EP0457033B1 - Vorrichtung zur Erfassung eines veränderlichen Betriebsparameters - Google Patents

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EP0457033B1
EP0457033B1 EP91105855A EP91105855A EP0457033B1 EP 0457033 B1 EP0457033 B1 EP 0457033B1 EP 91105855 A EP91105855 A EP 91105855A EP 91105855 A EP91105855 A EP 91105855A EP 0457033 B1 EP0457033 B1 EP 0457033B1
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EP
European Patent Office
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actuation
degree
measuring
measuring arrangements
quantities
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EP91105855A
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EP0457033A3 (en
EP0457033A2 (de
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Rainer Dipl.-Ing. Norgauer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0457033A3 publication Critical patent/EP0457033A3/de
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    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
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    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0404—Throttle position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/08—Redundant elements, e.g. two sensors for measuring the same parameter

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of the claim 1.
  • Such a device for Angle measurement in internal combustion engines with at least two measuring devices measuring the operating parameter is known from EP-A 118 247.
  • the at least two Measuring devices each generate signal quantities that are to be detected Represent operating parameters.
  • For one of the measuring devices is a characteristic that is linearly dependent on the parameter to be recorded given, while another measuring device this linear Shows characteristic only in selected signal size ranges and no signal size is generated outside of these ranges.
  • This Signal size ranges are with a view to function monitoring the measuring devices and / or the system through plausibility comparisons the signal sizes of the measuring devices.
  • the measuring devices have a common power supply irregularities, especially fluctuations in amounts, in the power supply to incorrect measurement results and thus malfunction of the internal combustion engine and / or the Measuring systems connected system outlined by the above Plausibility monitoring are not recognizable.
  • FR-A 2 569 231 describes the use of such a device for position detection in an electronic engine power control.
  • the disadvantages outlined above due to irregularities in the voltage supply of the position detection elements of particular Disadvantage, as a function of the signal sizes of the position detection elements the performance of the internal combustion engines is influenced.
  • two potentiometers are used Position detection used, both of which are the position generate representative output signal. About the design the potentiometer, especially via the characteristic curves, no statements are made.
  • the unpublished WO-A 91/12423 shows a device for recording the degree of actuation of an accelerator pedal or a throttle valve of an internal combustion engine.
  • the essentially linear characteristics cover the entire value range the degree of actuation, but reject within the framework the tolerances have the same slope values.
  • FR-A 2 570 177 shows a detection device for detection the degree of actuation of a throttle valve of an internal combustion engine.
  • the essentially linear characteristics of each Measuring devices have different slope values on, but only form in adjacent areas Signals, so that not the entire degree of actuation of the Throttle valve is covered.
  • the procedure according to the invention improves operational safety a device for detecting the degree of actuation and of the control system provided with this device in the area an internal combustion engine and / or a motor vehicle.
  • Figure 1 represents the integration of the measuring devices in a motor control, in particular an electronic one Engine power control, while the figures 2 and 3 Embodiments of the device for recording an operating parameter, especially one position, in the form of multiple potentiometers show, which have a characteristic curve according to Figure 4.
  • the flow chart of Figure 5 is in connection with the Characteristic diagram according to FIG. 6 shows a possible embodiment for Detection of irregularities in the supply voltage range Detection device before.
  • the exemplary embodiment described below relates to a device for detecting the position of a performance-determining Elements of an internal combustion engine or a motor vehicle, especially in connection with an electronic engine power control system.
  • 10 is a performance-determining Element of an internal combustion engine and / or a motor vehicle. It is a power actuator (Throttle).
  • the determining factor Element 10 is via a transmission path 12 with a detection device 14 for the position of the performance-determining element connected.
  • the device 14 comprises at least two position measuring devices 16 to 18, hereinafter referred to as sensors become. Each of these sensors is coupled to the transmission path 12.
  • the sensors 16 to 18 depending on the position of the power-determining Elements 10 according to their characteristics or characteristic formed signal quantities for the position of the power-determining Elements 10 are connected via connecting lines 28 to 30 Control and regulation system 32 forwarded.
  • the connecting lines 28 to 30 connect the device 14 or the sensors 16 to 18 with the control system 32.
  • the connecting lines 28 to 30 are in the control system 32 on input circuits 34 to 36 out. These consist of at least A / D converters Generation of digital position values.
  • Via lines 40, for example are built in the form of a data bus, the digital Values are output to a computer element 42 in which the Control function of the electronic engine power control system and the functional check described below the device 14 are executed.
  • the computing element 42 is over a line 44, an output stage 46 and a control line 48 with connected to the power actuator 10.
