3 . The diagnostic system 3 detects essential operating variables of the engine 2 , including its engine speed, with the aid of sensors not shown here, and evaluates these variables in the sense of detecting malfunctions of the engine 2 . Information required for identifying malfunctions and their repair, including the values of the engine speed, is provided by the diagnostic system 3 on a diagnostic interface 4 . At the diagnosis interface 4 , the vehicle electrical system voltage U of the motor vehicle 1 can also be tapped. The on-board electrical system voltage U has a residual ripple which is dependent on the speed and number of pole pairs of the alternator that feeds the on-board electrical system, not shown here; the speed of the alternator is in turn dependent on the engine speed and the translation between the engine 2 and the alternator.
Das Kraftfahrzeug 1 wird einem Abgastest unterzogen, wozu seine Abgase über eine Entnahmeleitung 5 einem Abgastester 6 zugeführt und in diesem analysiert werden. Die Abgasanalyse erfolgt in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, die parallel zur Erfassung der Abgase in einer Auswerteeinrichtung 7 des Abgastesters 6 bestimmt wird. Die Auswerteeinrichtung 7 ist über zwei Leitungen 8 und 9 an der Diagnoseschnittstelle 4 angeschlossen, von der sie über die Leitung 8 die Drehzahl werte und über die Leitung 9 die Bordnetzspannung U zugeführt bekommt.The motor vehicle 1 is subjected to an exhaust gas test, for which purpose its exhaust gases are fed to an exhaust gas tester 6 via an extraction line 5 and are analyzed therein. The exhaust gas analysis is carried out as a function of the engine speed, which is determined in parallel to the detection of the exhaust gases in an evaluation device 7 of the exhaust gas tester 6 . The evaluation device 7 is connected via two lines 8 and 9 to the diagnostic interface 4 , from which it evaluates the speed via line 8 and receives the vehicle electrical system voltage U via line 9 .
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Auswerte einrichtung 7, die eine Signalaufbereitungseinrichtung 10 sowie zwei Recheneinheiten 11 und 12 enthält. Die Signal aufbereitungseinrichtung 10 ermittelt die Frequenz der Rest welligkeit der ihr über die Leitung 9 zugeführten Bordnetz spannung U. Die Recheneinheit 11 berechnet das Verhältnis zwischen einem ihr von der Diagnoseschnittstelle 4 zugeführ ten Drehzahlwert und dem bei gleicher Motordrehzahl in der Signalaufbereitungseinrichtung 10 berechneten Frequenzwert. Bei gleicher Motordrehzahl bedeutet hier, daß der Drehzahl wert auf der Leitung 8 und der in der Signalaufbereitungs einrichtung 10 ermittelte Frequenzwert gleichzeitig auftreten oder daß bei einer Zeitverschiebung zwischen dem Auftreten dieser beiden Werte die Motordrehzahl innerhalb dieser Zeit verschiebung konstant bleibt. Das in der Recheneinheit 11 berechnete Verhältnis wird bis zu seiner erneuten Berechnung in Form eines Proportionalitätsfaktors zwischengespeichert, der der zweiten Recheneinheit 12 zugeführt wird. Während des Abgastests wird in der Signalaufbereitungseinrichtung 10 laufend die Frequenz des Wechselspannungsanteils der Bord netzspannung berechnet und der Recheneinheit 12 zugeführt. In dieser werden die ihr zugeführten Frequenzwerte mit dem von der Recheneinheit 11 gelieferten Proportionalitätsfaktor multipliziert, so daß an einem Ausgang 13 der Recheneinheit 12 die tatsächliche Motordrehzahl zur Verfügung steht. Fig. 2 shows an example of the structure of the evaluation device 7 , which contains a signal processing device 10 and two computing units 11 and 12 . The signal processing device 10 determines the frequency of the residual ripple of the on-board electrical system voltage U supplied to it via the line 9. The computing unit 11 calculates the ratio between a speed value supplied to it by the diagnostic interface 4 and the frequency value calculated at the same engine speed in the signal processing device 10 . At the same engine speed here means that the speed value on the line 8 and the determined in the signal conditioning device 10 frequency value occur simultaneously or that with a time difference between the occurrence of these two values, the engine speed remains constant within this time shift. The ratio calculated in the computing unit 11 is buffered until it is recalculated in the form of a proportionality factor, which is fed to the second computing unit 12 . During the exhaust gas test, the frequency of the alternating voltage component of the vehicle electrical system voltage is continuously calculated in the signal processing device 10 and supplied to the computing unit 12 . In this, the frequency values supplied to it are multiplied by the proportionality factor supplied by the computing unit 11 , so that the actual engine speed is available at an output 13 of the computing unit 12 .
