DE10155111A1

DE10155111A1 - Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10155111A1
Application number: DE10155111A
Authority: DE
Inventors: Stephan Rosenberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-05-22
Also published as: DE50212484D1; WO2003040551A3; EP1446576A2; ATE400737T1; WO2003040551A2; EP1446576B1

Abstract

Eine Startvorrichtung (160) für eine Brennkraftmaschine hat einen Startermotor (140) sowie eine Schaltsteuereinrichtung zum Ansteuern des Startermotors (140). Letztere umfaßt einen Leistungsschaltbaustein (165, 170, 175, 180), der den Startermotor (140) mit einer Spannungsquelle (130) verbindet. Ferner weist die Schaltsteuereinrichtung eine Steuerelektronik (195) zur Ansteuerung des Leistungsschaltbausteins (165, 170, 175, 180) sowie eine Betätigungseinrichtung (135) zur Aktivierung der Steuerelektronik (195) auf. Die Steuerelektronik (195) ist derart ausgelegt, daß sie mit einer Versorgungsspannung betrieben werden kann, die geringer ist als 5 V. Dies stellt den sicheren Betrieb der Startvorrichtung auch bei im Zuge des Startvorgangs abfallender Versorgungsspannung sicher.

Description

Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Startvorrichtung ist aus der EP 0 808 420 B1 bekannt. Dort wird zur Erhöhung der Sicherheit des Startvorgangs vorgeschlagen, den Leistungsschaltbaustein durch Vorsehen zweier in Reihe geschalteter Leistungsschalter redundant auszuführen. Die Startvorrichtung kann dann bestimmte Betriebsstörungen tolerieren, so z. B. das "Hängenbleiben" eines der Leistungsschalter in einem geschlossenen Schaltzustand. Auch das fehlerhafte, nicht auf einer Aktivierung der Steuerelektronik beruhende Ansteuern eines der Leistungsschalter führt bei einer geeigneten Auslegung der in der EP 0 808 420 B1 ausgeführten Leistungsschalter nicht zu einer ungewollten Einleitung des Startvorgangs.

Nicht gelöst sind mit der Startvorrichtung der EP 0 808 420 B1 Probleme, die mit einem Ausfall der Steuerelektronik im Zuge des Startvorgangs zusammenhängen. Derartige Ausfälle werden insbesondere dann beobachtet, wenn die Leistungsfähigkeit der Spannungsquelle z. B. durch ihre Betriebsdauer oder durch externe Faktoren, wie z. B. niedrige Außentemperatur, beeinträchtigt ist. Bei derartigen Störungsfällen kommt es vor, daß die Steuerelektronik während des Startvorgangs komplett ausfällt, so daß keine definierte Ansteuerung des Leistungsschaltbausteins erfolgen kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Startvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein Ausfall der Steuerelektronik im Zuge eines Startvorgangs sicher verhindert ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Startvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß der Ausfall der Steuerelektronik beim Startvorgang auf eine Spannungsunterversorgung zurückzuführen ist. Durch die hohe Leistungsaufnahme des Startermotors gerade zu Beginn des Startvorgangs fällt insbesondere bei ungünstigen Betriebsumständen, wie hoher Betriebsdauer der Batterie bzw. niedriger Außentemperatur, die Spannung im Versorgungsnetz der Brennkraftmaschine, aus dem in der Regel auch die Steuerelektronik versorgt ist, soweit ab, daß die Steuerelektronik nicht mehr definiert arbeitet. Das Unterschreiten einer bestimmten Spannungsgrenze führt in der Regel zu einer spontanen Initialisierung der Steuerelektronik, während der sie nicht betriebsbereit ist, so daß der Startvorgang nicht definiert fortgesetzt werden kann. Erfindungsgemäß wird die Steuerelektronik so ausgelegt, daß sie auch eine derartige Unterversorgung tolerieren kann. Dies kann auf alternativen Wegen geschehen: Es können z. B. zum Aufbau der Steuerelektronik Bausteine eingesetzt werden, die mit einer geringen, trotz eines Abfalls der Spannung beim Starten noch vorhandenen Versorgungsspannung auskommen. Alternativ oder zusätzlich kann eine vom Versorgungsnetz unabhängige Spannungsversorgung der Steuerelektronik erfolgen, wobei die unabhängige Spannungsversorgung nur eine geringe Leistungsfähigkeit aufweisen muß. Trotz der erforderlichen Unabhängigkeit der beiden Spannungsquellen müssen diese nicht zwingend vollkommen voneinander getrennt vorliegen. Die zusätzlich vorliegende Spannungsversorgung kann z. B. als Akkumulator ausgelegt sein, der während des Betriebs der Brennkraftmaschine von der anderen Spannungsversorgung geladen wird. In beiden oben dargestellten Varianten der Auslegung der Startvorrichtung toleriert die Steuerelektronik einen Spannungsabfall im Zuge des Startvorgangs, so daß ein sicherer Start der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.

