-
Die Erfindung geht aus von einem
Verfahren zur Überwachung
von wenigstens zwei elektromagnetischen Ventilen einer Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem jedem Ventil ein von
den anderen Ventilen unabhängiger Ist-Strom
zugeführt
wird, und bei dem für
jedes Ventil ein Soll-Strom vorgegeben wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls
eine entsprechende Vorrichtung zur Überwachung von wenigsten zwei
elektromagnetischen Ventilen. Die Erfindung betrifft ebenfalls alle
Anwendungen, bei denen die vorgenannten Ventile durch jegliche sonstige
elektrischen Verbraucher der Brennkraftmaschine ersetzt sind.
-
Aus der
DE 43 28 719 A1 ist es bekannt,
den durch einen elektrischen Verbraucher fließenden Strom zu erfassen und
auszuwerten. Durch Vergleiche mit vorgegebenen Sollwerten kann ein
Defekt des Verbrauchers erkannt werden.
-
Soll die bekannte Vorrichtung bei
einer Mehrzahl von Verbrauchern zur Anwendung kommen, so erfordert
dies eine entsprechende Mehrzahl von einzelnen Auswertungen. Dies
ist mit einem hohen Aufwand verbunden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei einer
größeren Mehrzahl
von Ventilen nur einen geringen Aufwand erfordert.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
ein den Ventilen zugeführter
Ist-Gesamtstrom ermittelt wird, dass die Soll-Ströme zu einem Soll-Gesamtstrom
addiert werden, dass der Soll-Gesamtstrom mit dem Ist-Gesamtstrom
verglichen wird, und dass der Vergleich zur Überwachung der Ventile und/oder
deren Beschaltung herangezogen wird.
-
Die Auswertung erfolgt also nicht
mehr wie beim Stand der Technik für jeden Verbraucher einzeln,
sondern es werden sämtliche
Ventile gemeinsam ausgewertet. Dies erfolgt über die Ermittlung des Ist-Gesamtstroms
und die Addition der Soll-Ströme
zu dem Soll-Gesamtstrom. Diese Gesamtströme werden dann erfindungsgemäß miteinander
verglichen. Als wesentlicher Vorteil ergibt sich daraus eine weitgehende
Vereinfachung des gesamten Verfahrens sowie einen wesentlichen geringeren
Aufwand für
die Überwachung.
-
Grundsätzlich kann dabei der gesamte,
einem bestimmten Ventil zugeführte
Strom in die Überwachung
einbezogen werden. Dies ermöglicht
eine besonders genaue und damit sichere Überwachung.
-
Bei einem ersten vorteilhaften Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die den Ventilen zugeführten Ist-Ströme von wenigstens
zwei Messgeräten gemessen
und zu dem Ist-Gesamtstrom
addiert. Hier erfolgt also eine Addition der von den beiden Messgeräten gemessenen
Ist-Ströme.
-
Bei einem zweiten vorteilhaften Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die den Ventilen zugeführten Ist-Ströme von einem
einzigen Messgerät
gemessen und als Ist-Gesamtstrom
weiterverwendet. In diesem Fall ist also nur ein Messgerät vorhanden,
das direkt den Ist-Gesamtstrom misst. Ersichtlich ist hierfür ein geringerer
Bauteileaufwand erforderlich und eine Addition von gemessenen Ist-Strömen entfällt ebenfalls.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn
als Ist-Strom ein Haltestrom herangezogen wird, mit dem das zugehörige Ventil
stabil in einer Endposition gehalten wird. Damit wird die gesamte Überwachung weiter
vereinfacht, ohne dass die Genauigkeit wesentlich darunter leiden
würde.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn
als Ist-Strom ein Löschstrom
herangezogen wird, der nach dem Abschalten des Haltestroms aus der
in dem Ventil verbliebenen elektrischen Energie resultiert. Der
Löschstrom
stellt einen Rückspeisestrom dar,
so dass auch insoweit eine Überwachung
stattfindet.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung wird bei zeitlich aufeinanderfolgenden Messungen und
Vergleichen aus dem Zeitpunkt des Auftretens des Unterschieds auf
das fehlerhafte Ventil geschlossen. Damit ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich,
nicht nur einen Fehler als solchen zu erkennen, sondern zusätzlich auf
das fehlerhafte Ventil zu schließen.
-
Weiterhin wird die Erfindung realisiert
durch ein Computerprogramm mit Programmbefehlen, die dazu geeignet
sind, das erfindungsgemäße Verfahren
auszuführen,
wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Entsprechendes gilt für ein digitales
Speichermedium mit einem Computerprogramm, das Programmbefehle aufweist,
die dazu geeignet sind, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
-
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder
beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung
sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw.
in der Zeichnung.
