DE19937154A1

DE19937154A1 - Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19937154A1
Application number: DE19937154A
Authority: DE
Inventors: Manfred Pfitz; Juergen Stock; Joachim Wahl; Tae Jeon Kwon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2019-08-07
Also published as: ITMI20001624A1; FR2797303A1; FR2797303B1; ITMI20001624A0; DE19937154B4; JP2001082241A; IT1318187B1

Abstract

Vorgeschlagen wird eine saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung bei einem Kraftfahrzeug mit Mitteln zur Erfassung des Saugrohrdruckes und weiteren Betriebskenngrößen wie Drehzahl und Motortemperatur, wobei die Meßwerte des Saugrohrdruckes einer Filterung unterzogen werden und die Filterzeitkonstante von Betriebskenngrößen abhängig ist. Die Höhenerkennung dient insbesondere zum Ab- und Wiedereinschalten von On-board-Diagnose-Funktionen.

Description

Stand der Technik

Die Kenntnis der momentanen atmosphärischen Höhe beim Be trieb eines Kraftfahrzeuges ist wichtig insbesondere im Hin blick auf die korrekte Kraftstoffzumessung, weil diese die genaue Kenntnis der angesaugten Luftmasse voraussetzt. Auf grund der unterschiedlichen Luftdichte bei unterschiedlichem Höhenstandort des Fahrzeugs kann sich die genaue Erfassung der angesaugten Luftmasse als schwierig gestalten. Deshalb wurden bereits verschiedentlich Vorschläge unterbreitet, die den Einfluß der Höhe auf das Signal der angesaugten Luftmen ge oder Luftmasse pro Ansaughub, im allgemeinen als Lastsig nal bezeichnet, korrigieren. Beispielhaft sei hier auf die DE 44 34 265 A1 verwiesen, die eine "Einrichtung zur Laster fassung mit Höhenadaption" behandelt. Beschrieben ist dort eine Einrichtung zur Lasterfassung mit Höhenadaption, bei der die Last ausgehend von einem höhenabhängigen Hauptlast signal und einem höhenunabhängigen Nebenlastsignal ermittelt wird. Bei bestimmten Fahrzuständen läßt sich durch Vergleich des Hauptlastsignals und des Nebenlastsignals eine aktuelle geodätische Höhe abschätzen. Durch einen spezifischen Be rechnungsansatz wird nachfolgende ein Adaptionsfaktor zur Minimierung des Höhenfehlers gebildet.

Die US-PS 5,226,393 behandelt ein Höhenerkennungssystem für eine Brennkraftmaschine zur höhenabhängigen Steuerung der Kraftstoffzufuhr, der angesaugten Luftmenge sowie des Zünd zeitpunktes.

Mit Blick auf die von US-Behörden verlangte On-board- Diagnose (OBD) wird die Bestimmung der Höhe der momentanen Kraftfahrzeugposition insoweit erforderlich, als die On board-Diagnose oberhalb einer bestimmten Höhe abgeschaltet werden kann. Das Signal bezüglich der Höhe läßt sich dabei grundsätzlich mit einem Absolutdrucksensor erfassen, dessen Ausgangssignal ggf. noch temperaturabhängig zu korrigieren ist. Derartige Absolutdrucksensoren erhöhen jedoch zwangs läufig die Kosten eines Kraftfahrzeugs, so daß die Bestre bungen dahin gehen, den Absolutdruck und damit die atmosphä rische Höhe über ohnehin vorhandene Meßgrößen im Kraftfahr zeug zu erfassen.

Als Folge davon ist es Aufgabe der Erfindung, mit einfachen und doch zuverlässigen Mitteln ausgehend von einem Saugrohr drucksensor einen Wert für die atmosphärische Höhe zu be stimmen u. a. mit dem Ziel, ein Abschaltsignal für die On board-Diagnose oberhalb einer bestimmten Höhe bereitstellen zu können, um dort kritisch zu diagnostizierende Zustände als Fehlerkennung auszuschließen.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen System erfolgt eine kombinierte Messung/Simulation der atmosphärischen Höhe ausgehend von einem Signal des Saugrohrdruckfühlers und letztlich wird ein zuverlässiges Abschalt- und Wiedereinschaltsignal für die On-board-Diagnose bereitgestellt.