Eine Steuerelektronik gemäß Anspruch 2 bietet die Möglichkeit, zusätzliche Sicherheitsfunktionen zu integrieren. So kann der Überwachungsprozessor z. B. die Temperatur, den Kraftstoffdruck, den Schmiermittelstand oder andere Betriebsparameter überwachen, von denen der Prozessor die Einleitung eines Startvorgangs durch die Steuerelektronik abhängig macht.

Der Einsatz eines separaten Steuerbausteins gemäß Anspruch 3 führt zu einer größtmöglichen Unabhängigkeit der Steuerelektronik von sonstigen Brennkraftmaschinensteuerungskomponenten, die durch einen Spannungsabfall beeinflußt werden könnten. Da die Versorgungsspannung sich nach den Startvorgang schnell wieder auf einem Wert einpendelt, der zur Versorgung der Brennkraftmaschinensteuerung ausreicht, ist nach erfolgtem Startvorgang die Brennkraftmaschinensteuerung im Regelfall betriebsbereit.

Eine Steuerelektronik gemäß Anspruch 4 kann Betriebsparameterdaten aus einem vorangegangenen Betriebszyklus der Brennkraftmaschine unabhängig von der Brennkraftmaschinensteuerung abrufen, wodurch die Sicherheit des Startvorgangs nochmals erhöht wird.

Bei einer Steuerelektronik gemäß Anspruch 5 ist auch in Fällen, in denen die Steuerelektronik Bestandteil der Brennkraftmaschinensteuerung ist, gewährleistet, daß beim Startvorgang auch während der kurzen Zeitspanne, in der möglicherweise die Brennkraftmaschinensteuerung aufgrund einer Spannungsunterversorgung nicht korrekt arbeitet, ein sicheres Startverhalten gegeben ist.

Eine Steuerelektronik gemäß Anspruch 6 läßt sich in bekannter Weise niederspannungstolerabel ausführen.

Elektronische Leistungsschalter gemäß Anspruch 7 eignen sich insbesondere in Verbindung mit einer als Logikbaustein ausgeführten Steuerelektronik. Beispiele für derartige Leistungsschaltbausteine finden sich in der EP 0 808 420 B1 und in der DE 198 11 176 A1.

Ein rücksetzbarer Zeitgeber gemäß Anspruch 8 gewährleistet, daß der entsprechende Ausgang der Steuerelektronik immer in einem definierten Zustand ist. Auf diese Weise kann zusätzlich sichergestellt werden, daß der Leistungsschaltbaustein immer definiert angesteuert ist.

Eine unabhängige Spannungsquelle zur Versorgung der Steuerelektronik gemäß Anspruch 9 führt, wie oben schon ausgeführt, zu einer gegen Spannungsschwankungen während des Startvorgangs gesicherten Versorgung der Steuerelektronik. Die unabhängige Spannungsversorgung kann dabei so ausgeführt sein, daß sie erst bei Bedarf zugeschaltet wird, d. h. dann, wenn die Versorgungsspannung des Versorgungsnetzes einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

Ein Freigabe-Signalkanal gemäß Anspruch 10 führt zur Möglichkeit, den Startvorgang bei Vorlegen nicht sicherer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine prozessorgesteuert zu unterbinden.

Durch eine Überwachung des Leistungsschaltbausteins gemäß Anspruch 11 lassen sich Störungen des Leistungsschaltbausteins, die zu einer Beeinträchtigung des Startverhaltens führen könnten, erkennen.

Eine Überwachungs-Signalleitung gemäß Anspruch 12 fährt zu einer Erhöhung der Empfindlichkeit der Überwachung, so daß Fehlerquellen im Leistungsschaltbaustein präzise erkannt werden können.

Mittels eines pulsbreitenmodulierten Signals gemäß Anspruch 13 läßt sich eine Mehrzahl von Überwachungsinformationen auf einer einzigen Signalleitung übertragen.

Eine Startvorrichtung gemäß Anspruch 14 schafft eine Notlauf-Eigenschaft der Brennkraftmaschine. Trotz des Vorliegens einer Betriebsstörung eines Leistungsschalters kann aufgrund der gegebenen Redundanz der Leistungsschalter weiterhin ein Startvorgang erfolgen, wenn auch mit reduzierter Sicherheit. Eine der Betriebsstörung des einen Leistungsschalters zugeordnete Überwachungsinformation wird weitergeleitet bzw. angezeigt, so daß sie zeitnah beseitigt werden kann.

Ein Signalverlängerungsbaustein gemäß Anspruch 15 stellt eine Mindest- Ansteuerzeitspanne für den Leistungsschaltbaustein sicher, so daß der Startvorgang sicher abgeschlossen werden kann.

