DE10152273B4

DE10152273B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines redundanten Abschaltpfades

Info

Publication number: DE10152273B4
Application number: DE2001152273
Authority: DE
Inventors: Joerg Reineke; Marco Gangi
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-10-20
Filing date: 2001-10-20
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2021-10-21
Also published as: JP4294936B2; DE10152273A1; FR2831271B1; FR2831271A1; JP2003208213A

Abstract

Verfahren zum Überwachen eines redundanten Abschaltpfades, insbesondere für ein Piezosystem eines Kraftfahrzeugs, bei dem während einer Initialisierungsphase eines Steuergeräts durch eine Simulation einer Abschaltung die Funktionsfähigkeit des redundanten Abschaltpfades überprüft wird, wobei eine Bufferspannung und eine Spannungshöhe einer Piezoendstufe ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines redundanten Abschaltpfades, mit den im Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, dass zur Steuerung von Verbrennungsmotoren verschiedene Steuerungssysteme für die Kraftstoffeinspritzung zum Einsatz kommen. Eine dabei bekannte Art der Kraftstoffeinspritzung in Kraftfahrzeugen ist die Ansteuerung von piezoelektrischen Elementen, mittels denen Einspritzventile angesteuert werden. Diese Piezosysteme werden von einem Mikroprozessor in einem Steuergerät gesteuert.

Neben den bekannten Piezosystemen zur Ansteuerung von Einspritzventilen existieren auch magnetventilgesteuerte Systeme. Hierbei wird die Einspritzung ebenfalls von einen Mikroprozessor in einem Steuergerät gesteuert. Die Einspritzventile werden mittels Magnetventile geöffnet und geschlossen.

Aus der DE 39 25881 A1 ist ein Steuergerät für eine magnetventilgesteuerte Einspritzung bekannt. Dabei ist ein redundanter Signalpfad vorgesehen, über den die Einspritzung unterbrochen werden kann. Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit dieses redundanten Abschaltpfades wird dessen Funktion während des Schubbetriebs überprüft. Hierbei wird während des Schubbetriebs der redundante Abschaltpfad aktiviert. Erkennt die Einrichtung, dass trotz aktivierten Abschaltpfades eine Einspritzung erfolgt, so wird der Fehler erkannt.

Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass die Überprüfung lediglich im Schubbetrieb erfolgt. Ferner wird jedes einzelne Einspritzventil innerhalb des Abschaltpfadtestes einzeln geprüft.

Im an sich bekannten Steuergerät für Piezosysteme und für Magnetventileinspritzsysteme existieren redundante Signalpfade, über die die Einspritzung unterbrochen werden kann. Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit dieser redundanten Abschaltpfade muss deren Funktion regelmäßig überprüft werden. Hierbei werden während einer Steuergeräte-Initialisierung die redundanten Abschaltpfade aktiviert. Die Prüfung der redundanten Abschaltpfade wird innerhalb eines Abschaltpfadtestes vorgenommen.

Konnte die Aktivierung der Einspritzventile nicht durch den redundanten Abschaltpfad verhindert werden, wird innerhalb des Abschaltpfadtestes ein Fehler erkannt. Diese Abschaltpfadtests müssen sehr schnell ablaufen, um einen Motorstart nach der Steuergeräte-Initialisierung nicht unnötig zu verzögern.

Für beide genannten Systeme gilt, dass während der Steuergeräte-Initialisierung die Funktionsfähigkeit der redundanten Abschaltpfade durch Abschaltpfadtests sichergestellt wird.

Bei den Magnetventileinspritzsystemen wird jedes einzelne Einspritzventil innerhalb des Abschaltpfadtestes geprüft. Diese Verfahrensweise innerhalb der redundanten Abschaltpfadtests wirkt sich nachteilig aus, da es die Steuergeräte-Initialisierung unnötig verzögert.

