DE3328450A1

DE3328450A1 - Verfahren zur ueberpruefung von messfuehlern

Info

Publication number: DE3328450A1
Application number: DE19833328450
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Math. Dr. Bauer; Günther Häfner; Ulrich 7000 Stuttgart Letsche; Karl-Ernst 7300 Esslingen Noreikat
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1983-08-06
Filing date: 1983-08-06
Publication date: 1985-02-28
Also published as: GB8419204D0; GB2144862A; FR2550342B1; JPS60104220A; IT8448680A0; US4615321A; GB2144862B; FR2550342A1; IT1177949B

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 14 845/4

Stuttgart EPT schr-gro

26. Juli 1983

Verfahren zur Überprüfung von Meßfühlern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung von Meßfühlern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Durch die DE-OS 32 06 028 ist ein elektronisches Kraftstoff-Einspritzsteuersystem für Brennkraftmaschinen mit Fehlersicherheitsfunktion für Brennkraftmaschinenbetriebs-Parameter erfassende Sensoren bekannt, die ein Erfassen von Brennkraftmaschinen-Betriebsbedingungen betreffende Parameter einschließen. Um Störungen in den Sensoren für die Erfassung der unterschiedlichen Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungs-Parameter oder in den Zu- und Abführungsdrähten, die mit den betreffenden Sensoren zusammenhängen, zu erkennen, werden die Ausgangssignale der Sensoren überwacht und überprüft, ob diese in den Ausgangssignalbereich fallen, der üblicherweise anliegt. Eine Störung in den Sensoren zur Erkennung dieser Parameter wird aus einem Matrixspeicher in Abhängigkeit von zwei mit den ausgefallenen Sensoren korrespondierenden Parametern ein don augenblicklichen Zustand beschreibender

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Parameter ausgelesen. Von Nachteil ist jedoch dabei, daß für jeden Sensor ein durch zwei mit diesen korrespondierenden Parameter erstelltes Kennfeld benötigt wird, aus dem bei einem fehlerhaften Ausgangssignal des Sensors ein den Betriebszustand beschreibendes Signal ausgelesen werden muß. Die Überprüfung der Ausgangssignale der Sensoren erfolgt ausschließlich statisch, d.h. es wird nur überprüft, ob das Ausgangssignal des Sensors innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, von den eingangs genannten Meßfühlern kommende Meßsignale auf ihren technisch sinnvollen und physikalisch zulässigen Bereich zu überprüfen und bei einer Erkennung eines fehlerhaften Meßsignales eine dem entgegenstehende Maßnahme einzuleiten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung beinhalten die Unteransprüche.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß bei Meßsignalen, die stochastische Störungen aufweisen, diese bis zu einer sinnvollen Grenze toleriert werden, bevor eine dem Fehler entgegenstehende Maßnahme eingeleitet wird. Mit einer dynamischen Meßsignalüberwachung wird eine Meßwertänderung, von einem zu einem

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darauffolgenden Abfragezyklus, auf ihre zulässige Änderung überprüft und bei einer Meßwertänderung d i <.· nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, wird eine dem entgegenstehende Notfahrprozedur aktiviert. Die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine wird bei der Verwendung einer Notfahrprozedur nur minimal in ihrer Funktionsgüte, z.B. Leistungsbereitstellung ,eingeschränkt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt:

Figur 1

Figur 2

ein Blockschaltbild einer eine Überprüfungseinheit aufweisenden Regeleinrichtung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine,

ein Blockschaltbild einer in der Regeleinrichtung Verwendung findenden Programmstruktur ,

Figur 3

Figur 4

Figur 5

eine Programmstruktur der Datenerfassung und Datenfehlererkennung,

eine Programmstruktur einer Notfahrprozedur für ein fehlerbehaftetes Kühlwassertemperatur-Signal,

eine Programmstruktur einer Notfahrprozedur für ein f eh 1 erbeha f I e t es Signal i'.iin-s Luftdruck-Meßfüh1ers,

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Figur 6 eine Programmstruktur einer Notfahrprozedur für ein fehlerbehaftetes.Fahrpedal-Signal,

Figur 7 eine Programmstruktur einer Notfahrprozedur für ein fehlerbehaftetes Brenn-

kraftmaschinendrehzahlsignal und

Figur 8 eine Programmstruktur einer Notfahrprozedur für ein fehlerbehaftetes Regelweg-Signal.

