CH711076B1 - Vorrichtung zur Drehmomentüberwachung einer Brennkraftmaschine durch eine Injektorzustandsüberwachung. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zur Drehmomentüberwachung einer Brennkraftmaschine durch eine Injektorzustandsüberwachung. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Injektoranschluss 24, 25, 26 zum Verbinden mit einem Injektor 21, 22, 23, eine Steuergereinheit 31, 32 zum Ansteuern des Injektoranschlusses 24, 25, 26, eine Hauptprozessoreinheit 5 zum Ansteuern der Steuergereinheit, und eine Signalverarbeitungsschaltung 7. Ferner umfasst die Signalverarbeitungsschaltung Leitungen, die die von der Hauptprozessoreinheit 5 ausgegebenen Befehle sowie die von der Steuergereinheit 31, 32 ausgegebenen Befehle abgreifen. Durch eine Kombination dieser beiden Befehle bildet die Signalverarbeitungsschaltung 7 ein Kombinationssignal, anhand dessen die Hauptprozessoreinheit 5 oder eine Sicherheitsprozessoreinheit 9 eine Injektorzustandsüberwachung vollzieht.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehmomentüberwachung einer Brennkraftmaschine durch eine Injektorzustandsüberwachung.

[0002] Zur Betriebsüberwachung bzw. zur Momentüberwachung einer Brennkraftmaschine wird die Information über die Einspritzzeit von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine benötigt, um die wirksame Kraftstoffmasse zu ermitteln. Hierzu ist es erforderlich die Einspritzdüsen (=Injektoren) in Bezug auf ihren Zustand, der zwischen offen oder geschlossen wechseln kann, zu überwachen.

[0003] So offenbart bereits die DE 10 2004 040 926 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei der spezifische Eigenschaften einer Einspritzvorrichtung bei der Ermittlung eines Drehmoments der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Unter anderem wird hierbei auch auf die Einspritzdauer von Kraftstoff durch die Einspritzdüsen (Injektoren) Bezug genommen, jedoch ohne dabei konkret zu offenbaren inwiefern die Einspritzzeit der Injektoren überwacht werden kann.

[0004] Auch die DE 103 00 194 A1 behandelt ein Verfahren zum Überwachen einer Brennkraftmaschine, bei dem die in die Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmasse benötigt wird, um eine Abweichung von einem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine festzustellen. Auch hier wird jedoch keine Ausgestaltung offenbart, die eine konkrete Umsetzung einer Injektorzustandsüberwachung beschreibt.

[0005] Zur Berechnung der Kraftstoffmasse, die über die Injektoren in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird, ist es im Stand der Technik typischerweise üblich, mithilfe der Einspritzzeiten, in denen sich das Injektorventil in einer OffenPosition befindet, auf die durch das Injektorventil eingespritzte Kraftstoffmenge zu schließen.

[0006] Herkömmlicherweise wird hierbei der dem Injektor zugeführte Steuerstrom, der ein Öffnen der Düse bewirkt, aufwendig über zwei separate und unabhängige Strommesspfade ermittelt, um die Einspritzzeiten eines Injektors zu bestimmen. Bei dieser Art zur Bestimmung der Einspritzzeiten fallen hohe Bauteilkosten an, da die Auswertung der Ströme aufwendig und ressourcenintensiv ist.

[0007] Zudem ist es notwendig, dass eine Schaltung zur Injektoransteuerung gewisse Sicherheitsanforderungen erfüllt. So ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die ISO-Norm 13849 sowie die ISO-Norm 26262, beides Normen für sicherheitsrelevante elektrische/elektronische Systeme in Maschinen Kraftfahrzeugen, erfüllt werden.

[0008] Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige und ressourcenschonende Umsetzung einer Injektoransteuerung zu realisieren, welche besonders hohe Sicherheitsanforderungen (vorzugsweise die ISO-Norm 26262 und die ISO-Norm 13849) erfüllt.

