DE4126025A1 - System zur steuerung bzw. regelung einer brennkraftmaschine in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur elektronischen Steu­ erung bzw. Regelung einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges System ist aus der WO 91/04 400 bekannt. Dort wird eine elektronische Steu­ ereinrichtung in einem Kraftfahrzeug beschrieben, die mit einer die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs erfassenden Meßeinrichtungen ausgestattet ist. Eine Logikschaltung überprüft, durch Auswertung der von den in der Meßeinrichtung ent­ haltenen Sensoren abgegebenen Signalgrößen, die korrekte Funktion der Meßeinrichtung bzw. der Sensoren. Durch Vergleich der von der Meßeinrichtung abgegebenen Signalgrößen mit vorgegebenen Grenzwerten lassen sich Fehlerzustände der jeweiligen Sensoren erkennen. Bei einer erkannten Fehlfunktion werden entsprechende Notfahrmaßnahmen eingeleitet.

Eine derartige Vorgehensweise hat den Nachteil, daß bei Wegfall des Fehlers weiterhin die Notfahrmaßnahmen aktiv bleiben. Dies ist mit einem eingeschränkten Fahrverhalten verbunden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, die eine Aufhebung der Notfahrmaßnahmen ermöglichen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß aus dem Notfahrbetrieb heraus die korrekte Funktion eines Sensors erkannt wird, wenn das Ausgangssignal des Sensors einen oberen und einen unteren Schwellwert überschreitet.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise hat den Vorteil, daß ein Not­ fahrbetrieb nur dann beibehalten wird, wenn er unbedingt erforder­ lich ist. Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemaßen Vorge­ hensweise ergibt sich insbesondere in Verbindung mit Stellungsgebern für ein Leistungsstellglied und/oder einem vom Fahrer betätigbaren Bedienelement.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Be­ schreibung des Ausführungsbeispiels.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsform erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 beispielhaft das Zusammenwirken einer Meßeinrichtung mit einem Steuersystem und einem Stellwerk, Fig. 2 die Ausgangssignale der Sensoren abhängig von der Stellung des Bedienelements und Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erklärung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine Meßeinrichtung 10 zur Erfassung der Stellung eines leistungsbeeinflussenden Elements in einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Fahrpedals oder einer Drosselklappe bzw. einer Regelstange eines elektronischen Fahrpedals, sowie ein Steu­ erungs- bzw. Regelsystem 20 zur Ansteuerung eines leistungsbe­ stimmenden Stellwerk 30. Bei diesem Stellwerk 30 handelt es sich vorzugsweise um die Drosselklappe bzw. um die Regelstange einer Brennkraftmaschine.

Die Meßeinrichtung 10 umfaßt im bevorzugten Ausführungsbeispiel einen ersten, die Stellung des Bedienelements ermittelnden Sensor 12, der über eine Anschlußleitung mit den beiden Polen 14 und 16 einer Versorgungsspannung angeschlossen ist. Einen zweiten, die Stellung des selben Elements ermittelnden Sensor 32, der ebenfalls über zwei Anschlußleitungen an die Pole 34 und 36 der Versorgungs­ spannung angeschlossen sind.

Bei dem zweiten Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Schal­ ter, der auch als Schaltmittel bezeichnet werden kann, der abhängig von der Stellung des Bedienelements zwei unterschiedliche Positionen einnehmen kann, und dementsprechend zwei unterschiedliche Werte als Ausgangssignal bereitstellt. Bei dem ersten Sensor handelt es sich vorzugsweise um ein Potentiometer. Der Mittelabgriff dieses Poten­ tiometers steht mechanisch mit dem Bedienelement in Verbindung. Eine Betätigung des Bedienelements hat eine entsprechende Verschiebung des Mittelabgriffs zur Folge.

Der Mittelabgriff des Potentiometers ist mit einer Logikschaltung 40 verbunden. Der erste Sensor stellt abhängig von der Stellung des Bedienelements einen bestimmten Spannungswert zur Verfügung. Auch das Schaltmittel 32 ist mechanisch mit dem Bedienelement gekoppelt. Je nach Stellung des Bedienelements nimmt der Schalter vorzugsweise zwei verschiedene Stellungen ein. Der Schalter 32 leitet je nach Stellung des Bedienelements zwei unterschiedliche Spannungswerte an die Logikschaltung 40 weiter.

Diese Logikschaltung 40 erzeugt abhängig von dem Ausgangssignal der beiden Sensoren 12 und 32 ein Signal, das die Stellung des Bedien­ elements charakterisiert.