-
1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Überwachung
von wenigstens zwei elektromagnetischen Ventilen einer Brennkraftmaschine,
-
2 zeigt
einen schematischen Schaltplan für
eines der elektromagnetischen Ventile der 1 mit dem Stromlauf in vier aufeinander
folgenden Zeitbereichen,
-
3 zeigt
ein schematisches Zeitdiagramm des Stroms über eines der elektromagnetischen
Ventile der 1 in den
vier Zeitbereichen,
-
4 zeigt
zwei schematische Zeitdiagramme von Strömen über beide elektromagnetische
Ventile der 1 in den
vier Zeitbereichen,
-
5 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Überwachung
von wenigstens zwei elektromagnetischen Ventilen einer Brennkraftmaschine,
und
-
6 zeigt
zwei schematische Zeitdiagramme von Strömen über beide elektromagnetische
Ventile der 5.
-
In der 1 ist
eine Vorrichtung 10 zur Überwachung von wenigstens zwei
elektromagnetischen Ventilen 11, 12 dargestellt.
Die elektromagnetischen Ventile 11, 12 sind zum
Einsatz in einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen.
-
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass
die nachfolgende Beschreibung anstelle der Ventile 11, 12 auch
auf jegliche sonstigen elektrischen Verbraucher der Brennkraftmaschine
angewendet werden kann. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass
die nachfolgende Beschreibung nicht nur auf die beiden dargestellten
Ventile 11, 12 angewendet werden kann, sondern
dass die Vorrichtung 10 durch entsprechende Erweiterungen
auch für
eine beliebige Mehrzahl von Ventilen bzw. Verbrauchern eingesetzt
werden kann.
-
Zur Energieversorgung der Ventile 11, 12 sind
zwei Gleichspannungswandler 13, 14 vorgesehen.
Der Gleichspannungswandler 13 ist dazu geeignet, auf einer
elektrischen Leitung 15 einen Boosterstrom zu erzeugen.
Entsprechend ist der Gleichspannungswandler 14 dazu geeignet,
auf einer elektrischen Leitung 16 einen Haltestrom zu erzeugen.
Der Boosterstrom ist größer als
der Haltestrom.
-
In den Leitungen 15, 16 ist
jeweils ein Messgerät
zur Messung des Boosterstroms und des Haltestroms zwischengeschaltet.
Die von den Messgeräten 17, 18 gemessenen
Ist-Ströme
sind einem Steuergerät 19 zugeführt.
-
Zwischen den Messgeräten 17, 18 und
den Ventilen 11, 12 ist eine Endstufe 20 vorgesehen,
mit der der Stromlauf über
die Ventile 11, 12 gesteuert wird. Diese Steuerung
erfolgt dabei durch das Steuergerät 19. Die Funktion
der Endstufe 20, dessen Steuerung sowie der damit erzeugte
Stromlauf über das
Ventil 11 wird nachfolgend anhand der 2 näher
erläutert.
Die dortige Erläuterung
trifft in entsprechender Weise auch für den Stromlauf über das
Ventil 12 sowie für
den Stromlauf über
jegliches weitere Ventil zu.
-
In der 2 sind
die von den beiden Gleichspannungswandlern 13, 14 kommenden
Leitungen 15, 16 dargestellt. Die Leitung 16 ist über eine
in Flussrichtung geschaltete Diode D1 mit einem der beiden Anschlüsse des
elektromagnetischen Ventils 11 verbunden. Der andere Anschluss
des elektromagnetischen Ventils 11 ist über eine ebenfalls in Flussrichtung
geschaltete Diode D2 mit der Leitung 15 verbunden. Die
Kathoden der beiden Dioden D1, D2 sind über einen Schalter S1 miteinander
verbunden. Die Anode der Diode D2 ist über einen Schalter S2 nach
Masse geschaltet.
-
In Abhängigkeit von den Schalterstellungen der
beiden Schalter S1, S2 ergibt sich ein jeweils unterschiedlicher
Stromlauf über
das Ventil 11. Mit den beiden Schaltern S1, S2 können vier
unterschiedliche Schalterstellungen eingestellt werden, die zu vier unterschiedlichen
Stromläufen
in vier aufeinanderfolgenden Zeitbereichen a, b, c, d führen. Die
Stellungen der beiden Schalter S1, S2 werden dabei, wie bereits
erwähnt
wurde, von dem Steuergerät 19 gesteuert.
