DE19937154B4

DE19937154B4 - Verfahren zur saugrohrdruckgeführten geodätische Höhenerkennung bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19937154B4
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: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2019-08-07
Also published as: FR2797303A1; DE19937154A1; JP2001082241A; ITMI20001624A0; ITMI20001624A1; IT1318187B1; FR2797303B1

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 Betrieb eines Kraftfahrzeuges ist wichtig insbesondere im Hinblick auf die korrekte Kraftstoffzumessung, weil diese die genaue Kenntnis der angesaugten Luftmasse voraussetzt. Aufgrund 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 Luftmenge oder Luftmasse pro Ansaughub, im allgemeinen als Lastsignal bezeichnet, korrigieren. Beispielhaft sei hier auf die DE 44 34 265 A1 verwiesen, die eine „Einrichtung zur Lasterfassung mit Höhenadaption" behandelt. Beschrieben ist dort eine Einrichtung zur Lasterfassung mit Höhenadaption, bei der die Last ausgehend von einem höhenabhängigen Hauptlastsignal 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 Berechnungsansatz wird nachfolgende ein Adaptionsfaktor zur Minimierung des Höhenfehlers gebildet.
Aus der DE 39 14 653 A1 ist eine Einrichtung zum Erfassen des atmosphärischen Drucks für die Überwachung einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Einrichtung umfasst einen Drosselklappensensor, der einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe zur Begrenzung der Ansaugluftmenge zu einem Motor misst. Die Einrichtung umfasst einen Drucksensor, der einen Druck in dem an eine Luftansaugleitung angrenzenden Ansaugkrümmer abstromseitig von der Drosselklappe als Absolutdruck misst. Die Einrichtung umfasst einen Drehzahlmesser, der eine Drehzahl des Motors misst. Die Einrichtung umfasst ein Anlasserfassungsorgan, das die Betätigung eines Anlassers zum Antreiben des Motors erfasst. Die Einrichtung umfasst eine Druckänderungserfassungseinheit, die feststellt, dass eine vom Drucksensor gemessene Druckänderung während einer vorbestimmten Zeit zwischen der Energiezuführung und der Erfassung der Anlasserbetätigung durch das Anlasserfassungsvorgang kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Die Einrichtung umfasst einen Zeitgeber, der vom Drosselklappensensor ein Drosselklappen-Öffnungsgradsignal und vom Drehzahlmesser ein Motordrehzahlsignal empfängt, um zu erfassen, dass eine Zeitdauer, in der diese Signalwerte ständig in eine durch den Drosselklappenöffnungsgrad und die Motordrehzahl, bei denen einen Druckverlust in der Luftansaugleitung zu einem Sollwert wird bzw. unter diesem liegt, definierte Atmosphärendruck-Messzone fallen, einen vorbestimmten Wert erreicht. Die Einrichtung umfasst eine Verarbeitungseinheit, die ein Drucksignal vom Drucksensor als Atmosphärendruck-Messwert erzeugt, wenn ihr ein Erfassungssignal von der Druckänderungserfassungseinheit zugeführt wird, und die ein Atmosphärendruck-Messwertsignal erzeugt, das durch Addition eines Vorgabewertes zur einem Drucksignal vom Drucksensor gewonnen ist, wenn ihr ein Erfassungssignal vom Zeitgeber zugeführt wird.
Aus der DE 38 73 921 T2 ist ein Verfahren zur Bestimmung des herrschenden atmosphärischen Luftdrucks in einem druckgesteuerten Einspritzsystem bekannt, mit den Schritten Erfassen, wenn die Maschine bei oder über einer vorgegebenen Last arbeitet, Messung des herrschenden Saugrohrdruckes bei dieser Bedingung und Multiplizieren des gemessenen Saugrohrdruckes mit einem vorgebbaren numerischen Faktor zur Erzeugung eines Druckwertes, der den atmosphärischen Luftdruck darstellt.
Die US 5 226 393 A ( DE 692 05 304 T2 ) behandelt ein Höhenerkennungssystem für eine Brennkraftmaschine zur höhenabhängigen Steuerung der Kraftstoffzufuhr, der angesaugten Luftmenge sowie des Zündzeitpunktes.
