DE4026232A1 - Einrichtung zur ueberwachung eines drehzahlgebers - Google Patents

Einrichtung zur ueberwachung eines drehzahlgebers

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Description

Stand der Technik
Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen, besonders bei elektronisch ge­ regelten Brennkraftmaschinen, ist es erforderlich, einen Defekt des Drehzahlgebers möglichst rasch und möglichst zuverlässig zu erkennen.
Es sind bereits Einrichtungen bekannt, mit deren Hilfe es möglich ist, einen Defekt des Drehzahlsensors bzw. Drehzahlgebers zu erken­ nen. So ist beispielsweise aus der DE-OS 31 45 732 bekannt, das Aus­ gangssignal eines Drehzahlsensors mit einem Hilfssignal zu ver­ gleichen und einen Fehler des Drehzahlsensors dann zu erkennen, wenn zwar ein Hilfssignal auftritt, jedoch kein Ausgangssignal des Dreh­ zahlsensors zu erkennen ist. Als Hilfssignal wird dabei unter anderem die Batteriespannung verwendet. Eine Fehlfunktion des Dreh­ zahlgebers wird dann erkannt, wenn die Batteriespannung einige Zeit nach Betätigung des Anlassers eine vorgebbare Schwelle übersteigt, jedoch kein Ausgangssignal des Drehzahlgebers feststellbar ist.
Die bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß eine Fehl­ funktion des Drehzahlgebers nicht bereits während des Anlaßvorgangs erkannt werden kann und außerdem im Falle des Nichtanlaufens der Brennkraftmaschine überhaupt nicht erkannt werden kann, da dann die Bordnetzspannung nicht über den Schwellwert ansteigt.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Überwachung eines Dreh­ zahlgebers mit den Merkmalen des Hauptanspruchs wird ein Defekt des Drehzahlgebers noch während der Betätigung des Anlassers erkannt, außerdem wird ein Defekt des Drehzahlgebers auch dann erkannt, wenn die Brennkraftmaschine nicht anläuft oder wenn infolge einer zu starken Belastung die Bordnetzspannung einen vorgebbaren Wert nicht übersteigt.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nach­ folgenden Beschreibung.
Zeichnung
In Fig. 1 sind die erfindungswesentlichen Bestandteile einer Brenn­ kraftmaschine in einem Blockschaltbild dargestellt, Fig. 2 zeigt den typischen Verlauf der Bordnetzspannung während des Anlaßvorgangs der Brennkraftmaschine und Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm zur Funk­ tionsprüfung des Drehzahlgebers bei jedem Startvorgang.
Beschreibung
In Fig. 1 ist die Brennkraftmaschine 10 über den Anlasser 11 und den Zündschalter 12 mit der Batterie 13 verbunden, der Generator 14, der bei laufender Brennkraftmaschine von dieser angetrieben wird, liefert die im Bordnetz benötigte elektrische Energie, im Steuer­ gerät 15 laufen die für die Steuerung und Regelung der Brenn­ kraftmaschine erforderlichen Berechnungen ab. Ein Spannungsmesser 16, beispielsweise ein Voltmeter, oder ein im Steuergerät integrier­ ter Spannungsmesser mißt die Bordnetzspannung UB an einer beliebi­ gen Stelle oder die Batteriespannung zwischen den Batterieklemmen und führt dem Steuergerät 15 einen Spannungsmeßwert zu. Ein Dreh­ zahlgeber 17, beispielsweise ein bekannter induktiver Drehzahlgeber mißt die Drehzahl der Brennkraftmaschine und liefert ein von dieser Drehzahl abhängiges Signal ans Steuergerät 15.
Nach dem Schließen des Zündschalters 12 dreht der Anlasser 11 die nicht dargestellte Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10, gleich­ zeitig beginnt sich auch der Generator 14 zu drehen. Beim Einspuren des Anlassers benötigt dieser eine große elektrische Energie, die Bordnetzspannung UB, die normalerweise auf einen konstanten Wert geregelt wird, zeigt infolge der großen Belastung einen steilen Ein­ bruch, sie steigt jedoch dann je nach äußeren Gegebenheiten wie Tem­ peratur und Ladezustand der Batterie wieder mehr oder weniger stark an. Im weiteren Verlauf des Anlaßvorgangs zeigt die Bordnetzspannung UB ausgeprägte Oszillationen mit Spannungsmaxima und Spannungs­ minima.