-
In der 3 ist
der Strom INV über das elektromagnetische
Ventil 11 über
der Zeit dargestellt. Insbesondere sind in der 3 die vier Zeitbereiche a, b, c, d gezeigt,
die aus den vier einstellbaren Schalterstellungen der beiden Schalter
S1, S2 resultieren.
-
In dem ersten Zeitbereich a sind
die beiden Schalter S1, S2 geschlossen. Daraus ergibt sich ein Stromlauf
a, wie dies in der 2 dargestellt
und entsprechend mit „a" gekennzeichnet ist.
Es fließt
der von dem Gleichspannungswandler 13 erzeugte Boosterstrom über das
Ventil 11. Dieser Strom IMV steigt
bis zu einem Endwert an.
-
In dem zweiten Zeitbereich b, der
dem Zeitbereich a nachfolgt, ist der Schalter S1 geschlossen und
der Schalter S2 geöffnet.
Daraus ergibt sich ein Stromlauf, wie er in der 2 dargestellt und entsprechend mit „b" gekennzeichnet ist.
Bei diesem Stromlauf handelt es sich um einen sog. Freilauf. Dies
bedeutet, dass zumindest ein Teil der in dem elektromagnetischen
Ventil 11 enthaltenen elektrischen Energie über den
genannten Freilauf abgebaut wird. Entsprechend nimmt der Strom IMV in dem Zeitbereich b gemäß der 3 ab.
-
In dem Zeitbereich c ist der Schalter
S1 geöffnet
und der Schalter S2 geschlossen. Daraus ergibt sich ein Stromlauf,
wie dies in der 2 dargestellt
und mit „c" gekennzeichnet ist.
In dem Zeitbereich c wird der von dem Spannungswandler 14 erzeugte
Haltestrom dem Ventil 11 zugeführt. Der Haltestrom ist dabei
derart gewählt,
dass sich die Endposition, die das Ventil 11 aufgrund des
Boosterstroms erreicht hat, nicht verändert.
-
In dem Zeitbereich d, der sich an
den Zeitbereich c anschließt,
sind die beiden Schalter S1, S2 geöffnet. Daraus ergibt sich ein
Stromlauf, wie dies in der 2 dargestellt
und mit „d" gekennzeichnet ist. Dieser
Stromlauf stellt ein sog. Löschen
des elektromagnetischen Ventils 11 dar. Dies bedeutet,
dass die in dem elektromagnetischen Ventil 11 enthaltene
Energie vollständig
auf 0 abgebaut wird. Der dabei von dem Ventil 11 ausgehende
Strom IMV fließt in dem Zeitbereich d über die
Diode D2 zu dem Gleichspannungswandler 13 zurück. Es fließt also
ein Rückspeisestrom,
der in gleicher Weise von dem Messgerät 17 gemessen werden
kann, wie der in Richtung zu dem Ventil 11 fließende Boosterstrom.
-
Wie bereits erläutert wurde, wird der den Ventilen 11, 12 zufließende Ist-Strom
von den Messgeräten 17, 18 gemessen
und das Messergebnis dem Steuergerät 19 zugeführt. Das
Steuergerät 19 addiert
die von den Messgeräten 17, 18 gemessenen Ströme zu einem
Ist-Gesamtstrom Iaddist. Dies ist in der 4 in dem oberen Zeitdiagramm
dargestellt.
-
Bei der 4 wird davon ausgegangen, dass die beiden
Ventile 11, 12 in kurzem zeitlichen Abstand hintereinander
mit dem in der 3 dargestellten
Strom IMV jeweils beaufschlagt werden. In dem
unteren Zeitdiagramm der 4 sind
diese beiden Ströme
IMV als Soll-Ströme I11,
I12 dargestellt. Der zeitliche Abstand dieser
beiden Soll-Ströme I11, I12 ist als Zeitdauer
T gekennzeichnet.
-
Die beiden Soll-Ströme I11, I12 ergeben sich daraus,
dass von Seiten des Steuergeräts 19 die Schalter
S1, S2 der Endstufe 20 derart angesteuert werden, dass
sich an sich die vorgenannten Soll-Ströme I11,
I12 über
die Ventile 11, 12 ergeben müssten. Es besteht jedoch aufgrund
irgendwelcher Fehlfunktionen die Möglichkeit, dass die Soll-Ströme I11, I12 tatsächlich nicht
oder zumindest in abgeänderter
Form fließen.
-
Derartige Fehler können von
dem Steuergerät 19 wie
folgt erkannt werden: Da – wie
erwähnt wurde – die Schalter
S1, S2 der Endstufe 20 von dem Steuergerät 19 angesteuert
werden, ist es dem Steuergerät 19 möglich, die
Soll-StrömeI11, I12und insbesondere
deren zeitlichen Verlauf zu berechnen. Damit ist es dem Steuergerät 19 weiterhin
möglich,
die berechneten Soll-Ströme
I11, I12 zu addieren.