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Anordnung unterscheidet sich von dem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, daß der Auswerteeinrich tung 7 anstelle der Bordnetzspannung U eine andere zu der Motordrehzahl proportionale Meßgröße über eine Leitung 9' zugeführt wird. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um die Motorgeräusche, die mittels eines Geräuschsensors 14 im Motorraum aufgenommen werden. Darüber hinaus kommen auch andere Meßgrößen in Betracht, soweit sie zur Motordrehzahl proportional sind.The embodiment of the inventive arrangement shown in FIG. 3 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that the evaluation device 7, instead of the vehicle electrical system voltage U, is supplied with another measured variable proportional to the engine speed via a line 9 '. The exemplary embodiment shown here is the engine noise that is recorded in the engine compartment by means of a noise sensor 14 . In addition, other measured variables can also be considered insofar as they are proportional to the engine speed.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für den Verlauf der Motordrehzahl n über die Zeit t bei einem Diesel-Abgastest. Von einer sta bilen Drehzahl aus, z. B. der Leerlaufdrehzahl n1, wird der Motor 2 bis zur Abregeldrehzahl n2 frei beschleunigt, wobei der Motor 2 seine eigene Trägheit als Last zu bewältigen hat. Während der Beschleunigungszeit tB, die größenordnungsmäßig etwa nur eine Sekunde beträgt, wird laufend die Motordrehzahl n als Produkt der drehzahlproportionalen Meßgröße auf der Leitung 9 bzw. 9' und des Proportionalitätsfaktors bestimmt. Der Proportionalitätsfaktor wird zuvor während des Leerlaufs des Motors 2 als Verhältnis zwischen dem Leerlauf-Drehzahl wert auf der Leitung 8 und dem Wert der Meßgröße bestimmt. Die Bestimmung des Proportionalitätsfaktors ist wegen der dafür zur Verfügung stehenden längeren Zeit und der Konstanz der Leerlaufdrehzahl n1 zeitunkritisch, so daß keine besonde ren Anforderungen bezüglich der Datenübertragungsgeschwindig keit bestehen, mit der die Diagnoseschnittstelle 4 die Dreh zahlwerte bereitstellt. FIG. 4 shows an example of the course of the engine speed n over time t in a diesel exhaust test. From a stable speed, e.g. B. the idle speed n 1 , the engine 2 is freely accelerated to the cut-off speed n 2 , the engine 2 having to cope with its own inertia as a load. During the acceleration time t B , which is of the order of magnitude only about one second, the engine speed n is continuously determined as the product of the speed-proportional measured variable on line 9 or 9 'and the proportionality factor. The proportionality factor is previously determined while the engine 2 is idling as the ratio between the idle speed value on line 8 and the value of the measured variable. The determination of the proportionality factor is time-critical because of the longer time available and the constancy of the idling speed n 1 , so that there are no special requirements regarding the data transmission speed with which the diagnostic interface 4 provides the speed values.
Claims (5)
- - die Frequenz der von der Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs (1) erzeugten Wechselspannung,
- - die Frequenz des Wechselspannungsanteils der Bordnetz spannung des Kraftfahrzeugs (1),
- - die Frequenz des elektromagnetischen Streufeldes der Lichtmaschine,
- - die Frequenz der mechanischen Vibration des Motors (2),
- - die Frequenz des Motorgeräuschs,
- - die Frequenz der Motorabgase.
- - the frequency of the alternating voltage generated by the alternator of the motor vehicle ( 1 ),
- - The frequency of the AC voltage component of the vehicle electrical system voltage ( 1 ),
- - the frequency of the stray electromagnetic field of the alternator,
- - the frequency of mechanical vibration of the engine ( 2 ),
- - the frequency of engine noise,
- - the frequency of the engine exhaust.
- - ein an der Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs (1) ange schlossener Spannungsfühler,
- - ein an dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs (1) angeschlossener Spannungsfühler,
- - ein im Bereich der Lichtmaschine angeordneter Sensor für elektromagnetische Felder,
- - ein im Bereich des Motors angebrachter Vibrationssensor,
- - ein im Bereich des Kraftfahrzeugs (1) angeordneter Ge räuschsensor (14),
- - ein im Bereich des Auspuffs des Kraftfahrzeugs angeord neter Geräusch- oder Drucksensor.
- - A voltage sensor connected to the alternator of the motor vehicle ( 1 ),
- a voltage sensor connected to the vehicle electrical system ( 1 ),
- a sensor for electromagnetic fields arranged in the area of the alternator,
- - a vibration sensor installed in the area of the engine,
- - In the area of the motor vehicle ( 1 ) arranged Ge noise sensor ( 14 ),
- - A angeord in the area of the exhaust of the motor vehicle noise or pressure sensor.
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