ES2282274T3 - Procedimiento y dispositivo para supervisar un sensor. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para supervisar un sensor para registrar una variable de presión, que caracteriza la presión del aire alimentado a un motor de combustión interna, caracterizado porque se detecta un error, si una modificación de una cantidad de combustible, una variable de momento o una variable de activación de un regulador de cantidad no tiene como consecuencia ninguna modificación correspondiente de la variable de salida del sensor.

Description

Procedimiento y dispositivo para supervisar un sensor.

Estado de la técnica

La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para supervisar un sensor según los preámbulos de las reivindicaciones independientes.

Un procedimiento y un dispositivo para supervisar un sensor, que registra una variable de presión, que corresponde a la presión del aire alimentado al motor de combustión interna, se conoce por el documento DE-40 32 451 A1. Allí se describen diferentes procedimientos y formas de proceder para supervisar un sensor de presión de admisión. La señal de salida del sensor de presión de admisión se compara con una variable de referencia. Como variable de referencia se utiliza por un lado la señal de salida de un segundo sensor de presión de admisión. En una configuración adicional en determinados estados de funcionamiento, por ejemplo con números de revoluciones y cargas reducidos, se compara la señal de salida del sensor de presión de admisión con un sensor de presión atmosférica. En estados de funcionamiento estacionarios el valor medido se compara con un valor calculado basándose en la cantidad de combustible y el número de revoluciones del motor.

En esta forma de proceder es desventajoso que por un lado se requiere otro sensor o que la supervisión sólo puede realizarse en determinados estados de funcionamiento. Si estos estados de funcionamiento sólo se consiguen pocas veces, se producen posiblemente fases de funcionamiento largas con un sensor de presión de admisión defectuoso.

El resumen de patente japonesa volumen 2000, nº 07, del 29 de septiembre del 2000 (29-09-2000) y el documento JP 2000 097099 A, del 4 de abril de 2000 (04-04-2000) muestra un sensor de presión en el sistema de aire de un motor de combustión interna. Éste se detecta como defectuoso si tras accionar el interruptor de encendido no modifica la señal del sensor de presión dentro de un periodo de espera determinado. Esta modificación se identifica basándose en la diferencia entre el sensor de presión y un sensor de presión atmosférica. En este procedimiento es desventajoso que este procedimiento sólo se realice en el arranque del motor de combustión interna. Sin embargo un sensor defectuoso también puede aparecer espontáneamente en el funcionamiento normal del motor de combustión interna. Con este procedimiento no puede detectarse de manera segura un defecto correspondiente, dado que sólo comprueba, si durante el arranque tras superar un umbral de número de revoluciones y el transcurso de un periodo de espera se ha modificado la señal de presión. El técnico no puede deducir de esta objeción una consideración de la cantidad de combustible o una variable que caracterice la cantidad de combustible. En todo el documento no se menciona la cantidad de combustible o un parámetro de funcionamiento, que caracterice la cantidad de combustible. Según el documento JP-02 245 444 un sensor de presión defectuoso se detecta, si su señal no sigue a la de un sensor de válvula de estrangulación.

Ventajas de la invención

Debido a que se detecta un error, si una modificación de un parámetro de funcionamiento, que caracteriza la cantidad de combustible inyectada, no tiene como consecuencia ninguna modificación correspondiente de la variable de salida del sensor, es posible una detección segura, especialmente también en el funcionamiento dinámico del motor de combustión interna. Como parámetro de funcionamiento, que caracteriza la cantidad de combustible que va a inyectarse, pueden utilizarse diferentes variables. Según la invención se utilizan: variables de momento, como por ejemplo el momento buscado, señales de activación para elementos de regulación de cantidad o cantidades de combustible, que existen en un aparato de control para un motor de combustión interna. Es especialmente ventajosa la utilización de la forma de proceder según la invención con un sensor de presión de admisión, que registra la presión del aire, que se alimenta al motor de combustión interna. Sin embargo la forma de proceder también puede utilizarse con otros sensores.

Determinados errores, como por ejemplo una congelación de un sensor sólo aparecen en determinados estados de funcionamiento, por tanto es ventajoso, si la supervisión del sensor se produce en función de la presencia de determinados estados de funcionamiento.

Una congelación del sensor sólo aparece en determinados intervalos de temperatura de la temperatura del aire. La supervisión se produce, si una variable, que caracteriza la temperatura del aire, es inferior a un valor umbral.