Es ergibt sich der in dem unteren Zeitdiagramm der 4 dargestellte Soll-Gesamtstrom Iaddsoll.
-
Wie bereits erläutert wurde, ermittelt das Steuergerät 19 ebenfalls
den tatsächlichen
Ist-Gesamtstrom Iaddist. Dieser Ist-Gesamtstrom
Iaddist ist in der 4 im oberen Zeitdiagramm dargestellt.
Damit ist es dem Steuergerät 19 in
einem weiteren Schritt möglich,
den tatsächlichen
Ist-Gesamtstrom
Iaddist mit dem an sich erwarteten Soll-Gesamtstrom Iaddsoll zu vergleichen.
-
Ergibt dieser Vergleich keine Abweichungen der
beiden Gesamtströme
voneinander, so bedeutet dies, dass kein Fehler vorliegt. Die von
dem Steuergerät 19 berechneten
Soll-Ströme
I11, I12 fließen somit tatsächlich über die
Ventile 11, 12. Dieser fehlerfreie Fall liegt
dann vor, wenn gemäß dem oberen
Zeitdiagramm der 4 der
Ist-Gesamtstrom
Iaddist der durchgezogenen Linie entspricht.
-
Weist jedoch der Ist-Gesamtstrom
Iaddist eine Abweichung von dem Soll-Gesamtstrom
Iaddsoll, bedeutet dies, dass in der Vorrichtung 10 der 1 ein Fehler vorhanden ist.
Anhand des oberen Zeitdiagramms der 4 werden
nachfolgend beispielhaft zwei Fehlerfälle beschrieben.
-
Weist der tatsächliche Ist-Gesamtstrom einen
Verlauf auf, wie dies im oberen Zeitdiagramm der 9 gestrichelt
als fehlerhafter Gesamtstrom IF1 bezeichnet
ist, so ergibt der Vergleich dieses fehlerhaften Gesamtstroms IF1 mit dem Soll-Gesamtstrom Iaddsoll eine
Abweichung. Aus entsprechenden Berechnungen kann das Steuergerät 19 dabei
ermitteln, dass die Abweichung auf einem fehlerhaften Strom für das Ventil 12 beruht.
Dies ergibt sich daraus, dass der Soll-Strom I11 für das Ventil 11 vollständig in
dem fehlerhaften Gesamtstrom IF1 enthalten
ist, dass jedoch Bestandteile des Soll-Stroms I12 für das Ventil 12 nicht
vorhanden sind. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich gemäß dem oberen
Zeitdiagramm der 4 um
den Boosterstrom und den nachfolgenden Freilauf für das Ventil 12.
-
Weist der Ist-Gesamtstrom Iaddist einen Verlauf auf, wie er beispielhaft
in dem oberen Zeitdiagramm der 4 als
fehlerhafter Gesamtstrom IF2 gekennzeichnet
ist, so stellt dies wiederum eine Abweichung des Gesamtstrom IF2 von dem Soll-Gesamtstrom Iaddsoll dar.
Das Steuergerät 19 erkennt
somit wiederum einen Fehler in der Vorrichtung 10 der 1.
-
Aufgrund der zeitlichen Bedingungen
der Abweichung des fehlerhaften Gesamtstroms ist es dem Steuergerät 19 möglich, nicht
nur einen Fehler als solchen zu erkennen, sondern auch den Fehler
genauer zu lokalisieren. Aus dem Verlauf des fehlerhaften Gesamtstroms
IF2 kann das Steuergerät 19 ableiten, dass
der Boosterstrom und der Freilauf beider Ventile 11, 12 korrekt
vorhanden waren. Im Bereich der Halteströme für die beiden Ventile 11, 12 liegt
jedoch die Abweichung des fehlerhaften Gesamtstroms IF2.
So ist es theoretisch möglich,
dass entweder der Haltestrom für
das Ventil 11 oder der Haltestrom für das Ventil 12 einen
Einbruch aufweist, der zu der Abweichung des fehlerhaften Stroms
IF2 führt. Dabei
besteht eine größere Wahrscheinlichkeit
dafür, dass
der Haltestrom für
das Ventil 11 zu früh
beendet wurde und dass dies zu der Abweichung des fehlerhaften Gesamtstroms
IF2 von dem an sich erwarteten Soll-Gesamtstrom
Iaddsoll geführt hat.
