Verfahren zur Bereitstellung von elektrischen Informationsgrössen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von mehreren Informationen über den Betriebszustand einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer mit Steuergerät versehenen Brennkraftmaschine, mit folgenden Schritten:

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

Um die Informationen in jedem Betriebszustand, insbesondere auch im Schubbetrieb, bereitzustellen, ist vorgesehen, daß die den Informationen zugeordneten Impulsbreiten je Kombinationssignal-Periode addiert werden.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein verfahren zur Bereitstellung von mehreren Informationen über den Betriebszustand einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer mit Steuergerät versehenen Brennkraftmaschine, wobei die Erzeugung einer ersten, insbesondere ein Tastverhältnis aufweisenden Information und mindestens einer weiteren, zweiten, insbesondere impulsförmigen, periodischen Information erfolgt und die Informationen in einem einzigen, elektrischen Kombinationssignal vereinigt werden.

[0002] Für die Anzeige und/oder Verarbeitung von Informationen über den momentanen Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine sind entsprechende elektrische Signale zu übertragen. Weist die Brennkraftmaschine ein Steuergerät auf, so gibt dieses z.B. Verbrauchs- und Drehzahlinformationen über mit elektrischer Steckvorrichtung versehene Leitungen zum Empfangsort. Dieser kann z.B. ein Armaturenbrett sein, das eine Kraftstoffverbrauchsanzeige sowie einen Drehzahlmesser aufweist. Für die Bereitstellung bzw. Übertragung zweier Informationen, wie Verbrauch und Drehzahl, sind zwei Leitungen mit den dazugehörigen Steckkontakten der Steckvorrichtung erforderlich.

[0003] Aus der DE-OS 20 34 067 ist bekannt, für ein elektronisches Kraftstoffverbrauchs-Meßgerät einen Impulsgeber zu verwenden, von dem mindestens zwei Betriebswerte, 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 beinhaltende Impulsfolge kann somit über eine elektrische Leitung übertragen werden. Fällt jedoch eine Information 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

[0004] Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß für die Bereitstellung und Übertragung zweier Informationen ebenso lediglich eine Leitung sowie ein Steckkontakt erforderlich ist, wobei jedoch 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 Informationen zugeordneten Impulsbreiten je Kombinationssignal-Periode addiert werden. Fällt die erste Information z.B. kurzzeitig weg, so verringert sich lediglich in dieser Ausfallzeit die Impulsbreite des Kombinationssignal um den Betrag der ausgefallenen Information. Die erste Information ist vorzugsweise einem elektrischen Signal zugeordnet, dessen Informationsinhalt durch ein Tastverhältnis bestimmt wird. Es handelt sich also um eine Impulsfolge. Eine weitere, zweite Information, liegt vorzugsweise in Form eines impulsförmigen, periodischen, zweiten elektrischen Signals vor, wobei die Information in der Frequenz des zweiten Signals steckt.

[0005] Vorzugsweise ist die erste Information eine Verbrauchsinformation, deren Tastverhältnis von der Größe des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine abhängt. Die zweite Information ist eine Drehzahlinformation der Brennkraftmaschine. Mithin erfordert eine Kraftstoffverbrauchs- und eine Drehzahlanzeige am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs nur eine zum Steuergerät der Brennkraftmaschine führende Leitungsverbindung.

[0006] Die Erfindung ist nicht auf die Verbrauchsinformation beschränkt, sondern kann auch mit anderen, insbesondere kurbelwellensynchronen Signalen realisiert werden. Vorzugsweise ist dieses kurbelwellensynchrone Signal das Ausgangssignal eines Motorsteuergeräts.

