Verfahren zur Übertragung von Daten von einem Sensor zu einem Empfänger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten von einem Sensor zu einem Empfänger mittels einer analogen Schnittstelle.

Es ist bekannt, bei Dieselmotoren einen oder mehrere Zylinder mit Glühkerzen zu bestücken, die neben einem Glühstift einen integrierten Zylinderdrucksensor aufweisen (sogenannte PSG: „pressure sensor glow plug"). Das dem Zylinderdruck entsprechende Messsignal wird von dem Zylinderdrucksensor über eine analoge Schnittstelle (z.B. 3-Drahtschnittstelle, bestehend aus Energieversorgung, Erdung (GND) und Ausgangssignal) an das Motorsteuergerät übertragen und dient zur Regelung des Brennverlaufs. Eine solche Auswertung des Zylinderdrucks kann insbesondere zur Erreichung der Abgasnorm EU6 förderlich oder erforderlich sein.

Aus Platzgründen wird zur Kontaktierung von Glühkerze und Zylinderdrucksensor häufig ein 4- poliger, rotationssymmetrischer Koaxialstecker verwendet. Dabei existiert neben den o.g.

Kontakten zur Anbindung des Zylinderdrucksensors noch ein Hochstromkontakt für die

Versorgung des Glühstifts mit elektrischer Energie. Der Koaxialstecker kann aufgrund seiner Rotationssymmetrie in beliebiger Winkelausrichtung und damit im Wesentlichen ohne

Sichtkontakt durch einen Monteur aufgesteckt werden. Aufgrund dieser Rotationssymmetrie weist der Koaxialstecker aber keine sogenannte Kodierung auf, so dass bei mehreren Varianten von mit dem Koaxialstecker zusammensteckbarer Glühkerzen nicht mittels mechanischer Mittel sichergestellt ist, dass auch tatsächlich eine zuvor definierte Glühkerze für den jeweiligen Einzelfall Verwendung findet. Der Einsatz einer solchen (mechanischen) Kodierung würde eine Einschränkung der Rotationssymmetrie des Koaxialsteckers bedeuten, was das Aufstecken des Koaxialsteckers in engen Bauräumen erschweren würde. Weiterhin weisen bekannte mechanisch kodierte Stecker im Vergleich zu dem genannten Koaxialstecker in der Regel deutlich größere Abmessungen auf und bedingen dadurch einen entsprechend größeren Bauraum, der im Bereich der Zylinderköpfe moderner Dieselmotoren in der Regel nicht vorhanden ist. Auch können größere Stecker die Schwingfestigkeit eines einen

Zylinderdrucksensor umfassenden Messsystems verschlechtern.

Die DE 10 2005 014 133 B3 beschreibt eine integrierte Schaltung mit einer bidirektionalen Mischsignal-Eindrahtschnittstelle, über den die Schaltung von einem Wirt Kommandoinformationen empfangen kann und aufbereitete analoge Signale an den Wirt senden kann.

Die DE 101 14 504 A1 offenbart ein Verfahren zur Übertragung von Daten von wenigstens einem Sensor zu einem Steuergerät über eine Zweidrahtleitung, das dazu dient, beliebige Sensoren bei dem Steuergerät zu identifizieren und mehrere logische Kanäle über die jeweilige Zweidrahtleitung zu realisieren. Der wenigstens eine Sensor erhält von dem Steuergerät über die Zweidrahtleitung die notwendige elektrische Energie und überträgt darüber

sensorspezifische Daten.

Aus der DE 101 49 332 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Daten von einem Sensor zu einem Steuergerät bekannt, wobei ein Wertebereich, der zur Kodierung der zu übertragenden Daten zur Verfügung steht, in drei Teile aufgeteilt wird. Der erste Teil wird für die Sensorwerte verwendet. Der zweite Teil wird für Status- und Fehlermeldungen und der dritte Teil für Sensoridentifikationsdaten verwendet, wobei die drei Teile voneinander getrennt sind und aufeinander folgen.

Die WO 03/082613 A1 beschreibt ein Verfahren zur Identifizierung der einzelnen

Reifendrucksensoren bei einem Kraftfahrzeug durch eine Steuerungsvorrichtung, wobei die Daten per Funk übertragen werden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, bei einer Mehrzahl von unterschiedlichen, jedoch aufgrund identischer mechanischer Schnittstellen alternativ in ein System, insbesondere einen Verbrennungsmotor (z.B. Dieselmotor), integrierbaren

Komponenten, insbesondere Glühkerzen mit integriertem Zylinderdrucksensor oder einem von einer Glühkerze unabhängigen Zylinderdrucksensor, eine Kodierung zu realisieren, so dass sichergestellt ist beziehungsweise überprüft werden kann, dass für den Einzelfall eine zuvor definierte Komponente aus der Mehrzahl von unterschiedlichen Komponenten zum Einsatz kommt. Dabei soll die zu realisierende Kodierung die Montage des Systems möglichst nicht erschweren und/oder den erforderlichen Bauraum möglichst nicht vergrößern.

Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Übertragung von Daten von einem Sensor zu einem Empfänger mittels einer analogen Schnittstelle vorgesehen, wobei während eines ersten Zeitraums von dem Sensor Kennungsdaten zur Erkennung der Art des Sensors und/oder zur Erkennung der Art einer dem Sensor zugeordneten Komponente und erst nach dem ersten Zeitraum Messsignale des Sensors übertragen werden. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass die Übertragung der Kennungsdaten zur Identifizierung eines konkreten Sensors aus einer Gruppe von mehreren Sensoren und/oder einer konkreten, dem Sensor zugeordneten

Komponente aus einer Gruppe von mehreren Komponenten dient, wobei die mehreren

Sensoren der entsprechende Gruppe und/oder die mehreren Komponenten der

entsprechenden Gruppe (jeweils gruppenintern) mechanisch identische Schnittstellen aufweisen und dadurch alternativ verwendbar, d.h. zumindest mit dem Empfänger koppelbar, sind.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren eignet sich u.a. vorteilhaft zur Übertragung von Daten von einem einem Verbrennungsmotor zugeordneten Sensor, insbesondere einer Glühkerze eines Verbrennungsmotors zugeordneten Zylinderdrucksensor zu einem Empfänger, wobei dieser Empfänger insbesondere in eine Steuerungsvorrichtung, beispielsweise ein Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors, integriert sein kann. Die Steuerungsvorrichtung kann dabei auch dafür vorgesehen sein, eine Beaufschlagung der Glühkerze, der der Zylinderdrucksensor vorzugsweise zugeordnet ist, mit einer elektrischen Versorgungsspannung zu steuern. Mittels eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens kann in vorteilhafter Weise vor einer

Übertragung von Messsignalen des Zylinderdrucksensors mittels des Empfängers und insbesondere mittels des Motorsteuergeräts des Verbrennungsmotors erkannt werden, ob ein zuvor definiert ausgewählter Zylinderdrucksensor und insbesondere eine definiert ausgewählte, den Zylinderdrucksensor integrierende Glühkerze in dem Verbrennungsmotor auch tatsächlich verbaut ist. Eine fehlerhafte Ansteuerung des Verbrennungsmotors mit den daraus folgenden Nachteilen, insbesondere hinsichtlich Leistungsentfaltung, Kraftstoffverbrauch und

Abgasemissionen, u.a. infolge von falschen Messsignalen des Zylinderdrucksensors und/oder einer falschen Ansteuerung der Glühkerze durch das Motorsteuergerät kann dadurch vermieden werden.

Beispielsweise können für gleiche oder unterschiedliche Verbrennungsmotoren, die mittels gleichen Motorsteuergeräten beziehungsweise mittels identischer auf den Motorsteuergeräten abgespeicherter Software angesteuert werden sollen, sowohl Glühkerzen mit Glühstiften aus Metall als auch Glühkerzen mit Glühstiften aus Keramik eingesetzt werden. Weil aber ein Zylinderdrucksensor typischerweise Bestandteil eines Glühstifts ist, da die Druckübertragung mechanisch über den Glühstift erfolgen soll, können Zylinderdrucksensoren umfassende Glühkerzen mit metallischen Stiften einerseits und keramischen Stiften andererseits

gegebenenfalls nicht mehr applikationsneutral zueinander sein. Die genaue Erfassung des Zylinderdrucks und die darauf aufbauende Regelung des Brennverfahrens setzt somit eine Kenntnis der Art des verbauten Zylinderdrucksensors im Motorsteuergerät voraus. Dasselbe Problem kann sich bei einer Verwendung von Glühkerzen unterschiedlicher Hersteller ergeben, wenn diese hinsichtlich der Schnittstellen für die Integration in den Verbrennungsmotor mechanisch baugleich, aber nicht applikationsneutral zueinander sind. Grundsätzlich können auch metallische Glühstifte einerseits und keramische Glühstifte andererseits unterschiedliche Charakteristika (z.B. Glühverhalten - Timing, Temperatur, Widerstand) aufweisen und dadurch ebenfalls eine unterschiedliche Applizierung seitens des Motorsteuergeräts erforderlich machen. Weiterhin können Zylinderdrucksensoren unterschiedliche Druckbereiche und unterschiedliche Druckübertragungskennlinien aufweisen. Varianten können auch durch verschiedene Teilenummern oder Hardware- und Softwarestände entstehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Kennungsdaten ein Startsignal und/oder ein Endsignal und/oder ein

Synchronisierungssignal und/oder ein Trennsignal umfassen. Auf diese Weise kann die eindeutige Identifizierung von ebenfalls mit den Kennungsdaten übertragenen Nutzdaten, die der Erkennung der Art des Sensors und/oder einer dem Sensor zugeordneten Komponente durch die Empfänger dienen, vereinfacht und/oder verbessert werden.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Kennungsdaten in Form einer Abfolge von zwei oder mehr Spannungssignalen mit unterschiedlichen Spannungspegeln übertragen werden, wobei die Spannungspegel identische oder unterschiedliche Längen aufweisen können und wobei unterschiedliche Abfolgen der Spannungssignale und/oder unterschiedliche große Spannungspegel und/oder unterschiedliche Längen der Spannungspegel unterschiedliche Arten von Sensoren und/oder von den Sensoren zugeordneten Komponenten definieren und folglich unterschiedlich kodierte Nutzdaten darstellen. Dies stellt einerseits eine relativ einfache Möglichkeit einer Übertragung der Kennungsdaten dar. Andererseits können sich solche Spannungssignale zudem eindeutig von typischen analogen Messsignalen eines Sensors unterscheiden, so dass die erfindungsgemäß vorgesehene Übertragung sowohl der

Kennungsdaten als auch der Messsignale des Sensors über dieselbe analoge Schnittstelle vorteilhaft realisiert werden kann. Sofern die Kennungsdaten ein Startsignal und/oder ein Endsignal und/oder ein Synchronisierungssignal und/oder ein Trennsignal umfassen, kann vorgesehen sein, dass sich diese zusätzlichen Daten/Signale untereinander und/oder im Vergleich zu den Nutzungsdaten ebenfalls dadurch unterscheiden, dass diese unterschiedliche Abfolgen der Spannungssignale und/oder unterschiedliche große Spannungspegel und/oder unterschiedliche Längen der Spannungspegel aufweisen.

