DE19726485C2

DE19726485C2 - Vorrichtung zur Lastermittlung an einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19726485C2
Application number: DE19726485A
Authority: DE
Inventors: Joerg Neugaertner
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-06-21
Filing date: 1997-06-21
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2017-06-22
Also published as: EP0990092B1; WO1998059161A1; JP2002504973A; US6456926B1; DE59805820D1; EP0990092A1; DE19726485A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lastermittlung an einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Vorrichtungen zur Lastermittlung an Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen sind bekannt. So wird bei einem bekannten Verfahren aus der Drehzahl und der Stellung eines die Leistung der Brennkraftmaschine bestimmenden Stellgliedes (Drosselklappenwinkel) aus einem Kennfeld die Luftmasse bestimmt, wobei aus der aus dem Kennfeld ausgelesenen Luftmasse die Last berechnet wird, die zur weiteren Steuerung/Regelung der Brennkraftmaschine herangezogen wird.

Daneben gibt es gleichartig arbeitende Vorrichtungen, bei denen als Betriebsparameter der Brennkraftmaschine neben der Drehzahl auch ein Saugrohrdruck oder auch die Luftmasse direkt erfaßt wird. Diese beiden Vorrichtungen, die als Betriebsparameter den Saugrohrdruck beziehungsweise die Luftmasse berücksichtigen, haben den Nachteil, daß für diese Betriebsparameter ein eigener Sensor vorgesehen werden muß, der gerade bei Serienproduktionen von Brennkraftmaschinen einen erheblichen Kostenfaktor darstellt, zumal diese Sensoren sehr teuer sind. Darüber hinaus erfordern diese zusätzlichen Sensoren einen weiteren Montageaufwand und beinhalten darüber hinaus eine Fehlerquelle, da die Sensoren ausfallen können.

Dem gegenüber ist die erstgenannte Vorrichtung, die die Drehzahl und den Drosselklappenwinkel berücksichtigt, zwar kostengünstig, weil ein weiterer Sensor entfällt; dieser Vorrichtung haften aber auch die Nachteile an, daß sie ungenau ist, weil es sich um ein indirektes Meßverfahren handelt, daß die Zuordnung von gemessener Drehzahl und gemessenem Drosselklappenwinkel zu der aus dem Kennfeld ausgelesenen Luftmasse stark fehlerbehaftet ist, daß nur eine sehr ungenaue instationäre Lasterfassung möglich ist und daß eine Berücksichtigung von atmosphärischen Bedingungen nicht gegeben ist, da die Luftmasse als Kennfeld über der Drehzahl und dem Drosselklappenwinkel in einem Prüfstandsversuch (Prüfreihe) nur bei bestimmten konstanten atmosphärischen Bedingungen ermittelt und abgelegt wird.

Aus der DE 42 19 015 A1 ist es bekannt, den aktuell herrschenden Luftdruck zu erfassen. Hierzu wird ein an einem Motor angeordneter Sensor eingesetzt, dessen elektrisches Signal nur der Steuer- beziehungsweise Regeleinheit zur Steuerung beziehungsweise zur Regelung des Motors zugeführt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lastermittlung an einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges anzugeben, die die geschilderten Nachteile vermeidet und bei vermindertem Montage- und Kostenaufwand eine genaue Aussage über die Last der Brennkraftmaschine liefert.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Erfassung zumindest eines weiteren Parameters, der nicht Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ist, und die anschließende Berücksichtigung bei der Lastermittlung hat den Vorteil, daß die aus dem Kennfeld in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ausgelesenen Werte, die die Last der Brennkraftmaschine darstellen oder aus denen die Last der Brennkraftmaschine berechnet wird, um weitere Parameter, wie beispielsweise atmosphärische Bedingungen (zum Beispiel Luftdruck und Lufttemperatur), zu korrigieren, um schnell und kostengünstig zu korrigieren und einen sehr genauen Wert für die tatsächliche Last der Brennkraftmaschine zu bestimmen.

Weiterhin ist von Vorteil, daß der weitere Parameter von einem schon im Fahrzeug vorhandenen Sensor erfaßt wird, so daß dadurch ein Extra-Sensor zur Erfassung des weiteren Parameters entfallen kann. Dies verringert den Montageaufwand, die Ersatzteilhaltung und die Fehleranfälligkeit, da zumindest ein Sensor weniger vorhanden ist, der ausfallen kann. Darüber hinaus entfällt auch die gesamte Verdrahtung für einen solchen Extra- Sensor, so daß dadurch auch Gewichtseinsparungen möglich sind. Der aktuelle Meßwert des weiteren Parameters wird der Steuereinrichtung über eine Datenleitung, insbesondere einen CAN-Bus, übermittelt. Der als Druck- und/oder als Temperatursensor ausgebildete Sensor ist beispielsweise Bestandteil einer Klimaanlage zur Regelung des Riegels der Klimaanlage des Fahrzeuges, Bestandteil eines Tanksystemes zur Erfassung von Undichtigkeiten eines Tankes des Fahrzeuges oder auch einer pneumatisch arbeitenden Zentralverriegelungsanlage. Das heißt, es wird der Effekt ausgenutzt, schon bei anderen Steuereinrichtungen vorhandene Sensoren zu wiederum anderen Steuereinrichtungen zu übertragen, die dann diesen Meßwert für ihre eigenen Aufgaben verwenden können.