Vorteile der Erfindung

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die Funktionsfähigkeit der redundanten Abschaltpfade für Piezosysteme durch einen neuen Verfahrensablauf gewährleistet wird. Da Piezosysteme zur Ansteuerung von mehreren piezoelektrischen Elementen eine zentrale Abschaltung eines Endstufenbausteins besitzen, muss hier vorteilhafterweise nicht jedes piezoelektrische Element innerhalb des Abschaltpfadtests geprüft werden. Es ist ausreichend, ein Einspritzventil innerhalb des Abschaltpfadtestes zu prüfen, um die Funktion der erfolgreichen Abschaltung der Piezo-Endstufe über den Endstufenbaustein zu prüfen. Damit wird die Durchführung der Abschaltpfadtests von Piezosystemen schneller als bei Magnetventileinspritzsystemen möglich.

Durch verschiedene variable, auswählbare Testblöcke können für den Abschaltpfadtest die Testblöcke ausgewählt werden, die für die Steuergeräte-Initialisierung benötigt werden. Hierbei gilt wiederum, dass vorteilhafterweise die ausgewählten Testblöcke an nur einem Einspritzventil getestet werden müssen, was zu einer weiteren Verkürzung der benötigten Zeit für die Steuergeräte-Initialisierung führt.

Der Abschaltpfadtest wird gegenüber den Magnetventileinspritzsystemen zudem um einen vorgeschalteten Verfahrensschritt vervollständigt. Vor Durchführung des Abschaltpfadtests wird in einer separaten Routine eine Bufferspannung der Piezo-Endstufe abgefragt. Die Bufferspannung ist Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung des Abschaltpfadtests. Die Vorschaltung dieser Routine macht es vorteilhaft möglich, eine fehlende Bufferspannung zu erkennen und eine gesicherte Fehlermeldung abzusetzen. Ein so genannter "Deadlock" vor Beginn des eigentlichen Abschaltpfadtests durch fehlende Bufferspannung bei der Steuergeräte-Initialisierung wird damit vorteilhaft vermieden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Abschaltpfadtestes bei Piezosystemen und
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Durchführung des redundanten Abschaltpfadtestes bei Piezosystemen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt schematisch die Anordnung der Elemente eines Steuergerätes 10, die benötigt werden, damit ein Funktionsfähigkeitstest eines redundanten Abschaltpfades 12 durchführbar ist. Ein Steuergerät 10 besteht im Wesentlichen aus einem Mikroprozessor 20, einem Endstufenbaustein 38 und einer Piezo-Endstufe 16 sowie einem zugehörigen Bufferkondensator 46. Der Piezo-Endstufe 16 wird zwischen dem Mikroprozessor 20 und der Piezo-Endstufe 16 ein Endstufenbaustein 38 zugeordnet. Zur Durchführung eines Abschaltpfadtestes 22 sind zwei Überwachungseinrichtungen, ein Schnittstellenbaustein 40 und ein Spannungsüberwachungsbaustein 42, angeordnet. Diese Überwachungseinrichtungen sind zwischen dem Mikroprozessor 20 und der Piezo-Endstufe 16 angeordnet. Dem Mikroprozessor 20 sind Komponenten zugeordnet, mittels denen eine Reaktion 26 ausgehend vom Ergebnis des Abschaltpfadtestes 22 ausführbar ist. Diese Reaktion ist beispielsweise das Einschalten einer Warnlampe 36 oder eine Fehlermeldung 48, die erneute Initialisierung 34 oder die Abschaltung 50 des Steuergerätes 10 über den Mikroprozessor 20. Der Piezo-Endstufe 16 sind die piezoelektrischen Elemente 44 zugeordnet. Der Piezo-Endstufe 16 ist außerdem ein Bufferkondensator 46 zugeordnet, der eine Spannungsversorgung der Piezo-Endstufe 16 ermöglicht.
Weitere Bestandteile des Steuergerätes sind für die beschriebene Erfindung nicht von Bedeutung und werden deshalb in 1 nicht dargestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt 2.