Einer in der Figur 1 mit 1 bezeichneten Regeleinrichtung sind drei Schalter 2 bis 4 und Meßfühler 5 bis 9 zugeordnet, die über elektrische Leitungen 10 bis 17 eingangsseitig mit der Regeleinrichtung 1 verbunden sind. Ein Stellglied 18 wird von der Regeleinrichtung 1 über eine elektrische Leitung 19 beeinflußt und über eine elektrische Leitung 21 wird eine Anzeigeeinheit 20 von der Regeleinrichtung 1 aktiviert. Mit einem Meßfühler 2 wird der Funktionszustand einer Brennkraftmaschinenbremse erfaßt und mit einem Schalter 3 eine Zündschlüsselstellung. Mit einem Programmschalter 4 können Regelcharakteristiken (RCH) ausgewählt werden.

Mit dem Meßfühler 5 wird der Luftdruck der den Zylin-

dern der Brennkraftmaschine zugeführten Luft bestimmt und die Kühlwassertemperatur einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine wird durch den Meßfühler 6 erfaßt. Eine Fahrpedalauslenkung wird von dem Meßfüh-

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ler 7, eine Brennkraftmaschinen-Drehzahl von einem Meßfühler 8 und eine Regelstangenauslenkung einer einer selbstzündenden Brennkraftmaschine zugeordne-r ten Einspritzpumpe von dem Meßfühler 9 erfaßt.

Die Regeleinheit 1 umfaßt einen Mikroprozessor, in dem eine in Figur 2 als Blockschaltbild dargestellte Programmstruktur abgearbeitet wird. Das Programm umfaßt einen Datenerfassung- und Datenaufbereitungsblock 22, ein Notfahrprogrammblock 28 umfaßt die Not- fahrprogramme 23 bis 27, ein Start/Stop-Programmblock 29,einen Programmblock 30 zur Vollastlinienverlauf sbestimmung des Brennkraftmaschinenkennfeldes, einen Programmblock 31 zur Bestimmung der Teillastkennfelder für unterschiedliche Fahrprogramme einer Brennkraftmaschine und einen Brennkraftmaschinenleerlauf und Enddrehzahl-Programmblock 32. Aus den einem Programmblock 33 zugeleiteten Signalen wird das momentan richtige Regelstangenweg-Signal bestimmt, das einem .Stellungsregelkreis 34 zugeleitet wird. Der Stellungsregelkreis 34 umfaßt einen Summenpunkt 35, einen Stellungsregler-Block 36, und eine Wandler-Verstärker-Einheit 37, die ein Stellglied 38/beeinflußt. Eine Verbindung der einzelnen Blöcke erfolgt über mehrere Signale übertragende Signalpfade. Die sequentiell in den Datenerfassungs- und Datenaufbereitungsblock eingelesenen Meßsignale der Meßfühler 5 bis 9 werden hinsichtlich ihres Meßwertes und ihrer Meßwert-

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änderung zu dem voran eingelesenen Meßsignal überprüft, ob ein Meßwert oder eine Meßwertänderung innerhalb eines zulässigen Anderungsbereichs bzw. Meßwertbereiches liegt. Wird z.B. fünf mal hintereinander festgestellt, daß das Meßwertsignal eines Meßfühlers oder eins Meßwertänderung nicht innerhalb eines vorgegebenen Meßwertbereiches bzw. Änderungsbereiches liegt, so erfolgt in einem dem Meßsginal zugeordneten "Störungs-Register" eine Eintragung- Durch diese Störsignalsüberwachung (sto^· chastische Störungen} wird nicht unmittelbar bei einem erkannten fehlerhaften Meßsignal eine zwangsläufige Reaktion ausgeführt, sondern es werden diese Störsignale bis zu einer sinnvollen Grenze toleriert. Eine Überprüfung des Störungs-Registerinhaltes des Blocks erfolgt im Notfahrprogramm-Block 28. Ausgangsseitig des Notfahrprogramm-Blockes 28 werden die aktualisierten Signale den Programmblöcken 29 bis 32 (DE-OS 28 20 807) und dem Stellungsregelkreis 34 (Patentanmeldung P 32 07 392.5-52) zugeführt. Wird ein Notfahrprogramm aktiviert, so steuert dieses auch einen Verstärker 39 an, der seinerseits über die Leitung 21 die Anzeigeeinheit 20 beeinflußt.