[0009] Die vorliegende Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehmomentüberwachung einer Brennkraftmaschine durch eine Injektorzustandsüberwachung gelöst.

[0010] Hierbei umfasst die Vorrichtung einen Injektoranschluss zum Verbinden mit einem Injektor, der dazu ausgelegt ist, Kraftstoff in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine einzuspritzen, eine Steuereinheit zum Ansteuern des Injektoranschlusses, eine Hauptprozessoreinheit zum Ansteuern der Steuereinheit, wobei die Hauptprozessoreinheit mit der Steuereinheit über eine erste Befehlsleitung und die Steuereinheit mit dem Injektoranschluss über eine zweite Befehlsleitung verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Signalverarbeitungsschaltung, die mit der ersten Befehlsleitung über eine erste Leitung und mit der zweiten Befehlsleitung über eine zweite Leitung verbunden ist, um ein Kombinationssignal zu bilden, das Steuersignale von der ersten Befehlsleitung und der zweiten Befehlsleitung kombiniert, wobei die Signalverarbeitungsschaltung über eine Datenleitung mit der Hauptprozessoreinheit verbunden ist. Zudem ist die Hauptprozessoreinheit dazu ausgelegt, das Kombinationssignal in Bezug auf eine Zeitspanne, während der Kraftstoff über den Injektor in die Brennkammer einspritzbar ist, auszuwerten. Die Hauptprozessoreinheit ist dazu ausgelegt, anhand der Auswertung des Kombinationssignals das Drehmoment der Brennkraftmaschine zu überwachen und bei einer Abweichung von einem Sollzustand eine geeignete Massnahme einzuleiten bzw. einen Fehler auszugeben.

[0011] Ein Injektor ist vorzugsweise eine Einspritzdüse, über die Kraftstoff in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann. Typischerweise steht der Injektor in Verbindung mit der Brennkammer, in der der Verbrennungsvorgang eines Motors stattfindet und einem unter Druck stehenden Kraftstoffreservoir. Je nach Zustand des Injektors wird Kraftstoff über den Injektor in die Brennkammer eingespritzt oder nicht. Für die Motorleistung bzw. das durch den Motor hervorgerufene Moment ist die Menge an eingespritzten Kraftstoff von großer Bedeutung.

[0012] Vorzugsweise ist als Brennkammer ein Raum in einem Motor vorgesehen, der unter anderem durch einen Zylinderkolben, ein Einlassventil und ein Auslassventil sowie den Innenwänden eines Zylinders begrenzt ist. In der Brennkammer findet der Verbrennungsvorgang des durch den Injektor zugeführten Kraftstoffs statt, der Grundlage für den Antrieb des Motors ist.

[0013] Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu geeignet, einen Injektor anzusteuern. Hierfür sendet die Steuereinheit injektorspezifische Ansteuersignale an den Injektoranschluss. Die Steuereinheit ist mit dem Injektoranschluss über eine zweite Befehlsleitung verbunden. Für den Fall, dass ein Injektor mit dem Injektoranschluss verbunden ist, kann mit dem von der Steuereinheit ausgegebenen Ansteuersignalen die Ventilstellung des Injektors geschaltet werden. So kann der Zufluss von Kraftstoff in die Brennkammer über ein Öffnen und Schließen des Ventils gesteuert werden. Vorzugsweise ist die Steuereinheit als ein Teilfunktionselement der Vorrichtung zu sehen.

[0014] Ferner wandelt die Steuereinheit empfangene Befehle zur Steuerung eines Injektors in ein für den Injektor verständliches Daten- und/oder Signalformat um. Vorzugsweise wandelt die Steuereinheit die Ansteuerbefehle in ein Stromprofil um, das von einem Injektorhersteller zur Ansteuerung eines Injektors vorgegeben wird. Weiter vorzugsweise erfolgt die Regelung des Injektorstroms nach dem Tiefsetzstellerprinzip. Hierbei wird durch die Steuereinheit entweder die Versorgungsspannung oder eine Boostspannung über die Steuereinheit gepulst auf einen Injektor gegeben, wobei an dem Injektor die pulsförmige Ansteuerung zu einem nahezu konstanten Strom integriert wird.

