DE4003582A1 - Verfahren zur bereitstellung von elektrischen informationsgroessen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereit­ stellung von mehreren Informationen über den Be­ triebszustand einer Brennkraftmaschine, insbeson­ dere einer mit Steuergerät versehenen Brennkraftma­ schine, wobei die Erzeugung einer ersten, insbeson­ dere ein Tastverhältnis aufweisenden Information und mindestens einer weiteren, zweiten, insbeson­ dere impulsförmigen, periodischen Information er­ folgt und die Informationen in einem einzigen, elektrischen Kombinationssignal vereinigt werden.

Für die Anzeige und/oder Verarbeitung von Informa­ tionen über den momentanen Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine sind entsprechende elektrische Signale zu übertragen. Weist die Brennkraftmaschine ein Steuergerät auf, so gibt dieses z. B. Ver­ brauchs- und Drehzahlinformationen über mit elek­ trischer Steckvorrichtung versehene Leitungen zum Empfangsort. Dieser kann z. B. ein Armaturenbrett sein, das eine Kraftstoffverbrauchsanzeige sowie einen Drehzahlmesser aufweist. Für die Bereitstel­ lung bzw. Übertragung zweier Informationen, wie Verbrauch und Drehzahl, sind zwei Leitungen mit den dazugehörigen Steckkontakten der Steckvorrichtung erforderlich.

Aus der DE-OS 20 34 067 ist bekannt, für ein elek­ tronisches Kraftstoffverbrauchs-Meßgerät einen Im­ pulsgeber zu verwenden, von dem mindestens zwei Be­ triebswerte, nämlich die Impulsfolgefrequenz und die Höhe der Impulse oder die Impulsfolgefrequenz und die Breite (Dauer) der Impulse oder die Höhe und die Breite der Impulse in Abhängigkeit von den elektrischen Meßgrößen (Informationen) verändert werden. Insbesondere soll in Abhängigkeit der Motordrehzahl die Folgefrequenz des Impulsgebers und in Abhängigkeit vom Druck im Ansaugsystem die Breite jedes vom Impulsgeber gelieferten Impulses verändert werden. Die zwei Informationen beinhal­ tende Impulsfolge kann somit über eine elektrische Leitung übertragen werden. Fällt jedoch eine Infor­ mation aus oder wird ihr Wert "Null", so entfällt auch die andere Information, denn Impulse der Breite "Null" besitzen keine Folgefrequenz bzw. die Frequenz "Null" führt zur Impulsbreite "Null" oder "Unendlich".

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Haupt­ anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß für die Bereitstellung und Übertragung zweier Informationen ebenso lediglich eine Leitung sowie ein Steckkontakt erforderlich ist, wobei je­ doch das Ausbleiben einer der beiden Informationen nicht dazu führt, daß der Informationsinhalt der anderen Information verlorengeht. Die Informationen der verschiedenen Signale werden in einem einzigen Kombinationssignal vereinigt, indem die den Infor­ mationen zugeordneten Impulsbreiten je Kombina­ tionssignal-Periode addiert werden. Fällt die erste Information z. B. kurzzeitig weg, so verringert sich lediglich in dieser Ausfallzeit die Impulsbreite des Kombinationssignals um den Betrag der ausgefal­ lenen Information. Die erste Information ist vor­ zugsweise einem elektrischen Signal zugeordnet, dessen Informationsinhalt durch ein Tastverhältnis bestimmt wird. Es handelt sich also um eine Impuls­ folge. Eine weitere, zweite Information, liegt vor­ zugsweise in Form eines impulsförmigen, periodi­ schen, zweiten elektrischen Signals vor, wobei die Information in der Frequenz des zweiten Signals steckt.

Vorzugsweise ist die erste Information eine Ver­ brauchsinformation, deren Tastverhältnis von der Größe des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftma­ schine abhängt. Die zweite Information ist eine Drehzahlinformation der Brennkraftmaschine. Mithin erfordert eine Kraftstoffverbrauchs- und eine Dreh­ zahlanzeige am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs nur eine zum Steuergerät der Brennkraftmaschine führende Leitungsverbindung.