Um dabei weiterhin eine möglichst robuste Übertragung der Kennungsdaten zu realisieren, kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass die Spannungspegel innerhalb eines definierten Spannungspegelbereichs einen größtmöglichen Abstand zueinander aufweisen. Dabei sollte jedoch weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass die Spannungspegel beziehungsweise der Spannungspegelbereich innerhalb eines Ausgangsspannungsbereichs der Messsignale liegen, um eine Unterscheidung zwischen den übertragenen Kennungsdaten und solchen Signalen, die von dem Empfänger als Fehlermeldung aufgefasst werden könnten, zu gewährleisten. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Empfänger derart ausgebildet ist, dass dieser sämtliche Signale, die über die analoge Schnittstelle an diesen übertragen werden und die außerhalb des Ausgangsspannungsbereichs der Messsignale liegen, als Fehler identifiziert.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Kennungsdaten in Form einer Abfolge von zwei oder mehr Spannungssignalen mit unterschiedlichen Spannungspegeln übertragen werden, kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Block mit mehreren Datenbits übertragen wird, wobei ein Datenbit jeweils ein Spannungssignal oder mehrere Spannungssignale umfasst. Um dabei eine Dekodierung der Kennungsdaten zu verbessern, kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass die Datenbits selbst kodiert sind. Hierzu kann beispielsweise eine Manchester- oder Miller-Kodierung zum Einsatz kommen.

Eine bevorzugte Weiterbildung eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens kann dann noch vorsehen, dass der Block mit mehreren Datenbits mehrere Unterblöcke mit jeweils mehreren Datenbits umfasst, wobei die Datenbits der Unterblöcke identisch sind oder sein können. Dies kann für eine redundante Übertragung von Kennungsdaten oder zumindest von die Erkennung der Art des Sensors und/oder einer dem Sensor zugeordneten Komponente ermöglichenden Nutzdaten genutzt werden, wodurch die Erkennungsgenauigkeit für die Kennungsdaten erhöht werden kann.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Kennungsdaten während einer Initialisierungsphase übertragen und zum Ende der Initialisierungsphase die Übertragung der Kennungsdaten bereits beendet ist oder (zwingend) beendet wird. Dadurch kann vermieden werden, dass eine Übertragung der Messsignale, die nach dem Ende der Initialisierungsphase vorgesehen ist, durch eine andauernde Übertragung der Kennungsdaten negativ beeinflusst wird. Dabei kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass das Ende der Initialisierungsphase erreicht ist, sobald der Sensor eine Messbereitschaft erreicht hat.

Bei der Anwendung eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung von Daten von einem insbesondere in eine Glühkerze eines Verbrennungsmotors integrierten

Zylinderdrucksensor zu einem Empfänger (z.B. Motorsteuergerät) kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass das Ende der Initialisierungsphase erreicht ist, sobald der

Zylinderdrucksensor einen Start des Verbrennungsmotors detektiert hat. Dabei kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass der Start des Verbrennungsmotors anhand eines definierten Druckanstiegs in einem Brennraum, dem der Zylinderdrucksensor zugeordnet ist, ermittelt wird.

Die unbestimmten Artikel („ein",„eine",„einer" und„eines"), insbesondere in den

Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte

Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 : in schematischer Darstellung eine Kombination einer einen (Zylinderdruck-)Sensor umfassenden Komponente (Glühkerze) und eines Empfängers (Motorsteuergerät);

Fig. 2: eine Übertragung von Daten im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3: mögliche Bitkodierungen im Rahmen eines Verfahrens gemäß der Fig. 2;

Fig. 4: eine Übertragung von Daten im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 5: eine Übertragung von Daten im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Fig. 1 zeigt eine Kombination einer einen Sensor 10 umfassenden Komponente 12 mit einem Empfänger 14, wobei der Sensor 10 über eine analoge Schnittstelle mit drei Leitungen 24 elektrisch leitend mit dem Empfänger 14 verbunden ist. Bei der Komponente 12 handelt es sich beispielsweise um eine Glühkerze 12 und bei dem Sensor 10 um einen

Zylinderdrucksensor 10, wobei der Zylinderdrucksensor 10 zusammen mit anderen

Komponenten, konkret mit einem Glühstift 16, zu der Glühkerze 12 mit integriertem

Zylinderdrucksensor 10 integriert sein kann. Der Empfänger 14 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser gleichzeitig eine Steuerungsvorrichtung darstellt beziehungsweise in eine solche integriert ist. Insbesondere wird die Funktion des Empfängers 14 von einem

Motorsteuergerät 14 einer Brennkraftmaschine ausgeführt. Die Brennkraftmaschine umfasst weiterhin einen mittels des Motorsteuergeräts 14 ansteuerbaren Verbrennungsmotor 18, insbesondere Dieselmotor, wobei der Verbrennungsmotor 18 zur Bereitstellung einer

Fahrantriebsleistung für ein Kraftfahrzeug 20 vorgesehen sein kann.