[0015] Die Hauptprozessoreinheit ist dazu ausgelegt, über eine mit der Steuereinheit verbundene erste Befehlsleitung ein Ansteuersignal für einen Injektor zu senden. Zudem ist die Hauptprozessoreinheit (Hauptrechner) dazu ausgelegt, die digitalen Signale, durch welche die Einspritzzeiten für einen jeweiligen Injektor vorgegeben werden, zu erzeugen. Der Hauptrechner ist üblicherweise ein Microcontroller oder eine vergleichbare Datenverarbeitungseinheit.

[0016] Die Signalverarbeitungsschaltung, die mit jeder der Leitungen zum Ansteuern eines Injektors zwischen der Hauptprozessoreinheit und der Steuereinheit verbunden ist und die mit jeder Leitung, die von der Steuereinheit zu einem Injektoranschluss bzw. zu einem Injektor verläuft, verbunden ist, ist dazu ausgelegt, aus den verschiedenen Ansteuersignalen (den Signalen zwischen der Hauptprozessoreinheit und der Steuereinheit sowie den Signalen zwischen dem Steuereinheit und einem Injektor) ein Kombinationssignal zu bilden, das zur Auswertung über eine Datenleitung an die Hauptprozessoreinheit gegeben wird.

[0017] Für den Kern der Erfindung ist die genaue Erzeugung des Kombinationssignals aus den verschiedenen Signalen, die die Signalverarbeitungsschaltung abgreift, nicht von Belang. Vielmehr ist wichtig, dass mit Hilfe der verschiedenen abgegriffenen Signale von den unterschiedlichen Stellen in der Vorrichtung (zwischen Hauptprozessoreinheit und Steuereinheit sowie zwischen Steuereinheit und Injektor) ein daraus kombiniertes Signal erzeugt wird, das zur Auswertung in Bezug auf die Einspritzzeit eines Injektors an die Hauptprozessoreinheit weitergereicht wird. Dem Fachmann ist klar, dass es mehrere Möglichkeiten zur Realisierung dieses Vorgehens in der Signalverarbeitungsschaltung gibt, die alle denselben gewünschten Effekt erreichen.

[0018] Ferner ist die Hauptprozessoreinheit dazu ausgelegt, das von der Signalverarbeitungsschaltung empfangene Kombinationssignal in Bezug auf die Einspritzzeit von Kraftstoff in die Brennkammer durch einen Injektor auszuwerten. Hierbei wird vorteilhafterweise angenommen, dass der Zustand eines Injektors nur zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand wechseln kann. Zudem wird vorteilhafterweise angenommen, dass bei einem offenen Injektor Kraftstoff in den Verbrennungsraum fließt. Mit diesen Annahmen ist es möglich die wirksame Kraftstoffmenge anhand der Einspritzzeit zu ermitteln, das heißt, die Zeit während der Injektor geöffnet bzw. geschlossen ist zu messen. Durch Messen der Einspritzzeit bzw. durch den hieraus möglichen Rückschluss auf die eingespritzte Kraftstoffmenge kann das Motormoment bzw. die Motorleistung überwacht werden.

[0019] Vom Gedanken der Erfindung ist es ebenfalls umfasst, dass die Vorrichtung mehr als einen Injektoranschluss besitzen kann. Hierbei kann die Vorrichtung auch pro Injektoranschluss jeweils eine separate Leitung zwischen den einzelnen Komponenten aufweisen, muss dies aber nicht unbedingt.

[0020] Die Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass die gesamte Signalkette vom Ansteuersignal der Hauptprozessoreinheit über das von der Steuereinheit an einen Injektoranschluss bzw. an einen Injektor ausgegebene Signal überwacht werden kann.