Die Erfindung ist nicht auf die Verbrauchsinforma­ tion beschränkt, sondern kann auch mit anderen, insbesondere kurbelwellensynchronen Signalen reali­ siert werden. Vorzugsweise ist dieses kurbelwellen­ synchrone Signal das Ausgangssignal eines Motor­ steuergeräts.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Ver­ brauchsinformation eine deren Impulsdauer ver­ längernde Drehzahlinformation überlagert wird. Bei der Verbrauchsinformation handelt es sich - wie be­ reits erwähnt - um eine Impulsfolge mit dem Ver­ brauch entsprechendem Tastverhältnis. Die Dreh­ zahlinformation wird nun derart überlagert, daß sich die Impulsdauer der Verbrauchsinformation ver­ größert; mithin eine Veränderung des Tastverhält­ nis′ eintritt. Es entsteht das Kombinationssignal. Insbesondere wird die Impulsdauer der Verbrauchsin­ formation um eine konstante Zeitdauer vergrößert. Zur Bestimmung des Verbrauchs ist es am Empfangsort erforderlich, von dem Kombinationssignal diese kon­ stante Zeitdauer zum Erhalt des ursprünglichen Tastverhältis′ wieder abzuziehen. Einerseits liegt dann das den Verbrauch bestimmende Tastverhältnis und andererseits die die Drehzahl bestimmende Fre­ quenz vor. Die erfindungsgemäße Methode hat den Vorteil, daß selbst dann, wenn eine Schubabschal­ tung im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine er­ folgt, also kein Kraftstoffverbrauch während der Dauer des Schubbetriebs vorliegt, dennoch eine Drehzahlinformation übertragen wird. Im Stand der Technik, bei dem auf einer Leitung die Drehzahlin­ formation als Drehzahlsignal und auf einer anderen Leitung die Verbrauchsinformation als Verbrauchs­ signal übertragen werden, kann daher das Ver­ brauchssignal nicht gleichzeitig als Drehzahlsignal herangezogen werden, obwohl - im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine - kurbelwellensynchrone Impuls­ folgen vorliegen, da während des Schubbetriebs die Verbrauchsinformation fortfällt und somit auch keine Drehzahlinformation mehr zur Verfügung stehen würde. Durch die erfindungsgemäße Überlagerung durch Vergrößern der Impulsdauer der Verbraucherin­ formation wird es möglich, mit einem einzigen Signal, nämlich dem Kombinationssignal, auszukom­ men.

Nach einer Ausführungsform kann als Drehzahlinfor­ mation ein periodisches Nadelimpulssignal verwendet werden. Mithin wird der Verbrauchsinformation das Nadelimpulssignal überlagert, wodurch sich die Im­ pulsdauer der Verbrauchsinformation nur unwesent­ lich vergrößert, so daß die Verbrauchsinformation so gut wie nicht verfälscht wird. Ist der auftre­ tende Fehler der Verbrauchsanzeige vernachlässig­ bar, so kann die am Empfangsort vorzunehmende Sub­ traktion des Drehzahlsignals vom Kombinationssignal entfallen.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Impulsdiagramm, daß die bisherige In­ formationsübertragung auf mehreren Lei­ tungen darstellt und

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Impulsdiagramm, daß zur Informationsübertragung ein Kombina­ tionssignal verwendet, welches lediglich eine Leitung benötigt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Kraftfahrzeugelektronik erfolgt die Ausgabe von Informationen eines Motorsteuergeräts über eine geeignete Steckverbindung, die an eine der Zahl der Informationen entsprechende Anzahl von elektrischen Leitungen angeschlossen ist. Es sei hier eine erste, ein Tastverhältnis aufweisende Information und eine zweite, impulsförmige, periodische Infor­ mation betrachtet, wobei die erste Information eine Verbrauchsinformation TVB und die zweite Informa­ tion eine Drehzahlinformation TD ist. Das Tastver­ hältnis - bezogen auf eine Periodendauer ts - der Verbrauchsinformation TVB entspricht dem momentanen Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs. Die Verbrauchsinformation wird von dem Motorsteuergerät über die bereits angesprochene Leitungsverbindung zum Armaturenbrett (Kraftstoff­ verbrauchsanzeige) übertragen wird. Die zweite In­ formation bezieht sich auf die Drehzahl n der Brennkraftmaschine. Auch diese wird von einem Dreh­ zahlmesser des Armaturenbretts angezeigt und muß daher vom Motorsteuergerät über eine Leitung über­ tragen werden.