Mittels des Mikroprozessors 20 im Steuergerät 10 wird der Abschaltpfadtest 22 durchgeführt.
In einem ersten, vorgeschalteten Verfahrensschritt S100 wird eine Bufferspannung 14 der Piezo-Endstufe 16 über einen Endstufenbaustein 38 geprüft.
Hierbei wird in einer Schleife, gemäß 2, ein Schwellenwert 24 festgelegt, der eine vorgegebene Anzahl von Durchläufen der Schleife zulässt. Die Anzahl der Durchläufe wird in einem Zählerstand Z gespeichert. Ein Zählerinkrement ZI summiert die Anzahl der Durchläufe, und es ergibt sich der Zählerstand Z. Die Schleife wird durch eine Ansteuerung des Mikroprozessors 20 so lange durchgeführt, bis eine erforderliche Höhe der Bufferspannung 14 erreicht wird oder der Zählerstand Z nicht größer ist als der Schwellenwert 24. Wird die erforderliche Höhe der Bufferspannung 14 nicht bis zur Erreichung des Zählerstandes Z gleich dem Schwellenwert 24 erreicht, folgt bei Z > 24 ein Verfahrensschritt S210, in dem durch den Mikroprozessor 20 als Reaktion 26 auf den fehlerhaften Durchlauf der Schleife eine Fehlermeldung 48 abgesetzt wird. Diese Fehlermeldung 48 wird als Einschalten der Warnlampe 36, als Fehlermeldung 48, als erneuter Initialisierungsbefehl 34 oder als Abschaltung 50 des Steuergerätes 10 über den Mikroprozessor 20 durchgeführt. Die aus dem Verfahren hervorgerufene Reaktion 26 wird in 1 dargestellt.
Bei Erreichen der erforderlichen Höhe der Bufferspannung 14 der Piezo-Endstufe 16 bei Z ≤ 24 geht das Verfahren in die weiteren Verfahrensschritte.
Es beginnt die Durchführung des redundanten Abschaltpfadtestes 22 bestehend aus den Testblöcken TB₁, TB₂ und TB₃.
Der Testblock TB₁ wird durchgeführt, indem der Piezo-Endstufe 16 über einen Schnittstellenbaustein 40 in einem Verfahrensschritt S110 ein Fehlerstand für eine simulierte Abschaltung 28 der Piezo-Endstufe 16 generiert wird. In einem nächsten Verfahrensschritt S120 wird die Piezo-Endstufe 16 über den Endstufenbaustein 38 angesteuert. Nach Ansteuerung erfolgt eine Auswertung des Verfahrensschrittes S120 über den Mikroprozessor 20. Ist die Ansteuerung der Piezo-Endstufe 16 nicht möglich, das heißt, der generierte Fehlerstand wird erkannt, ist. der Testblock TB₁ erfolgreich, die Abschaltung der Piezo-Endstufe 16 funktioniert.
In einem weiteren Verfahrensschritt S130 wird der generierte Fehlerstand des Testblockes TB₁ über den Schnittstellenbaustein 40 degeneriert.
Der Testblock TB₂ wird durchgeführt, indem der Piezo-Endstufe 16 über den Spannungsüberwachungsbaustein 42 in einem Verfahrensschritt S140 ein Fehlerstand für eine Überspannung 30 der Piezo-Endstufe 16 generiert wird. Im darauf folgenden Verfahrensschritt S120 wird die Piezo-Endstufe 16 wiederum über den Endstufenbaustein 38 angesteuert. Ist die Ansteuerung der Piezo- Endstufe 16 nicht möglich, das heißt, der generierte Fehlerstand wurde erkannt, ist der Testblock TB₂ erfolgreich, die Abschaltung der Piezo-Endstufe 16 funktioniert.
In einem Verfahrensschritt S150 wird der generierte Fehlerstand des Testblockes TB₂ über den Spannungsüberwachungsbaustein 42 degeneriert.
Ein Testblock TB₃ wird durchgeführt, indem der Piezo-Endstufe 16 über den Spannungsüberwachungsbaustein 42 in einem Verfahrensschritt S160 ein Fehlerstand für eine Unterspannung 32 der Piezo-Endstufe 16 generiert wird. Im Verfahrensschritt S120 wird die Piezo-Endstufe 16 ein weiteres Mal über den Endstufenbaustein 38 angesteuert. Ist die Ansteuerung der Piezo-Endstufe 16 nicht möglich, das heißt, der generierte Fehlerstand wird erkannt, ist der Testblock TB₃ erfolgreich, die Abschaltung der Piezo-Endstufe 16 funktioniert.