  • the device 15 assigned to the accelerator pedal is analogous via lines 31, the number of which corresponds to the number of sensors the device 15 is predetermined, on input circuits 37 of the Control and regulation system 32 performed, the outputs of which are mentioned above Form lines 40.
  • the generated by the individual sensors, the position of the assigned to them Signal quantities representing elements are determined by the Lines 28 to 30 and 31 of the devices 14 and 15 to the Control system issued for further processing.
  • the control system regulates the position of the motor power of the power actuator based on the position values of performance-determining elements 10 and 11.
  • the Setpoint specified by element 11 with the value taken from element 10 Actual value compared and the power actuator for reduction the setpoint-actual value difference is controlled via line 48.
  • the exemplary embodiment serves at least one of the sensor signal variables Monitoring the function of the other sensors, the Evaluation of the signal sizes for monitoring purposes in control and Control system, in particular in the computer element 42, is performed.
  • the computer element 42 has further operating parameters of corresponding measuring devices, not shown in FIG. 1 supplied, which are further processed for control and regulation purposes will.
  • the control system 32 is known to include further inputs and outputs that are used to perform the engine power control functions, Idle speed control, fuel metering, ignition timing, etc. are necessary and in Figure 1 for reasons of clarity are not shown.
  • device 14 or 15 essentially comprises two Sensors 16 and 18.
  • the sensor 16 consists of a resistance track 100 and a grinder 102, which is fixed to the transmission path 12 connected is. Furthermore, the resistance track 100 is via the connecting line 20 to the positive pole 24 and via the connecting line 22 connected to the negative pole 26 of the supply voltage.
  • the grinder 102 of the sensor 16 is connected to a line 104, which is led to a resistor 106.
  • connection point 108 to the connecting line 28 a against the pole 26 of the supply voltage Resistor 110 connected.
  • the line 28 leads via the Junction point 108 to the input circuit, not shown in Figure 2 34.
  • the second sensor 18 comprises a resistance track 112 and a grinder connected to the transmission path 12 114.
  • Resistor path 112 is connected to line via line 116 20 connected to the positive pole 24 of the supply voltage is led.
  • the second end of resistance path 112 is over the Line 118 to line 22 of the negative pole 26 of the supply voltage connected.
  • the grinder 114 is via the line 120 and resistor 122 connected to line 30 which via node 124, at which a resistor 126 against the Pole 26 of the supply voltage is connected to that in FIG. 2 not shown input circuit 36 leads.
  • the relationship between the signal magnitude taken from the grinders 102 and 114 and the position of the power-determining element 10, which is passed on via the transmission path 12, is linear, at least outside the extreme value range.
  • the signal size results directly from the position of the wipers 102 and 114 on the basis of the voltage divider formed by the wiper on the resistance tracks 100 and 112, respectively. Due to the differently selected length of the resistance tracks 100 and 112, however, as a result of the different divider ratios for the positions of the grinders 102 and 114, the slopes or characteristics of the sensors 16 and 18 differ from one another.
  • the slope of the characteristic curve is the longer resistance track generally smaller than that of the sensor with the shorter resistance track. This relationship is shown in FIG. 4.
  • the horizontal axis describes the operating parameter of the internal combustion engine or the motor vehicle to be measured, in the case of the exemplary embodiment the position of the power-determining element, which in its value range lies between a minimum (min) and a maximum (max) value, which for example each corresponds to the stops of the performance-determining element can be varied.
  • the signal quantities taken from the grinders 102 and 114 are plotted on the vertical axis. These signal variables move within a signal range between a minimum signal variable (min 1 , 2 ) assigned to the minimum value of the operating parameter and a maximum signal variable (max 1/2 ) assigned to the maximum value of the operating parameter.
  • FIG. 4 shows that assigned to the sensor 18 Characteristic curve 200 and that of the sensor 16, which is opposite to the one Resistance path 112 longer resistance path 100 is equipped, assigned characteristic curve 202 is shown. Both characteristic curves point from each other different slopes. The range of values of the signal size of sensor 16 is accordingly changed compared to sensor 18, reduced in Figure 4.
  • FIG. 3 shows resistance paths 300 of sensors 16 and 302 In contrast to FIG. 2, the sensor 18 have the same lengths.
  • a resistive element in particular a Resistor 304 inserted.
  • this measure leads to the fact that for each Position of the wiper, the voltage drop forming the signal size between grinder and negative pole or the voltage drop from positive pole of the supply voltage to the grinders in terms of amount different, i.e. for those with the resistive element 304 provided resistance path is smaller than for the other Tracks.
  • a characteristic curve behavior according to FIG. 4 is in this way to reach. It should be noted that in Figure 3 the sensor 18 associated characteristic a shape according to the characteristic 202 in FIG. 4, while the characteristic assigned to the sensor 16 has the shape of the characteristic curve 200.