Ist der Motor angelaufen, wird der Anlaßvorgang beendet und die Bordnetzspannung steigt, sobald der Generator 14 Leistung ans Netz abgibt, wieder auf den Sollwert an. In Fig. 2 ist der typische Ver­ lauf der Bordnetzspannung UB vor und während einem erfolglosen Anlaßvorgang angegeben.
In die Fig. 2 sind die für die Auswertung erforderlichen Spannungs­ werte beziehungsweise Spannungsdifferenzen sowie die verschiedenen Zeiten eingetragen.
Dabei bezeichnet U1 eine erste Spannungsdifferenz, ihre Größe ist so gewählt, daß sie kleiner ist als ein zu erwartender Spannungsein­ bruch, aber größer als zu erwartende Spannungsänderungen beim Ein­ schalten anderer elektrischer Verbraucher, die die Batterie bela­ sten. Mit U2 ist eine zweite Spannungsdifferenz definiert, die so gewählt ist, daß sie mit Sicherheit größer ist als die zu erwartende Spannungsdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungsmeß­ werten im Zeitraster der Abstastung während der Abtastung der oszillierenden Spannung. U3 bezeichnet eine Spannungsdifferenz, die mit Sicherheit kleiner ist als die Differenz zwischen einem Maximum und nachfolgendem Minimum der Spannungsoszillationen.
Die für die Auswertung benötigten Zeiten sind mit T0 bis T3 bezeich­ net, T0 ist eine Wartezeit, innerhalb welcher beim Spannungseinbruch die Bordspannung um den Betrag U1 absinken muß (Steilheit!), T1 ist eine Verzögerungszeit, die nach dem Erkennen des ersten Spannungs­ einbruchs zu laufen beginnt. Die Zeit T2 beginnt nach Ablauf der Zeit T1, innerhalb dieser Zeit T2 wird überprüft, ob ein Maximum der Spannungsoszillationen auftritt. Nach Erkennen eines solchen Maximums beginnt die Zeit T3 zu laufen, wobei sich die Zeiten T2 und T3 überschneiden, innerhalb der Zeit T3 wird geprüft, ob ein Minimum der Spannungsoszillationen auftritt. Die Zeiten T2 und T3 sind Wartezeiten.
Mit Hilfe der so definierten Spannungsdifferenzen beziehungsweise Zeiten ist eine Auswertung des Batteriespannungsverlaufs möglich. Als geeignete Werte für die Spannungsdifferenzen beziehungsweise die Zeiten wurde festgelegt:
U1 = 2,0 Volt
U2 = 0,7 Volt
U3 = 0,5 Volt
T0 = 20 ms
T1 = 300 ms
T2 = 500 ms
T3 = 300 ms
Die Abtastrate für die Bordnetzspannung beträgt 10 Millisekunden (ms). Die Funktionsweise der Einrichtung zur Überwachung eines Dreh­ zahlgebers soll nun anhand des in Fig. 3 dargestellten Flußdia­ gramms erläutert werden.
Im Schritt 24 wird das Programm gestartet, das im Schritt 25 über­ prüft, ob genügend Drehzahlsignale erkannt wurden. Sind genügend Drehzahlsignale erkannt worden, funktioniert der Drehzahlgeber 17 ordnungsgemäß, es wird mit ja entschieden und mit einem Schritt 26 ein eventuell bereits eingetragener Drehzahlgeber-Fehler aus dem Fehler-Speicher gelöscht. In einem folgenden Schritt 27 wird die Überprüfung beendet.
Wird im Schritt 25 auf nein erkannt, liefert der Drehzahlgeber 17 also keine oder zumindest nicht genügend Drehzahlsignale, wird in einem Schritt 28 die Batteriespannung UB eingelesen, die letzten drei Werte werden abgespeichert. Es wird dann im Schritt 29 über­ prüft, ob der Spannungseinbruch des Anlaßvorgangs bereits erkannt wurde. Dazu wird in diesem Schritt 29 überprüft, ob die Bordnetz­ spannung von ihrem normalen Wert UB über die Dauer T0 um minde­ stens einen Wert U1 abgesunken ist (Steilheit).