[0021] Das sicherheitsrelevante Signal zur Überwachung der Vorrichtung wird in der Signalverarbeitungsschaltung gebildet, was zur Folge hat, dass sämtliche Signalpfade, die mit der Signalverarbeitungsschaltung in Verbindung stehen, sicherheitsrelevant sind und besonderen Sicherheitsbestimmungen unterworfen sind. Im Umkehrschluss ergibt sich hieraus jedoch, dass es keine spezifischen Sicherheitsanforderungen für die einzelnen Komponenten im Ansteuerpfad (Hauptprozessoreinheit, Steuereinheit) gibt, da ein etwaiger Fehler unmittelbar durch die Auswertung des Kombinationssignals zu Tage treten würde. Zudem ist die Ansteuersoftware, welche die Injektorsignale in der Hauptprozessoreinheit erzeugt, keinen Sicherheitsanforderungen unterworfen. Lediglich die Software in der Hauptprozessoreinheit, welche das Injektorzustandssignal (Kombinationssignal) überwacht, trägt die Sicherheitslast.

[0022] Dadurch ist es möglich günstige Standardkomponenten zu verbauen, und die Entwicklungszeit und -kosten zu reduzieren, da aufwendige Hardwarekomponenten und Softwarefunktionen keinen bestimmten Sicherheitsanforderungen genügen müssen.

[0023] Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es zudem möglich sämtliche Komponenten in der Signalkette (Steuereinheit und Hauptprozessoreinheit) einzeln auf Fehlfunktionen zu prüfen. Dadurch können nahezu 100 % aller möglichen in einer Komponente auftretenden Fehler (single-point Fehler) sowie latente Fehler erkannt werden.

[0024] So ist es möglich aufgrund einer Einspritzzeitauswertung in der Hauptprozessoreinheit einen zusätzlichen Einspritzpuls, einen Einspritzpuls zu langer Dauer sowie einen dauerhaften Einspritzpuls eines Injektors zu diagnostizieren und eine mögliche Fehlerquelle im Ansteuerpfad zu bestimmen.

[0025] Ein weiteres vorteilhaftes, optionales Merkmal der Vorrichtung ist eine Sicherheitsprozessoreinheit, die mit der Signalverarbeitungsschaltung über eine separate Datenleitung verbunden ist und dazu ausgelegt ist, das Kombinationssignal in Bezug auf eine Zeitspanne, während der Kraftstoff über einen mit dem Injektoranschluss verbundenen Injektor in die Brennkammer einspritzbar ist, auszuwerten.

[0026] Hierdurch wird die Systemsicherheit weiter verbessert, da die sicherheitsrelevante Auswertung der Einspritzzeiten sowohl von der Hauptprozessoreinheit als auch von der Sicherheitsprozessoreinheit ausgeführt werden kann. So ist es auch bei einem Ausfall einer der beiden Prozessoreinheiten weiterhin möglich, die Auswertung der Einspritzzeiten weiter durchzuführen. Der Auswerteprozess in der Sicherheitsprozessoreinheit unterscheidet sich im Wesentlichen nicht von dem Auswerteprozess in der Hauptprozessoreinheit. Demnach wird an die Sicherheitsprozessoreinheit ebenfalls das Kombinationssignal, das in der Signalverarbeitungsschaltung erzeugt wird, gegeben.

[0027] Weiter vorzugsweise ist an dem Injektoranschluss ein Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer angeschlossen. Vorzugsweise ist an jedem vorhandenen Injektoranschluss ein zugehöriger Injektor angeschlossen.

[0028] Der an den Injektoranschluss angeschlossene Injektor bezieht seine Steuersignale von dem Injektoranschluss und öffnet/schließt sein Ventil gemäß einem über den Injektoranschluss bezogenes Signal.

