System für Motorsteuergeräte Signal-Simulation

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1 µlc Test System Hardware In the Loop Simulation Kurbelwelle System für Motorsteuergeräte Signal-Simulation Die Kolben eines Motors sind durch ein Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden. Das heißt eine Kurbelwellenumdrehung beschreibt eine Auf- und Ab-Bewegung jedes Kolbens. Die am häufigsten im Automobil verwendeten Motoren haben vier Takte, in denen der Kolben zwei Mal auf und ab geht. Die Nockenwellen, die die Ein- und Auslassventile der Zylinder steuern, drehen sich in diesen vier Takten allerdings nur einmal. Nockenwellen gibt es mehrere in einem Motor. Einer der Schlüssel zu einem funktionierenden Motorsteuergerät ist das Erfassen der Kurbelwellen- und Nockenwellenposition. Wenn das Motorsteuergerät diese Positionen nicht kennt, weiß es nicht, wann Kraftstoff eingespritzt und gezündet werden soll. Diese Informationen erhält das Steuergerät durch Sensoren, die die Position der Kurbelwelle und Nockenwelle erfassen. Das µlc Test System ist ein kompaktes Hardware in the Loop Test System inklusive Software für die Simulation der meisten Sensoren im Automotive-Bereich. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Simulation von Kurbelwellen- und Nockenwellensignalen (RPM Simulation). Die benutzerfreundliche Anwendung macht es einfach Funktionstests für Steuergeräte bereits in frühen Entwicklungsphasen mit nur wenigen Handgriffen durchzuführen. Top Features - Importmöglichkeit von A2L/Hex Dateien oder einfache manuelle Konfiguration von Signalen - Weiter Bereich bei der Drehzahlsimulation (bis RPM) - Unterstützung vieler Sensortypen wie Hall-Sensor, Induktivsensor, DG23i und TL Nockenwellenverstellung und Fehlersimulation Abbildung 1: µlc Test System - Kompaktes HIL

2 Simulation der Sensorsignale von Kurbelwellen und Nockenwellen Das µlc Test System übernimmt unter anderem die zentrale Funktion, Signale von Kurbelwellen- und Nockenwellensensoren zu simulieren. Diese Signale nutzen die zu testenden Motorsteuergeräte zur Geschwindigkeitsund Lageerkennung. Viele Prozesse innerhalb der Motorsteuergeräte, wie zum Beispiel die Einspritzung, laufen drehzahlsynchron ab. Daher müssen die simulierten Signale hohen Echtzeitanforderungen genügen. Das Modul zur Drehzahlerzeugung ist eines der wichtigsten im µlc Test System. Die Drehzahl ist abhängig von verschiedenen Faktoren wie die Anzahl der Zähne, der Sensortyp, ein Vorwärts-/Rückwärtsdrehender Motor und aktiver Zylinderdrucksimulation. Die Maximaldrehzahl des Moduls beträgt bis zu Umdrehungen pro Minute (RPM). Die Anzahl der Zähne kann zwischen 10 und 220 ausgewählt werden, wobei sich die Länge der Lücke auf 0 bis 10 Zähne beschränkt. Der einstellbare Bereich für die Phasenverschiebung des Kurbelwellenwinkels beträgt -360 bis 360. Die Phase der Nockenwellen (in Bezug zur Kurbelwelle) können unabhängig voneinander im laufenden Betrieb verschoben werden. Abbildung 2: Darstellung der simulierten Kurbelwellen- und Nockenwellensignale auf dem Oszilloskop

3 Kurbelwellen und Nockenwellen Signalformen aus A2l/hex Die im Konfigurator dargestellte Signalform entspricht einer Abwicklung der Kurbel- bzw. Nockenwellengeberräder. Signale von Nockenwellen mit individueller Segmentlänge sowie z+1-geberräder können aus A2L/Hex-Dateien generiert werden. Bei den Kurbelwellen können sowohl Standard 60-2 Geberrad-Signale als auch 60-x Multipolgeberrad-Signale mit 12 Lücke generiert werden. Kurbelwellen und Nockenwellen Sensoren Es gibt vier verschiedene Sensortypen, die simuliert werden können: Hall-Sensor-Simulation Zahnkopf: Der Ausgangspegel des Signals liegt bei 5 V Zahnfuß: Der Ausgangspegel des Signals liegt bei 0 V Induktiv-Sensor-Simulation Zahnkopf: Der Ausgangspegel des Signals liegt bei 12 V Zahnfuß: Der Ausgangspegel des Signals liegt bei -12 V DG23i-Sensor-Simulation Signalpegel liegt immer bei 5 V (auch beim Stillstand) Wenn eine fallende Zahnflanke erkannt wird (Übergang von Zahnkopf zu Zahnfuß), beträgt der Signalpegel 0 V für genau 45 µs, wenn die Kurbelwelle vorwärts dreht. Wenn die Kurbelwelle rückwärts dreht, dann sind es 90 µs. TL4953-Sensor-Simulation Signalpegel liegt immer bei 0 V (auch beim Stillstand) Wenn eine steigende Zahnflanke erkannt wird (Übergang Zahnfuß zu Zahnkopf), beträgt der Signalpegel 5 V für genau 60 µs, wenn die Kurbelwelle vorwärts dreht. Wenn die Kurbelwelle rückwärts dreht, dann sind es 120 µs.