Una supervisión sólo es segura y/o posible con gran precisión, si existen determinados valores de números de revoluciones y/o valores de cantidades de combustible. La supervisión se produce, si existen determinados valores para el número de revoluciones y/o la cantidad de combustible inyectada.

Es especialmente ventajoso si cuando se detecta un error se utiliza un valor de sustitución. Un valor de sustitución que puede calcularse de una manera especialmente sencilla se obtiene a partir del número de revoluciones y la cantidad de combustible que va a inyectarse. Mediante la utilización del valor de sustitución también es posible en caso de error un funcionamiento ulterior del motor de combustión interna, afectando a la precisión del control del motor de combustión interna sólo de manera irrelevante.

Los perfeccionamientos y configuraciones ventajosas y convenientes de la invención se caracterizan en las reivindicaciones dependientes.

Dibujos

La invención se explica a continuación mediante las formas de realización representadas en los dibujos. Muestran

la figura 1, un diagrama de bloques del sistema para el registro de la presión de admisión,

la figura 2, una representación detallada de la supervisión de la presión de admisión y

la figura 3, un diagrama de bloques para la representación de la formación de un valor de sustitución para la presión de admisión.

Descripción de los ejemplos de realización

A continuación se describe la forma de proceder según la invención con el ejemplo de un sensor de presión de admisión. Sin embargo la invención no está limitada a esta aplicación. La forma de proceder según la invención puede utilizarse en todos los sensores, en los que una modificación de un parámetro de funcionamiento tiene como consecuencia una modificación correspondiente de la señal de salida del sensor. La forma de proceder según la invención puede utilizarse especialmente también en un sensor para el registro de la cantidad de aire o una variable correlacionada con la presión de admisión o una variable que caracteriza la presión de admisión. La forma de proceder puede utilizarse especialmente también en un sensor para el registro de la cantidad de aire.

En la figura 1 se indica un sensor para el registro de la presión de admisión y el convertidor analógico-digital correspondiente como 100. Éste suministra una señal UP, que corresponde a la presión de admisión, a una línea 110 característica. Allí se convierte esta variable en una señal PR, que a su vez se conduce a un filtro 120. La señal P de salida del filtro 120 llega a través de un primer medio 130 de conmutación a un mando 140, que entonces transforma esta señal, para activar el motor de combustión interna o reguladores dispuestos en el motor de combustión interna de manera correspondiente.

En la segunda entrada del primer medio 130 de conmutación se encuentra una señal PS de salida de una simulación 135. Esta simulación 135 calcula una presión PS de admisión simulada basándose en diferentes variables.

El medio 130 de conmutación puede activarse mediante un primer control 150. Esto significa que si se detecta un error el primer control conmuta el primer medio 130 de conmutación a una posición tal, que la señal PS de salida de la simulación 135 llega al mando 140. El primer control 150 analiza señales de diferentes sensores 160, que por ejemplo caracterizan la cantidad QK de combustible que va a inyectarse y/o el número N de revoluciones del motor de combustión interna. Además se analiza preferiblemente la señal PR de salida del campo 110 característico para la supervisión de errores. Alternativa o complementariamente también puede procesarse directamente la señal P de salida del filtro 120 o la señal UP de salida del convertidor A-D del sensor 100.

Una configuración adicional se representa con líneas discontinuas. En ésta está dispuesto entre el primer medio 130 de conmutación y el mando 140 un segundo medio 170 de conmutación, que se activa por un segundo control 180. En caso de un error el segundo control 180 activa el medio 170 de conmutación de tal manera que la señal PA de salida de un retardo 175 llega al mando 140. Esto provoca, que en caso de detectar un defecto, se conserve el valor detectado en último lugar como libre de errores.

La señal de salida del sensor, que se proporciona por un convertidor A-D, se convierte mediante una línea 110 característica en una variable PR, que corresponde a la presión. Tras analizar las diferentes señales mediante el primer control y/o el segundo control se detectan diferentes errores.

Mediante una activación correspondiente del primer medio 130 de conmutación y/o del segundo medio 170 de conmutación puede utilizarse un valor PS de sustitución o un valor PA almacenado anteriormente como valor de sustitución en caso de detectar un error para el control del motor de combustión interna a través del mando 140. Para ello el retardo 175 almacena el valor detectado en último lugar como libre de errores. Este valor PA antiguo almacenado en el retardo 175 sirve entonces para el control del motor de combustión interna.