  • Control and regulation system performed position control of a power actuator depending on the sensor, which has a characteristic is assigned according to 200.
  • the other sensor, with a characteristic lower slope, is used to monitor the function of this sensor.
  • Irregularities in the supply voltage of the sensors in particular those that change the amount of the signal range of the sensor signal sizes result in a shift of the Characteristic curves 200 and 202, as shown by dashed lines in FIG. 4, for example for a magnification of the signal ranges based on the Characteristic curves 200a and 202a is shown.
  • a change in the supply voltage for example as a result of Voltage dips and / or drift phenomena compared to the normal state according to characteristic curve 310 leads to a shift in the characteristic curve in the diagram of Figure 5.
  • the supply voltage increases, there is a shift the characteristic curve in such a way that the characteristic points with different size in the diagram of Figure 5 with a Tendency to be shifted to the right.
  • the signal quantities (U i, j ) of the individual sensors are read in according to step 400.
  • the signal size (U jt ) of one or more sensors is determined as a function of the signal size (U i ) of the or the other sensors in each case by means of a predetermined map representing the normal state according to FIG. 5 (310).
  • this or these theoretical signal quantities (U jt ) read out from the characteristic diagram for the normal state are compared with the actually recorded signal quantities (U j ) of the sensors concerned and queried as to whether the theoretical and actual values are related to one another in a predetermined tolerance band are located. For example, this can be done by taking the amount of the difference between the theoretical and actual values and querying whether the difference exceeds a predetermined threshold. If the latter is the case, it is concluded that the sensors are malfunctioning due to irregularities in the supply voltage range (step 406), while if the result of the query in step 404 is negative, the sensors are rated as functional. After steps 408, or in the event of an error 406, the program part according to FIG. 3 is ended and, if necessary, started again.
  • the inventive Procedure for the degree of actuation of an accelerator pedal or with a throttle valve of the motor vehicle several, the degree of actuation measuring devices, the have a common power supply, a review irregularities in the area of this common power supply at every operating point, during the operating cycle of the Internal combustion engine is made possible.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung zur Winkelmessung bei Brennkraftmaschinen, mit wenigstens zwei, den Betriebsparamter erfassenden Meßeinrichtungen ist aus der EP-A 118 247 bekannt. Die wenigstens zwei Meßeinrichtungen erzeugen dabei jeweils Signalgrößen, die den zu erfassenden Betriebsparameter repräsentieren. Für eine der Meßeinrichtungen ist eine linear vom zu erfassenden Parameter abhängige Charakteristik vorgegeben, während eine andere Meßeinrichtung diese lineare Charakteristik nur in ausgewählten Signalgrößenbereichen zeigt und außerhalb dieser Bereiche keine Signalgröße erzeugt wird. Diese Signalgrößenbereiche sind dabei mit Blick auf eine Funktionsüberwachung der Meßeinrichtungen und/oder des Systems durch Plausibilitätsvergleiclne der Signalgrößen der Meßeinrichtungen vorgegeben.
Da die Meßeinrichtungen über eine gemeinsame Spannungsversorgung verfügen, führen Unregelmäßigkeiten, insbesondere Betragsschwankungen, in der Spannungsversorgung zu fehlerhaften Meßergebnissen und somit zu Fehlfunktionen der Brennkraftmaschine und/oder des mit den Meßeinrichtungen verbundenen Systems, die von der oben skizzierten Plausibilitätsüberwachung nicht erkennbar sind.
Die DE-OS 35 10 173 (=FR-A 2 569 231) beschreibt die Anwendung einer derartigen Vorrichtung zur Positionserfassung bei einer elektronischen Motorleistungssteuerung. Bei derartigen, sicherheitsrelevanten Systemen sind die oben geschilderten Nachteile aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Spannungsversorgung der Positionserfassungsorgane von besonderem Nachteil, da in Abhängigkeit der Signalgrößen der Positionserfassungsorgane die Leistung der Brennkraftmaschien beeinflußt wird.
Dabei werden in einer Ausführungsform zwei Potentiometer zur Positionserfassung eingesetzt, welche beide ein die Position repräsentierendes Ausgangssignal erzeugen. Über die Ausgestaltung der Potentiometer, insbesondere über die Kennlinien, werden keine Aussagen gemacht.
Die nicht vorveröffentlichte WO-A 91/12423 zeigt eine Vorrichtung zur Erfassung des Betätigungsgrades eines Fahrpedals oder einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine. Die im wesentlichen linearen Kennlinien decken den gesamten Wertebereich des Betätigungsgrades ab, weisen jedoch im Rahmen der Toleranzen betragsmäßig gleiche Steigungswerte auf.