Das Ausgangssignal der Meßeinrichtung 10 sowie die Ausgangssignale von weiteren Sensoren 45 gelangen zu dem Steuersystem 20. Dieses Steuersystem berechnet ausgehend von diesen Daten ein Signal zur Beaufschlagung des leistungsbestimmenden Stellwerks 30. Im bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel einer elektronischen Motorleistungssteuerung stellt das Stellwerks 30 eine mit einem elektrisch betätigbaren Stellglied versehene Drosselklappe bzw. Regelstange dar.

Die Aufteilung zwischen Meßeinrichtung 10 und Steuersystem 20 kann neben der in Fig. 1 dargestellten Weise auch auf andere Art erfol­ gen. Beispielsweise kann die Logikschaltung 40 in das Steuersystem integriert sein. Desweiteren kann vorgesehen sein, daß die Ausgangs­ signale der Sensoren über AD-Wandler der Logikschaltung bzw. dem Steuersystem 20 zugeleitet werden.

Das Steuersystem 20 umfaßt neben der im Ausführungsbeispiel be­ schriebenen Motorleistungssteuerung weitere Funktionen, auf die aus Übersichtlichkeitsgründen bei der Darstellung nach Fig. 1 verzich­ tet wurde.

Die Funktionsbeschreibung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung er­ folgt beispielhaft an einer elektronischen Steuerung der Kraftstoff­ zumessung in eine Diesel-Brennkraftmaschine, wobei die Meßeinrich­ tung als Pedalwertgeber dient. Die Meßeinrichtung erfaßt die Stel­ lung des vom Fahrer betätigbaren Bedienelements. Eine analoge Meß­ einrichtung kann auch zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe bzw. der Regelstange der Brennkraftmaschine vorgesehen sein.

Je nach Stellung des Fahrpedals nimmt der Schleifer des Potentiome­ ters 12 unterschiedliche Positionen ein. Abhängig von der Position des Schleifers, nimmt das Ausgangssignal des Sensors 12 unterschied­ liche Werte U an. Der Zusammenhang zwischen der Fahrpedalstellung und der Ausgangsspannung des Sensors 12 ist in Fig. 2 dargestellt. Der zweite Sensor 32 erzeugt abhängig von der Schalterstellung zwei unterschiedliche Signalwerte. Die Schalterposition wechselt bei Be­ tätigung des Fahrpedals. Befindet sich das Fahrpedal in Leerlauf­ stellung, so nimmt der Schalter eine andere Position ein, wie wenn sich das Fahrpedal außerhalb der Leerlaufposition befindet. Der Signalverlauf des zweiten Sensors, der auch als Leergasschalter LGS bezeichnet wird, ist ebenfalls in Fig. 2 aufgetragen.

Die Logikschaltung 40 überprüft, ob die beiden Signale plausible Werte annehmen. So muß, solange sich der Leergasschalter in Leer­ laufposition befindet, das Ausgangssignal des ersten Sensors kleiner als ein bestimmter Wert sein. Befindet sich der Leergasschalter außerhalb der Leerlaufposition, muß der Pedalwertgeber wiederum ein Signal größer als eine vorgegebene Schwelle abgeben. Ist dies nicht der Fall, so kann von einer fehlerhaften Funktionsweise des Pedal­ wertgebers bzw. des Leergasschalters ausgegangen werden.

Bei korrekter Funktion des Pedalwertgebers leitet die Logikschaltung 40 das Ausgangssignal des Sensors 12 mehr oder weniger unmittelbar dem Steuersystem 20 zu. Dieses Steuersystem 20 berechnet dann aus­ gehend von dem Signal bezüglich der Fahrpedalstellung unter der Ver­ wendung der Signale der weiteren Sensoren 45 ein Signal zur Ansteu­ erung des Stellwerks 30.

Bei einer Fehlfunktion des Pedalwertgebers stellt die Logikschaltung einen Ersatzwert zur Verfügung. Bei einer Fehlfunktion des Pedal­ wertgebers ist die Funktionsweise des Steuersystems nicht beein­ trächtigt. Es müssen keine Notfahrmaßnahmen im Rahmen des Steuersy­ stems vorgesehen werden, jedoch können leistungsbegrenzende Maßnah­ men eingeleitet werden. Das Steuersystem verarbeitet den Ersatzwert, den die Logikschaltung bereitstellt, in derselben Weise wie die Nor­ malwerte. Für das Steuersystem 20 stellt es keinen Unterschied dar, ob der Pedalwertgeber korrekt oder fehlerhaft arbeitet.