[0029] Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Steuereinheit ist, dass sie dazu ausgelegt ist, einen von der Hauptprozessoreinheit empfangenen Ansteuerbefehl in ein für einen an den Injektoranschluss anzuschließenden Injektor entsprechendes Stromprofil zu wandeln. Die Injektoren müssen mit einem vom Injektorhersteller vorgegebenen Stromprofil angesteuert werden. Die Steuereinheit übernimmt hierbei die Umwandlung von Ansteuerbefehlen, die von der Hauptprozessoreinheit abgegeben werden und nicht einem Injektorhersteller-spezifischen Format vorliegen, sodass diese entsprechend dem gewünschten Verhalten in ein injektorspezifisches Stromprofil gewandelt werden.

[0030] Da für das Stromprofil ein geschlossener Stromkreislauf notwendig ist, gibt es für jeden Injektoranschluss auch einen zugehörigen weiteren Injektoranschluss, der zum Bilden des Stromkreislaufes genutzt wird. Dieser weitere Injektoranschluss oder diese weiteren Injektoranschlüsse stehen mit der Steuereinheit, vorzugsweise mit einer Endstufenbank, in Verbindung.

[0031] Vorzugsweise gibt der von der Hauptprozessoreinheit ausgegebene Ansteuerbefehl eine Einspritzzeit für den Injektor vor.

[0032] Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Endstufenbank und einen intelligenten Gate-Treiber, wobei der intelligente Gate-Treiber mit der Hauptprozessoreinheit verbunden ist und die Endstufenbank mit dem Injektor verbunden ist. Vorzugsweise sind die Endstufenbank und der intelligente Gate-Treiber miteinander über eine Befehlsleitung verbunden. Vorteilhafterweise ist die Befehlsleitung zur Übertragung von Informationen in beiden Richtungen also sowohl von dem intelligenten Gate-Treiber in Richtung zur Endstufenbank als auch von der Endstufenbank in Richtung des intelligenten Gate-Treibers ausgelegt.

[0033] Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass der Injektor einen Dieselinjektor, einen Benzininjektor, einen Gasinjektor und/oder einen Piezoinjektor darstellen kann. Dem Fachmann ist klar, dass die vorliegende erfindungsgemäße Vorrichtung für verschiedene Kraftstoffe oder Typen von Brennkraftmaschinen Vorteile mit sich bringt und deswegen in einem breiten Anwendungsfeld genutzt werden kann.

[0034] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Ansteuerung lediglich eines einzigen Injektoranschlusses, sondern ist vielmehr dahingehend zu verstehen, dass mehrere Injektoranschlüsse für eine entsprechende Anzahl an Injektoren vorhanden sind. Demzufolge kann auch die entsprechende Anzahl an Leitungen zwischen den einzelnen Komponenten variieren, was aber nicht zwangsläufig der Fall sein muss. So ist durchaus denkbar, dass die Anzahl der Leitungen zwischen den einzelnen Komponenten nicht mit der Anzahl der Injektoranschlüsse korrespondiert.

[0035] Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Figur wiedergegeben ist. Hierbei zeigt: <tb>Fig. 1:<SEP>ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Drehmomentüberwachung einer Brennkraftmaschine durch eine Injektorzustandsüberwachung nach der Erfindung.

[0036] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Drehmomentüberwachung einer Brennkraftmaschine durch eine Injektorzustandsüberwachung. Die Vorrichtung weist Injektoranschlüsse 24, 25, 26 auf, die mit einem jeweiligen Injektor 21, 22, 23 verbunden sind. Über diese Injektoranschlüsse 24, 25, 26 werden Befehle zur Stellung der Injektoren 21, 22, 23 übermittelt, sodass gemäß den übermittelten Befehlen sich der jeweilige Injektor 21, 22, 23 entweder in einer geschlossenen oder in einer offenen Stellung befindet. Es wird also Kraftstoff der Brennkammer zugeführt oder die Kraftstoffzufuhr blockiert.

