DE19959678A1

DE19959678A1 - Verfahren zum Abgleich von Sensoren

Info

Publication number: DE19959678A1
Application number: DE1999159678
Authority: DE
Inventors: Rene Schenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2001-06-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung des Verlaufes einer Kennlinie (6, 15) eines Sensors, beispielsweise eines Drucksensors, dessen Kennlinie (15) in Abhängigkeit einer Ausgangsgröße (9) von einer Eingangsgröße (8) beschreibt und der Sensor eine Auswerteelektronik enthält. Die zu überprüfende Kennlinie (6, 15) des Sensors enthält einen definierten und einstellbaren Referenzpunkt. Der Abgleich des Sensor-Offsets (19) erfolgt an einem von 0 verschiedenen Wert der Eingangsgröße (8), so daß durch Überwachung der Ausgangsgröße (9) in einem Referenzpunkt eine Änderung der Lage der Kennlinie (15) detektierbar ist.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abgleich von Sensoren, beispielsweise Drucksensoren, die an Hochdrucksammelräumen (Common Rail) von Einspritzanlagen eingesetzt werden. Sensoren weisen eine über eine Kennlinie definierte Abhängigkeit einer Ausgangsgröße von einer Eingangsgröße auf, die sich durch Alterung oder einen Defekt während der Lebensdauer des Sensors verändern kann. Daher ist von Zeit zu Zeit eine Überprüfung der Kennlinie notwendig, um solche Einflüsse rechtzeitig erkennen zu können.

Stand der Technik

Bei Drucksensoren - um ein Beispiel herauszugreifen - ist über eine Kennlinie der Zusammenhang zwischen Ausgangsspannung und Druckzunahme definiert. Mittels Kennlinien wird in der Regel die Abhängigkeit einer Ausgangsgröße von einer Eingangsgröße definiert. Für viele Anwendungen ist es erforderlich, den in der Kennlinie ursprünglich definierten Zusammenhang zwischen Ausgangsgröße und einer Eingangsgröße während des Betriebes überprüfen zu können. Eine Kennlinienänderung bei an Hochdrucksammelräumen (Common Rail) eingesetzten Drucksensoren würde dazu führen, daß sich durch einen dort eingesetzten Sensor die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge verändern würde und sich dadurch die Emissionen der Brennkraftmaschine höchst ungünstig entwickeln können.

Daher wird heute im zunehmendem Maße verlangt, die Funktion eines Sensors durch eine schnelle und einfach automatisch vorzunehmende Diagnose zu überprüfen, wobei diese vorzugsweise im Normalbetrieb des Sensors erfolgen sollte.

Bei bekannten Lösungen aus dem Stande der Technik ist eine Überprüfung einer linear verlaufenden Kennlinie in Kenntnis zweier definierter Referenzbetriebspunkte recht einfach. Es lassen sich zwei Referenzbetriebspunkte anfahren, in denen die Sollwerte bekannt sind, so daß auf einfache Weise ein Vergleich von Soll- und Istwerten vorgenommen werden kann. Bei den erwähnten Hochdrucksammelräumen bei Einspritzsystemen für Dieselbrennkraftmaschinen ist einer der Referenzpunkte durch den drucklosen Zustand des Hochdrucksammelraumes gegeben. Dieser ist ein definierter und einstellbarer Referenzpunkt. Damit läßt sich zwar im Rahmen eines Sensorabgleiches ein Versatz des Sensors (Offset) bestimmen, ein Schwellwert, ab dessen Überschreitung die Angabe eines brauchbaren Ausgangssignales aufgrund eines anliegenden Eingangssignales erfolgt. Ein weiterer Betriebspunkt, der als Referenzbetriebspunkt dienen könnte, ist jedoch für eine zu überprüfende Kennlinie in der Regel nicht bekannt.

Darstellung der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Abgleichverfahren läßt sich auf höchst einfache Weise, ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand die Auswerteelektronik, beispielsweise eines Drucksensors überprüfen, wobei jedoch lediglich ein Referenzpunkt erforderlich ist, anhand dessen eine Überprüfung der Kennlinie erfolgen kann. Hilfsweise herangezogene - mit mehr oder weniger Schätzfehlern behaftete - Extrapolationsverfahren zur Ermittlung eines zweiten Referenzpunktes können vollständig entfallen. In vorteilhafter Weise wird durch Änderung der Abgleichreihenfolge erreicht, daß der durch den von 0 verschiedenen Wert der Eingangsgröße festgelegte Kennlinienpunkt so liegt, daß dieser sich bei einer Steigungsänderung der Kennlinie nicht verändert. Durch die Überwachung der Ausgangsgröße beim Nullwert der Eingangsgröße kann die Änderung der Steigung, d. h. eine Verdrehung der Kennlinie erkannt werden. Auch die Änderung des Kennlinienversatzes (Offset) kann durch die Ermittlung einer Parallelverschiebung ebenfalls erkannt werden.