Wird im Schritt 29 festgestellt, daß der Spannunqseinbruch noch nicht erkannt wurde, wird mit nein entschieden und über einen Schritt 30, der infolge des Zeitrasters der Abtastung bewirkt, daß maximal 10 ms gewartet wird, das Programm erneut gestartet.
Wird im Schritt 29 dagegen der Spannungseinbruch bereits erkannt, wird ein Schritt 31 aktiviert, in dem abgefragt wird, ob die Ver­ zögerungszeit T1 bereits einmal gestartet wurde. Ist dies nicht der Fall, wird in einem Schritt 32 die Verzögerungszeit T1 gestartet, danach wird in einem Schritt 33 überprüft, ob die Verzögerungszeit bereits abgelaufen ist. Wird im Schritt 31 erkannt, daß die Ver­ zögerungszeit bereits einmal gestartet wurde, wird direkt Schritt 33 aktiviert.
Wird im Schritt 33 erkannt, daß die Verzögerungszeit noch nicht ab­ gelaufen ist, wird über Schritt 30 erneut Schritt 25 aktiviert, und abgefragt, ob inzwischen genügend Drehzahlsignale erkannt wurden.
Wird im Schritt 33 erkannt, daß die Verzögerungszeit T1 abgelaufen ist, wird im Schritt 34 überprüft, ob die Wartezeit für die Erken­ nung eines Spannungsmaximums einmal gestartet wurde. Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt 35 die Wartezeit T2 für das Auftreten eines Spannungsmaximums gestartet. Wurde im Schritt 34 erkannt, daß die Wartezeit T2 für die Erkennung eines Spannungsmaximums bereits gestartet ist oder wurde diese Zeit T2 im Schritt 35 gestartet, wird in einem Schritt 36 überprüft, ob die Wartezeit T2 für das Maximum abgelaufen ist.
Wird im Schritt 36 erkannt, daß die Wartezeit T2 für das Auftreten eines Spannungsmaximums abgelaufen ist, wird der weitere Programm­ ablauf beendet, es erfolgt ein Reset im Schritt 37, der Drehzahl­ gebertest wird über den Schritt 30 nach maximal 10 ms wieder neu ge­ startet. Wird dagegen im Schritt 36 erkannt, daß die Wartezeit T2 noch nicht abgelaufen ist, wird in einem Schritt 38 überprüft, ob die Spannungsdifferenz der beiden zuletzt gespeicherten Spannungs­ werte größer ist als U2. Ist dies der Fall, erfolgt ebenfalls ein Reset, über Schritt 39 und 30 wird der Drehzahlgebertest neu gestar­ tet.
Wird im Schritt 38 dagegen erkannt, daß die Spannungsänderung nicht zu groß ist, wird im Schritt 40 überprüft, ob ein gültiges Span­ nungsmaximum gefunden ist. Dazu wird überprüft, ob ein Spannungswert UB0 kleiner ist als der nächste Spannungswert UB1 und dieser größer ist als der nachfolgende Spannungswert UB2.
Ist so ein gültiges Spannungsmaximum gefunden, wird im Schritt 41 geprüft, ob die Wartezeit T3 für ein Spannungsminimum läuft. Ist da­ gegen im Schritt 40 kein gültiges Spannungsmaximum erkannt worden, wird über Schritt 30 erneut Schritt 25 gestartet und es wird über­ prüft, ob genügend Drehzahlsignale erkannt wurden.
Wird in Schritt 41 erkannt, daß die Wartezeit T3 für das Auftreten eines Spannungsminimums nicht läuft, wird im Schritt 42 die Zeit T3 für das Auftreten eines Spannungsminimums gestartet und gleichzeitig die Wartezeit T2 für das Auftreten eines Spannungsmaximums ange­ halten. Läuft die Wartezeit für ein Spannungsminimum, wird in Schritt 43 überprüft, ob die Wartezeit T3 abgelaufen ist. Ist diese Zeit abgelaufen, erfolgt ein Reset im Schritt 47 und der Drehzahl­ gebertest wird über Schritt 30 neu gestartet. Ist die Wartezeit T3 für ein Spannungsminimum noch nicht abgelaufen, wird im Schritt 44 überprüft, ob ein gültiges Spannungsminimum gefunden ist. Dazu wird geprüft, ob die Bedingung, daß die Bordnetzspannung UB0 größer ist als der nächste Wert der Bordnetzspannung UB1 und dieser widerum kleiner ist als der übernächste Wert der Bordnetzspannung UB2.