Die eingangsseitig dem Block 22 über Leitungen 13 bis 17 zugeführten Signale werden nach einer exemplarisch jedem Meßfühler zugeordneten gemäß Figur 3*dargestellten Programmstruktur überprüft. Der Programmablauf plan umfaßt eine Grenzstelle 70, Verzweigun-

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gen 71 bis 73, Operationsblöcke 74 bis 76 und diese verbindende Ablauflinien. In der Verzweigung 71 wird überprüft, ob der Meßwert innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite vorliegt. Ist der Wert des Meßwertes außerhalb der Prüfgrenzen, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 74. Ergab die Abfrage im Verzweigunpsblock 71, daß der Meßwert innerhalb der Prüfgrenze liegt, so erfolgt eine Verzweigung zum Verzweigungsblock 72, in dem eine Überprüfung einer Meßwertänderung erfolgt, d.h. es wird überprüft, ob der Meßwert zu dem zeitlich zuvor ermittelten Meßwert eine Meßwertänderung nicht überschreitet. Ist die ermittelte Meßwertänderung außerhalb der Prüfgrenze, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 74. Befindet sich die Meßwertänderung innerhalb der Prüfgrenze, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 77, in dem ein Zähler I, sowie ein dem Meßwert zugerodnetes Störungsregister M auf Null gesetzt wird.

Das durch den Verzweigungsblock 71, 72 dem Operationsblock 74 zugeführte Signal bewirkt im Operationsblock 74, daß der Zähler I um eins erhöht wird. Im Verzweigungsblock 73 erfolgt eine Überprüfung des Zählers, ob dieserden maximalen Wert, z.B. 5 noch nicht überschritten hat,und verzweigt dann zum Operationsblock 76, in dem anstelle des aktuellen Meßwertes der vorherige Meßwert zur weiteren Durchführung im Block 28 verwendet wird. Der dem Meßwert zugeordnete

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Störungsregister wird auf Null gesetzt. Ergibt die Abfrage iin Vorzweigurigsblock 73, daß der Zähler Γ gleich oder größer 1 , ist, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 75, in dem der Zähler auf Null, und das dem Meßwert zugeordnete Störungsregister auf eins gesetzt wird.

Das ausgangsseitige Signal der Operationsblöcke 75 bis 77 wird dem Notfahrprogrammblock 28 zugeführt.

Ein in Figur 4 dargestellter Programmablaufplan für die Temperatur-Notfahrprozedur umfaßt eine Grenzstel-Ie 40, eine Verzweigung 41, Operationsblöcke 42, 42' und diese verbindende Ablauflinien 43 bis 46. In der Verzweigung 41 erfolgt eine Abfrage nach dem Inhalt des Störungsregisters. Hat das Störungsregister den Wert 1, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 42, und anstelle des Meßwertes wird mit einem zu einer unkritischen Situation beim Betreiben der Brennkraftmaschine führenden vorgegebenen Festwert weitergerechnet. Gleichzeitig wird über den vom Störungsregister aktivierten Verstärker 38 die Anzeigeeinheit 20 betätigt. Ergibt die Abfrage im Verzweigungsblock 41 daß der Wert des Störungsregisters ungleicheins ist, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 42' und der gemessene Wert wird im Programmblock 29 zur weiteren Berechnung verwendet.

Ein in Figur 5 dargestellter Programmablaufplan einer Notfahrprozedur für ein fehlerbehaftetes Signal eines Luftdruck-Meßfühlers (Ladedruck-Meßfühler ) umfaßt

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eine Grenzstelle 47, eine Verzweigung 48, Operationsblöcke 49, 49' und diese verbindende Ablauflinien bis 53. In der Verzweigung 48 erfolgt eine Abfrage nach dem Inhalt des Störungsregisters. Hat das Störungsregister den Wert 1, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 49, und anstelle des Meßwertes wird mit einem zu einer unkritischen Situation beim Betreiben der Brennkraftmaschine führenden vorgegebenen Festwert weitergerechnet. Gleichzeitig signalisiert die von dem Störungsregister über den Verstärker aktivierte Anzeigeeinheit 20, daß ein Notfahrprogramm aktiviert ist. Ergibt eine Abfrage im Verzweigungsblock 48, daß der Wert des Störungsregisters ungleich ist, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 49' und der gemessene Meßwert wird im Programmblock 30 (DE-OS 28 20 807) zur weiteren Berechnung verwendet.