Wird der Abgleichpunkt für höhere Werte einer Eingangsgröße so gewählt, daß dieser in der Nähe des Hauptbetriebspunktes des Sensors liegt, läßt sich damit auch die Genauigkeit des Sensors verbessern. Sich aufgrund von Alterung und Temperaturschwankung einstellende Änderungen der Steigung der Kennlinie, wirken sich bei höheren Werten der Eingangsgröße jedoch nur minimal auf die Lage des Drehpunktes der Kennlinie aus.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Abgleichverfahren für Sensoren zur Detektion von Sensor- Offset-Änderungen,

Fig. 2 ein Abgleichverfahren, bei dem ein Sensor an einem Kennlinienpunkt mit von 0 verschiedenem Wert der Eingangsgröße abgeglichen wird.

Ausführungsvarianten

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ein Abgleichverfahren für Sensoren zur Detektion von Sensor-Offset-Änderungen wiedergegeben.

Bei diesem Verfahren erfolgt beim Wert 0 der Eingangsgröße 8, d. h. einem ersten Betriebspunkt, der Abgleich des Versatzes 19 des jeweiligen Sensors, während danach an einem weiteren Betriebspunkt die Empfindlichkeit des Sensors eingestellt wird. Durch die am zweiten Betriebspunkt erfolgende Einstellung der Empfindlichkeit soll möglichst eine erneute Verschiebung des Offsets 19 vermieden werden. Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorgehensweise erfolgt zunächst der Abgleich des Offsets 19 beim Wert 0 der Eingangsgröße 8. Bei einem höheren Wert 7 der Eingangsgröße 8 - beispielsweise des Druckes - erfolgt der Abgleich der Verstärkung oder der Empfindlichkeit des jeweiligen Sensors. Der im Ursprung 2 beginnende Verstärkungsbereich 10 des Sensors, wird durch zwei mit unterschiedlichen Steigungen verlaufende Geraden 3 bzw. 4 eingegrenzt. Aus einer Änderung der Ausgangsgröße 9 beim Wert 0 der Eingangsgröße 8 kann mangels eines weiteren Referenzpunktes auf der Kennlinie 6 eine Änderung der Steigerung der Kennlinie 6 nicht detektiert werden. Mit dem Abgleichverfahren kann lediglich eine Änderung des Offsets 19 ermittelt werden. Bei einer Änderung der Verstärkung oder der jeweiligen Empfindlichkeit bleibt die Nullpunktlage erhalten. Dies rührt daher, daß der Ursprung 2 des Verstärkungs- bzw. Empfindlichkeitsbereiches 10 mit dem Abgleichpunkt 1 für den Offset 19 zusammenfällt.

Der Hauptnachteil der in Fig. 1 dargestellten Verfahrensweise beim Abgleich eines Sensors ist darin zu erblicken, daß infolge von Alterungserscheinungen oder Defekten sich einstellende Änderungen der Steigung der Kennlinie 6 nicht im Rahmen einer Sofortdiagnose selbsttätig erfaßt werden können, so daß es unter ungünstigsten Umständen bei Drucksensoren an Hochdrucksammelräumen einer Dieselbrennkraftmaschine, beispielsweise zu falsch dosierten Einspritzmengen aufgrund unzutreffend ermittelter Druckwerte in dem Hochdrucksammelraum kommen kann.

In Fig. 2 ist eine Abbildung eines Sensorabgleichverfahrens mit geänderter Abgleichreihenfolge dargestellt, wobei der Sensor mit einem von 0 verschiedenen Wert der Eingangsgröße, beispielsweise des Druckes, abgeglichen wird.

Bei dieser Vorgehensweise erfolgt der Abgleich des Offsets 19 des Sensors nicht bei dem Wert 0 der Eingangsgröße 8, sondern bei einem deutlich von diesem verschiedenen Wert der Eingangsgröße 8. Bei Drucksensoren kann dieser Wert durchaus bei mehreren bar liegen. Durch die Lage des Abgleichpunktes 11, der als Drehpunkt der Kennlinie 15 angesehen werden kann, wird dessen Lage bei einer auftretenden Steigerungsänderung der Kennlinie 15 nur unwesentlich beeinflußt, selbst bei höheren Werten der Eingangsgröße 8, beispielsweise des Druckes beim Abgleich von Drucksensoren. Da der Abgleichpunkt 11 für den Sensor mit dem Drehpunkt 11 der Kennlinie 15 zusammenfällt, kann bei einer Überwachung der Ausgangsgröße 9 - hier der Ausgangsspannung UA - beim Wert 0 der Eingangsgröße 8 - hier des Druckes - eine Änderung der Steigung der Kennlinie 15 festgestellt werden. Dadurch kann das Erfordernis eines zweiten Referenzbetriebspunktes entfallen, da dieser durch den Drehpunkt 11 der Kennlinie 15 vorgebbar durch die Wahl des Wertes der Eingangsgröße 8, bestimmt werden kann.

