DE3826937A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur ueberwachung des uebergangswiderstandes bei einem als stellungsgeber dienenden potentiometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Schaltungs­ anordnungen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Die Leistung einer Brennkraftmaschine wird im allge­ meinen entsprechend dem Willen des Fahrers durch eine Stelleinrichtung, insbesondere durch ein Fahr­ pedal, beeinflußt. Zur Übertragung der Stellung des Fahrpedals sind neben mechanischen Verbindungen elek­ tronische Steuerungssysteme unter der Bezeichnung E Gas-Anlagen bekannt geworden. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen mit Unterflur- oder Heckmotoren oder Schubgelenkbussen können die notwendigen Pedalkräfte bei mechanischer Übertragung durch Gestänge oder Baudenzüge nur durch sorgfältige Verlegung niedrig und unabhängig von Karosseriebewegungen gehalten werden.

Bei den bekannten elektronischen Einrichtungen zum Steuern der Leistung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dient ein mit dem Gaspedal verbunde­ ner erster Stellungsgeber als Sollwertgeber, während ein zweiter Stellungsgeber als Istwertgeber mit der Drosselklappe oder dem Verstellhebel der Einspritz­ pumpe mechanisch gekuppelt ist. Eine Regeleinrich­ tung vergleicht elektrische Signale, welche den Sollwert und den Istwert darstellen und verstellt mittels eines Servomotors die Drosselklappe oder den Verstellhebel der Einspritzpumpe mit dem damit gekup­ pelten Stellungsgeber im Sinne einer Angleichung des Istwertes an den Sollwert.

In diesen bekannten E Gas-Anlagen , die mit elektri­ schen Analogsignalen arbeiten, werden als Stellungs­ geber im allgemeinen Potentiometer verwendet. Aus Sicherheitsgründen wird sowohl für den Sollwertgeber als auch für den Istwertgeber eine genaue Zuordnung von Schleiferstellung und Spannungswert innerhalb enger Toleranzen gefordert, die auch nach längerer Betriebsdauer erhalten bleiben soll. Infolge der Einwirkung der Atmosphäre, von Kraftstoff, Öl oder Kondenswasser können sich jedoch Übergangswiderstän­ de zwischen der Widerstandsbahn und dem darauf glei­ tenden Schleifer bilden, welche die ursprüngliche Zuordnung von Schleiferstellung und Spannungswert verändern. Dieses kann zu unerwünschten und auch gefährlichen Fahrzuständen führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine unerwünschte Erhöhung des Übergangswiderstandes zwischen der Widerstandsbahn und dem Schleifer eines Potentiometers sicher er­ kannt wird. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens anzugeben, die sich durch hohe Sicherheit und geringen Aufwand auszeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß eine Erhöhung des Übergangswiderstandes bereits erfaßbar ist, wenn noch kein sicherheitskritischer Wert erreicht ist. Außerdem läßt sich das erfindungs­ gemäße Verfahren mit einfachen Mitteln durchführen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung und Schaltungsanordnungen zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens möglich.

Dabei ist vorteilhaft, daß das erfindungsgemäße Ver­ fahren auch unter betriebsgemäßen Bedingungen durch­ geführt werden kann. So ist es beispielsweise mög­ lich, jeweils vor Fahrtantritt automatisch den Über­ gangswiderstand zu überprüfen. Dieses kann jedoch auch periodisch in den Pausen eines Betriebspro­ gramms erfolgen, welches die Nachführregelung bewerk­ stelligt oder während des Betriebsprogramms durch kurzzeitiges Prüfen, wenn die nachfolgend beschriebene Beeinflussung der gemessenen Schleiferspannung von einer Dauer ist, die klein gegenüber den Zeitkonstanten von Stelleinrichtung und Brennkraftmaschine ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung darge­ stellt und nachfolgend beschrieben.