Besonders vorteilhaft ist jedoch, wenn zusätzlich zur Vorgabe eines Ersatzwertes leistungsbegrenzende Maßnahmen eingeleitet werden. So kann unter anderem vorgesehen werden, daß der Grenzwert für die höchstzulässige Kraftstoffmenge auf einen kleineren Wert als im Nor­ malbetrieb reduziert wird. Dies bedeutet, daß die einzuspritzende Kraftstoffmenge auf einen kleineren Wert begrenzt wird, als ausge­ hend von den üblichen Mengenbegrenzungen (Rauchkennfeld) erlaubt ist.

In Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen dem Ausgangssignal U des ersten Sensors sowie dem Ausgangssignal L des zweiten Sensors und der Stellung A des Fahrpedals aufgezeigt. Das Ausgangssignal U des ersten Sensors steigt linear mit der Fahrpedalstellung A an. Es sind aber auch andere Zusammenhänge gemäß anderer Funktionen denkbar. In der Fig. 2 sind vier verschiedene Positionen der Fahrpedalstellung sowie fünf verschiedene Schwellwerte für das Ausgangssignal des er­ sten Sensors hervorgehoben.

Die Position P1 des Pedalwertgebers stellt den unteren Anschlag des Fahrpedals dar. Dieser untere Anschlag entspricht dem ersten Schwellwert S1. Wenn das Signal U vom ersten Sensor kleiner ist, als der erste Schwellwert S1, so kann von einem Defekt ausgegangen wer­ den. Das gleiche gilt, wenn die Schwelle S5 überschritten wird. Dies würde bedeuten, daß der Pedalwertgeber einen oberen Anschlag P4 überschreitet.

Im Bereich zwischen der ersten Schwelle S1 und der zweiten Schwelle S2, die der Position P1 sowie der Position P2 entspricht, zeigt der Leergasschalter mit einer entsprechenden Signalgröße LL die Leer­ laufstellung an. In einem sogenannten Toleranzband zwischen den Positionen P2 und P3, die den Schwellwerten S2 und S3 entsprechen, ist die Stellung des Leergasschalters LGS nicht definiert. Oberhalb der Position P3 die der Schwelle S3 entspricht gibt der Leergas­ schalter eine Signalgröße LL ab, die anzeigt, daß kein Leerlauf vorliegt.

Nimmt der Leergasschalter die Leerlaufstellung ein und befindet sich das Ausgangssignal des Sensors zwischen den Schwellen S3 und S5, so kann von einem Defekt des Pedalwertgebers bzw. des Leergasschalters ausgegangen werden. Diese Plausibilitätsabfrage, ob der Pedalwertge­ ber bzw. der Leergasschalter fehlerhaft arbeiten, wird im Stand der Technik näher erläutert.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise anhand eines Flußdiagramms erläutert. In einer ersten Abfrageeinheit 300 wird überprüft, ob das Ausgangssignal U des ersten Sensors, der auch als Pedalwertgeberpotentiometer bezeichnet wird, kleiner als eine zweite Schwelle S2 oder größer als eine dritte Schwelle S3 ist. Ist dies nicht der Fall, so ist keine Aussage darüber möglich, ob ein Fehler­ zustand vorliegt. Für den Fall, daß das Ausgangssignal des ersten Sensors zwischen den Sollwerten S2 und S3 liegt, ist die Position des Leergasschalters nicht definiert. In diesem Fall ist keine Plausibilitätsprüfung zwischen Leergasschalter und Pedalwertgeber­ potentiometer möglich. Dies wird im Block 310 festgestellt.

Liegt das Ausgangssignal des Pedalwertgeberpotentiometers 12 außer­ halb dieses Wertebereichs, folgt die Abfrage 320. In diesem Abfrage­ block 320 werden das Ausgangssignal des ersten und des zweiten Sen­ sors dahingehend überprüft, ob diese Werte plausibel sind. Erkennt die Abfrage 320 eine Unplausibilität der beiden Signale, wird im Block 325 ein erster Hilfsspeicher SF mit dem Wert 1 besetzt. In einen zweiten Hilfsspeicher SL werden je nach Stellung des Schalters 32 zwei unterschiedliche Werte eingeschrieben. Zwei weitere Hilf­ speicher SPU und SPO bekommen den Wert Null eingeschrieben. Über­ schreitet das Signal des Sensors 12 eine obere Schwelle so wird in den Hilfspeicher SPO eine Eins, unterschreitet das Signal des Sen­ sors 12 eine untere Schwelle so wird in den Hilfspeicher SPU eine Eins eingeschrieben.