Mittels zwei der drei Leitungen 24 (VCC (Versorgungsleitung +) sowie GND (Erdungsleitung)) wird der Zylinderdrucksensor 10 von dem Motorsteuergerät 14 mit elektrischer Energie versorgt. Die dritte Leitung 24 (Vout) dient mit Bezug zu GND der Übertragung von Daten von dem Zylinderdrucksensor 10 zu dem Motorsteuergerät 14. Das Motorsteuergerät 14 kontrolliert die Versorgung des Zylinderdrucksensors 10 mit elektrischer Energie und wertet u.a. das analoge Messsignal des Zylinderdrucksensors 10 aus, um einen Betrieb des Verbrennungsmotors 18 in Abhängigkeit von den Messsignalen zu steuern. Eine weitere (Hochstrom-)Leitung 26 ist für eine durch das Motorsteuergerät 14 gesteuerte Übertragung von Hochstrom von einem einem separaten Leistungsausgang 22 zu dem Glühstift 16 der Glühkerze 12 vorgesehen

Eine nicht dargestellte Elektronik des in die Glühkerze 12 integrierten Zylinderdrucksensors 10 ist in der Lage, alternativ zum Messsignal des Zylinderdrucksensors 10 auch zwei oder mehr feste Spannungspegel auf der analogen Schnittstelle auszugeben. Das kann in einem analogen Ausgangspfad des Zylinderdrucksensors 10 durch eine gezielte Umschaltung auf feste

Spannungswerte erfolgen. Alternativ kann bei einem intern digital arbeitenden

Zylinderdrucksensor 10, bei dem die Messwerte bereits digital vorliegen und über einen Digital- Analog-Wandler auf die analoge Schnittstelle ausgegeben werden, der Digital-Analog-Wandler mit festen Eingangswerten angesteuert werden. Die so realisierten Spannungspegel erlauben die Übertragung von Informationen in digitaler Form über die analogen Schnittstelle. Diese Informationen können je nach gewählter Implementierung in Form verschiedener

Spannungslevel (Amplitudenmodulation) oder bei alternativer oder auch zusätzlicher Auswertung von Umschaltflanken durch die Lage der Umschaltflanken (Phasenmodulation) übertragen werden.

Die Übertragung zusätzlicher Informationen wird im Rahmen eines erfindungsgemäßen

Verfahrens für eine Unterscheidung (Kodierung) von zumindest hinsichtlich der Schnittstellen zum Verbinden mit dem Motorsteuergerät 14 und zur Integration in einen Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 18 baugleichen Komponenten 12 (Glühkerzen 12), die aber

unterschiedliche Applikationseigenschaften besitzen, genutzt, indem entsprechend

individualisierte Kennungsdaten übertragen und von dem Motorsteuergerät 14 ausgewertet werden. Hierzu wird bei einem initialen Start einer mindestens eine Kombination aus Glühkerze 12 mit Zylinderdrucksensor 10 und Motorsteuergerät 14 umfassenden Brennkraftmaschine oder eines eine solche Brennkraftmaschine umfassenden Kraftfahrzeugs 20 zuerst mittels des Motorsteuergeräts 14 an dem Zylinderdrucksensor 10 eine elektrische Versorgungsspannung angelegt und daran anschließend der Verbrennungsmotor 18 der Brennkraftmaschine gestartet. Das erfindungsgemäße Prinzip der Übertragung von Kennungsdaten beruht dabei auf der Erkenntnis, dass zumindest innerhalb eines definierten Zeitfensters t ₀ bis t _s tartu _P (vgl. Fig. 2, 4 und 5) nach Anlegen der elektrischen Versorgungsspannung noch keine Messsignale des Zylinderdrucksensors 10 benötigt werden, weil das Motorsteuergerät 14 wartet, bis die

Elektronik des Zylinderdrucksensors 10 messbereit ist und/oder erstmalig Messsignale des Zylinderdrucksensors 10 ausgewertet werden müssen. Dabei kann sich prinzipbedingt am Anfang ein minimaler Zeitraum (t ₀ bis t _sen sor_reset) ohne jegliche Informationen auf der

Analogschnittstelle daraus ergeben, dass der Zylinderdrucksensor 10 nach dem Einschalte der Spannungsversorgung eine Resetzeit benötigt, bis dieser überhaupt die analoge Schnittstelle ansteuern kann. Weiterhin kann das Motorsteuergerät 14 selbst Zeit für eine Initialisierung vor einem Start des Verbrennungsmotors 18 benötigen. Mit einem Start des Verbrennungsmotors 18 werden dann jedoch Messsignale des Zylinderdrucksensors 10 zwingend benötigt. Ab dem Start des Verbrennungsmotors 18 darf die analoge Schnittstelle daher nicht mehr für die Übertragung von Kennungsdaten genutzt werden.

Grundsätzlich kann in dem Zeitraum (t ₀ bis tEngjne start), der zwischen dem initialen Start

(gekennzeichnet durch das Anlegen einer Versorgungsspannung an den zwei hierfür vorgesehenen Leitungen 24) und dem Start des Verbrennungsmotors 18 liegt, die analoge Schnittstelle für eine Übertragung von anderen Daten als Messsignalen des

Zylinderdrucksensors 10 und insbesondere für eine Übertragung von Kennungsdaten verwendet werden, ohne dass sich dadurch ein Nachteil für den Betrieb des

Verbrennungsmotors 18 ergibt. Ein solcher Nachteil könnte sich nämlich einstellen, wenn eine Kollision bei der Übertragung der anderen beziehungsweise zusätzlichen Daten und der Übertragung von Messsignalen des Zylinderdrucksensors 10 auftreten würden.