Die FR-A 2 570 177 zeigt eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Betätigungsgrades einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine. Die im wesentlichen linearen Kennlinien der einzelnen Meßeinrichtungen weisen zwar unterschiedliche Steigungswerte auf, bilden allerdings nur in aneinander grenzenden Bereiche Signale, so daß nicht jeweils der gesamte Betätigungsgrad der Drosselklappe abgedeckt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für die Erfassung des Betätigungsgrads eines Fahrpedals oder einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die deutlich auswertbare Signale erzeugt, um ein Fehlverhalten festzustellen.
Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise verbessert die Betriebssicherheit einer Vorrichtung zur Erfassung des Betätigungsgrades und des mit dieser Vorrichtung versehenen Steuerungssystems im Bereich einer Brennkraftmaschine und/oder eines Kraftfahrzeugs. Ein besonderer Vorteil ist bei aus mehreren Meßeinrichtungen zur Erfassung desselben Betriebsparameters bestehenden Vorrichtungen mit gemeinsamer Spannungsversorgung zu erkennen. Dort ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorgehensweise, Unregelmäßigkeiten in der Spannungsversorgung, wie beispielsweise Spannungseinbrüche, Drifterscheinungen oder kurzzeitige oder langzeitige Nebenschlüsse zu Masse oder Bordnetz, erkennbar zu machen.
Besondere Bedeutung erlangt diese Tatsache bei Mehrfachpotentiometern zur Messung der Stellung eines leistungsbestimmenden Elements einer Brennkraftmaschine bzw. eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements oder eines Leistungsstellgliedes, insbesondere bei elektronischen Motorleistungssteuerungssystemen, da dort die auftretenden Auswirkungen von Unregelmäßigkeiten in der Spannungsversorgung sicherheitskritische Folgen haben können. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise trägt zu einer Verbesserung der Betriebssicherheit derartiger Systeme bei.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Figur 1 stellt die Einbindung der Meßeinrichtungen in eine Motorsteuerung, insbesondere eine elektronische Motorleistungssteuerung, dar, während die Figuren 2 bzw. 3 Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur Erfassung eines Betriebsparameters, insbesondere einer Stellung, in Form von Mehrfachpotentiometern zeigen, die eine Kennliniencharakteristik gemäß Figur 4 aufweisen. Das Flußdiagramm nach Figur 5 stellt in Verbindung mit dem Kennliniendiagramm nach Figur 6 eine mögliche Ausführungsform zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten im Versorgungsspannungsbereich der Erfassungsvorrichtung vor.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Stellung eines leistungsbestimmenden Elements einer Brennkraftmaschine bzw. eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in Verbindung mit einem elektronischen Motorleistungssteuerungssystem. In Figur 1 ist mit 10 ein leistungsbestimmendes Element einer Brennkraftmaschine und/oder eines Kraftfahrzeugs bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein Leistungsstellglied (Drosselklappe). Das leistungsbestimmende Element 10 ist über einen Übertragungsweg 12 mit einer Erfassungsvorrichtung 14 für die Stellung des leistungsbestimmenden Elements verbunden. Die Vorrichtung 14 umfaßt wenigstens zwei Stellungsmeßeinrichtungen 16 bis 18, die im folgenden als Sensoren bezeichnet werden. Jeder dieser Sensoren ist mit dem Übertragungsweg 12 gekoppelt. Ferner ist die Vorrichtung 14 bzw. jeder der Sensoren oder Meßeinrichtungen 16 bis 18 über Verbindungsleitungen 20 bzw. 22 mit einem positiven Pol 24 sowie einem negativen Pol 26 der Versorgungsspannung verbunden.
In analoger Weise ist eine derartige Anordnung auch für ein vom Fahrer betätigbares Fahrpedal, zur Erfassung dessen Stellung vorgesehen. Aus Vereinfachungsgründen ist in Figur 1 die dem Fahrpedal 11 über den Übertragungsweg 13 zugeordnete Vorrichtung zur Stellungserfassung 15 nicht näher ausgestaltet. Ihr Aufbau ergibt sich jedoch aus der Anordnung der Vorrichtung 14. Die folgenden Ausführungen bezüglich der Vorrichtung 14 gelten daher ebenfalls für die Vorrichtung 15.