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 zwangsläufig die Kosten eines Kraftfahrzeugs, so dass die Bestrebungen dahin gehen, den Absolutdruck und damit die atmosphärische Höhe über ohnehin vorhandene Messgrößen im Kraftfahrzeug zu erfassen.
Als Folge davon ist es Aufgabe der Erfindung, mit einfachen und doch zuverlässigen Mitteln ausgehend von einem Saugrohrdrucksensor einen Wert für die atmosphärische Höhe zu bestimmen 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 Höhenerkennung bei einem Kraftfahrzeug ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen 1a und 1b typische Messungen bzw. Simulationen von Druckwerten, die die atmosphärische Höhe angeben und 2 ein dazugehörendes grobschematisches Blockdiagramm.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die 1a und 1b zeigen über der Zeit aufgetragen ein „Höhenprofil", das bei einer angenommenen Fahrt eines Fahrzeugs über der Zeit und bei verschiedenen Betriebsbedingungen durchlaufen wird. Die X-Achse bildet in 1 die Zeit, die Y-Achse atmosphärische Druckwerte, wobei ein oberer 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 widerspiegelt und schließlich mit B-nobd einen Signalwert noch unterhalb von 740 mbar. Dieser Wert B-nobd markiert den Höhenwert, der für die Abschaltung bzw. das Wiedereinschalten der On-board-Diagnose-Funktionen wichtig ist. Zwischen den Werten 740 mbar und B-nobd befindet sich ein sogenanntes Druck-Toleranzband PTOL.
Der aus 1 ersichtlichen Druckwerte werden mit einem Saugrohrdrucksensor erfaßt, streckenweise simuliert und im Rahmen einer aus 2 ersichtlichen Bestimmungsmethode als tiefpaßgefilterter Wert puf bereitgestellt. Die untere Zeile von 1 zeigt Betriebsbedingungen während dieses angenommenen Fahrzyklusses.
Zum besseren Verständnis des aus 1 ersichtlichen Druckverlaufes puf wird auf 2 verwiesen. Dort ist mit 10 ein Ansaugdrucksensor bezeichnet, 11 symbolisiert einen Block zur Bereitstellung verschiedener Ersatzwerte je nach Betriebszustand bzw. Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs. Diese Betriebsbedingungen werden in einem Block 12 ermittelt und bereitgestellt. 13 markiert ein Tiefpaßfilter, dem als Eingangswerte sowohl das rückgerechnete Ausgangssignal des Ansaugdrucksensors 10 als auch einzelne Ersatzwerte aus Block 11 über einen symbolisch dargestellten Schalter 14 zuführbar sind. Die erwähnte Rückrechnung beinhaltet die Korrelation des aktuellen Saugrohrdruckes zum Umgebungsdruck, wobei insbesondere die strömungsbedingten Druckverluste berücksichtigt sind. Die Filterzeitkonstante 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 unterschiedliche Betriebsbedingungen aus einem Block 16 unterschiedliche Werte, z.B. abhängig von Initialisierung, Voll-Last, Teillast oder unterem Lastbereich abgeben kann. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Filterzeitkonstante wenigstens von Betriebskenngrößen Last, bzw. Lastbereich und einem betriebspunktabhängigen Gütekriterium für den Berechnungsansatz, insbesondere die Motortemperatur, abhängig ist.
Das Ausgangssignal des Filters 13 ist mit puf bezeichnet (Druck, Umgebung, gefiltert). Es folgt ein Schwellwertschalter 18, dem das Ausgangssignal des Filters 13 als erste Eingangsgröße 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 abgegeben, 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 (1a) eine Initialisierungsphase des Steuergeräts des Kraftfahrzeuges, z.B. über eine Zündschalterbetätigung. Beim dann noch ruhenden Motor wird der Druckwert vom Ansaugdrucksensor 10 eingelesen und gespeichert. Der Block 12 für die Betriebsbedingungen von 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 Initialisierungsphase hinreichenden und sehr kleinen Filterzeitkonstante, so daß letztlich das Ausgangssignal puf des Filters 13 dem aktuellen Meßwert während der Initialisierungsphase weitestgehend entspricht.