Mediante la primera supervisión y/o la segunda supervisión pueden detectarse diferentes errores. Así, por ejemplo, puede estar prevista para la señal UP o la señal PR una comprobación del intervalo de señales ("Signal-Range-Check") con un valor mínimo y/o máximo. Además puede realizarse una comprobación de validez con un sensor adicional tal como un sensor de la presión atmosférica en determinadas condiciones de funcionamiento.

Además puede estar previsto según la invención realizar una comprobación de validez con la cantidad de inyección y/u otro parámetro de funcionamiento, que tiene una influencia fundamental sobre la presión de admisión. Esta comprobación de validez se realiza preferiblemente de tal manera, que se detecta un error, cuando una modificación del parámetro de funcionamiento no tiene como consecuencia ninguna modificación correspondiente de la variable de salida del sensor.

Preferiblemente se utiliza como parámetro de funcionamiento una variable, que caracteriza la cantidad de combustible inyectada. Para ello puede emplearse por un lado un valor nominal para la cantidad de combustible que va a inyectarse y/o una variable de ajuste, que se utiliza para la activación de un elemento de ajuste que determina el combustible. Por ejemplo es adecuado el periodo de activación de una válvula electromagnética o de un actuador piezoeléctrico. Esta supervisión se representa con más detalle en la figura 2.

En caso de detectar un error correspondiente, así el primer conmutador 130 conmuta a la señal PS de sustitución simulada. Esto significa, que supervisa la capacidad de funcionamiento del sensor y que en caso de un defecto se utiliza la señal PS de sustitución. Para identificar la señal de sustitución se utiliza variables que caracterizan el estado de funcionamiento del motor de combustión interna. El valor así formado se filtra adicionalmente con un filtro, que presenta un componente de retardo. Una representación detallada de la formación del valor de sustitución se encuentra en la figura 3.

El primer control 150 está mostrado a modo de ejemplo con más detalle en la figura 2. En determinados estados de funcionamiento puede producirse el caso, de que el valor UP de presión de admisión permanezca constante, aunque se modifique la presión real de admisión. Un error de este tipo se denomina también congelación o helamiento del sensor. Para detectar este error se realiza la supervisión de errores mostrada en la figura 2.

La supervisión se realiza según la invención sólo en determinados estados de funcionamiento. En caso de existir un estado de funcionamiento tal, en el que la temperatura del aire de admisión se encuentra por debajo de un valor TLS umbral, y el número de revoluciones y la cantidad de combustible que va a inyectarse se encuentran dentro de determinados intervalos de valores, así tras un cambio de signo en la modificación de la cantidad de combustible que va a inyectarse se almacenan la cantidad existente actualmente y la presión de admisión existente actualmente como valores QKA o PA antiguos. Simultáneamente se inicia un contador de tiempo. Después de transcurrir un tiempo de espera se forman las diferencias QKD entre el valor QKA almacenado antiguo y el valor QK ahora actual de la cantidad de inyección. De manera correspondiente también se determina la modificación PD de la presión durante este tiempo de espera.

En caso de que el valor de la diferencia entre los valores de la cantidad de combustible sea superior a un valor QKDS umbral, entonces el valor de la modificación de la presión de admisión también debe ser superior a un valor PDS umbral. Si éste no es el caso, entonces se detecta un error.

En la figura 2 se muestra a modo de ejemplo una forma de realización de un dispositivo de supervisión de este tipo. A un primer comparador 200 se alimenta la señal TL de salida de un sensor 160c de temperatura, que proporciona una señal, que corresponde a la temperatura del aire de admisión. Además al comparador 200 se suministra un valor TLS umbral de un umbral 205. El comparador 200 carga a un circuito 210 Y una señal correspondiente. A un segundo comparador 230 se suministra la señal de salida de un campo 220 característico, en cuya entrada se encuentra la señal N del número de revoluciones de un sensor 160a del número de revoluciones. Además el campo 220 característico procesa una variable QK, que caracteriza la cantidad de combustible que va a inyectarse y que preferiblemente se proporciona por un mando 160b de cantidades. Además se suministra al comparador 230 un valor BPS umbral de un umbral 235. El comparador 230 carga igualmente al circuito 210 Y una señal correspondiente.