-
Insgesamt addiert also das Steuergerät 19 die
von den Messgeräten 17, 18 gemessenen
Ströme
zu einem tatsächlichen
Ist-Gesamtstrom Iaddist. Weiterhin ermittelt
das Steuergerät 19 in
Abhängigkeit
von der Ansteuerung der Schalter S1, S2 der Endstufe 20 denjenigen
Soll-Gesamtstrom Iaddsoll, der an sich aufgrund
der vorgenannten Ansteuerung der Schalter S1, S2 vorhanden sein
müsste.
Das Steuergerät 19 vergleicht
dann den Ist-Gesamtstrom Iaddist und den
Soll-Gesamtstrom Iaddsollmiteinander. Liegt keine
Abweichung vor, so arbeitet die Vorrichtung 10 fehlerfrei.
Liegt eine Abweichung vor, so bedeutet dies, dass ein Fehler in
der Vorrichtung 10 vorhanden ist. Aus den zeitlichen Bedingungen,
insbesondere aus dem Zeitpunkt des Auftretens einer Abweichung des
Ist-Gesamtstroms
Iaddist von dem Soll-Gesamtstrom Iaddsoll kann das Steuergerät 19 den
Fehler der Vorrichtung 10 genauer lokalisieren, insbesondere auf
eines der Ventile 11, 12 beschränken.
-
Die 5 entspricht
weitgehend der 1. Aus
diesem Grund haben übereinstimmende
Bezugszeichen auch dieselbe Bedeutung. Der Unterschied zwischen
der 1 und der 5 besteht darin, dass der
Gleichspannungswandler 14, das Messgerät 18, die Dioden D1
und die zugehörige
elektrische Leitung 16 nicht mehr vorhanden sind. Es ist
nur noch das verbleibende, einzige Messgerät 17 vorhanden, das
den von dem einzigen Gleichspannungswandler 13 erzeugten
Strom misst.
-
Der verbleibende Gleichspannungswandler 13 ist
dabei nicht mehr zur Erzeugung des Boosterstroms, sondern zur Erzeugung
des Haltestroms vorgesehen. Hierzu sind die beiden Schalter S1,
S2 entweder gleichzeitig geschlossen, so dass der Haltestrom über die
beiden Ventile 11, 12 fließt, oder der Schalter S1 ist
geschlossen und der Schalter S2 ist geöffnet, so dass der Haltestrom
gelöscht
wird.
-
Wie in der 4, so wird auch in der 6 davon ausgegangen, dass die beiden
Ventile 11, 12 in kurzem zeitlichen Abstand hintereinander
mit einem Strom beaufschlagt werden. Dies ist in dem unteren Zeitdiagramm
der 6 durch die beiden Soll-Ströme I11, I12 dargestellt,
die durch die bereits erwähnte
Ansteuerung der Schalter S1, S2 erzeugt werden, und deren zeitlicher
Abstand wieder als Zeitdauer T bezeichnet ist. Die Addition der
beiden Soll-Ströme
I11, I12 ergibt
den Soll-Gesamtstrom Iaddsoll der 6.
-
In dem oberen Zeitdiagramm der 6 ist ein Ist-Gesamtstrom Iist aufgetragen. Im Unterschied zu der 4, wo sich der Ist-Gesamtstrom
Iaddist aus der Addition der beiden, von
den zwei Gleichspannungswandlern 13, 14 erzeugten
und über
die zwei Messgeräte 17, 18 fließenden Ströme ergibt,
wird bei der 6 der Ist-Gesamtstrom
Iist direkt von dem Gleichspannungswandler 13 erzeugt
und von dem einzigen Messgerät 17 gemessen.
Eine Addition von Ist-Strömen findet
somit bei der 6 und
damit bei der 4 nicht
statt.
-
Der Ist-Gesamtstrom Iist wird
mit dem Soll-Gesamtstrom Iaddsoll verglichen.
Ergibt dieser Vergleich keine Abweichungen, so bedeutet dies, dass kein
Fehler vorliegt.
-
Ist jedoch eine Abweichung vorhanden,
so deutet dies auf einen Fehler hin.
-
In dem oberen Zeitdiagramm der 6 ist ein fehlerhafter Strom
IF1 angegeben, der nicht mit dem Soll-Gesamtstrom
Iaddsoll des unteren Zeitdiagramms der 6 übereinstimmt. Aus dem Verlauf dieses
fehlerhaften Stroms IF1 und dessen Vergleich mit
dem Soll-Gesamtstrom Iaddsoll kann auf einen
Fehler im Zusammenhang mit dem über
das Ventil 12 fließenden
Strom geschlossen werden.