Wird zum Zeitpunkt t1 die Brennkraftmaschine gestartet, beginnt nach dem Beispiel von 1a ein Teillastbetrieb (TL), wobei zuerst eine Bergauffahrt und schließlich eine Bergabfahrt vorgenommen wird. Dies äußert sich in einem anfänglichen Druckabfall mit sich anschließendem Druckanstieg bis zum Zeitpunkt t2, der ein gewisses Ende der Teillastphase angeben soll. Während dieser Teillastphase TL werden fortlaufend Signalwerte vom Ansaugdrucksensor 13 erfaßt und mit einer bestimmten, für diesen Betrieb vorgesehen Filterzeitkonstante im Filter 13 von 2 verarbeitet. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 liege Schiebebetrieb mit geschlossener oder fast geschlossener Drosselklappe vor. In diesem Fall ergibt sich aufgrund der starken Saugwirkung der Brennkraftmaschine ein sehr geringer absoluter Druck im Saugrohr mit der dabei gegebenen Gefahr, daß das Berechnungsergebnis für die Höhe bei den dann gegebenen Meßwerten des Drucksensors gefälscht werden könnte. Aus diesem Grund wird im Schiebebetrieb ein Druckanstieg und damit ein Absinken der atmosphärischen Höhe signalisiert, weil ein längerer Schiebebetrieb nur über eine Bergabfahrt realisierbar ist. Das Filter 13 von 2 wird demnach mit einem Ersatzwert beschickt bei einer dann empirisch festgelegten Filterzeitkonstante, 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 Filterung 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 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 gekennzeichnet 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 2 zum Zeitpunkt t8 erstmals unterschritten, dann wird der Signalblock 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 jedem 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 Signal B-nobd ergibt, das eine Ausschaltmöglichkeit für Diagnosevorgänge signalisiert. Zum Zeitpunkt t11 werde der Druckwert PGrenz minus PTOL wieder überschritten. Da in diesem Fall keine Wartezeit vorgesehen ist, endet gleichzeitig auch das Signal B-nobd. Damit werden auch die Diagnosefunktionen beim Überschreiten des Druckwertes sofort wieder aktiviert.
Wesentlich bei der vorstehend beschriebenen saugrohrgeführten 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 anstelle des Meßsignals vom Saugrohrdrucksensor bereitge stellt. Streckenweise, insbesondere bei längeren Schiebebetriebsphasen, wird ein damit einhergehender Anstieg im Drucksignal simuliert, weil die größte Abweichung zwischen Druck im Ansaugrohr und dem Umgebungsdruck im Schiebebetriebsfall 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 Betriebskenngrößen abhängig gestalten.

Claims

Verfahren zur saugrohrdruckgeführten geodätischen Höhenerkennung bei einem Kraftfahrzeug mit Mitteln zur Erfassung des Saugrohrdruckes und weiterer Betriebskenngrößen wie Drehzahl und Motortemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte des Saugrohrdruckes permanent und betriebspunktabhängig auf Umgebungsdruck rückgerechnet werden und nachfolgend einer Filterung unterzogen werden, wobei die Filterzeitkonstante von Betriebskenngrößen abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterzeitkonstante wenigstens von Betriebskenngrößen Last und/oder Lastbereich und einem betriebspunktabhängigen Gütekriterium für den Berechnungsansatz, insbesondere die Motortemperatur, abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenerkennung der Abschaltung von OBDII-Funktionen dient.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung von OBDII-Funktionen einen Druck- oder Höhentoleranzwert berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung von OBDII-Funktionen eine Wartezeit berücksichtigt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass ein während der Initialisierungs- und/oder Abstellphase (Motordrehzahl etwa Null) ermittelter Saugrohrdruck unmittelbar der Höhenzuordnung dient.
Verfahren nach wenigstens 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.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktoleranzwert für die Abschaltung von OBDII-Funktionen abhängig ist von wenigsten einer der Größen Drucksensortoleranz, Streuungswert von Brennkraftmaschine oder Fahrzeug, Wetterschwankung.