[0037] Ferner weist die Vorrichtung 1 drei weitere Anschlüsse 27, 28, 29 auf, wobei jeder davon mit einem jeweiligen Injektor 21, 22, 23 verbunden ist. Jeder der Injektoren verfügt also über eine Verbindung mit einem der Injektoranschlüsse 24, 25, 26 als auch über eine Verbindung zu einem der weiteren Anschlüsse 27, 28, 29. Der zum Schalten eines Injektors 21, 22, 23 notwendige Strom fließt hierbei von dem Injektoranschluss 24, 25, 26 durch den jeweiligen Injektor 21, 22, 23 und dann durch den zugehörigen weiteren Anschluss 27, 28 29. Das heißt, es wird mit Hilfe des Injektoranschlusses 24, 25, 26 ein bestimmter Strom durch einen Injektor 21, 22, 23 erzeugt, der durch die weiteren Anschlüsse 27, 28, 29 zurück in die Vorrichtung 1 fließt. Mit Hilfe der weiteren Anschlüsse 27, 28, 29 wird also ein Stromkreislauf durch einen Injektor 21, 22, 23 gebildet.

[0038] Dem Fachmann ist klar, dass die genaue Anzahl der durch die Vorrichtung 1 gesteuerten Injektoren 21, 22, 23 von untergeordneter Bedeutung ist. Es ist ebenso eine Ausführungsform mit mehr oder weniger als drei Injektoren 21, 22, 23 vorstellbar, bei der die entsprechenden Komponenten, die pro Injektor 21, 22, 23 benötigt werden an die veränderte Anzahl der Injektoren 21, 22, 23 angepasst werden. Insbesondere ist hiermit auch die Anzahl der pro Injektor vorhandenen Leitungen gemeint, die zwischen den Komponenten verlaufen.

[0039] Die Vorrichtung umfasst ferner eine Hauptprozessoreinheit 5 von der für jeden der drei Injektoren 21, 22, 23 eine separate erste Befehlsleitung 61, 62, 63 ausgeht.

[0040] Diese erste Befehlsleitung 61, 62, 63 für jeden der Injektoren 21, 22, 23 bzw. für jeden der Injektoranschlüsse 24, 25, 26 ist mit dem den intelligente Gate-Treiber 32 und die Endstufenbank 31 umfassenden Steuereinheit 31, 32 verbunden. Zwischen dem intelligenten Gate-Treiber 32 und der Endstufenbank 31 ist eine dritte Befehlsleitung angeordnet, die einen bidirektionalen Informationsaustausch zwischen intelligenten Gate-Treiber und Endstufenbank zulässt. Die Endstufenbank 31 ist ferner über eine zweite Befehlsleitung 41 mit jedem der Injektoranschlüsse 24, 25, 26 verbunden. Zudem weist die Endstufenbank separate weitere Leitungen auf, die mit den weiteren Anschlüssen 27, 28, 29 in Verbindung stehen. Das Ansteuern welcher der drei Injektoren 21, 22, 23 geschaltet wird, erfolgt über einen Stromkreislauf zwischen den Anschlüssen 24, 25, 26 und den zugehörigen weiteren Anschlüssen 27, 28, 29. Die Injektoren werden durch ein spezifisches Stromprofil geschaltet.

[0041] Darüber hinaus weist die Vorrichtung 1 eine Signalverarbeitungsschaltung 7 auf, die über eine zweite Leitung 14 die über die zweite Befehlsleitung 41 gesendeten Informationen empfängt. Die Signalverarbeitungsschaltung 7 empfängt auch sämtliche Signale, die über die erste Befehlsleitung 61, 62, 63 zwischen der Hauptprozessoreinheit 5 und der Steuereinheit 31, 32 übermittelt werden. Hierfür besitzt sie für jede Leitung zwischen Hauptprozessoreinheit 5 und Steuereinheit 31, 32 eine separate erste Leitung 11, 12, 13 zum Empfang der Informationen.