Das Potentiometer 1 stellt einen Ist- oder Sollwert­ geber dar und ist dazu beispielsweise mit einer Dros­ selklappe oder einem Fahrpedal verbunden, was in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist. Dem Potentio­ meter 1 ist ein Abgleichwiderstand 7 parallelgeschal­ tet. In mechanischer Verbindung mit dem Schleifer des Potentiometers 1 steht ein Schalter 15, der an sich in bekannter Weise als Sicherheitskontakt dient. Sowohl das Potentiometer als auch der Schal­ ter 15 sind mit Anschlüssen 6, 9, 8, 16, 17 eines digitalen Steuergerätes 20 verbunden.

Das digitale Steuergerät 20 besteht im wesentlichen aus einem Mikrocomputer 12, von welchem der Über­ sichtlichkeit halber nur ein Multiplexer 13 und ein Analog/Digital-Wandler 14 dargestellt ist. Den Ein­ gängen 10, 11 zugeführte Gleichspannungen werden in digitale Signale umgewandelt. Innerhalb des Steuer­ gerätes 20 ist ferner eine Schaltung zur Spannungs­ versorgung des Potentiometers 1 vorgesehen, die aus einer nicht dargestellten Referenzspannungsquelle besteht, deren Spannung Uref über den Anschluß 3 einem Operationsverstärker 4 zugeführt wird. Zwi­ schen dem Ausgang des Operationsverstärkers 4 und dem Anschluß 6 bzw. dem Potentiometer 1 ist ein Strommeßwiderstand 5 vorgesehen.

Anstelle des Operationsverstärkers kann auch ein integrierter Spannungsregler verwendet werden, den die Spannung Uref als Bezugsspannung zugeführt wird.

Da der von dem Operationsverstärker gebildete Regel­ kreis die Spannung am Anschluß 6 konstant hält, ist die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers ein Maß für den Strom durch das Potentiometer 1 und den Abgleichwiderstand 7. Diese Spannung wird dem Eingang 11 des Mikrocomputers 12 zugeführt. Durch Vergleich mit für diese Spannung vorgesehenen Grenz­ werten kann somit festgestellt werden, ob zu wenig oder zu viel Strom durch das Potentiometer 1 fließt, das heißt, ob eine Unterbrechung oder ein Kurzschluß vorliegt oder ein Kontaktübergangswiderstand an den Klemmen 6 oder 8 oder ein fehlerhafter Parallelwiderstand zu Widerstand 7.

Zur Veranschaulichung der Überwachung des Übergangs­ widerstandes des Potentiometers 1 ist der Übergangs­ widerstand in der Zeichnung als separater Widerstand 2 dargestellt. Entsprechend der Winkelstellung des Potentiometers 1 nimmt die Spannung am Anschluß 9 einen Wert zwischen Massepotential (Anschluß 8) und der Versorgungsspannung Uref am Anschluß 6 an. Über den Eingang 10 wird diese Spannung dem Mikrocomputer 12 zugeführt, der aus dieser Spannung die Stellung des Potentiometers 1 berechnet und zur Regelung bzw. Steuerung verwendet.

Zur Überwachung des Übergangswiderstandes 2 ist zwischen den Anschlüssen 9 und 8 des Steuergerätes 20 eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 21 und einem Transistor 22 vorgesehen. Der Transistor 22 kann von einem Signal in den leitenden oder nichtlei­ tenden Zustand geschaltet werden, das von einem Aus­ gang 24 des Mikrocomputers 12 über einen Widerstand 23 der Basis des Transistors 22 zuführbar ist. Je nach Ausführung der Erfindung erzeugt der Mikrocom­ puter 12 beim Einschalten an seinem Ausgang 24 ein kurzzeitiges positives Signal oder in vorgegebenen Zeitabständen. Dadurch wird der Schleifer des Poten­ tiometers kurzzeitig belastet, so daß die Spannung am Anschluß 9 sinkt.