4 Kurbelwellen-/Nockenwellen-Konfigurator Über den Kurbelwellen-/Nockenwellen-Konfigurator können die Signale der Kurbelwellen, Nockenwellen und das Triggersignal bearbeitet werden. Es stehen hierfür im oberen Bereich verschiedene Hilfsmittel zur Verfügung. Im unteren Bereich gibt es weitere Funktionen, um zum Beispiel das Signal eines Zahnrades schnell zu erstellen oder ein Muster aus einer A2L/HEX-Datei zu generieren. Abbildung 3: MicroLC Software - Darstellung Kurbelwellensignal Signale bearbeiten Oberhalb des Signalverlaufs sind verschiedene Funktionen angeordnet welche die Bearbeitung des Signals vereinfachen. Abbildung 4: MicroLC Software - Darstellung Kurbelwellensignal und Bearbeitungsmöglichkeiten Links oben wird der Name des Signals angezeigt, hier Crankshaft 1. Über diese Pfeile können Änderungen rückgängig gemacht werden oder rückgängig gemachte Änderungen wiederhergestellt werden.

5 Hier kann der Abstand (in ) zwischen zwei dargestellten Hilfslinien eingestellt werden. In diesem Beispiel werden über eine volle Umdrehung 6 Hilfslinien angezeigt. Um die Hilfslinien auszublenden muss ein Winkel von 0 eingestellt werden. Hier kann der Abstand der Gitterlinien in Flanken eingestellt werden. Es steht ein Bereich von 0 bis 200 Flanken zur Verfügung. Um die Gitterlinien auszublenden muss null eingestellt werden. Ist diese Funktion aktiv wird der Cursor am Gitter eingerastet. Bei deaktiviertem Gitter rastet der Cursor an den Flanken ein und springt von Flanke zu Flanke. Mit dieser Funktion kann ein Signal frei gezeichnet und die Länge der Pulse verändert werden. Mit dieser Funktion können die Flanken angehoben oder abgesenkt werden. Es kann nur zwischen High- und Low-Pegel umgeschaltet werden. Mit dieser Funktion kann die Länge der Pulse verändert werden. Mit dieser Funktion kann die Welle minimiert werden. Sie kann über einen Button im Bereich "geschlossene Wellen" wieder aufgerufen werden. Bei Nockenwellen kann der Versatz zur Kurbelwelle (in ) eingestellt werden. Dies ist in Abhängigkeit der Zahnbreite frei wählbar. Voreingestellte Werte sind +/- 30,60,90,180 Kurbelwelle. Weitere Funktionen Unterhalb des Signalverlaufs sind weitere Funktionen angeordnet. Abbildung 5: MicroLC Software - Auszug Benutzeroberfläche Geschlossene Wellen Hier werden die Wellen angezeigt welche momentan nicht dargestellt werden. Durch Anklicken der gewünschten Welle wird diese geöffnet und kann bearbeitet werden.

6 Lokale Muster Mit Hilfe dieser Funktion kann ein bearbeitetes Signal auf ein gleichmäßiges Signal aus Zähnen und Lücken zurückgesetzt werden. Kommunikation mit dem Micro LC Durch Betätigung des Buttons Muster an Controller übertragen werden die erstellten Muster an das µlc Test System übertragen. A2L/HEX Auswertung Mit dieser Funktion kann aus einer A2L/Hex-Datei ein Muster für eine Welle erstellt werden. Horizontaler Zoom Mit dem Zoom kann der Signalverlauf vergrößert dargestellt werden. Weitere Informationen zum µlc Test System finden Sie auf unserer Homepage im Produktkatalog, Kategorie "Electronics/Test System", oder kontaktieren Sie uns unter