Ein Verzögerungsbaustein gemäß Anspruch 16 kann eingesetzt werden, um sicherzustellen, daß zu Beginn der Ansteuerung des Startermotors ein vorgegebener Kraftstoffdruck herrscht, in dem gewährleistet wird, daß die Kraftstoffpumpe eine vorgegebene Zeitspanne zur Bereitstellung des Kraftstoffdrucks vor Beginn des eigentlichen Startvorgangs zur Verfügung hat.

Ein mit einem externen Signalgeber verbundener Freigabe-Signalkanal gemäß Anspruch 17 stellt sicher, daß der Startvorgang nur bei Erfüllen externer Bedingungen erfolgen kann. Zu den externen Bedingungen können insbesondere gehören: Die Stellung einer Kupplungsbetätigungseinrichtung (Anspruch 18) sowie die Stellung eines Wählhebels bzw. Wählschalters für ein automatisches Getriebe (Anspruch 19). Eine Fehlbedienung im Zuge des Startvorgangs der Brennkraftmaschine wird auf diese Weise verhindert.

Durch eine Verbindung der Steuerelektronik mit einem Drehzahlsensor gemäß Anspruch 20 kann sichergestellt werden, daß der Startvorgang nur dann erfolgt, wenn die Brennkraftmaschine steht, so daß eine Beschädigung der Startvorrichtung oder der Brennkraftmaschine durch Einleiten eines Startvorgangs bei laufender Brennkraftmaschine verhindert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Startvorrichtung;
Fig. 2 schematisch nähere Details der Startvorrichtung; und
Fig. 3 schematisch eine zur Startvorrichtung von Fig. 2 alternative Startvorrichtung.
Einer in Fig. 1 insgesamt mit 100 bezeichneten Brennkraftmaschine, die mit den nachfolgend noch zu beschreibenden Startvorrichtungen gestartet werden kann, wird über eine Kraftstoffzumeßeinrichtung 105 Kraftstoff zugemessen. Eine elektrische Kraftstoffpumpe (EKP) 110 fördert aus einem Vorratsbehälter 115 den Kraftstoff und stellt diesen der Kraftstoffzumeßeinrichtung 105 bereit. Die Kraftstoffzumeßeinrichtung 105 und die Kraftstoffpumpe 110 werden von einer Brennkraftmaschinensteuerung 120 angesteuert.
Die Brennkraftmaschinensteuerung 120 wird von einer Batterie 130 zuschaltbar mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt. Über einen Anlasserschalter 135 und die Brennkraftmaschinensteuerung 120 steht die Batterie 130 mit einem Anlasser 140 in Verbindung. Ein an der Brennkraftmaschine 100 angeordneter Drehzahlgeber 145 wird von einem Drehzahlsensor 150 abgetastet, der ein entsprechendes Drehzahlsignal der Brennkraftmaschinensteuerung 120 zuführt.
Fig. 2 zeigt schematisch die Baugruppen näher im Detail, aus denen sich eine erste Ausführung einer insgesamt mit 160 bezeichneten Startvorrichtung für die Brennkraftmaschine 100 aufbaut. Bei dieser ersten Ausführung sind die Komponenten zur Ansteuerung des Anlassers 140 in die Brennkraftmaschinensteuerung 120 integriert. Der Anlasser 140 für die Brennkraftmaschine 100 wird über zwei in Reihe geschaltete Anlasserrelais 165, 170 angesteuert, die im geschlossenen Zustand den Anlasser mit der Batterie 130 verbinden.
Die Ansteuerung der Anlasserrelais 165, 170 erfolgt über zwei Leistungsverstärker der Brennkraftmaschinensteuerung 120, von denen in Fig. 2 schematisch zwei Anlasser-Endstufentransistoren 175, 180 dargestellt sind. Letztere werden über Steuerleitungen 185, 190 von einem Steuerelektronik-Baustein 195 angesteuert, der in einen Überwachungsprozessor 200 für Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 100 integriert ist. Der Überwachungsprozessor ist seinerseits ein integraler Bestandteil der Brennkraftmaschinensteuerung 120. Über eine Steuerleitung 205 und einen EKP- Endstufentransistor 210 steuert der Steuerelektronik-Baustein 195 die EKP 110 (in Fig. 2 nicht dargestellt) an.
Der Überwachungsprozessor 200 und insbesondere der Steuerelektronik- Baustein 195 sind so ausgelegt, daß sie mit einer Versorgungsspannung betrieben werden können, die geringer ist als 5 V, z. B. mit 3,5 V.