In einem Verfahrensschritt S170 wird der generierte Fehlerstand des Testblockes TB₃ über den Spannungsüberwachungsbaustein 42 degeneriert. Ferner wird in einem weiteren Verfahrensschritt S180 der Verfahrensschritt S120 der Testblöcke TB₁, TB₂ und TB₃ ausgewertet. Sind alle Verfahrensschritte S120 der Testblöcke TB₁, TB₂ und TB₃ erfolgreich, ist der Abschaltpfadtest 22 erfolgreich. Das Verfahren erreicht einen Verfahrensschritt S190, der einen feh lerfreien und sicheren Fahrbetrieb bezüglich der redundanten Abschaltpfade 12 ermöglicht.
Ist einer der Verfahrensschritte S120 nicht erfolgreich, wird in einem Verfahrensschritt S200 als Reaktion 26 eine Fehlermeldung 48 abgesetzt.
In einem letzten Verfahrensschritt S210 werden der Fehlermeldung weitere Reaktionen 26 appliziert, die – wie bereits beschrieben – als Einschaltung einer Warnlampe 36, einer Fehlermeldung 48, Absetzen eines erneuten Initialisierungsbefehles 34 oder als Abschaltung 50 des Steuergerätes 10 über den Mikroprozessor 20 durchgeführt werden.
Ferner ist erfindungsgemäß nicht zwingend die Durchführung aller Testblöcke TB₁, TB₂ und TB₃ notwendig. Die Reihenfolge ist außerdem beliebig veränderbar.
Zudem wird indirekt über die Durchführung des Abschaltpfadtestes 22 an der Piezo-Endstufe 16 der redundante Abschaltpfad 12 aller piezoelektrischen Elemente 44 getestet, da alle piezoelektrischen Elemente von der gemeinsamen Piezo-Endstufe 16 versorgt werden.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines redundanten Abschaltpfades, insbesondere für ein Piezosystem eines Kraftfahrzeugs, bei dem während einer Initialisierungsphase eines Steuergeräts durch eine Simulation einer Abschaltung die Funktionsfähigkeit des redundanten Abschaltpfades überprüft wird, wobei eine Bufferspannung und eine Spannungshöhe einer Piezoendstufe ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor Durchführung eines Abschaltpfadtestes (22) eine Prüfung der Bufferspannung (14) der Piezo-Endstufe (16) über einen Endstufenbaustein (38) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschaltpfadtest (22) aus drei aufeinander folgenden Testblöcken (TB₁), (TB₂) und (TB₃) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Testblock (TB₁) aus Verfahrenschritten (S110), (S120) und (S130) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Testblock (TB₂) aus Verfahrensschritten (S140), (S120) und (S150) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Testblock (TB₃) aus Verfahrensschritten (S160), (S120) und (S170) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschaltpfadtest (22) wahlweise aus mindestens einem der Testblöcke (TB₁) und/oder (TB₂) und/oder (TB₃) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung der Höhe der Bufferspannung (14) und der Testblöcke (TB₁, TB₂, TB₃) ausschließlich an der Piezo-Endstufe (16) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testblöcke (TB₁), (TB₂) und (TB₃) nach einem Verfahrensschritt (S100) nur durchgeführt werden, wenn die Höhe der Bufferspannung (14) erreicht ist, bevor ein Zählerstand (Z) durch Inkrementierung von Durchläufen (ZI) größer als ein vorgebbarer Schwellenwert (24) erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichterreichung der Bufferspannung (14) nach Erreichung des Zählerstandes (Z) gleich dem vorgegebenen Schwellenwert (24) eine vorgegebene