DE102006006888A1

DE102006006888A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Resetzeitpunkts und/oder zur Driftkompensation bei einem Brennraumdrucksensor

Info

Publication number: DE102006006888A1
Application number: DE102006006888A
Authority: DE
Inventors: Mathias Klenk; Thomas Walker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-10-04
Also published as: US7669456B2; FR2897430A1; FR2897430B1; US20070192044A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung des Resetzeitpunkts bei einem Drucksensor, der den Druck in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine erfasst und ein entsprechendes Drucksignal abgibt. Hierbei weist der Druckverlauf im Brennraum wenigstens einen Hochdruckbereich (Kompressionsbereich) auf. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Bestimmung des Resetzeitpunkts abhängig von wenigstens einem in der Hochdruckphase erfassten Druckwert geschieht. Durch die Erfindung wird es dem Sensor intern ermöglicht, einen günstigen Zeitpunkt zum Zurücksetzen der Drift aus dem Druckbereich zu bestimmen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt sich aus dem Druckverlauf der Kompressionsphase eine Hilfsdrehzahlinformation, die dann dazu genutzt wird, den Resetzeitpunkt zu erzeugen. Das Verfahren erfordert nur geringen schaltungstechnischen Aufwand und lässt sich deshalb auch in einem ASIC ohne komplexe Signalverarbeitung realisieren. Es funktioniert unter fast allen bekannten Motorbetriebszuständen.