Die von den Sensoren 16 bis 18 in Abhängigkeit der Stellung des leistungsbestimmenden Elements 10 gemäß ihrer Charakteristik bzw. Kennlinie gebildeten Signalgrößen für die Position des leistungsbestimmenden Elements 10 werden über Verbindungsleitungen 28 bis 30 an ein Steuer- und Regelsystem 32 weitergeleitet. Die Verbindungsleitungen 28 bis 30 verbinden dabei die Vorrichtung 14 bzw. die Sensoren 16 bis 18 mit dem Steuer- bzw. Regelsystem 32. Die Verbindungsleitungen 28 bis 30 sind im Steuer- bzw. Regelsystem 32 auf Eingangsschaltungen 34 bis 36 geführt. Diese bestehen zumindest aus A/D-Wandlern zur Erzeugung digitaler Positionswerte. Über die Leitungen 40, die beispielsweise in Form eines Datenbus aufgebaut sind, werden die digitalen Werte an ein Rechnerelement 42 abgegeben, in dem die Steuer- bzw. Regelfunktion des elektronischen Motorleistungssteuerungssystems und die weiter unten beschriebene Funktionsüberprüfung der Vorrichtung 14 ausgeführt werden. Das Rechnerelement 42 ist über eine Leitung 44, eine Endstufe 46 sowie eine Ansteuerleitung 48 mit dem Leistungsstellglied 10 verbunden.
In analoger Weise ist die dem Fahrpedal zugeordnete Vorrichtung 15 über Leitungen 31, deren Anzahl entsprechend der Anzahl der Sensoren der Vorrichtung 15 vorgegeben wird, auf Eingangsschaltungen 37 des Steuer- und Regelsystems 32 geführt, deren Ausgänge die oben erwähnten Leitungen 40 bilden.
Die von den einzelnen Sensoren erzeugten, die Stellung des ihnen zugeordneten Elements repräsentierenden Signalgrößen, werden über die Leitungen 28 bis 30 bzw. 31 von den Vorrichtungen 14 bzw. 15 an das Steuer- und Regelsystem zur Weiterverarbeitung abgegeben. Zur Steuerung der Motorleistung führt das Steuer- und Regelsystem eine Lageregelung des Leistungsstellgliedes auf der Basis der Positionswerte der leistungsbestimmenden Elemente 10 und 11 durch. Dabei wird der von dem Element 11 vorgebenene Sollwert mit dem vom Element 10 abgenommenen Istwert verglichen und das Leistungsstellglied zur Verringerung der Soll-Istwert-Differenz über die Leitung 48 angesteuert.
In einem Ausführungsbeispiel dient wenigstens eine der Sensorsignalgrößen zur Überwachung der Funktion der jeweils anderen Sensoren, wobei die Auswertung der Signalgrößen zu Überwachungszwecken im Steuer- und Regelsystem, insbesondere im Rechnerelement 42, durchgeführt wird.
In bekannter Weise sind dem Rechnerelement 42 weitere Betriebsparameter von entsprechenden, in Figur 1 nicht dargestellten Meßeinrichtungen zugeführt, die zu Steuerungs- und Regelungszwecken weiterverarbeitet werden.
Das Steuer- bzw. Regelsystem 32 umfaßt bekannterweise weitere Ein- und Ausgänge, die zur Durchführung der Funktionen Motorleistungssteuerung, Leerlaufdrehzahlregelung, Kraftstoffzumessung, Zündzeitpunktsbestimmung, etc. notwendig sind und in Figur 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind.
Zur Beseitigung der eingangs genannten Nachteile der Vorrichtung 14 werden in Figur 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung am Beispiel eines Doppelpotentiometers beschrieben, wobei die Einzelpotentiometer voneinander abweichende, in Figur 4 dargestellte Charakteristiken aufweisen und so die Erkennung von Unregelmäßigkeiten im Versorgungsspannungsbereich ermöglichen. Die aus Figur 1 bekannte Vorrichtung 14 bzw. 15 umfaßt gemäß Figur 2 im wesentlichen zwei Sensoren 16 bzw. 18. Der Sensor 16 besteht aus einer Widerstandsbahn 100 und einem Schleifer 102, der fest mit dem Übertragungsweg 12 verbunden ist. Ferner ist die Widerstandsbahn 100 über die Verbindungsleitung 20 an den positiven Pol 24 und über die Verbindungsleitung 22 an den negativen Pol 26 der Versorgungsspannung angeschlossen. Der Schleifer 102 des Sensors 16 ist an eine Leitung 104 angeknüpft, die auf einen Widerstand 106 geführt ist. Der zweite Anschluß des Widerstands 106 ist mit der Verbindungsleitung 28 beaufschlagt, die die Vorrichtung 14 mit dem Steuer- und Regelsystem 32 verbindet. Dort ist am Verknüpfungspunkt 108 an die Verbindungsleitung 28 ein gegen den Pol 26 der Versorgungsspannung geschalteter Widerstand 110 angeschlossen. Die Leitung 28 führt dabei über den Verknüpfungspunkt 108 an die in Figur 2 nicht dargestellte Eingangsschaltung 34.