Dieser bekannte Aufbau ist in der Fig. 1 mit Hilfe von Signalverläufen verdeutlicht. Mit BM ist eine der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zugeordnete Bezugsmarke gekennzeichnet. Sie weist eine Periode von 360° Kubelwellenwinkel auf.

Darunter ist ein Zündsignal Zdg dargestellt, das der Ansteuerung der Zündendstufe der Brennkraftma­ schine dient. Es folgt dann die bereits beschrie­ bene Drehzahlinformation TD mit der Periodendauer ts. Es ist erkennbar, daß die Impulsfolge des Zünd­ signals Zdg synchron zur Impulsfolge der Dreh­ zahlinformation TD verläuft.

Unter der Drehzahlinformation TD ist - in Fig. 1 - die Verbrauchsinformation TVB wiedergegeben, die ebenfalls synchron zum Zündsignal Zdg bzw. zur Drehzahlinformation TD verläuft. Sie besteht daher aus einer periodischen Impulsfolge. Die Impuls­ breite t_KVA stellt - bezogen auf die Periodendauer ts - ein Tastverhältnis dar, daß dem Kraftstoffver­ brauch der Brennkraftmaschine entspricht. Je größer also die Impulsbreite t_KVA, desto größer ist der Kraftstoffverbrauch. Allerdings besteht hinsicht­ lich der Synchronität der Verbrauchsinformation TVB zur Drehzahlinformation TD eine Ausnahme. Dies ist in der Fig. 1 durch gestrichelte Linien gekenn­ zeichnet. Im Schubbetrieb Sch wird bei modernen Brennkraftmaschinen kein Kraftstoff verbraucht; man spricht hier von "Schubabschaltung". Dies hat zur Folge, daß für die Zeit des Schubbetriebs keine Verbrauchsinformation TVB auftritt. Da die Brenn­ kraftmaschine im Schubbetrieb jedoch - je nach Be­ triebspunkt - eine entsprechende Drehzahl n auf­ weist, bleibt die Drehzahlinformation TD trotz Weg­ fall der Verbrauchsinformation TVB erhalten. Mithin sind für die Übertragung der Verbrauchs- und der Drehzahlinformation zwei Leitungen mit entsprechen­ den Steckkontakten usw. erforderlich. Nach dem be­ kannten Verfahren gemäß Fig. 1 ergibt sich die Drehzahl n zu:

wobei Zylza gleich der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine ist.

Der Verbrauch VB ergibt sich aus dem Verbrauchs­ signal TVB aus folgender Beziehung:

wobei KD eine Durchflußkonstante bezeichnet. Diese beträgt zum Beispiel

Im Gegensatz zu Fig. 1, die eine Anordnung des Standes der Technik zeigt, wird in der Fig. 2 das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht. Der obere Signalverlauf zeigt wiederum die Bezugsmarke BM, die eine Periode von 360° aufweist. Unterhalb der Bezugsmarke BM ist ein Zündsignal Zdg dargestellt. Darunterliegend ist das erfindungsgemäße Kombina­ tionssignal TD/VB wiedergegeben. Es beinhaltet zwei Informationen und zwar eine erste Information, die eine Verbrauchsinformation TVB darstellt, sowie eine zweite Information, nämlich eine Drehzahlin­ formation TD. Das Kombinationssignal weist die Pe­ riodendauer ts auf und besitzt eine Impulsbreite t_KVB. Innerhalb jeder Periodendauer ts erfolgt eine Überlagerung der Verbrauchsinformation TVB mit der Drehzahlinformation TD, indem die Impulsbreiten der jeweiligen Informationen addiert werden. In der Im­ pulsbreite t_KVB ist somit die als Tastverhältnis vorgegebene Verbrauchsinformation TVB und in der Periodendauer ts die Drehzahlinformation TD enthal­ ten, die von entsprechenden impulsförmigen Signalen gebildet wird. Sofern also eine Schubabschaltung erfolgt, bei der kein Kraftstoffverbrauch vorliegt und demgemäß die Verbrauchsinformation TVB ent­ fällt, bleibt dennoch das Kombinationssignal TD/VB und damit die Drehzahlinformation erhalten. Dieses ist in der Fig. 2 mit Sch gekennzeichnet. Dort liegt demgemäß lediglich die zweite, nämlich die Drehzahlinformation TD vor.

Sofern man also aus dem Kombinationssignal TD/VB die Verbrauchsinformation erhalten möchte, ist es lediglich erforderlich, die Impulsbreite der Dreh­ zahlinformation TD vom Kombinationssignal TD/VB ab­ zuziehen.

Insbesondere ist die Impulsdauer der der Drehzahl zugeordneten zweiten Information konstant.

Die Drehzahl n läßt sich bestimmen nach der Bezie­ hung:

Für die Funktion eines Drehzahlmessers ist es meist notwendig, daß die Impulsbreite t_KVB des Kombina­ tionssignals TD/VB eine gewisse Zeit nicht unter­ schreitet, beispielsweise immer größer 1 ms ist, also:

t_KVB 1 ms.

Ebenso ist es für die Funktion des Drehzahlmessers meist notwendig, daß die Differenz von Pe­ riodendauer ts und Impulsdauer t_KVB eine gewisse Zeit nicht unterschreitet, beispielsweise ebenfalls immer größer 1 ms ist, also:

ts-t_KVB 1 ms.

Die letzte Gleichung zeigt, daß innerhalb einer Pe­ riode hinreichend Zeit für den erfindungsgemäßen "Offset" von 1 ms für die Drehzahlinformation zur Verfügung stehen muß.

Der Verbrauch läßt sich aus folgender Beziehung be­ stimmen:

wobei KDB eine Durchflußkonstante darstellt.

Der Zusammenhang zwischen t_KVB und t_KVA ergibt sich damit zu:

wobei ts min die Periodendauer bei maximaler Dreh­ zahl und t_KVA max die Impulsbreite bei maximalem Kraftstoffverbrauch ist.

Damit ergibt sich als Durchflußkonstante für die erfindungsgemäße Ausbildung:

Claims (7)

1. Verfahren zur Bereitstellung von mehreren Infor­ mationen über den Betriebszustand einer Brennkraft­ maschine, insbesondere einer mit Steuergerät ver­ sehenen Brennkraftmaschine, mit folgenden Schrit­ ten:

• - Erzeugung einer ersten, insbesondere ein Tastverhältnis aufweisenden Information,
• - Erzeugung mindestens einer weiteren, zweiten, insbesondere impulsförmigen, periodischen In­ formation,
• - wobei die Informationen in einem einzigen, elektrischen Kombinationssignal vereinigt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die den Informationen zugeordneten Impulsbreiten je Kombinationssignal- Periode addiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Information eine Verbrauchsin­ formation (TVB) ist, deren Tastverhältnis von der Größe des Kraftstoffverbrauchs abhängt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Infor­ mation eine Drehzahlinformation (TD) der Brenn­ kraftmaschine ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer der ersten Information zur Bildung des Kombina­ tionssignals (TD/VB) um eine konstante, der zweiten Information zugeordnete Zeitdauer vergrößert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der ersten Information am Empfangsort vom Kombinations­ signal (TD/VB) die konstante Zeitdauer zum Erhalt des ursprünglichen Tastverhältnis′ wieder abgezogen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Infor­ mation von einem periodischen Nadelimpulssignal ge­ bildet wird.