Erfindungsgemäß wird daher durch eine geeignete zeitliche Steuerung der Übertragung von Daten von dem Zylinderdrucksensor 10 sichergestellt, dass die Übertragung der

Kennungsdaten spätestens dann beendet ist oder auch abgebrochen wird, wenn Messsignale des Zylinderdrucksensors 10 vom Motorsteuergerät 14 benötigt werden, was dann der Fall ist, wenn der Verbrennungsmotor 18 gestartet wird.

Die Übertragung von Kennungsdaten im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens sollte hinsichtlich möglicher Übertragungsfehler und Dekodierungsfehler in einem Empfänger 14 (Motorsteuergerät) möglichst robust sein. Es sollte daher einerseits ein hoher Signalstörabstand bei der Übertragung der Kennungsdaten gewährleistet sein. Weiterhin sollte die

Datenübertragung und Dekodierung im Empfänger 14 tolerant gegenüber zeitlichen

Schwankungen sein (beispielsweise bedingt durch schlecht tolerierte CPU-Taktgeneratoren der Zylinderdrucksensoren 10). Die Übertragung der Kennungsdaten sollte weiterhin hinsichtlich der maximal benötigten Bandbreite und den Rechenanforderungen an die Dekodierung derart optimiert sein, dass damit auch eine Nachrüstung in Verbindung mit bestehenden

Motorsteuergeräten 14 möglich ist und keine erhöhten Anforderungen an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs 20 gestellt werden (z.B. hinsichtlich Leitungsführung, zusätzliche Schirmung, etc.).

Nachfolgend sind anhand der Fig. 2 bis 5 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren beschrieben. Es sind allerdings auch Mischformen dieser Ausführungsformen möglich.

Die erste Ausführungsform (vgl. Fig. 2 und 3) realisiert eine binäre Übertragung der

Kennungsdaten mit Spannungssignalen, die jeweils einen festen, im Vergleich zueinander jedoch unterschiedliche Spanungspegel aufweisen, wobei lediglich zwei definierte

Spannungspegel für alle Spannungssignale vorgesehen sind. Die zwei verschiedenen

Spannungspegel der Spannungssignale stehen für logisch 0 und logisch 1 (0-/1-Bits;

Binärcodierung). Die Spannungssignale haben dabei eine feste definierte Länge (d.h.

Zeitdauer: Erstreckung entlang der horizontalen Zeitachse in der Fig. 2). Die Spannungspegel der Spannungssignale sind zudem so gewählt, dass sie einen möglichst großen Abstand (entlang der Vertikalachse) zueinander haben, dabei jedoch noch innerhalb eines

Ausgangsspannungsbereichs (0 bis VCC) liegen, innerhalb dessen (Ausgangs-)Messsignale des (Zylinderdruck-)Sensors 10 im regulären beziehungsweise fehlerfreien Betrieb liegen können. Auf diese Weise wird vermieden, dass die für die Übertragung von Kennungsdaten verwendeten Spannungssignale in Spannungsbereichen liegen, die beispielsweise einer Fehlerdiagnose dienen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Spannungsbereiche handeln, die vom Empfänger 14 (Motorsteuergerät) als Fehlerzustand gewertet werden (z.B.

Signalschluss nach Masse oder Signalschluss zur positiven Versorgungsspannung).

Der (Zylinderdruck-)Sensor selbst benötigt nach dem Anlegen der Versorgungsspannung eine Zeit (to bis t _sen sor_reset), bis er aktiv einen definierten Spannungspegel an der analogen

Schnittstelle bereitstellen kann (z.B. aufgrund einer benötigten Resetzeit interner Prozessoren, etc.). Direkt danach wird mindestens ein Block B _n von n Datenbits ausgegeben. Eine späterer Start der Datenausgabe ist möglich, würde jedoch den für die Übertragung der Kennungsdaten zur Verfügung stehende Zeitraum verkürzen und sollte daher vorzugsweise vermieden werden. Ein Datenbit kann direkt aus einem oder mehreren 0- Spannungssignalen oder 1 - Spannungssignalen oder auch aus Kombinationen von 0- Spannungssignalen und 1- Spannungssignalen bestehen. Die einzelnen Datenbits können nochmalig kodiert sein, beispielsweise mittels Manchester- oder Miller-Kodierung (vgl. Fig. 3).

Optional bestehen die n Datenbits aus einem oder mehreren Unterblöcken B _m zu m Datenbits, in denen die zu übertragenen Kennungsdaten, zumindest jedoch die

Unterscheidungsinformationen beinhaltenden Nutzdaten jeweils enthalten sind. Durch diese Redundanz zumindest der Nutzdaten bekommt der Empfänger 14 (Motorsteuergerät) eine größere zeitliche Freiheit bei der Dekodierung der Kennungsdaten, weil dieser nicht bereits zu Beginn der Übertragung der Kennungsdaten empfangsbereit sein muss, sondern nur mindestens einen kompletten Unterblock B _m zu m Datenbits empfangen muss, um die gewollte Unterscheidung durchführen zu können. Weiterhin ist eine Prüfung und Fehlerkorrektur der Kennungsdaten möglich, wenn mehrere Unterblöcke B _m zu m Bits empfangen werden, die miteinander verglichen werden können.