[0042] Von der Signalverarbeitungsschaltung 7 erstreckt sich weiter eine Datenleitung 8, die mit der Hauptprozessoreinheit 5 verbunden ist. Über diese Datenleitung wird ein in der Signalverarbeitungsschaltung 7 erzeugtes Kombinationssignal gesendet, das aus einer Kombination der Informationen, die zwischen der Hauptprozessoreinheit 5 und dem intelligenten Gate-Treiber 32 sowie zwischen der Endstufenbank 31 und dem Injektoranschluss 24, 25, 26 bzw. den entsprechenden Injektor 21, 22, 23, übertragen werden, besteht.

[0043] Ferner ist eine Sicherheitsprozessoreinheit 9 zu erkennen, die über eine separate Datenleitung 10 mit der Signalverarbeitungsschaltung 7 in Verbindung steht. Über die separate Datenleitung 10 wird das gleiche Kombinationssignal wie an die Hauptprozessoreinheit 5 gesendet. Sowohl in der Hauptprozessoreinheit 5 als auch in der Sicherheitsprozessoreinheit 9 kann dann eine Auswertung des Kombinationssignals zur Überwachung der Schaltung zur Injektoransteuerung vollzogen werden.

[0044] Vorteilhaft an dieser Ausführung ist, dass das Prinzip der Überwachung sehr einfach ist, da es pro Injektorbank (in Fig. 1 bilden drei Injektoren eine Injektorbank) nur ein digitales Signal gibt, welches durch die Hauptprozessoreinheit 5 und/oder die Sicherheitsprozessoreinheit 9 überwacht werden muss. Ferner ist es möglich nahezu 100 % aller möglichen single-point Fehler sowie sämtliche latente Fehler zu erkennen, da bei einem Momentvergleich durch eine Einspritzzeitauswertung beispielsweise ein durch den Injektor abgegebener zusätzlicher Puls, der nicht parallel innerhalb einer Injektorbank erfolgt, ein zu langer Einspritzpuls durch einen Injektor oder ein von einem Injektor abgegebenen dauerhaften Puls erkennbar ist und auf die potentielle Fehlerquelle geschlossen werden kann.

[0045] Aufgrund der guten Diagnosemöglichkeiten können für den Ansteuerpfad (Hauptprozessoreinheit 5, intelligenter Gate-Treiber 32 und Endstufe 31) günstige Standardkomponenten ohne spezielle Sicherheitsfeatures verwendet werden.

[0046] Daraus folgt, dass es keine spezifischen Sicherheitsanforderungen, insbesondere keinen ASIL (Automotive Safety Integrity Level) für diese Komponenten im Ansteuerpfad gibt, was zu einer deutlichen Entlastung bei der Entwicklung führt. Auch trägt die Ansteuersoftware, welche die Signale zum Steuern der Injektoren in der Hauptprozessoreinheit 5 erzeugt, keine Sicherheitslast. Nur die Software, welche das Injektorzustandssignal überwacht, trägt die Sicherheitslast. Diese Überwachung kann je nach Ausführung der Erfindung in der Hauptprozessoreinheit 5 und/oder in der Sicherheitsprozessoreinheit 9 vollzogen werden.

[0047] Im Ergebnis können hiermit Entwicklungszeit und Entwicklungskosten gespart werden, da aufwendige einer Sicherheitsbestimmung unterliegende Hardwarekomponenten und entsprechende Softwarefunktionen nur in bestimmten Einheiten notwendig sind. Daher ist es möglich ohne größeren Aufwand in den Hardwarekomponenten die ISO-Norm 26262 und die ISO-Norm 13849 zu erfüllen. Lediglich die sicherheitsrelevanten Bauteile und die sicherheitsrelevanten Softwareeinheiten unterliegen der Anforderung der ISO-Normen. Dies hat zur Folge, dass große Teile des Ansteuerpfads nicht der Norm unterliegen müssen, die Gesamtvorrichtung diese aber erfüllt.

[0048] Die Erfindung ist nicht auf Motoren (Brennkraftmaschinen) eines bestimmten Typs beschränkt. Vielmehr ist dem Fachmann klar, dass die Erfindung auf Motoren mit Diesel-, Benzin-, Gas- oder Piezoinjektoren geeignet ist. Darüber hinaus lässt sich das erfindungsgemäße Überwachungskonzept auch auf alternative Schaltungstopologien übertragen.