In analoger Weise umfaßt der zweite Sensor 18 eine Widerstandsbahn 112 sowie einen mit dem Übertragungsweg 12 verbundenen Schleifer 114. Die Widerstandsbahn 112 ist über die Leitung 116 mit der Leitung 20 verbunden, die zum positiven Pol 24 der Versorgungsspannung geführt ist. Das zweite Ende der Widerstandsbahn 112 ist über die Leitung 118 an die Leitung 22 des negativen Pols 26 der Versorgungsspannung angeschlossen. Ferner ist der Schleifer 114 über die Leitung 120 und den Widerstand 122 an die Leitung 30 angeknüpft, die über den Verknüpfungspunkt 124, an dem ein Widerstand 126 gegen den Pol 26 der Versorgungsspannung geschaltet ist, zu der in Figur 2 nicht dargestellte Eingangsschaltung 36 führt.
Die beiden, mit dem Übertragungsweg 12 gleichermaßen verbundenen Schleifer 102 bzw. 114 der Sensoren 16 bzw. 18 bewegen sich in Abhängigkeit der Stellung des leistungsbestimmenden Elements 10 des Kraftfahrzeugs, die über den Übertragungsweg 12 auf die Schleifer 102 bzw. 114 übertragen wird, gleichsinnig über die Widerstandsbahnen 100 bzw. 112. Durch die starre Kopplung der Schleifer an den Übertragungsweg 12 und somit zueinander, ist die Position der beiden Schleifern zueinander grundsätzlich unverrückbar. Über die Leitungen 104 bzw. 120 werden von den Schleifern Signalgrößen abgenommen, die die jeweilige Stellung des leistungsbestimmenden Elements 10 repräsentiert. Diese Signalgrößen werden über die Widerstände 106 und 110 bzw. 122 und 126 in Spannungswerte zur Weiterverarbeitung im Rechnerelement 42 umgewandelt.
Der Zusammenhang der von den Schleifern 102 bzw. 114 abgenommenen Signalgröße und der über den Übertragungsweg 12 weitergegebenen Stellung des leistungsbestimmenden Elementes 10 ist, zumindest außerhalb des Extremwertbereiches, linear. Die Signalgröße ergibt sich dabei direkt aus der Position der Schleifer 102 bzw. 114 aufgrund des vom Schleifer auf den Widerstandsbahnen 100 bzw. 112 gebildeten Spannungsteiler. Durch die unterschiedlich gewählte Länge der Widerstandsbahnen 100 und 112 ergeben sich jedoch infolge des für die Positionen der Schleifer 102 und 114 jeweils unterschiedlichen Teilerverhältnisse voneinander abweichende Steigungen der Charakteristiken bzw. Kennlinien der Sensoren 16 und 18. Dabei ist die Steigung der Kennlinie mit der längeren Widerstandsbahn im allgemeinen kleiner als die des mit der kürzeren Widerstandsbahn ausgestatteten Sensors. Dieser Zusammenhang ist in Figur 4 dargestellt. Dort beschreibt die horizontale Achse den zu messenden Betriebsparameter der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs, im Falle des Ausführungsbeispieles der Stellung des leistungsbestimmenden Elements, der in seinem Wertebereich zwischen einem minimalen (min) und einem maximalen (max) Wert, die beispielsweise jeweils den Anschlägen des leistungbestimmenden Elements entsprechen können, variierbar ist. Auf der vertikalen Achse sind die von den Schleifern 102 und 114 abgenommenen Signalgrößen aufgetragen. Diese Signalgrößen bewegen sich innerhalb eines Signalbereichs zwischen einer dem minimalen Wert des Betriebsparameters zugeordneten minimalen Signalgröße (min1, 2) und einer maximalen, dem maximalen Wert des Betriebsparameters zugeordneten Signalgröße (max1/2).
Diese beschriebene Zuordnung steht in Abhängigkeit zum Spannungsabfall über der jeweiligen Widerstandsbahn, ist somit direkt abhängig von der Versorgungsspannung. Änderungen in der Versorgungsspannung führen damit zu einer Änderung der oben dargestellten Zuordnung.
Die nach Figur 2 vorgesehenen Widerstandsbahnen unterschiedlicher Länge führen zu unterschiedlichen Signalbereichen der jeweiligen Sensorsignalgrößen. In Figur 4 ist die dem Sensor 18 zugeordnete Kennlinie 200 sowie die dem Sensor 16, der mit einer gegenüber der Widerstandsbahn 112 längeren Widerstandsbahn 100 ausgestattet ist, zugeordnete Kennlinie 202 dargestellt. Beide Kennlinien weisen voneinander verschiedene Steigungen auf. Der Wertebereich der Signalgröße des Sensors 16 ist demnach gegenüber dem Sensor 18 verändert, in Figur 4 verringert.