Der Transistor 22 als Schaltelement kann auch durch einen Feldeffekttransistor oder einen elektromechanischen Schalter ersetzt werden. Die Funktion der Gesamtschal­ tung wird dadurch nicht wesentlich beeinflußt.

Der Widerstand 21 ist derart bemessen, daß einer­ seits das Potentiometer während der Belastung durch den Widerstand 21 nicht überlastet wird und daß andererseits eine deutlich meßbare Spannungsverminde­ rung am Anschluß 9 entsteht, wenn der Übergangswider­ stand einen Wert erreicht hat, bei dem eine Anzeige oder andere geeignete Maßnahmen vorgesehen sind.

Der Innenwiderstand Ri einer von einem Potentiometer gebildeten Spannungsquelle als Funktion des Stellwin­ kels a des Potentiometers folgt der Gleichung:

Ri(a) = (Rges*a*Rges (1-a))/(Rges*a + Rges (1-a))
=Rges*a* (1-a).

Dabei ist Rges der Widerstand zwischen den beiden Endkontakten der Potentiometerbahn. Da der Eingangs­ widerstand des Mikrocomputers an seinem Eingang 10 wesentlich größer als der Innenwiderstand Ri ist, ergibt sich bei einer ersten Messung eine Spannung am Anschluß 9 von U 1 = Uref Bei einer zweiten Messung, bei welcher der Transistor 22 leitend ist, beträgt die Spannung U 2 = Uref a R 21 / (R 21 + Ri (a) + Rüs). Dabei ist R 21 der Widerstandswert des Widerstandes 21 und Rüs der Übergangswiderstand des Schleifers. Mit Hilfe eines entsprechenden Programms ist es im Mikro­ computer möglich, durch beide Messungen den Wider­ stand Rüs zu ermitteln, mit einem vorgegebenen Wert zu vergleichen und entsprechende Maßnahmen zu ergrei­ fen, beispielsweise eine Warnlampe aufleuchten zu lassen.

Zusammen mit der Überwachung des Stroms durch das Potentiometer mit Hilfe des Strommeßwiderstandes 5 werden somit die wichtigsten Fehlerquellen im Be­ reich des Potentiometers überwacht.

Claims (6)

1. Verfahren zur Überwachung des Übergangswiderstan­ des bei einem als Stellungsgeber dienenden Potentio­ meter einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, insbe­ sondere für ein Kraftfahrzeug, wobei das Potentiome­ ter mit einer im wesentlichen konstanten Spannung beaufschlagt wird und die Spannung am Schleifer des Potentiometer einer Auswerteeinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Schleifer mit einem Widerstand belastet wird und daß der Unterschied zwischen den bei Belastung und ohne Belastung anliegenden Spannungen ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß aus den bei Belastung und ohne Belastung anliegenden Spannungen ein dem Übergangswiderstand entsprechender Wert berechnet und mit einem maximal zulässigen Wert verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Belastung und der Vergleich mit dem maximal zulässigen Wert jeweils nach dem Einschalten der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Belastung und der Vergleich mit dem maximal zulässigen Wert während des Betriebs der Steuer- und/oder Regeleinrichtung von Zeit zu Zeit erfolgt.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfah­ rens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schleifer des Potentio­ meters (1) mit einem Analogsignaleingang (10) eines Mikrocomputers (12) verbunden ist, daß der Schleifer ferner über einen Widerstand (21) und einen Halblei­ terschalter (22) mit festem Potential verbindbar ist und daß der Halbleiterschalter (22) vom Mikrocompu­ ter (12) steuerbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Potentiometer (1) eine Ver­ sorgungsspannung über einen Strommeßwiderstand (5) zuführbar ist, daß die Spannung am Strommeßwider­ stand (5) an einem weiteren Analogsignaleingang (11) des Mikrocomputers (12) ansteht und daß aus der Spannung am Strommeßwiderstand (5) der durchfließende Strom gemessen und mit Grenzwerten verglichen wird.