[0007] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Verbrauchsinformation eine deren Impulsdauer verlängernde Drehzahlinformation überlagert wird. Bei der Verbrauchsinformation handelt es sich -wie bereits erwähnt- um eine Impulsfolge mit dem Verbrauch entsprechendem Tastverhältnis. Die Drehzahlinformation wird nun derart überlagert, daß sich die Impulsdauer der Verbrauchsinformation vergrößert; mithin eine Veränderung des Tastverhältnis' eintritt. Es entsteht das Kombinationssignal. Insbesondere wird die Impulsdauer der Verbrauchsinformation um eine konstante Zeitdauer vergrößert. Zur Bestimmung des Verbrauchs ist es am Empfangsort erforderlich, von dem Kombinationssignal diese konstante Zeitdauer zum Erhalt des ursprünglichen Tastverhältis' wieder abzuziehen. Einerseits liegt dann das den Verbrauch bestimmende Tastverhältnis und andererseits die die Drehzahl bestimmende Frequenz vor. Die erfindungsgemäße Methode hat den Vorteil, daß selbst dann, wenn eine Schubabschaltung im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine erfolgt, also kein Kraftstoffverbrauch während der Dauer des Schubbetriebs vorliegt, dennoch eine Drehzahlinformation übertragen wird. Im Stand der Technik, bei dem auf einer Leitung die Drehzahlinformation als Drehzahlsignal und auf einer anderen Leitung die Verbrauchsinformation als Verbrauchssignal übertragen werden, kann daher das Verbrauchssignal nicht gleichzeitig als Drehzahlsignal herangezogen werden, obwohl -im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine- kurbelwellensynchrone Impulsfolgen 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 Verbrauchsinformation wird es möglich, mit einem einzigen Signal, nämlich dem Kombinationssignal, auszukommen.

[0008] Nach einer Ausführungsform kann als Drehzahlinformation ein periodisches Nadelimpulssignal verwendet werden. Mithin wird der Verbrauchsinformation das Nadelimpulssignal überlagert, wodurch sich die Impulsdauer der Verbrauchsinformation nur unwesentlich vergrößert, so daß die Verbrauchsinformation so gut wie nicht verfälscht wird. Ist der auftretende Fehler der Verbrauchsanzeige vernachlässigbar, so kann die am Empfangsort vorzunehmende Subtraktion des Drehzahlsignals vom Kombinationssignal entfallen.

Zeichnung

[0009] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

ein Impulsdiagramm, daß die bisherige Informationsübertragung auf mehreren Leitungen darstellt und

Figur 2

ein erfindungsgemäßes Impulsdiagramm, daß zur Informationsübertragung ein Kombinationssignal verwendet, welches lediglich eine Leitung benötigt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0010] 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 Information betrachtet, wobei die erste Information eine Verbrauchsinformation TVB und die zweite Information eine Drehzahlinformation TD ist. Das Tastverhältnis -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 (Kraftstoffverbrauchsanzeige) übertragen wird. Die zweite Information 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 übertragen werden.

[0011] Dieser bekannte Aufbau ist in der Figur 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.

[0012] Darunter ist ein Zündsignal Zdg dargestellt, das der Ansteuerung der Zündendstufe der Brennkraftmaschine dient. Es folgt dann die bereits beschriebene Drehzahlinformation TD mit der Periodendauer ts. Es ist erkennbar, daß die Impulsfolge des Zündsignals Zdg synchron zur Impulsfolge der Drehzahlinformation TD verläuft.

[0013] Unter der Drehzahlinformation TD ist -in Figur 1-die Verbrauchsinformation TVB wiedergegeben, die ebenfalls synchron zum Zündsignal Zdg bzw. zur Drehzahlinformation TD verläuft. Sie besteht daher aus einer periodischen Impulsfolge. Die Impulsbreite t_KVA stellt -bezogen auf die Periodendauer ts- ein Tastverhältnis dar, daß dem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine entspricht. Je größer also die Impulsbreite t_KVA, desto größer ist der Kraftstoffverbrauch. Allerdings besteht hinsichtlich der Synchronität der Verbrauchsinformation TVB zur Drehzahlinformation TD eine Ausnahme. Dies ist in der Figur 1 durch gestrichelte Linien gekennzeichnet. 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 Brennkraftmaschine im Schubbetrieb jedoch -je nach Betriebspunkt- eine entsprechende Drehzahl n aufweist, bleibt die Drehzahlinformation TD trotz Wegfall der Verbrauchsinformation TVB erhalten. Mithin sind für die Übertragung der Verbrauchs- und der Drehzahlinformation zwei Leitungen mit entsprechenden Steckkontakten usw. erforderlich. Nach dem bekannten Verfahren gemäß Figur 1 ergibt sich die Drehzahl n zu:


wobei Zylza gleich der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine ist.