Da die Zuordnung Stellung-Signalgröße in Abhängigkeit zum Spannungsabfall über der jeweiligen Widerstandsbahn steht und somit direkt abhängig von der Versorgungsspannung ist, führen Änderungen in der Versorgungsspannung zu Änderungen der in Figur 4 dargestellten Kennlinien. Diese Tatsache wird zur Fehlerauswertung von Unregelmäßigkeiten im Versorgungsspannungsbereich gemäß der weiter unten dargestellten Vorgehensweise nach Figur 5 und 6 ausgenützt.
Eine weitere Möglichkeit, die in Figur 4 dargestellten Charakteristiken zu erzeugen, besteht in schaltungstechnischen Maßnahmen gemäß der Anordnung nach Figur 3. In Figur 3 sind die Elemente, die bereits anhand Figur 2 aufgeführt und beschrieben worden sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht näher erwähnt. Die in Figur 3 dargestellten Widerstandsbahnen 300 des Sensors 16 bzw. 302 des Sensors 18 weisen im Gegensatz zu Figur 2 gleiche Längen auf. Zur Erzeugung des Verhaltens gemäß Figur 4 wird beispielsweise in der Versorgungsspannungszuleitung 116 der Widerstandsbahn 302 des Sensors 18 ein widerstandsbehaftetes Element, insbesondere ein Widerstand 304, eingefügt. Wie eine Verlängerung einer der Widerstandsbahnen gemäß Figur 2, führt diese Maßnahme dazu, daß für jede Position der Schleifer der die Signalgröße bildende Spannungsabfall zwischen Schleifer und negativem Pol bzw. der Spannungsabfall vom positiven Pol der Versorgungsspannung zu den Schleifern betragsmäßig unterschiedlich, d.h. für die mit den widerstandsbehafteten Element 304 versehenen Widerstandsbahn kleiner ist als für die jeweils anderen Bahnen. Ein Kennlinienverhalten gemäß Figur 4 ist auf diese Weise zu erreichen. Dabei ist zu beachten, daß in Figur 3 die dem Sensor 18 zugeordnete Charakteristik eine Form gemäß der Kennlinie 202 in Figur 4 annimmt, während die dem Sensor 16 zugeordnete Charakteristik die Form der Kennlinie 200 besitzt.
In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 2 und 3 wurden die beschriebenen Maßnahmen jeweils im Bereich des positiven Anschlusses der Sensoren vorgenommen. Die gleiche Wirkung ohne Beeinträchtigung des Kerngedankens läßt sich auch mit den erwähnten Maßnahmen im Bereich des negativen Pols erreichen.
Ferner ist anzumerken, daß in einem Ausführungsbeispiel die vom Steuer- und Regelsystem durchgeführte Lageregelung eines Leistungsstellgliedes in Abhängigkeit des Sensors erfolgt, dem eine Kennlinie gemäß 200 zugeordnet ist. Der andere Sensor, mit einer Kennlinie geringerer Steigung, dient zur Funktionsüberwachung dieses Sensors.
Unregelmäßigkeiten in der Versorgungsspannung der Sensoren, insbesondere solche, die eine betragmäßige Änderung des Signalbereichs der Sensorsignalgrößen zur Folge haben, führen zur Verschiebung der Kennlinien 200 und 202, wie es strichliert in Figur 4 beispielhaft für eine betragsmäßige Vergrößerung der Signalbereiche anhand der Kennlinien 200a und 202a dargestellt ist.
Betrachtet man die Signalgrößen der beiden Sensoren, so besteht zwischen ihnen ein fester linearer Zusammenhang, der in Figur 5 beispielhaft durch die durchgezogene Linie 310 verdeutlicht ist. Dabei ist auf der horizontalen Achse nach Figur 5 die Signalgröße des einen, auf der vertikalen Achse die Signalgröße des oder der jeweils anderen Sensoren aufgetragen.
Eine Änderung der Versorgungsspannung beispielsweise infolge von Spannungseinbrüchen und/oder Drifterscheinungen gegenüber dem Normalzustand gemäß Kennlinie 310 führt zu einer Verschiebung der Kennlinie im Diagramm nach Figur 5. Eine Erhöhung der Versorgungsspannung und die daraus resultierende Verschiebung der Kennlinie 310 ist durch die strichliert aufgetragene Kennlinie 312 in Figur 5 dargestellt. Bei einer Erhöhung der Versorgungsspannung findet eine Verschiebung der Kennlinie derart statt, daß die Kennlinienpunkte mit unterschiedlicher Größe im Diagramm der Figur 5 nach oben mit einer Tendenz nach rechts verschoben werden.