Weitere Vorteile in der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Zeichnung

Eine erfindungsgemäße saugrohrdruckgeführte geodätische Hö henerkennung bei einem Kraftfahrzeug ist in einem Ausfüh rungsbeispiel dargestellt und wird im folgenden näher be schrieben und erläutert. Es zeigen Fig. 1a und 1b typische Messungen bzw. Simulationen von Druckwerten, die die atmo sphärische Höhe angeben und Fig. 2 ein dazugehörendes grob schematisches Blockdiagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1a und 1b zeigen über der Zeit aufgetragen ein "Höhenprofil", das bei einer angenommenen Fahrt eines Fahr zeugs über der Zeit und bei verschiedenen Betriebsbedingun gen durchlaufen wird. Die X-Achse bildet in Fig. 1 die Zeit, die Y-Achse atmosphärische Druckwerte, wobei ein obe rer Wert von 1013 mbar den Druckwert für Normal-Null (NN) angibt, ein im unteren Drittel liegender Wert von 740 mbar einen Wert, der bereits eine relativ große Höhe widerspie gelt und schließlich mit B-nobd einen Signalwert noch unter halb von 740 mbar. Dieser Wert B-nobd markiert den Höhen wert, der für die Abschaltung bzw. das Wiedereinschalten der On-board-Diagnose-Funktionen wichtig ist. Zwischen den Wer ten 740 mbar und B-nobd befindet sich ein sogenanntes Druck- Toleranzband PTOL.

Der aus Fig. 1 ersichtlichen Druckwerte werden mit einem Saugrohrdrucksensor erfaßt, streckenweise simuliert und im Rahmen einer aus Fig. 2 ersichtlichen Bestimmungsmethode als tiefpaßgefilterter Wert puf bereitgestellt. Die untere Zeile von Fig. 1 zeigt Betriebsbedingungen während dieses angenommenen Fahrzyklusses.

Zum besseren Verständnis des aus Fig. 1 ersichtlichen Druckverlaufes puf wird auf Fig. 2 verwiesen. Dort ist mit 10 ein Ansaugdrucksensor bezeichnet, 11 symbolisiert einen Block zur Bereitstellung verschiedener Ersatzwerte je nach Betriebszustand bzw. Betriebsbedingung der Brennkraftmaschi ne bzw. des Fahrzeugs. Diese Betriebsbedingungen werden in einem Block 12 ermittelt und bereitgestellt. 13 markiert ein Tiefpaßfilter, dem als Eingangswerte sowohl das rückgerech nete Ausgangssignal des Ansaugdrucksensors 10 als auch ein zelne Ersatzwerte aus Block 11 über einen symbolisch darge stellten Schalter 14 zuführbar sind. Die erwähnte Rückrech nung beinhaltet die Korrelation des aktuellen Saugrohrdruc kes zum Umgebungsdruck, wobei insbesondere die strömungsbe dingten Druckverluste berücksichtigt sind. Die Filterzeit konstante des Filters 13 ist ebenfalls steuerbar und hängt von den Betriebsbedingungen ab, die in Block 12 ermittelt werden. Zur Bereitstellung der betriebsbedingungsabhängigen Filterzeitkonstanten dient ein Schalter 15, der für unter schiedliche Betriebsbedingungen aus einem Block 16 unter schiedliche Werte, z. B. abhängig von Initialisierung, Voll- Last, Teillast oder unterem Lastbereich abgeben kann.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Filterzeitkonstante wenigs tens von Betriebskenngrößen Last, bzw. Lastbereich und ei nem betriebspunktabhängigen Gütekriterium für den Berech nungsansatz, insbesondere die Motortemperatur, abhängig ist.

Das Ausgangssignal des Filters 13 ist mit puf bezeichnet (Druck, Umgebung, gefiltert). Es folgt ein Schwellwertschal ter 18, dem das Ausgangssignal des Filters 13 als erste Ein gangsgröße x zugeführt wird, während am Eingang für den Schwellwert selbst ein Signal y von einem Grenzwertblock 19 bereitgestellt ist. Unterschreitet der Signalwert puf am Eingang x des Schwellwertschalters 18 den Schwellwert y, dann wird im konkreten Einzelfall ein positives Signal abge geben, das nach Ablauf einer Wartezeit im Wartezeitblock 20 letztlich das Signal B_nobd zum Abschalten der OBD-Funktion liefert.