Somit hat die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin die Vorteile, daß sofort mit Start der Brennkraftmaschine die atmosphärischen Bedingungen vorliegen und somit die Last in Abhängigkeit dieser Bedingungen korrigiert werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die atmosphärischen Bedingungen wesentlich von den Bedingungen abweichen, die beim Prüfstandsversuch zugrunde gefegt worden sind. Weiterhin kann nicht nur die aus dem Kennfeld ausgelesene Luftmasse in Abhängigkeit von dem weiteren Parameter korrigiert werden, sondern es ist auch eine Korrektur von weiteren Betriebsparametern (zum Beispiel genauere Ermittlung des Saugrohrdruckes) und auch die Vorgabe beziehungsweise die Korrektur von vorgegebenen Vorsteuerwerten für zum Beispiel die Lambda- oder Leerlaufregelung möglich.

Diese Vorrichtung ist im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Vorrichtung mit einem schon im Fahrzeug vorhandenen Drucksensor,

Fig. 2: Vorrichtung mit einer Datenleitung,

Fig. 3: zumindest teilweise den inhaltlichen Aufbau der Steuereinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Drucksensor, der schon im Fahrzeug vorhanden ist, jedoch nicht zur Erfassung von Betriebsparametern einer im Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Der Ansaugtrakt ist dargestellt durch ein Saugrohr 1 mit einem Luftfilter, der in an sich bekannter Weise einen Lufteinlaßbereich 2 aufweist, wobei die vom Lufteinlaßbereich 2 in den Luftfilter einströmende Luft in das Saugrohr 1 gelangt. Hinter dem Luftfilter ist eine Drosselklappe 3 angeordnet. Zur Messung der Stellung der Drosselklappe 3 ist ein Positionssensor 4 vorhanden, dessen Ausgangssignal einer Steuereinrichtung 5 zugeführt wird. Dieser Positionssensor 4 ist für die Regelung des Betriebes der Brennkraftmaschine zwangsweise erforderlich und somit vorhanden. Die Erfindung ist vorzugsweise bei Ottomotoren mit Drosselklappe anwendbar, kann aber auch mit anderen Stellgliedern zur Leistungseinstellung der Brennkraftmaschine und auch bei Dieselmotoren betrieben werden.

Der Steuereinrichtung 5 werden weitere Eingangsparameter 6 (wie Drehzahl der Brennkraftmaschine und weitere Betriebsparameter sowie gegebenenfalls Umgebungsgrößen) zugeführt, wobei zumindest auf Basis des Ausgangssignales des Positionssensors 4 und der weiteren Eingangsparameter 6 Ausgangssignale 7 erzeugt werden, die beispielsweise die Einspritzeinrichtung der Brennkraftmaschine ansteuern.

Der Atmosphärendruck wird von einem schon im Fahrzeug vorhandenen Drucksensor 8 erfaßt, wobei dieser Drucksensor 8 den Atmosphärendruck zum Beispiel an ein Klimasteuergerät 9 übermittelt. In Abhängigkeit des von dem Drucksensor 8 erfaßten Atmosphärendruckes und weiterer Eingangsparameter 10 erzeugt das Klimasteuergerät 9 Ausgangssignale 11 zur Regelung des Betriebes der Klimaanlage. Das Klimasteuergerät 9 ist noch mit einem Temperatursensor 12 verschaltet. Auf diese Art und Weise wird der eigentlich dem Klimasteuergerät 9 zugeordnete Drucksensor 8, der darüber hinaus mit der Steuereinrichtung 5 verschaltet ist, dazu ausgenutzt, um den Atmosphärendruck zu messen, so daß ein separater Sensor entfällt. Die Steuereinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, zumindest aus den Ausgangssignalen des Positionssensors 4 und des nicht näher bezeichneten Drehzahlsensors eine Last der Brennkraftmaschine zu ermitteln und diese in Abhängigkeit des Ausgangssignales des Drucksensors 8 (und gegebenenfalls des Temperatursensors 12) zu korrigieren.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, wobei zumindest die Ausgangssignale der Sensoren 4 und 12 über eine Datenleitung 13 an die Steuereinrichtung 5 übertragen werden. An der Datenleitung 13 können noch weitere Sensoren und/oder Steuergeräte angeschlossen sein, wobei den weiterhin angeschlossenen Steuergeräten beziehungsweise einem Teil davon zumindest die Ausgangssignale der Sensoren 4 und/oder 12 zuführbar sind.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß auch der in Fig. 1 gezeigte Drucksensor 8 an der Datenleitung 13 angeschlossen sein kann, so daß zumindest die Steuereinrichtung 5 dessen Ausgangssignale über die Datenleitung 13 erhält. Weiterhin kann auch das Klimasteuergerät 9 über die Datenleitung 13 das Ausgangssignal des Drucksensors 8 beziehungsweise des Temperatursensors 12 erhalten. Denkbar ist auch, daß der Drucksensor 8 einem Tanksystem des Fahrzeuges zur Erfassung des Atmosphärendruckes zugeordnet ist. Hierbei ist die Verwendung eines Absolutdrucksensors und ein druckfreier Betriebszustand (Entlüftung) des Tankes erforderlich.