Ein Unterblock B _m zu m Bits kann neben den eine Kennung ermöglichenden Nutzdaten zusätzliche Steuersignale, beispielsweise Start-, Stopp-, Trenn- und/oder,

Synchronisationssignale beziehungsweise -bits, umfassen, um dem Empfänger 14

(Motorsteuergerät) die eindeutige Erkennung eines kompletten Unterblocks B _m zu m Bits im empfangenen Datenstrom zu ermöglichen.

Bis zu dem Zeitpunkt t _s tartu _P oder früher wird die Datenübertragung beendet und das analoge Messsignal des (Zylinderdruck-)Sensors sensorseitig auf die analoge Schnittstelle geschaltet. Dieser Zeitpunkt tstartup kann bei der bevorzugten Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Kombination aus Zylinderdrucksensor 10 und Motorsteuergerät 14 vorzugsweise so gewählt sein, dass dieser zu allen vorgesehenen Fahrzeugapplikationen passt (d.h. für alle Fahrzeugapplikationen, in denen eine entsprechende Glühkerze 12 eingesetzt werden soll, gilt: bis t _s tartu _P werden definitiv keine Messsignale des Zylinderdrucksensors 10 vom Motorsteuergerät 14 ausgewertet oder benötigt).

Nach dem Zeitpunkt t _s tartu _P erfolgt dann zu dem Zeitpunkt t _En gine_start der Start des

Verbrennungsmotors 18. Ab diesem Zeitpunkt t _En gine_start müssen die Messsignale des

Zylinderdrucksensors 10 zwingend ausgewertet werden und dürfen daher nicht von einer Übertragung von Kennungsdaten beeinflusst werden.

Je nach Skalierung der Blocklänge m können ein bis beliebig viele Nutzdatenbits übertragen werden. Bei einer Kodierung eines Datenbits durch mehrere 0- und 1 -Spannungspegel können separate Bitkodierungen mit mehreren Flankenwechseln / Bits realisiert werden. Durch die dann definierte Mindestanzahl an Flankenwechseln kann die Robustheit gegenüber Varianzen bei der Bitlänge erhöht werden. Der Bittakt kommt dann unabhängig vom Dateninhalt immer als Frequenzanteil im Übertragungssignal vor, der Empfänger 14 (Motorsteuergerät) kann sich dann während der gesamten Datenübertragung auf das Zeitraster der einzelnen Bits aufsynchronisieren.

Beispiele für konkrete Werte bei der Durchführung eines Verfahrens gemäß den Fig. 2 und 3:

Nutzdaten (Information): 16 Bits (rechtsschraffiert in der Fig. 3)

Bitanzahl m (Blocklänge B _m ): 32 Bits

Bit-Periodenlänge: 2 ms

Anzahl der Wiederholungen: 8

Bitanzahl n (Blocklänge B _n ): 8 ^* 32 Bits = 256 Bits

Bitkodierung: Miller-Code oder Manchester-Code (invers)

Gesamtübertragungszeit: 2 ms ^* 256 = 0,512 s

In einer bevorzugten Weiterbildung eines Verfahrens gemäß den Fig. 2 und 3 kann vorgesehen sein, dass ein Start des Verbrennungsmotors 18 mittels des Zylinderdrucksensors 10 ermittelt und diese Information als Steuergröße zum Abbruch der Übertragung der Kennungsdaten genutzt wird. Dies kann ermöglichen, den Zeitraum, der für die Übertragung der Kennungsdaten genutzt wird, bis zum Start des Verbrennungsmotors 18 (ab t _En gine-start) auszudehnen, so dass dem Motorsteuergerät 14 der größtmögliche Zeitraum für den Empfang der Kennungsdaten gegeben wird. Hierfür misst die Elektronik des Zylinderdrucksensors 10 auch bei aktiver Übertragung der Kennungsdaten den Druck in dem dem Zylinderdrucksensor 10 zugeordneten Zylinder beziehungsweise Brennraum des Verbrennungsmotors 18. Ein Start des

Verbrennungsmotors 18 kann dann anhand von charakteristischen Druckveränderungen in der Kompressions- und/oder Verbrennungsphase erkannt werden. Sobald der Zylinderdrucksensor 10 ein erstes eindeutiges Auftreten einer solchen Druckveränderung ermittelt hat, schaltet dieser unmittelbar die analoge Schnittstelle dauerhaft auf das analoge Messsignal um. Da ein solches Umschalten mit hoher Wahrscheinlichkeit während der Übertragung eines Blocks B _m zu m Bit erfolgt, sollte das Motorsteuergerät 14 so ausgeführt sein, dass es einen unvollständigen Block B _m erkennt und als nicht auswertbar verwirft.

Bei einer (zweiten) Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der Fig. 4 ist analog zu der ersten Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 vorgesehen, dass die Elektronik des Zylinderdrucksensors 10 an der analogen Schnittstelle eine Abfolge von definierten

Spannungssignalen mit Spannungspegeln fester Zeitlänge ausgibt. Dabei sind jedoch, anders als bei der ersten Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3, mehr als zwei verschiedene Spannungspegel definiert. Für die Wahl möglicher der Spannungspegel gelten die

Randbedingungen wie bei der ersten Ausführungsform gelten (z.B. möglichst großer Abstand, etc.).