Reaktion (26) in einem Verfahrensschritt (S210) von einem Steuergerät (10) ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Testblock (TB₁) im Verfahrensschritt (S110) ein Fehlerstand über einen Schnittstellenbaustein (40) als simulierte Abschaltung (28) der Piezo-Endstufe (16) generiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Testblock (TB₂) im Verfahrensschritt (S140) ein Fehlerstand über einen Spannungsüberwachungsbaustein (42) als simulierter Überspannungsfehlers (30) der Piezo-Endstufe (16) generiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Testblock (TB₃) im Verfahrensschritt (S160) ein Fehlerstand des Spannungsüberwachungsbausteins (42) als simulierter Unterspannungsfehler (32) der Piezo-Endstufe (16) generiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Auswertung der Testblöcke (TB₁) und/oder (TB₂) und/oder (TB₃) in einem Verfahrensschritt (S180) durch Ansteuerung der Piezo-Endstufe (16) über den Endstufenbaustein (38) bei einer Erreichung des Fehlerstandes der Testblöcke (TB₁) und/oder (TB₂) und/oder (TB₃) die Überprüfung in einem Verfahrensschritt (S190) erfolgreich beendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Auswertung der Testblöcke (TB₁) und/oder (TB₂) und/oder (TB₃) im Verfahrensschritt (S180) durch Ansteuerung der Piezo-Endstufe (16) über den Endstufenbaustein (38) bei einer Nichterreichung des Fehlerstandes die vorgegebene Reaktion (26) in einem Verfahrensschritt (S200) und einem Verfahrensschritt (S210) ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerstand von (TB₁) im Verfahrensschritt (S130) und/oder (TB₂) im Verfahrensschritt (S150) und/oder (TB₃) im Verfahrensschritt (S170) nach Auswertung degeneriert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebene Reaktion (26) eine Fehlermeldung (48) im Verfahrensschritt (S200) des Steuergerätes (10) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebene Reaktion (26) im Verfahrensschritt (S210) eine Warnlampe (36) eingeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebene Reaktion (26) im Verfahrensschritt (S210) eine erneute Initialisierung (34) des Steuergerätes (10) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebene Reaktion (26) in Verfahrensschritt (S210) eine Abschaltung (50) des Steuergerätes (10) vorgenommen wird.
Verfahren zum Überwachen eines redundanten Abschaltpfades, insbesondere eines Steuergerätes für ein Piezosystem eines Kraftfahrzeugs, mit Mitteln, die während einer Initialisierungsphase des Steuergeräts durch eine Simulation einer Abschaltung die Funktionsfähigkeit des redundanten Abschaltpfades überprüfen, wobei eine Bufferspannung und eine Spannungshöhe einer Piezoendstufe ausgewertet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtungen in dem Steuergerät (10) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (10) von einem Mikroprozessor (20) ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergerät (10) eine Piezo-Endstufe (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezo-Endstufe (16) ein Bufferkondensator (46) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung einer Bufferspannung (14) der Piezo-Endstufe (16) ein Endstufenbaustein (38) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung einer simulierten Abschaltung (28) der Piezo-Endstufe (16) ein Schnittstellenbaustein (40) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung einer Überspannung (30) und einer Unterspannung (32) der Piezo-Endstufe (16) ein Spannungsüberwachungsbaustein (42) angeordnet ist.