Anschließend setzt das Programm mit der Abfrage 335 fort. Im anderen Fall, wenn die Abfrage 320 die beiden Ausgangssignale als plausibel erkennt, erfolgt eine Abfrage 330 dahingehend, ob der erste Hilfs­ speicher SF den Wert 1 enthält. Ist dies nicht der Fall, so erkennt die Logikschaltung auf eine korrekte Funktion der beiden Sensoren. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Pedalwertgeberpotentiome­ ters direkt zur Verarbeitung an das Steuersystem weitergeleitet.

Erkennt die Abfrage 330, daß der erste Hilfsspeicher SF mit dem Wert 1 besetzt ist, bzw. wurde er im Block 325 mit dem Wert 1 besetzt, so liegt eine Unplausibilität bzw. eine Fehlfunktion des Pedalwertge­ berpotentiometers vor. Bei Vorliegen einer Fehlfunktion des Pedal­ wertgebers müssen entsprechende Notfahrmaßnahmen eingeleitet werden.

Erfindungsgemäß wird vorgesehen, daß die Logikschaltung einen Er­ satzwert für den Pedalwertgeber bereitstellt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei unterschiedliche Ersatzwerte vorgegeben werden.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Vorgabe des Ersatzwertes abhän­ gig von der Stellung des zweiten Sensors erfolgt. Die Abfrage 335 überprüft, welche Position der Leergasschalter einnimmt. Befindet sich der Leergasschalter im Leerlauf, so wird im Schritt 340 ein erster Ersatzwert EW1 für das Pedalwertgeberausgangssignal bereit­ gestellt. Erkennt die Abfrage 335, daß sich der Leergasschalter außerhalb des Leerlaufs befindet, so wird im Schritt 345 ein zweiter Ersatzwert EW2 ausgegeben.

Der erste Ersatzwert wird vorzugsweise so gewählt, daß er der kleinst möglichen Ausgangsgröße des ersten Sensors entspricht. Diese Ausgangsgröße liegt im Normalbetrieb vor, wenn sich der Pedalwert­ geber an seinem unteren Anschlag bzw. in der Position P1 befindet. Dieser Wert entspricht also dem ersten Schwellwert S1. Der zweite Ersatzwert wird in der Regel größer gewählt. Er entspricht in etwa 40% bis 60% des maximalen Ausgangssignal des Pedalwertgebers.

Besonders vorteilhaft wird zwischen den einzelnen Ersatzwerten gemäß einer vorgegebenen Rampe übergegangen. Dies bedeutet, daß bei einem Wechsel der Position des Leergasschalters nicht unmittelbar auf den neuen Ersatzwert übergegangen wird, sondern daß der Übergang gemäß einer vorgegebenen Funktion erfolgt. Besonders einfach läßt sich dabei ein über der Zeit linearer Übergang realisieren. Dabei hat es sich herausgestellt, daß der Übergang von dem hohen auf den niederen Ersatzwert schneller erfolgen soll als der Übergang vom niederen auf den hohen Ersatzwert.

Um eine Rücknahme des Notfahrbetriebs zu gewährleisten, wenn der Pedalwertgeber wieder korrekt arbeitet, ist eine Abfrageeinheit 350 vorgesehen. Diese Abfrageeinheit 350 überprüft, ob seit dem Erkennen der Unplausibilität das Ausgangssignal des Pedalwertgebers eine obere Schwelle überschreitet und danach eine untere Schwelle unter­ schritten hat. Diese Überprüfung erfolgt vorzugsweise durch eine Abfrage des Inhalts der beiden Hilfsspeicher SPU und SPO. Enthalten die beiden Hilfsspeicher den Wert Eins so erfolgte ein Bereichswe­ chsel des Pedalwertgebers.

Die untere Schwelle besitzt einen solchen Wert, der üblicherweise vorliegt, wenn sich der Schalter in Leerlaustellung befindet. Vor­ zugsweise entspricht die untere Schwelle der zweiten Schwelle S2. Die obere Schwelle besitzt einen solchen Wert, der üblicherweise vorliegt, wenn sich der Schalter sicher nicht in der Leerlaufstel­ lung befindet. Vorzugsweise entspricht die obere Schwelle der in Fig. 2 eingezeichneten vierten Schwelle S4.