[0014] Der Verbrauch VB ergibt sich aus dem Verbrauchssignal TVB aus folgender Beziehung:


wobei KD eine Durchflußkonstante bezeichnet. Diese beträgt zum Beispiel

[0015] Im Gegensatz zu Figur 1, die eine Anordnung des Standes der Technik zeigt, wird in der Figur 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 Kombinationssignal TD/VB wiedergegeben. Es beinhaltet zwei Informationen und zwar eine erste Information, die eine Verbrauchsinformation TVB darstellt, sowie eine zweite Information, nämlich eine Drehzahlinformation TD. Das Kombinationssignal weist die Periodendauer 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 Impulsbreite t_KVB ist somit die als Tastverhältnis vorgegebene Verbrauchsinformation TVB und in der Periodendauer ts die Drehzahlinformation TD enthalten, die von entsprechenden impulsförmigen Signalen gebildet wird. Sofern also eine Schubabschaltung erfolgt, bei der kein Kraftstoffverbrauch vorliegt und demgemäß die Verbrauchsinformation TVB entfällt, bleibt dennoch das Kombinationssignal TD/VB und damit die Drehzahlinformation erhalten. Dieses ist in der Figur 2 mit Sch gekennzeichnet. Dort liegt demgemäß lediglich die zweite, nämlich die Drehzahlinformation TD vor.

[0016] Sofern man also aus dem Kombinationssignal TD/VB die Verbrauchsinformation erhalten möchte, ist es lediglich erforderlich, die Impulsbreite der Drehzahlinformation TD vom Kombinationssignal TD/VB abzuziehen.

[0017] Insbesondere ist die Impulsdauer der der Drehzahl zugeordneten zweiten Information konstant.

[0018] Die Drehzahl n läßt sich bestimmen nach der Beziehung:

[0019] Für die Funktion eines Drehzahlmessers ist es meist notwendig, daß die Impulsbreite t_KVB des Kombinationssignals TD/VB eine gewisse Zeit nicht unterschreitet, beispielsweise immer größer 1ms ist, also:





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

[0020] Die letzte Gleichung zeigt, daß innerhalb einer Periode hinreichend Zeit für den erfindungsgemäßen "Offset" von 1ms für die Drehzahlinformation zur Verfügung stehen muß.

[0021] Der Verbrauch läßt sich aus folgender Beziehung bestimmen:


wobei KDB eine Durchflußkonstante darstellt.

[0022] Der Zusammenhang zwischen t_KVB und t_KVA ergibt sich damit zu:


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

[0023] Damit ergibt sich als Durchflußkonstante für die erfindungsgemäße Ausbildung:

Ansprüche

1. Verfahren zur Bereitstellung von mehreren Informationen über den Betriebszustand einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer mit Steuergerät versehenen Brennkraftmaschine, mit folgenden Schritten:

- Erzeugung einer ersten, insbesondere ein Tastverhältnis aufweisenden Information,

- Erzeugung mindestens einer weiteren, zweiten, insbesondere impulsförmigen, periodischen Information,

- 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 gekennzeichnet, daß die erste Information eine Verbrauchsinformation (TVB) ist, deren Tastverhältnis von der Größe des Kraftstoffverbrauchs abhängt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Information eine Drehzahlinformation (TD) der Brennkraftmaschine ist.

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

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

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Information von einem periodischen Nadelimpulssignal gebildet wird.

Zeichnung