Beim Fahrzyklus beginnt zum Zeitpunkt T0 (Fig. 1a) eine In itialisierungsphase des Steuergeräts des Kraftfahrzeuges, z. B. über eine Zündschalterbetätigung. Beim dann noch ruhen den Motor wird der Druckwert vom Ansaugdrucksensor 10 einge lesen und gespeichert. Der Block 12 für die Betriebsbedin gungen von Fig. 2 erkennt diese Initialisierungsphase und sorgt über eine entsprechende Betätigung der Schalter 14 und 15 dafür, daß der Signalwert des Sensors 10 unmittelbar auf das Filter 13 durchgeschaltet wird mit einer für die Initia lisierungsphase hinreichenden und sehr kleinen Filterzeit konstante, so daß letztlich das Ausgangssignal puf des Fil ters 13 dem aktuellen Meßwert während der Initialisierungs phase weitestgehend entspricht.

Wird zum Zeitpunkt t1 die Brennkraftmaschine gestartet, be ginnt nach dem Beispiel von Fig. 1a ein Teillastbetrieb (TL), wobei zuerst eine Bergauffahrt und schließlich eine Bergabfahrt vorgenommen wird. Dies äußert sich in einem an fänglichen Druckabfall mit sich anschließendem Druckanstieg bis zum Zeitpunkt t2, der ein gewisses Ende der Teillastpha se angeben soll. Während dieser Teillastphase TL werden fortlaufend Signalwerte vom Ansaugdrucksensor 13 erfaßt und mit einer bestimmten, für diesen Betrieb vorgesehen Filter zeitkonstante im Filter 13 von Fig. 2 verarbeitet. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 liege Schiebebetrieb mit geschlos sener oder fast geschlossener Drosselklappe vor. In diesem Fall ergibt sich aufgrund der starken Saugwirkung der Brenn kraftmaschine ein sehr geringer absoluter Druck im Saugrohr mit der dabei gegebenen Gefahr, daß das Berechnungsergebnis für die Höhe bei den dann gegebenen Meßwerten des Drucksen sors gefälscht werden könnte. Aus diesem Grund wird im Schiebebetrieb ein Druckanstieg und damit ein Absinken der atmosphärischen Höhe signalisiert, weil ein längerer Schie bebetrieb nur über eine Bergabfahrt realisierbar ist. Das Filter 13 von Fig. 2 wird demnach mit einem Ersatzwert be schickt bei einer dann empirisch festgelegten Filterzeitkon stante, die in Block 16 vorgegeben ist.

Der Schiebebetrieb ende zum Zeitpunkt t3 und es schließt sich eine relativ kurze Fahrzeit bis zum Zeitpunkt t4 auf ebener Strecke an. Nach dem. Zeitpunkt T4 wird der Voll-Last- Fall angenommen, wobei Voll-Last häufig gleichbedeutend ist mit einer Bergaufwärtsfahrt, so daß der atmosphärische Druck wieder sinkt. Diesem Betriebszustand wird mit nur schwach gefiltertem Drucksignal Rechnung getragen.

Der Verlauf zwischen t5 und t6 symbolisiere einen leichten Höhengewinn, der mit unterer Last und demnach starker Filte rung repräsentiert wird.

Oberhalb von t6 sei wieder Teillastbetrieb angenommen im Rahmen einer weiteren Bergaufwärtsfahrt (mit einem kleinen Abwärtsanteil), so daß zu einem Zeitpunkt t7 ein Grenzdruck PGrenz von z. B. 740 mbar erreicht wird.