Description

Die Erfindung geht aus von Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche.
Ein Brennraumdrucksensor bei einer Brennkraftmaschine misst während dem Motorbetrieb den Druckverlauf im Brennraum. Zur Messung wird üblicherweise das piezoelektrische oder piezoresistive Messprinzip verwendet.
Thermische Einflüsse führen im Betrieb zu Verspannungen im Sensor, die sich als Drift bemerkbar machen. Auch die elektronische Auswertung eines piezoelektrischen Sensorelements ist durch Leckströme und Isolationswiderstände sehr driftanfällig. Diese Driften müssen kompensiert werden, entweder durch zeitkontinuierliches Messen und Nachführen oder durch zeitdiskretes Zurücksetzen zu einem Zeitpunkt, an dem eine Störung im Messsignal nicht relevant ist. Bei der heutigen Auswertung des Druckverlauf wird nur die Hochdruckphase genutzt (0–360°KW). Der Zeitpunkt zum Zurücksetzen darf erst danach erfolgen (360–720°KW), wobei der Ansaugdruckbereich (540–720°KW) ideal wäre. Dieser ideale Zeitpunkt zum Zurücksetzen ist nur sehr ungenau zu bestimmen, da der Brennraumdrucksensor keine Drehwinkelposition vom Motor-Steuergerät geliefert bekommt und Motordrehzahl sowie Druckverlauf im Betrieb stark schwanken.
Aus der DE 197 49 814 A1 ist bekannt, zur Ausschaltung des Nullpunktfehlers (Drift) des Zylinderdrucksensors bzw. der Zylinderdrucksensoren eine Korrektur anhand eines Referenzpunktes durchzuführen. Als Referenzpunkt kann dabei ein Kurbelwellenwinkel gewählt werden, bei dem der Druck ungefähr bekannt ist. Dies ist beispielsweise im Ladungswechsel-OT (OT = oberer Totpunkt) der Fall. Im Ladungswechsel-OT entspricht der Brennraumdruck bzw. Zylinderdruck bei Saugmotoren etwa dem Umgebungsdruck.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung des Resetzeitpunkts bei einem Drucksensor, der den Druck in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine erfasst und ein entsprechendes Drucksignal abgibt. Hierbei weist der Druckverlauf im Brennraum wenigstens einen Hochdruckbereich (Kompressionsbereich) auf. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Bestimmung des Resetzeitpunkts abhängig von wenigstens einem in der Hochdruckphase erfassten Druckwert geschieht.
Durch die Erfindung wird es dem Sensor intern ermöglicht, einen günstigen Zeitpunkt zum Zurücksetzen der Drift aus dem Druckbereich zu bestimmten.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt sich aus dem Druckverlauf der Kompressionsphase eine Hilfsdrehzahlinformation, die dann dazu genutzt wird, den Reset-Zeitpunkt zu erzeugen. Das Verfahren erfordert nur geringen schaltungstechnischen Aufwand und lässt sich deshalb auch in einem ASIC ohne komplexe Signalverarbeitung realisieren. Es funktioniert unter fast allen bekannten Motorbetriebszuständen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bestimmung des Resetzeitpunkts derart geschieht, dass während des Hochdruckbereichs eine Zeit zwischen zwei vorgegebenen Werten des Drucksignals erfasst wird und abhängig von der Zeit der Resetzeitpunkt bestimmt wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die erfasste Zeit mit einem Faktor zu einer weiteren Zeit multipliziert wird und nach Erreichen des zweiten vorgegebenen Wertes des Drucksignals und Ablauf der weiteren Zeit der Resetzeitpunkt bestimmt wird.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die erfasste Zeit mit einem Faktor zu einer weiteren Zeit multipliziert wird und nach Erreichen des zweiten vorgegebenen Wertes des Drucksignals und Ablauf der weiteren Zeit und nach Unterschreiten eines dritten Wertes des Drucksignals der Resetzeitpunkt bestimmt wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Driftkompensation eines Drucksensors, der den Druck in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine erfasst und ein entsprechendes Drucksignal abgibt, wobei der Druckverlauf im Brennraum wenigstens einen Hochdruckbereich (Kompressionsbereich) aufweist, und zur Driftkompensation ein Resetzeitpunkt bestimmt wird. Auch bei diesem Verfahren besteht der Kern der Erfindung darin, dass die Bestimmung des Resetzeitpunkts abhängig von wenigstens einem in der Hochdruckphase erfassten Druckwert geschieht.
Darüber hinaus besteht die Erfindung in einer Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.
Weitere Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Zeichnung
Die 1 zeigt einen typischen zeitlichen Druckverlauf, die 2 eine Verfahrensablauf und die 3 schematisch eine Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsbeispiel
In dem folgenden Ausführungsbeispiel wird beispielhaft die Erfindung beschrieben.
Wie schon erwähnt wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aus dem Druckverlauf der Kompressionsphase eine Hilfsdrehzahlinformation bestimmt, die dann dazu genutzt wird, den Reset-Zeitpunkt zu erzeugen. Das Verfahren erfordert nur geringen schaltungstechnischen Aufwand und lässt sich deshalb auch in einem ASIC ohne komplexe Signalverarbeitung realisieren. Es funktioniert unter fast allen bekannten Motorbetriebszuständen.
Mittels zweier Druckschwellen (S1 und S2 in 1) wird in der Kompressionsphase ein Zeitsignal (t2–t1) gemessen, das näherungsweise reziprok-proportional zur Drehzahl des Motors ist. Dieses Zeitsignal (t2–t1) wird mit dem Faktor F_mult multipliziert und ergibt ab der zweiten Schwelle S2 gerechnet, den Reset-Zeitpunkt t3.
Eine erweitete Funktion wird mittels der Schwelle S3 (siehe 1) realisiert: Beim errechneten Reset-Zeitpunkt t3 muss solange gewartet werden, bis der Sensor die Schwelle S3 unterschreitet. Dadurch wird vermieden, dass ein Reset in der Hochdruckphase erfolgt. In der 1 ist der Schwellenwert S3 zum errechneten Resetzeitpunkt t3 bereits unterschritten.
Durch die Positionierung der Schwellen S1 und S2 in der Kompressionsphase ist die angenäherte Drehzahlmessung unabhängig von der Verbrennung. Eine Drehzahlerhöhung durch die Verbrennung tritt zwar in der Zeit F_mult·(t2t1) auf, wenn jedoch F_mult·(t2t1) nicht zu groß gewählt wird, bleibt der Resetzeitpunkt innerhalb der Niederdruckphase. S1, S2 und F_mult sind applizierbar, wodurch eine Anpassung auf andere Brennverfahren, Motoren und Einbausituationen möglich ist.
Die Realisierung des Ablaufs geschieht durch eine diskrete oder integrierte Schaltung (ASIC). Wenn das Drucksignal die Schwelle S1 überschreitet, dann wird ein Zähler bei 0 gestartet. Bei Erreichen der Schwelle S2 stoppt der Zähler. Der Zählerstand wird mit dem Faktor F_mult multipliziert. Ab der Schwelle S2 zählt der Zähler mit neu errechnetem Zählerstand rückwärts bis auf 0 und löst dann den Reset aus.
Als Option bzw. weitere Ausgestaltung der Erfindung kann eine Schwelle S3 vorgesehen sein. Zum Zeitpunkt des Reset wird geprüft, ob die Schwelle S3 unterschritten wurde. Ist dies der Fall wird der Reset ausgeführt. Ist die Schwelle S3 nicht unterschritten, wird der Reset verzögert bis Schwelle S3 unterschritten ist. Dieser Ablauf kann sowohl hardware- als auch softwaremäßig durchgeführt werden.
Beim Reset zum Zeitpunkt t3 wird der dann vorliegende Messwert des Drucksensors auf einen definierten Wert, insbesondere auf den Wert „0", gesetzt. Hierdurch wird eine Driftkompensation erzielt.
Die Anwendung der Erfindung kann auf das Ausgangssignal des Drucksensors die folgende Wirkung haben: Bei einem Drift, insbesondere größeren Ausmaßes, entstehen im Ausgangssignal kleine Kompensationsstufen zum Resetzeitpunkt.
Die 2 zeigt schematisch den Ablauf des beschriebenen Verfahrens. Die 3 beschreibt dazu die Vorrichtung. Die in 2 gezeigten Schritte werden im Block 33 der 3 ausgeführt. Der im Block 33 ermittelte Resetzeitpunkt wird als Signal R dem Block 32 zugeführt, in dem die Driftkompensation ausgeführt wird. Im Block 32 können neben der Driftkompensation noch weitere Maßnahmen zur Signalaufbereitung stattfinden, damit das den Brennraumdruck repräsentierende Signal „Druck" dem Motorsteuergerät 34 zugeführt werden kann.
Nach dem Startschritt 201 wird im Schritt 202 der Zählerwert Z auf den Wert Null gesetzt. Im Schritt 203 wird der aktuelle Ausgangswert p des Sensors 31 gelesen. Wird im Schritt 204 festgestellt, dass der Druckwert p die Schwelle S1 nicht überschreitet, so wird der Zählerwert Z = 0 beibehalten und der Druckwert p im Block 203 aktualisiert.
Wird jedoch im Block 204 festgestellt, dass die Schwelle S1 überschritten worden ist, so wird der Zählerwert Z im Block 205 um eine Einheit heraufgesetzt. Dieses Heraufsetzen geschieht so lange bis im Block 206 festgestellt wird, dass der Druckwert P die zweite Schwelle S2 überschreitet. Ist dies der Fall, so wird im Block 207 der Zählerwert Z mit dem applizierbaren Faktor F_mult zu einem neuen Zählerwert Z multipliziert. Durch die Abfrage im Block 209 wird der Zähler im Block 208 so lange heruntergezählt, bis der Wert Null erreicht ist. Ist dies der Fall und wird in der Abfrage 210 festgestellt, dass der Schwellenwert S3 unterschritten ist, so wird im Block 211 ein Reset mit Abgabe des Signals R an den Block 32 ausgelöst. Nach dem Endschritt 212 wird der in der 2 gezeigte Ablauf erneut durchlaufen.