La variable QK llega además a una detección 250 de signos y a un filtro 260. La señal de salida de la detección 250 de signos se carga a un contador 270 de tiempo así como a un primer acumulador 262 y a un segundo acumulador 265.

La señal de salida del filtro 260 llega por un lado directamente con un signo positivo a un punto 285 de conexión y por otro lado a través del primer acumulador 262 con un signo negativo a la segunda entrada del punto 285 de conexión. El punto 285 de conexión carga una variable QKD a un medio 275 de conmutación. La señal QKD de salida del medio 275 de conmutación llega a un tercer comparador 280, en cuya segunda entrada se encuentra la señal QKDS de salida de un umbral 285. También se carga la señal de salida del comparador 280 al sistema 240 de análisis.

La señal P de salida del filtro 120 llega por un lado directamente con un signo positivo a un punto 287 de conexión y por otro lado a través del segundo acumulador 265 con un signo negativo a la segunda entrada del punto 287 de conexión. El punto 287 de conexión carga a un medio 276 de conmutación una variable PD. La señal PD de salida del medio 276 de conmutación llega a un cuarto comparador 290, en cuya segunda entrada se encuentra la señal PDS de salida de un umbral 295. También se carga la señal de salida del comparador 290 al sistema 240 de análisis.

El primer comparador 200 compara la temperatura TL del aire de admisión medida con el valor TLS umbral. En caso de que la temperatura TL del aire de admisión sea inferior al valor TLS umbral, llega una señal correspondiente al circuito 210 Y. El campo 220 característico forma un valor característico basándose en al menos el número de revoluciones y/o la cantidad de combustible que va a inyectarse, que caracteriza el estado de funcionamiento del motor de combustión interna. Este valor característico se compara en el comparador 230 con el valor BTS umbral. En caso de que el valor característico para el estado de funcionamiento sea superior al valor BPS umbral, entonces una señal correspondiente va al circuito 210 Y. En caso de cumplirse ambas condiciones, es decir si la temperatura del aire es inferior al valor TLS umbral y existen determinados estados de funcionamiento,
entonces es posible una supervisión.

Esta unidad lógica compuesta por los comparadores 200 y 230, los umbrales 205 y 235, el campo 220 característico y el circuito Y, da lugar a que la supervisión de la señal del sensor se produzca en función de la presencia de determinados estados de funcionamiento. La supervisión sólo se produce, cuando la temperatura del aire es inferior a un valor umbral y cuando existen determinados valores para el número de revoluciones y/o la cantidad de combustible inyectada.

La detección 250 de signos comprueba si existe una modificación del signo de la modificación de la cantidad de combustible. Esto significa, que se comprueba si la derivación a través del tiempo de la cantidad de combustible que va a inyectarse tiene un paso por cero. Si este es el caso, entonces en el acumulador 262 se depositan los valores actuales de la cantidad de combustible que va a inyectarse como valor QKA antiguo. De manera correspondiente se deposita en el segundo acumulador 265 el valor actual de la presión como valor PA antiguo. En este caso es especialmente ventajoso, cuando se filtra la cantidad de combustible que va a inyectarse antes del almacenamiento por medio del filtro 260.

Simultáneamente con el cambio de signo detectado se activa el contador 270 de tiempo. Basándose en el valor QK actual y el valor QKA antiguo para la cantidad de combustible se forma un valor QKD diferencial en el punto 285 de conexión, que indica la modificación de la cantidad de combustible desde el último cambio de signo. De manera correspondiente se forma en el punto 287 de conexión un valor PD diferencial correspondiente para la presión, que caracteriza la modificación de la presión de admisión desde el último cambio de signo.

Cuando el contador de tiempo ha expirado, es decir se ha cumplido un tiempo de espera determinado desde el último cambio de signo, entonces se compara la señal QKD diferencial por el comparador 280 con un valor QKDS umbral. De manera correspondiente se compara la presión PD diferencial con un valor PDS umbral correspondiente en el punto 290 de conexión. En caso de que los dos valores para la diferencia de la cantidad QKD de combustible y la presión PD diferencial sean en cada caso superior al valor umbral, así el dispositivo no detecta errores. Si sólo la diferencia de la cantidad QKD de combustible es superior al valor umbral y el valor PD para la presión es inferior al valor PDS umbral, entonces el dispositivo detecta errores. En este caso el control 150, es decir el sistema 240 de análisis, fija una señal correspondiente para la activación del conmutador 130.