Wird diese Bedingung nicht erfüllt, beginnt der Drehzahlgebertest erneut über den Schritt 30. Ist die Bedingung erfüllt, dann ist ein gültiges Spannungsminimum gefunden, es wird daher in einem Schritt 45 ein Drehzahlgeberfehler erkannt und gegebenenfalls in den Fehler­ speicher eingetragen. Der Drehzahlgebertest wird danach im Schritt 46 beendet.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Flußdiagramm zum Drehzahlgebertest müssen für die Erkennung eines Drehzahlgeberfehlers folgende Bedin­ gungen erfüllt sein: In Schritt 25 muß erkannt werden, daß nicht ge­ nügend Drehzahlsignale zum Steuergerät gelangt sind. In Schritt 29 muß ein Spannungseinbruch, der nicht länger als die Zeit T0 dauert und größer ist als die Spannung U1, erkannt werden. Weiterhin muß nach Ablauf einer Verzögerungszeit T1 mindestens ein Spannungs­ maximum der oszillierenden Bordnetzspannung UB erkannt werden, wobei dieses Spannungsmaximum innerhalb einer weiteren Zeit T2 auf­ treten muß (Schritt 40). Im Schritt 44 muß innerhalb einer weiteren Zeit T3 ein Minimum der oszillierenden Bordnetzspannung erkannt wer­ den, gleichzeitig wird durch den Schritt 38 sichergestellt, daß bei der Erkennung der Spannungsmaxima beziehungsweise Spannungsminima der oszillierenden Bordnetzspannung eine Spannungsdifferenz U2 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen im Zeitraster der Ab­ tastung nicht überschritten wird.
Die durch das Flußdiagramm in Fig. 3 beschriebene Drehzahlgeberdia­ gnose beziehungsweise Drehzahlgeberüberwachung wird in einer Rechen­ einrichtung innerhalb des Steuergerätes durchgeführt und wird üblicherweise bei jedem Anlaßvorgang der Brennkraftmaschine durchge­ führt.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Überwachung eines Drehzahlgebers bei einer Brenn­ kraftmaschine mit einem Anlasser, mit einem Drehzahlgeber, der ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Drehzahl liefert, mit einer Vorrichtung zur Messung der Bordnetzspannung und einem Steuergerät, in dem das Ausgangssignal des Drehzahlgebers mit der Bordnetz­ spannung in Bezug gesetzt wird und eine Fehlfunktion des Drehzahl­ gebers erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehlerer­ kennung der Verlauf der Bordnetzspannung während des Anlaßvorgangs der Brennkraftmaschine ausgewertet wird und eine Fehlererkennung nur dann ausgelöst wird, wenn der für den Anlaßvorgang typische Verlauf der Bordnetzspannung erkannt wird und gleichzeitig kein Ausgangs­ signal des Drehzahlgebers erkannt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlfunktion des Drehzahlgebers dann erkannt wird, wenn die Bord­ netzspannung mehrere charakteristischen Merkmale aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß erkannt wird, daß die Bordnetzspannung einen ersten Spannungsein­ bruch aufweist, der größer ist als ein vorgebbarer Wert (U1), daß nach einer Verzögerungszeit (T1) Oszillationen der Bordnetzspannung (UB) auftreten, die größer sind als eine Spannungsdifferenz (U3), daß innerhalb einer Zeit (T2) ein Maximum der oszillierenden Bord­ netzspannung (UB) auftritt, daß innerhalb einer weiteren Zeit (T3) ein Minimum der oszillierenden Bordnetzspannung (UB) auftritt und daß zwei aufeinanderfolgende Meßwerte im Zeitraster der Abtastung eine Sapnnungsdifferenz (U2) nicht überschreiten.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswertung des Verlaufs der Bordnetzspannung im Steuergerät erfolgt.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Bordnetzspannung an einer beliebig wählbaren Stelle des Bordnetzes erfolgt.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehzahlgeber ein Induktivgeber verwendet wird.
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