Diese Tatsache wird zur Auswertung der Funktionsfähigkeit der Erfassungsvorrichtung, wie es im Flußdiagramm nach Figur 6 verdeutlicht ist, verwendet. Nach Start des Programmteils werden die Signalgrößen (Ui,j) der einzelnen Sensoren gemäß Schritt 400 eingelesen. Danach wird in Schritt 402 die Signalgröße (Ujt) eines oder mehrerer Sensoren in Abhängigkeit der Signalgröße (Ui) des oder der jeweils anderen Sensoren mittels eines vorgegebenen, den Normalzustand repräsentierenden Kennfelds gemäß Figur 5 (310) bestimmt. Im darauffolgenden Abfrageschritt 404 werden dieser bzw. diese aus dem Kennfeld für den Normalzustand ausgelesenen, theoretischen Signalgrößen (Ujt) mit den tatsächlich erfaßten Signalgrößen (Uj) der betroffenen Sensoren verglichen und abgefragt, ob theoretischer und tatsächlicher Wert sich zueinander in einem vorgegebenen Toleranzband befinden. Beispielsweise kann dies durch Bildung des Betrags der Differenz zwischen theoretischem und tatsächlichem Wert und der Abfrage, obdie Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, vorgenommen werden. Ist letzteres der Fall, so wird auf eine Fehlfunktion der Sensoren durch Unregelmäßigkeiten im Versorgungsspannungsbereich geschlossen (Schritt 406), während bei einem negativen Ergebnis der Abfrage in Schritt 404 die Sensoren als funktionstüchtig bewertet werden. Nach den Schritten 408, bzw. im Fehlerfall 406, wird der Programmteil nach Figur 3 beendet und gegebenenfalls erneut gestartet.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise bei einer den Betätigungsgrad eines Fahrpedals oder einer Drosselklappe des Kraftfahrzeugs erfassenden Vorrichtung mit mehreren, den Betätigungsgrad erfassenden Meßeinrichtungen, die über eine gemeinsame Spannungsversorgung verfügen, eine Überprüfung auf Unregelmißigkeiten im Bereich dieser gemeinsamen Spannungsversorgung in jedem Betriebspunkt, während des Betriebszyklus der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Erfassung des Betätigungsgrades eines Fahrpedals oder einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens zwei diesen Betätigungsgrad erfassenden Meßeinrichtungen, die als Potentiometer mit gemeinsamer Spannungsversorgung ausgeführt sind, und die wenigstens zwei den Betätigungsgrad repräsentierende Signalgrößen nach Maßgabe vorgegebener Kennlinien erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kennlinien wenigstens außerhalb der Extremwertbereiche des Betätigunsgrades über den Wertebereich des Betätigungsgrades im wesentlichen linear sind, wobei jede der im wesentlichen linearen Kennlinien den gesamten Wertebereich des Betätigungsgrades abdeckt, die Steigung der Kennlinie wenigstens einer der Meßeinrichtungen von dem bzw. den anderen Steigungswert(en) der anderen Meßeinrichtung(en) einen betragsmäßig abweichenden Wert aufweist, wobei der Unterschied zwischen den Signalgrößen der Meßeinrichtungen von einem Extremwert des Betätigungsgrads zum anderen hin betragsmäßig größer wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein widerstandsbehaftetes Element in der Versorgungsspannungsleitung der wenigstens einen Meßeinrichtung eingefügt wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei als Potentiometer ausgeführten Meßeinrichtungen die Länge der Widerstandsbahn wenigstens einer Meßeinrichtung von der Länge der oder den anderen Meßeinrichtungen abweicht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die Schwankungen der Versorgungsspannung der Meßeinrichtungen feststellen, wenn die Signalgrößen der Meßeinrichtungen mit voneinander abweichenden Steigungswerten nach Maßgabe eines vorgegebenen Toleranzbandes unzulässig voneinander abweichen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechnerelement (42) vorgesehen ist, welches zur Feststellung von Schwankungen der Versorgungsspannung der Meßeinrichtungen folgende Schritte ausführt:
    Erfassen der Signalgrößen der Meßeinrichtungen
    Bestimmen einer oder mehrerer Signalgrößen auf der Basis der jeweils anderen mittels einer einen Normalzustand repräsentierenden Kennlinie oder Kennfelds
    Vergleich der bestimmten mit den erfaßten Größen auf ein vorgegebenes Toleranzband
    Feststellen von Schwankungen bei Abweichung der Größen bezüglich des Toleranzbandes.
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