Im einfachsten Fall wird bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der Fig. 4 innerhalb eines Zeitintervalls (t ₂ bis t ₃ ) mindestens ein Spannungspegel aus einer Auswahl von k verschiedenen Spannungspegeln ausgegeben. Die Kodierung der Nutzdaten erfolgt hierbei amplitudenmoduliert über die Spannung (d.h. verschiedene Spannungspegel entsprechen den verschiedenen Varianten z.B. einer Glühkerze 12, etc.). Wird die Anzahl k zu 2n festgelegt, so lassen sich über eine ausgegebene Spannungsstufe log2(k) = n Bits übertragen.

Optional können auch ein oder mehrere verschiedene Spannungspegel als Startsignal l _s (vgl. Fig. 4), als Trennsignal zur Trennung zwischen verschiedenen Nutzdaten tragenden

Spannungspegeln oder als Endsignal l _E übertragen werden. Ein Startsignal l _s und/oder ein Trennsignal kann die Robustheit der Informationsübertragung erhöhen, weil der Empfänger 14 (Motorsteuergerät) sich dadurch zeitlich aufsynchronisieren kann. Über ein Startsignal l _s wird dem Empfänger 14 der zeitliche Start der Datenübertragung und optional auch die Länge eines Spanungspegels kenntlich gemacht. Ein oder mehrere Trennsignale erfüllen den gleichen Zweck: sie erhöhen bei zeitlichen Schwankungen des Abtasttakts die Robustheit, weil sich der Empfänger 14 immer wieder nachsynchronisieren kann. Ein Endsignal l _E kann insbesondere sinnvoll sein, wenn es mehrere verschiedene (Zylinderdruck-)Sensoren 10 mit unterschiedlicher Anzahl Nutzdaten tragender Spannungspegel gibt, deren Daten an denselben Empfänger 14 (Motorsteuergerät) übertragen werden sollen.

Die eindeutige Abtastung der Nutzdaten tragenden Spannungspegel durch den Empfänger 14 (Motorsteuergerät) kann nach einer Detektion des Startsignals l _s zeitgesteuert erfolgen, d.h. der Empfänger kennt dann die Länge der einzelnen Spanungspegel. Optional können einzelne Spannungspegel zur Verbesserung des Signalstörabstands auch mehrfach abgetastet und im Empfänger 14 gefiltert werden.

Gemäß dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel beginnt der (Zylinderdruck-)Sensor 10 zur frühestmöglichen Zeit (t _sen sor_reset) mit der Übertragung der Kennungsdaten. Der Zeitraum zwischen t ₀ und t _sensor _ _reset stellt den Zeitraum dar, den der Sensor 10 beziehungsweise dessen Elektronik selbst benötigt, um nach Beginn seiner Versorgung mit elektrischer

Versorgungsspannung sendebereit zu sein. Zwischen t _sen sor_reset und t-ι einerseits und zwischen t-ι und t ₂ andererseits werden zwei definierte, unterschiedliche Spannungspegel an der analogen Schnittstelle ausgegeben. Diese Sequenz dient als Startsignal l _s . Der Empfänger 10 kann die auftretende Spannungsflanke bei t-ι als Bezugszeitpunkt verwenden. Zwischen t ₂ und t ₃ legt der Sensor 10 an der analogen Schnittstelle einen Spannungspegel an, der den zu übertragenen Nutzdaten (z.B. Variante der Glühkerze, etc.) I _N entspricht. Der Empfänger tastet diesen Spannungspegel zwischen t ₂ und t ₃ ab. Ab t ₃ werden dann ohne vorherige Übermittlung eines Endsignals Messsignale des Sensors 10 von der Elektronik des Sensors 10 auf die analoge Schnittstelle geschaltet.

Es besteht auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, die Nutzdaten l _N , die in dem ausgewählten Spannungspegel, der zwischen t ₂ und t ₃ übertragen wird, definiert sind, mehrfach zu übertragen, wobei dann vorzugsweise vorgesehen sein sollte, zwischen diesen identischen Nutzdaten-Spannungspegeln ein Trennsignal zu übertragen (nicht dargestellt), um für den Empfänger 14 die Redundanz der Übertragung der Nutzdaten l _N eindeutig erkenntlich zu machen.

Bei einer (dritten) Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der Fig. 5 ist analog zu der zweiten Ausführungsform gemäß der Fig. 4 vorgesehen, die Übertragung der Nutzdaten l _N (hier zwischen t ₂ und t ₄ ) nach einer vorausgegangenen Übertragung eines

Startsignals l _s (zwischen t _sen sor_reset und t ₂ ) durchzuführen. Anders als bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Fig. 4 ist jedoch zusätzlich die Übertragung eines Endsignals l _E im Anschluss an die Übertragung der Nutzdaten l _N vorgesehen. Dabei werden insgesamt für die Übertragung des Startsignals l _s , der Nutzdaten l _N und des Endsignals l _E nur zwei verschiedene Spannungspegel für logisch 1 und logisch 0 verwendet (0-/1 -Bits; Binärcodierung). Für die Wahl möglicher der Spannungspegel gelten die Randbedingungen, wie sie für die erste

Ausführungsform beschrieben worden sind (z.B. möglichst großer Abstand, etc.).

Für die Übertragung der Nutzdaten l _N dient ein Zeitintervall zwischen t ₂ und t ₄ mit mindestens einem (variablen) Wechsel des Signalpegels innerhalb dieses Zeitintervalls. Die Kodierung der Nutzdaten erfolgt hierbei phasenmoduliert über die Phasenlage des Pegelwechsels innerhalb dieses Zeitintervalls (ähnlich einem PWM-Signal).