Zur Absicherung, daß die vorliegende Funktion in konkreten Situationen nicht zu früh Diagnosefunktionen deaktiviert, wurde ein Toleranzband für den Druckwert (PTOL) eingeführt, dessen Bedeutung im nachfolgenden Signalverlauf in Fig. 1b deutlich wird. Verringert sich der Druckwert puf nach einem vorübergehenden Anstieg erneut, dann erreicht er zum Zeit punkt t8 eine Grenze, die durch PGrenz minus PTOL gekenn zeichnet ist. Dabei soll dieses Toleranzband PTOL abhängig gewählt werden von Sensortoleranzen, Motorstreuungen und/ oder abgeschätzten maximalen Wetterschwankungen, die sich z. B. über die Ansauglufttemperaturen bemerkbar machen. Wird das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 18 von Fig. 2 zum Zeitpunkt t8 erstmals unterschritten, dann wird der Si gnalblock Wartezeit für die Einschaltverzögerung (20) getriggert. Der weitere Signalverlauf nach dem Zeitpunkt t8 ist nun derart angenommen, daß ein relativ rasches Variieren des dann geltenden Druckwertes puf um diesen Schwellwert PGrenz minus PTOL erkennbar wird, mit der Folge, daß eine erforderliche Verweildauer für das Signal unterhalb dieser Grenze nicht gleich erreicht wird, da die Wartezeit mit je dem neuen Unterschreiten der Grenze erneut startet, jedoch beendet wird, wenn innerhalb der Wartezeit der Druck wieder über diese Schwelle angestiegen sein sollte.

Zum Zeitpunkt t9 beginne eine längere Phase im Druckabfall, so daß zum Zeitpunkt t10 die Wartezeit zum sicheren Erkennen dieser Höhe abgelaufen ist, mit der Folge, daß sich das Si gnal B-nobd ergibt, das eine Ausschaltmöglichkeit für Dia gnosevorgänge signalisiert. Zum Zeitpunkt t11 werde der Druckwert PGrenz minus PTOL wieder überschritten. Da in die sem Fall keine Wartezeit vorgesehen ist, endet gleichzeitig auch das Signal B-nobd. Damit werden auch die Diagnosefunk tionen beim Überschreiten des Druckwertes sofort wieder ak tiviert.

Wesentlich bei der vorstehend beschriebenen saugrohrgeführ ten geodätischen Höhenerkennung ist es, daß Meßwerte des Saugrohrdrucks einer Filterung unterzogen werden und die Filterzeitkonstante von Betriebskenngrößen abhängig ist. Ferner werden je nach Betriebsbedingungen Ersatzwerte an stelle des Meßsignals vom Saugrohrdrucksensor bereitge stellt. Streckenweise, insbesondere bei längeren Schiebebe triebsphasen, wird ein damit einhergehender Anstieg im Drucksignal simuliert, weil die größte Abweichung zwischen Druck im Ansaugrohr und dem Umgebungsdruck im Schiebebe triebsfall besteht. Als besonders zweckmäßig sei auch die Einführung eines Drucktoleranzbandes PTOL erwähnt, das sich an einen unteren Grenzdruck PGrenz anschließt. Dabei läßt sich dieses Drucktoleranzband von verschiedenen Betriebs kenngrößen abhängig gestalten.

Claims

1. Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung bei ei nem Kraftfahrzeug mit Mitteln zur Erfassung des Saugrohr druckes und weiterer Betriebskenngrößen wie Drehzahl und Mo tortemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte des Saugrohrdruckes permanent und betriebspunktabhängig auf Um gebungsdruck rückgerechnet werden und nachfolgend einer Fil terung unterzogen werden, wobei die Filterzeitkonstante von Betriebskenngrößen abhängig ist.

2. Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterzeitkonstan te wenigstens von Betriebskenngrößen Last(bereich) und einem betriebspunktabhängigen Gütekriterium für den Berechnungsan satz, insbesondere die Motortemperatur, abhängig ist.

3. Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenerkennung der Abschaltung von OBDII-Funktionen dient.

4. Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung von OBDII-Funktionen einen Druck- oder Höhentoleranzwert berück sichtigt.

5. Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung von OBDII-Funktionen eine Wartezeit berücksichtigt.

6. Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung nach we nigstens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein während der Initialisierungs- und/oder Abstellpha se (Motordrehzahl etwa Null) ermittelter Saugrohrdruck un mittelbar der Höhenzuordnung dient.

7. Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung nach we nigstens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Schiebebetrieb wenigstens ein Ersatzwert für den Saugrohrdruck berücksichtigt wird und die Berechnung in Richtung einer geringeren Höhe ausgelegt ist.

8. Saugrohrdruckgeführte geodätische Höhenerkennung nach An spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucktoleranzwert für die Abschaltung von OBDII-Funktionen abhängig ist von wenigsten einer der Größen Drucksensortoleranz, Streuungs wert von Brennkraftmaschine oder Fahrzeug, Wetterschwankung.