Claims (7)

1. Vorrichtung (1) zur Drehmomentüberwachung einer Brennkraftmaschine durch eine Injektorzustandsüberwachung, umfassend: einen Injektoranschluss (24, 25, 26) zum Verbinden mit einem Injektor (21, 22, 23), der dazu ausgelegt ist, einen Kraftstoff in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine einzuspritzen, eine Steuerungseinheit (31, 32) zum Ansteuern des Injektoranschlusses, eine Hauptprozessoreinheit (5) zum Ansteuern der Steuereinheit (31, 32), wobei die Hauptprozessoreinheit (5) mit der Steuereinheit (31, 32) über eine erste Befehlsleitung (61, 62, 63) verbunden ist, und wobei die Steuereinheit zum Ansteuern des Injektoranschlusses (24, 25, 26) mit dem Injektoranschluss (24, 25, 26) über eine zweite Befehlsleitung (41) verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Signalverarbeitungsschaltung (7), die mit der ersten Befehlsleitung (61, 62, 63) über eine erste Leitung (11, 12, 13) und mit der zweiten Befehlsleitung (41) über eine zweite Leitung (14) verbunden ist, zum Bilden eines Kombinationssignals, das Steuersignale von der ersten Befehlsleitung (61, 62, 63) und der zweiten Befehlsleitung (41) kombiniert, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (7) über eine Datenleitung (8) mit der Hauptprozessoreinheit (5) verbunden ist, wobei die Hauptprozessoreinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Kombinationssignal in Bezug auf eine Zeitspanne, während der Kraftstoff über einen mit dem Injektoranschluss (24, 25, 26) verbundenen Injektor (21, 22, 23) in die Brennkammer einspritzbar ist, auszuwerten wobei die Hauptprozessoreinheit (5) dazu ausgelegt ist, anhand der Auswertung des Kombinationssignals das Drehmoment der Brennkraftmaschine zu überwachen und bei einer Abweichung von einem Sollzustand eine geeignete Maßnahme einzuleiten bzw. einen Fehler auszugeben.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Sicherheitsprozessoreinheit (9), die mit der Signalverarbeitungsschaltung (7) über eine separate Datenleitung (10) verbunden ist und dazu ausgelegt ist, das Kombinationssignal in Bezug auf eine Zeitspanne, während der Kraftstoff über einen mit dem Injektoranschluss (24, 25, 26) verbindbaren Injektor (21, 22, 23) in die Brennkammer einspritzbar ist, auszuwerten.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (31, 32) dazu ausgelegt ist, einen von der Hauptprozessoreinheit (5) empfangenen Ansteuerbefehl in ein für einen an den Injektoranschluss (24, 25, 26) angeschlossenen Injektor (21, 22, 23) entsprechendes Stromprofil zu wandeln.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei der von der Hauptprozessoreinheit (5) ausgegebene Ansteuerbefehl eine Einspritzzeit für den an den Injektoranschluss (24, 25, 26) angeschlossenen Injektor (21, 22, 23) vorgibt.

5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (31, 32) eine Endstufenbank (31) und einen intelligenten Gate-Treiber (32) umfasst, wobei der intelligente Gate-Treiber (32) mit der Hauptprozessoreinheit (5) verbunden ist und die Endstufenbank (31) mit dem Injektoranschluss (24, 25, 26) verbunden ist.

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Endstufenbank (31) und der intelligente Gate-Treiber (32) miteinander über mindestens eine dritte Befehlsleitung (33) verbunden sind, wobei vorzugsweise die Befehlsleitung zur Übertragung von Informationen in beiden Richtungen ausgelegt ist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Injektoranschluss derart ausgestaltet ist, dass dieser mit einem Dieselinjektor, einem Benzininjektor, einem Gasinjektor und/oder einem Piezoinjektor verbindbar ist.