Fig. 3 zeigt zumindest teilweise den inhaltlichen Aufbau der Steuereinrichtung 5. Ergänzend zu den schon in den Fig. 1 und 2 gezeigten Sensoren, die bei der Steuereinrichtung 5 gemäß Fig. 1 und 2 auch vorhanden ist, ist ein Drehzahlsensor 14 gezeigt, wobei das Ausgangssignal des Positionssensors 4 und des Drehzahlsensors 14 einem ersten Kennfeld 15 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Temperatursensors 12 wird einem zweiten. Kennfeld 16 zugeführt, wobei auch eine andere Zuordnung der Ausgangssignale der Sensoren zu den jeweiligen Kennfeldern denkbar ist. Mittels dem aus dem Kennfeld 15 ausgelesenen Wert wird eine Berechnung 17 einer Grundlast durchgeführt, wobei auf Grundlage des aus dem Kennfeld 16 ausgelesenen Wertes eine Berechnung 18 einer in Abhängigkeit der Temperatur korrigierten Last erfolgt. Denkbar ist auch, anstelle von zwei Kennfeldern 15 und 16 mehrdimensionale Kennfelder einzusetzen, aus denen dann die Grundlast und direkt anschließend die korrigierte Last berechnet wird. Steht die korrigierte Last zur Verfügung, erfolgt noch eine Berechnung 19 einer erneut korrigierten Last, wobei diese erneut korrigierte Last in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des weiteren Sensors (Drucksensor 8), der über die Datenleitung 13 der Steuereinrichtung 5 zugeführt wird, korrigiert wird. Somit steht am Ende dieses Vorganges ein Ausgangssignal 20 zur Verfügung, das auf Basis der Drehzahl und des Drosselklappenwinkels berechnet und in Abhängigkeit von den atmosphärischen Bedingungen (Luftdruck und Lufttemperatur) korrigiert wurde. Dieses Ausgangssignal 20 kann dann in der Steuereinrichtung 5 weiter verarbeitet und/oder direkt über die Ausgänge 7 der Steuereinrichtung 5 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden. Bezugnehmend auf Fig. 2 können also der Steuereinrichtung 5 sowohl Eingangssignale zugeführt als auch die in der Steuereinrichtung 5 vorhandenen oder berechneten Werte über die Datenleitung 13 ausgegeben werden.

Bezugszeichenliste

1

Saugrohr mit Luftfilter

2

Lufteinlaßbereich

3

Drosselklappe

4

Positionssensor

5

Steuereinrichtung

6

weitere Eingangsparameter

7

Ausgangssignale

8

Drucksensor

9

Klimasteuergerät

10

weitere Eingangsparameter

11

Ausgangssignale

12

Temperatursensor

13

Datenleitung

14

Drehzahlsensor

15

Kennfeld

16

Kennfeld

17

Berechnung einer Grundlast

18

Berechnung einer korrigierten Last

19

Berechnung einer erneut korrigierten Last

20

Ausgangssignal

Claims

1. Vorrichtung zur Lastermittlung an einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, mit Sensoren zur Erfassung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und einer mit den Sensoren verbundenen Motor- Steuereinrichtung (5), wobei in Abhängigkeit der erfaßten Betriebsparameter aus einem Kennfeld in der Motor-Steuereinrichtung (5) zumindest ein die Last darstellender Wert ausgelesen wird und über einen Ausgang (7) ausgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein schon im Fahrzeug vorhandener Sensor zur Erfassung zumindest eines weiteren Parameters, der nicht Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ist, an einer weiteren Steuereinrichtung (9) des Fahrzeuges angeschlossen ist und die weitere Steuereinrichtung (9) mit der Motor-Steuereinrichtung (5) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor zur Erfassung des weiteren Parameters ein Drucksensor (8) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor zur Erfassung des weiteren Parameters ein Temperatursensor (12) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor- Steuereinrichtung (5) und die weitere Steuereinrichtung über eine Datenleitung (13), insbesondere ein CAN- Bus, miteinander verbunden sind.