Ein in Figur 6 dargestellter Programmablaufplan einer Notfahrprozedur für ein fehlerbehaftetes Fahrpedalstellungssignal umfaßt eine Grenzstelle 54, eine Verzweigung 55, Operationsblöcke 56, 56' und diese verbindende Ablauflinien 57 bis 60. In der Verzweigung 55 erfolgt eine Abfrage nach dem Inhalt des Störungsregisters, das dem Fahrpedalstellungssignal zugeordnet ist. Hat das Störungsregister den Wert 1, so erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 56 und anstelle des Meßwertes wird mit einem zu einer unkritischen Situation beim Betreiben der Bronnkraftmaschine führenden vorgegebenen Festwert

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und mit einer Drehzahlregelcharakteristik (RCH=I) wei tergerc-chnol. Gleichzeitig signalisiert die vom Störungsregistcr über den Verstärker 29 aktivierte; Anzeigeeinhoit 20, daß ein Notfahrprogramm aktiviert ist. Ergibt die Abfrage im Verzweigungsblock 55, daß der Wert des Störungsregisters ungleich 1 ist, so erfolgt eine Verzweigung zu Operationsblock 56' und der gemessene Meßwert wird im Programmblock 30, 31 (DE-OS 28 20 807) zur weiteren Berechnung verwendet.

Wenn bei einem fehlerhaft vorliegenden Meßsignal des Brennkraftmaschinen-Drehzahl-Meßfühlers 8 ein dem Brennkraftmaschinen-Drehzahl-Signal zugeordnetes Störungsregister den Wert 1 aufweist, erfolgt in einem Verzweigungsblock 61 des Programmablaufplanes gemäß der Figur 7 eine Verzweigung zum Operationsblock In dem Operationsblock 62 wird ein Regelwegsollwert aus dem Fahrpedalstellungssignal nach der linearen Funktion RW = b, χ F + bj berechnet, wobei b₁ und

b₇ vorgegebene Konstanten sind und F das Fahrpedal-

L P

Stellungssignal, das durch den Meßfühler 7 ermittelt wurde. Das ausgangsseitige Signal des Operationsblockes 62 wird einem dem Stellungsregelkreis 34 zugeordnetem Summenpunkt 63 zugeleitet. Dieses Regel-Signal ist so bemessen, daß der Vollastbereich der Brennkraftmaschine auf 2/3 des Vollastbereiches beßrenzt ist. Di'· i'rpnnk ra fl'nutsc h i no wird ausschließlich über das Faiirpi-dal. bet,-1 iiΠ ukU , dem dabei eine:

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reine Füllungsreglercharakteristik zugeordnet wird. Ergibt die Abfrage im Verzweigungsblock 61, daß der Wert des Störungsregisters ungleich eins ist, so erfolgt eine Verzweigung über einen Operationsblock 62' zu den Programmblöcken 29 bis 32. Bei einem Aktivieren des Operationsblockes 62 wird über den Verstärker 39 die Anzeigeeinheit 20 angesteuert.

Ein Programmablaufplan für ein fehlerbehaftetes Meßsignal des Regelweg-Meßfühlers 9 weist gemäß Figur 8 eine Grenzstelle 64, eine Verzweigung 65 und Operationsblöcke 66, 66' auf, die über Ablauflinien in Verbindung stehen. Ergibt eine Überprüfung des dem Regelweg-Meßsignal zugeordnetem Störungsregister, daß dessen Wert ungleich 1 ist, so erfolgt eine Verzweigung über den Meßwert aufweisenden Operationsblock 66' zu dem Summenpunkt 35 im Stellungsregelkreis 34. Ist der Wert des Störungsregisters gleich 1, so erfolgt eine Verzweigung zu Operationsblock 66. In einer ersten Funktion in Abhängigkeit des Fahrpedal-Stel- lungssignales F sowie zwei Konstanten a, b wird die Brennkraftmaschinen-Soll-Drehzahl n., g ,, ermittelt. Nach einer Subtraktion der Brennkraftmaschinen-Drehzahl n.. von der Brennkraftmaschinen-Soll-Drehzahl· n., _c _Λ, M M Soll