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Resetzeitpunkts bei einem Drucksensor, der den Druck in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine erfasst und ein entsprechendes Drucksignal abgibt, wobei der Druckverlauf im Brennraum wenigstens einen Hochdruckbereich (Kompressionsbereich) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Resetzeitpunkts (t3) abhängig von wenigstens einem in der Hochdruckphase erfassten Druckwert (p) geschieht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Resetzeitpunkts (t3) derart geschieht, dass während des Hochdruckbereichs eine Zeit (t2–t1) zwischen zwei vorgegebenen Werten (S1, S2) des Drucksignals (p) erfasst wird und abhängig von der Zeit der Resetzeitpunkt (t3) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Zeit (t2–t1) mit einem Faktor (F_mult) zu einer weiteren Zeit multipliziert wird und nach Erreichen des zweiten vorgegebenen Wertes (S2) des Drucksignals und Ablauf der weiteren Zeit der Resetzeitpunkt (t3) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Zeit (t2–t1) mit einem Faktor (F_mult) zu einer weiteren Zeit multipliziert wird und nach Erreichen des zweiten vorgegebenen Wertes (S2) des Drucksignals und Ablauf der weiteren Zeit und nach Unterschreiten eines dritten Wertes (S3) des Drucksignals der Resetzeitpunkt (t3) bestimmt wird.
Verfahren zur Driftkompensation eines Drucksensors, der den Druck in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine erfasst und ein entsprechendes Drucksignal abgibt, wobei der Druckverlauf im Brennraum wenigstens einen Hochdruckbereich (Kompressionsbereich) aufweist, und zur Driftkompensation ein Resetzeitpunkt bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Resetzeitpunkts (t3) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche stattfindet.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.