In vorteilhafter Weise wird der Abgleichpunkt 11 für den von 0 verschiedenen Wert der Eingangsgröße 8 so gewählt, daß dieser in der Nähe des Hauptbetriebspunktes 18 des Sensors liegt. Der Hauptbetriebspunkt 18 kann auch mit dem Drehpunkt 11 der Kennlinie 15 zusammenfallen, wodurch sich die Genauigkeit des Sensors erheblich steigern läßt. Der Grund dafür ist darin zu erblicken, daß sich Änderungen in der Steigung der Kennlinie 15, bedingt durch Temperaturschwankungen und Alterung nur minimal auswirken, verglichen mit Abgleichpunkten, die in Bezug auf die Änderung der Steigung der Kennlinie 15 in sensibleren Kennlinienbereichen liegen. Im Drehpunkt 11 - welcher demnach durchaus dem Hauptbetriebspunkt 18 entsprechen kann - wirken sich daher Änderungen des Versatzes 19 (Offset) der Kennlinie 15 stärker aus. Die Änderungen des Versatzes 19 (Offset) des Sensors sind jedoch ohnehin zu beachten und stellen eine kalkulierbare Größe dar.

Mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Abgleichverfahren läßt sich demnach die interne Auswerteelektronik eines Sensors einfach überprüfen, ohne das schaltungstechnischer Zusatzaufwand betrieben werden müßte. Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann die Änderung der Steigung der Kennlinie 15 mit lediglich einem Referenzpunkt bestimmt werden, der beliebig aus dem Wertbereich der Eingangsgröße 8 auszuwählen ist, der lediglich einen ausreichenden Abstand zum Wert 0 der Eingangsgröße einhalten muß.

Eine Änderung des Versatzes 19 (Offset) hat eine Parallelverschiebung 16 der Kennlinie 15 zur Folge, wie dies aus der Darstellung gemäß Fig. 2 hervorgeht. Demnach kann eine solche innerhalb des Bereiches 12 liegende Änderung des Offsets 19 ebenfalls erkannt werden; es lassen sich demnach mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren Offsetänderung und Änderungen der Steigerung der Kennlinie 15 ermitteln und bei der Überprüfung der Funktion eines Drucksensors im Normalbetrieb innerhalb des Bordnetzes eines Fahrzeuges abprüfen.

Bezugszeichenliste

1

Abgleichpunkt Offset

2

Ursprung Empfindlichkeit

3

erste Steigerung Empfindlichkeit (+)

4

zweite Steigerung Empfindlichkeit (-)

5

Offsetverschiebung

6

Kennlinie

7

Abgleichpunktempfindlichkeit

8

Eingangsgröße

9

Ausgangsgröße

10

Empfindlichkeitsbereich

11

Drehpunkt

12

Empfindlichkeitsbereich

13

erste Begrenzung

14

zweite Begrenzung

15

abgeglichene Kennlinie

16

Offset Verschiebung

17

Parallelität

18

Arbeitspunkt

19

Offset

Claims

1. Verfahren zur Überprüfung des Verlaufes einer Kennlinie (6, 15) eines Sensors, beispielsweise eines Drucksensors, dessen Kennlinie die Abhängigkeit einer Ausgangsgröße (9) von einer Eingangsgröße (8) beschreibt, der Sensor eine Auswerteelektronik enthält, und die zu überprüfende Kennlinie (6, 15) des Sensors einen definierten und einstellbaren Referenzpunkt enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleich des Sensor-Offsets (19) an einem von 0 verschiedenen Wert der Eingangsgröße (8) vorgenommen wird, so daß durch Überwachung der Ausgangsgröße (9) an einem Referenzpunkt eine Änderung der Lage der Kennlinie (15) detektierbar ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von 0 verschiedene Wert der Eingangsgröße (8) den Drehpunkt (11) der Kennlinie (15) des abzugleichenden Sensors darstellt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt (11) der Kennlinie (15) des Sensors in der Nähe des Arbeitspunktes (18) des Sensors liegt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Steigung der Kennlinie (15) des Sensors durch Überwachung der Ausgangsgröße (9) erfolgt, bei der der Wert der Eingangsgröße (8) = 0 ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Steigung der Kennlinie (15) innerhalb eines Empfindlichkeitsbereiches (12) liegt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Offsets (19) des Sensors durch eine Detektion einer Parallelverschiebung (16, 18) der Kennlinie (15) ermittelt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von 0 verschiedene Wert der Eingangsgröße (8) des Sensors so gewählt wird, daß dieser Punkt (11) der Kennlinie (15) sich bei einer Änderung der Steigung der Kennlinie (15) nicht ändert.