Bei dieser Ausführungsform vermisst der Empfänger 14 folglich den Flankenwechsel innerhalb eines zur Übertragung der Nutzdaten l _N genutzten Zeitintervalls (zwischen t ₂ und t ₄ ) und setzt diesen in Bezug zur Gesamtlänge dieses Zeitintervalls . Ein Startsignal l _s wird analog zur zweiten Ausführungsform gemäß der Fig. 4 verwendet, damit der Empfänger 14 den

Startzeitpunkt des zur Übertragung für die Nutzdaten l _N genutzten Zeitintervalls (zwischen t ₂ und t ₄ ) eindeutig bestimmen kann. Die in der Fig. 5 gezeigte Übertragung eines Startsignals l _s sollte insbesondere immer dann durchgeführt werden, wenn das oder die zur Übertragung der Nutzdaten l _N vorgesehenen Zeitintervalle nicht exakt definiert und dem Empfänger bekannt sind, um das Ende des (letzten) Nutzdaten l _N tragenden Zeitintervalls eindeutig zu

kennzeichnen. Das Startsignal l _s und gegebenenfalls das Endsignal l _E sollten sich eindeutig von den zur Übertragung der Nutzdaten l _N vorgesehenen Spannungssignalen unterscheiden, um eine Unterscheidung gewährleisten zu können.

Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Übertragung des

Startsignals l _s analog zu der zweiten Ausführungsform gemäß der Fig. 4 im Zeitintervall zwischen t _sensor _ _reset und t ₂ . Ab der folgenden steigenden Flanke zum Zeitpunkt t ₂ beginnt ein Nutzdaten l _N übertragenes Zeitintervall (t ₂ bis t ₄ ). In diesem Zeitintervall werden die sich anschließende fallende Flanke des Signalverlaufs und die darauf folgende steigende Flanke ausgewertet, um die Nutzdaten l _N zu dekodieren. An das Nutzdaten l _N übertragende

Zeitintervall (t ₂ bis t ₄ ) schließt sich ein Zeitintervall (t ₄ bis t ₆ ) an, innerhalb dessen das Endsignal l _E übertragen wird. Auch dieses setzt sich aus den zwei unterschiedlichen Spannungspegeln zusammen, wobei diese jedoch ein Längenverhältnis aufweisen, welches nicht für die

Kodierung der Nutzdaten l _N (und vorzugsweise auch nicht für das Startsignal l _s ) vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das Endsignal l _E bei mehreren redundant übertragenen Nutzdaten l _N (jeweils gemäß einem Vorgehen in dem Zeitintervall t ₂ bis t ₄ ) eindeutig erkannt werden.

Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 und 5 sind relativ einfach in der Umsetzung.

Hinsichtlich der Datenübertragung bieten sie jedoch nur einen begrenzten Informationsgehalt, weil die Anzahl der Modulationszustände für eine Amplitudenmodulation (primär in der zweiten Ausführungsform gemäß der Fig. 4) oder eine Phasenmodulation (primär in der dritten

Ausführungsform gemäß der Fig. 5) durch den erforderlichen Signalstörabstand begrenzt ist. Bei der Phasenmodulation gemäß der dritten Ausführungsform ergeben sich gegebenenfalls zusätzliche Einschränkungen infolge einer relativ geringen Bandbreite des Übertragungskanals, weil dadurch die zeitliche Genauigkeit der Flankenauswertung verringert wird.

Hinsichtlich der Robustheit bezüglich der Amplitudenmodulation ist eine binäre Übertragung von nur zwei Spannungspegeln entsprechend der ersten und dritten Ausführungsform optimal, weil dadurch ein größtmöglicher Abstand für die genutzten Spannungspegel eingestellt werden kann. Die Übertragung einer definierten Anzahl Bits konstanter Länge gemäß der ersten Ausführungsform stellt weiterhin geringere Anforderungen an die Phasenlage der

Abtastzeitpunkte, an denen die Informationen abgetastet werden müssen (idealerweise in der Bitmitte). Werden bei der Verwendung einer Manchester- oder Miller-Kodierung die Flanken ausgewertet (vgl. Fig. 3), müssen nur wenige verschiedene Puls-Pausen-Verhältnisse unterschieden werden. Daher ist die Anforderung an die zeitliche Genauigkeit der

Flankenerkennung bei der ersten Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 deutlich geringer als bei der dritten Ausführungsform gemäß der Fig. 5. Aus diesen Gründen kann zumindest bei einer Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung von Daten von Glühkerzen 12 zugeordneten Zylinderdrucksensoren 10 an einen Empfänger 14 die erste Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 bevorzugt eingesetzt werden. Die Definition eines Datencontainers für die Nutzdaten l _N erlaubt dabei auch eine einfachere Standardisierung der Variantenkennung über viele verschiedene Zylinderdrucksensoren 10 hinweg. Zusätzlich können in den Datencontainern Bits für Fehlererkennung- und Fehlerkorrektur reserviert werden (CRC-Codierung der Information). Bezugszeichenliste

10 (Zylinderdruck-)Sensor

12 Komponente / Glühkerze

14 Empfänger / Motorsteuergerät

16 Glühstift

18 Verbrennungsmotor

20 Kraftfahrzeug

22 Leistungsausgang

24 Leitung der analogen Schnittstelle

26 (Hochstrom-)Leitung

B _n Block mit n Bits

B _m Unterblock mit m Bits

l _s Startsignal

l _N Nutzdaten

l _E Endsignal