erhält man eine Drehzahldifferenz Δ η... In einer darauf folgenden Funktion Upg.. ,-„■-> = a, . δ η.. ,-,,-> - a., .anw >' ist Upjjj^j ££Λ ein Spannungssignal, für ein pul snrei t c?n-

modul ie.rtes Signal, a^, a₂ sind Konstanten,δ n^ ₍ ist eine ermittelte Drehzahldifferenz und δ η., rr ist eine da\'or nrmitteltf Drehzahl di i fiTcnz . ^JJ Diese, .Funktion beschreibt., einen,Drehzahlregler mit

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PD-Struktur in digitalisierter Form. Das ausgangssei tige Signal des Operationsblockes 66 wird der Wandler-Verstärker-ilinhei t 37 im SteLlungsregelkreis 34 zugeführt.

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 14 845/4

Stuttgart EPT schr-gro

26. Juli 1.983

Patentansprüche

/' !./Verfahren zur Überprüfung von Meßfühlern, die für die Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine repräsentative, in einer Überprüfungseinheit statisch überwachte elektrische Meßsignale erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale der Brennkraftmaschinen-Betriebsparameter zyklisch erfaßt werden und hinsichtlich ihrer Meßwertänderung von einem Abfragezyklus zu einem darauffolgenden überprüft werden und nur darm akzeptiert werden, wenn die Meßwertänderung innerhalb zulässiger Grenzen liegt, und daß stochastische Störungen aus dem Meßsignal ausgeblendet, registriert und bis zu einer sinnvollen Grenze toleriert werden und bei einer Erkennung eines fehlerbehafteten Meßsignales eine diesem Fehler fintgegenwirk'ende Notfahrprozedur aktiviert wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,
daß mit den Brennkraftmaschinen-Betriebsparametern
Kühlwassertemperatur, Fahrpedalstellung, Regelstangenweg eines Kraftstoffzumeßsystems einer selbst-

zündenden Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschinendrehzahl, Druck der den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführten Luft, und Kraftstofftemperatur
die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine beschreibbar i_st.
3. Verfahren nach Anspruch L,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei einem fehlerbehafteten Meßsignal eines Kühlwassertemperaturmeßfühlers (6) anstelle des Meßwertes eine zu einer niedrigen Kraftstoff-Einspritzmenge führende vorgegebene Kühlwassertemperatur Verwendung
findet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Brennkraftmaschine eine Ladeluftvorrichtung zugeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem fehlerbehafteten Meßsignal eines Luftdruck-Meßfühlers (5) von einem aufgeladenen Brennkraftmaschinenbetrieb auf einen Saugbrennkraftmaschinenbetrieb umgeschaltet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß b ei i einem Ausfall eines Brennkraftmaschinen-Drohzahl-Meßfühlers (8) die Regel.s Lange dos Kraft stoffzu-

meßsystems einer selbstzündenden Brennkraftmaschine proportional zur Fahrpedalauslenkung verstellt wird und der Vollastbereich der Brennkraftmaschine auf 2/3 seines Bereiches begrenzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Brennkraftmaschine ein unterlagerter Stellungsregelkreis, ein Drehzahlregelkreis und ein Kraftstoffzumeßsystem zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ausfall eines Regelstangen-Meßfühlers (9) die Brennkraftmaschinendrehzahl von einem weiteren Drehzahlregelkreis ohne unterlagertem Stellungsregelkreis beeinflußt wird.
7. Überprüfungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ausfall des Fahrpedal- (7) und des Regelstangenweg-Meßfühlers (9) eine vorgegebene Brennkraftmaschinen-Drehzahl eingeregelt wird.
8 . Überprüfungseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 7..., dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Aktivieren einer Notfahrprozedur eine die Notfahrprozedur kennzeichnende Anzeigeeinheit betätigt wird.