Ein Pedalwertgeberwechsel wird auch erkannt, wenn zuerst die untere Schwelle unterschritten und anschließend die obere Schwelle über­ schritten wird. Nach Erkennen eines solchen Pedalwertgeberwechsels, setzt das Programm mit dem Abfrageblock 355 fort. Erfolgt kein sol­ cher Pedalwertgeberwechsel, so folgt der Abfrageblock 360.

Der Abfrageblock 355 überprüft, ob seit Erkennen der Nichtplausbi­ lität im Block 325 ein Statuswechsel des Leergasschalters von der einen Position in die andere Position erfolgte. Dies geschieht durch ein Vergleich der im zweiten Hilfsspeicher S1 abgelegten Position des Leergasschalters zum Zeitpunkt, zu dem eine Unplausibilität er­ kannt wurde, und der aktuellen Position des Leergasschalters. Wird ein solcher Wechsel des Leergasschalters erkannt, so wird im Block 365 der erste Hilfsspeicher SF auf Null zurückgesetzt. Dies besagt, daß der Leergasschalter und der Pedalwertgeber wieder ordnungsgemäß arbeiten.

Erkennt der Block 355 kein Wechsel des Leergasschalters, so ist von einem Defekt des Leergasschalters auszugehen. Im Block 370 wird die­ ser Fehler abgespeichert und gegebenenfalls mit einer Diagnoselampe dem Fahrer angezeigt. Gleichzeitig wird erkannt, daß der Pedalwert­ geber ordnungsgemäß arbeitet. Dies bedeutet, das Pedalwertgeberaus­ gangssignal wird direkt zu dem Steuersystem weitergeleitet. Auch in diesem Fall wird der erste Hilfsspeicher SF auf Null zurückgesetzt.

Auf den Abfrageblock 350 folgt die Abfrageeinheit 360, wenn kein Pedalwertbereichswechsel vorliegt. Der Block 360 überprüft, ob ein Wechsel des Leergasschalters vorliegt. Liegt ein Wechsel vor, so erkennt der Block 375, daß der Pedalwertgeber weiterhin defekt ist. Liegt kein Leergasschalterwechsel vor, so kann keinerlei Entschei­ dung über eine Fehlfunktion oder nicht Fehlfunktion erfolgen. In diesem Fall setzt das Programm mit Block 310 fort.

Claims (8)

1. System zur elektronischen Steuerung und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer, einem leistungs­ beeinflussenden Element des Kraftfahrzeugs insbesondere einer Dros­ selklappe bzw. Regelstange und/oder Fahrpedal zugeordneten, Meßein­ richtung (10), die wenigstens eine, die Stellung des Elements re­ präsentierende, Signalgröße erzeugt, wobei sich die Meßeinrichtung aus wenigstens einem ersten Sensor (12) und einem als zweiten Sensor dienenden Schaltmittel (32) zusammensetzt, sowie mit einer Logik­ einrichtung (40), die die Ausgangsgrößen der beiden Sensoren (12, 32) zur Erkennung einer Fehlfunktionen auswertet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Anschluß an eine erkannte Fehlfunktion eines der Sensoren auf eine korrekte Funktion des Sensors erkannt wird, wenn das Ausgangssignal des Sensors einen oberen und einen unteren Schwellwert (S4, S2) überschreitet.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schwelle einen solchen Wert besitzt, der vorliegt, wenn sich das Schaltmittel in einer ersten Stellung befindet.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die obere Schwelle einen solchen Wert besitzt, der vorliegt, wenn sich das Schaltmittel in einer zweiten Stellung be­ findet.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Fehlfunktion des ersten Sensors abhängig von dem Ausgangssignal des zweiten Sensors wenigstens zwei unterschied­ liche Ersatzwerte für den ersten Sensor vorgegeben werden.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Ersatzwert der kleinst möglichen Ausgangsgröße und ein zweiter Er­ satzwert einem bestimmten Anteil der größtmöglichen Ausgangsgröße des ersten Sensors entspricht.

6. System nach wenigstens einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen den beiden Ersatzwerten gemäß einer vorgegebenen Funktion erfolgt.

7. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zu dem ersten Ersatzwert schneller erfolgt als zu dem zweiten Ersatzwert.

8. System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Vorgabe des Ersatzwertes zusätzlich die höchszulässige einzuspritzende Kraftstoffmenge reduziert wird.