En la forma de proceder representada en este caso se trata de una forma de realización. También son posibles otras formas de realización, así la comprobación también puede realizarse por medio de otras etapas de programa. Es fundamental detectar un error, cuando una modificación de un parámetro de funcionamiento, como por ejemplo de la cantidad de combustible que va a inyectarse, no tiene como consecuencia ninguna modificación correspondiente de la presión de admisión. En caso de que después de un cambio de signo de la modificación de la cantidad de combustible una modificación de la cantidad de combustible esté correlacionada con una modificación de la variable de presión, entonces no existe ningún error.

En lugar de la cantidad de combustible también pueden utilizarse otras variables, que caracterizan la cantidad de combustible que va a inyectarse, es decir que dependen de la cantidad de combustible o se determinan en función de la cantidad de combustible. Así puede utilizarse por ejemplo una variable de carga, una variable de momento y/o una variable de activación de un regulador de la cantidad.

En la figura 3 se representa la simulación 135 con más detalle. Los elementos ya descritos en la figura 1 están designados con signos correspondientes. La señal N del sensor 160a del número de revoluciones y la señal QK relacionada con la cantidad de combustible inyectada llegan a un campo 300 característico, cuya variable de salida llega a través de un filtro 310 a un medio 130 de conmutación. El número N de revoluciones también llega a través de una línea 320 característica y un punto 330 de conexión al filtro 310. En la segunda entrada del punto 330 de conexión se encuentra la señal de salida de una identificación 340 de signos.

En el campo 300 característico está depositado en función del estado de funcionamiento del motor de combustión interna un valor para la presión P de admisión.

Este valor almacenado corresponde a la presión de admisión en el estado estático. Para poder tener en cuenta estados dinámicos, está previsto el medio 310 de filtro. Este medio 310 de filtro está configurado preferiblemente como filtro PT1 y reproduce la evolución de la presión en el tiempo con una modificación del estado de funcionamiento. Es especialmente ventajoso cuando el comportamiento de transmisión de este medio de filtro puede variar en función del estado de funcionamiento del motor de combustión interna. Para ello está prevista especialmente la línea 320 característica, en la que en función de al menos el número N de revoluciones está depositada una variable, que determina el comportamiento de transmisión del medio 310 de filtro, ponderando la constante de tiempo del medio de filtro.

Además la identificación de signos determina el comportamiento de transmisión, que en función del signo de la modificación de presión proporciona una variable de corrección para la corrección de la señal de salida del campo 320 característico. La identificación de signos identifica si la presión aumenta o disminuye. Como variable de entrada para identificación de signos se utiliza preferiblemente la señal de salida del campo 300 característico. Es especialmente ventajoso cuando están previstas dos líneas 320 características utilizando una u otra línea característica en función de si la presión aumenta o disminuye.

Claims (9)

1. Procedimiento para supervisar un sensor para registrar una variable de presión, que caracteriza la presión del aire alimentado a un motor de combustión interna, caracterizado porque se detecta un error, si una modificación de una cantidad de combustible, una variable de momento o una variable de activación de un regulador de cantidad no tiene como consecuencia ninguna modificación correspondiente de la variable de salida del sensor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la supervisión del sensor se produce en función de la presencia de determinados estados de funcionamiento.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la supervisión se produce cuando una variable, que caracteriza la temperatura del aire es inferior a un valor umbral.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la supervisión se produce cuando existen determinados valores para el número de revoluciones y/o la cantidad de combustible inyectada.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque después de un cambio de signo de la modificación de la cantidad de combustible, una modificación de la cantidad de combustible está correlacionada con una modificación de la variable de presión.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un periodo después del cambio de signo de la modificación de la cantidad de combustible se compara el valor actual de la cantidad de combustible con el valor de la cantidad de combustible en el momento del cambio de signo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuando se detecta un error se utiliza un valor de sustitución para el control.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor de sustitución se determina basándose en el número de revoluciones y/o de la cantidad de combustible que va a inyectarse.

9. Dispositivo para supervisar un sensor de un motor de combustión interna, especialmente un sensor para registrar una variable de presión, que caracteriza la presión del aire alimentado a un motor de combustión interna, caracterizado porque están previstos medios, que detectan un error, si una modificación de una cantidad de combustible, una variable de momento o una variable de activación de un regulador de cantidad no tiene como consecuencia ninguna modificación correspondiente de la variable de salida del sensor.