Ein weiterer Bestandteil des Überwachungsprozessors 200 ist neben dem Steuerelektronik-Baustein 195 ein elektronischer Überwachungs-Baustein 215. Dieser steht über eine Überwachungs-Signalleitung 220 mit einem Leitungsabschnitt zwischen dem Anlasser 140 und dem diesem längs der elektrischen Verbindung mit der Batterie 130 näher benachbarten Anlasserrelais 170 und über eine Überwachungs-Signalleitung 222 mit einem Leitungsabschnitt zwischen dem Anlasserrelais 170 und dem dem Anlasser 140 längs der elektrischen Verbindung mit der Batterie 130 entfernteren Anlasserrelais 165 in Verbindung. Weiterhin steht der Überwachungs- Baustein 215 über eine Überwachungs-Signalleitung 225 mit einem Leitungsabschnitt zwischen dem Anlasser-Endstufentransistor 175 und dem diesem zugeordneten Anlasserrelais 165 und mit einer Überwachungs- Signalleitung 230 mit einem Leitungsabschnitt zwischen dem Anlasser- Endstufentransistor 180 und dem diesem zugeordneten Anlasserrelais 170 in Verbindung. Mit einer Überwachungs-Signalleitung 235 schließlich ist der Überwachungs-Baustein 215 mit einem Leitungsabschnitt zwischen dem EKP-Endstufentransistor 210 und der EKP 110 verbunden.
In den Überwachungsbaustein 215 sind den Überwachungs- Signalleitungen 220, 222, 225, 230, 235 zugeordnete Analog-Digital-(A/D) Wandler (nicht dargestellt) integriert.
Über einen Versorgungs-Baustein 240 des Überwachungsprozessors 200 steht letzterer mit einem Spannungs-Auswahlbaustein 245 in Verbindung. Dieser steht über eine erste Versorgungsleitung 250 mit einem von der Batterie 130 gespeisten Versorgungsnetz (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine und über eine zweite Versorgungsleitung 255 mit einer internen, von der Versorgungsspannung der Batterie 130 unabhängigen Spannungsquelle 260 der Brennkraftmaschinensteuerung 120, z. B. einer Monozelle, in Verbindung.
Über eine Aktivierungsleitung 265, in welcher der Anlasserschalter 135 als Betätigungseinrichtung zur Einleitung des Starts der Brennkraftmaschine 100 durch den Benutzer angeordnet ist, wird der Steuerelektronik-Baustein 195 zur Ansteuerung der Endstufentransistoren 175, 180, 210 aktiviert. Über eine Freigabeleitung 270 ist der Steuerelektronik-Baustein 195 mit einem externen Signalgeber in Form eines Überwachungssensors 275 verbunden. Der Überwachungssensor 275 kann z. B. bei einem automatischen Getriebe ein Stellungssensor für die Stellung eines Wählhebels bzw. Wählschalters des Getriebes der Brennkraftmaschine 100 sein. Bei einem Schaltgetriebe kann der Überwachungssensor 275 ein Stellungssensor für die Stellung der Kupplung der Brennkraftmaschine 100 sein.
Der Steuerelektronik-Baustein 195 ist über eine Schnittstelleneinheit 280 mit einem Hauptprozessor 285 der Brennkraftmaschinensteuerung 120 verbunden. Die Schnittstelleneinheit 280 sorgt insbesondere für einen bidirektionalen Datenaustausch von Betriebsparameterdaten zum Betrieb der Brennkraftmaschine 100. Der Steuerelektronik-Baustein 195 weist einen wiederbeschreibbaren Speicherbaustein 325 auf.
Über eine Signalleitung 290 steht der Steuerelektronik-Baustein 195 mit einer Drehzahldaten-Aufbereitungseinheit 295 der Brennkraftmaschinensteuerung 120 in Verbindung. Die Drehzahldaten-Aufbereitungseinheit 295 ist über eine Signalleitung 300 mit dem Drehzahlsensor 150 (nicht dargestellt in Fig. 2) verbunden. Über eine Signalleitung 305 steht die Drehzahldaten-Aufbereitungseinheit 295 mit dem Hauptprozessor 285 in Verbindung.
Der Hauptprozessor 285 ist über einen Versorgungsleitungsabschnitt 310 mit der ersten Versorgungsleitung 250 verbunden. Über eine Signalleitung 315 steht der Hauptprozessor 285 mit einem Crash-Signalgeber (nicht dargestellt) in Verbindung. Der Hauptprozessor 285 weist einen wiederbeschreibbaren Speicherbaustein 320 zur Speicherung von Betriebsparameterdaten der Brennkraftmaschine 100 auf.
Die Startvorrichtung 160 gem. Fig. 2 funktioniert folgendermaßen:
Im Normalbetrieb der Startvorrichtung 160 stellt der Spannungs- Auswahlbaustein 245 die Versorgung des Überwachungsprozessors 200 durch das Versorgungsnetz über die erste Versorgungsleitung 250 sicher. In Fällen, in denen die Versorgungsspannung auf der ersten Versorgungsleitung 250 unter einen kritischen Wert von z. B. 3,5 V abfällt, schaltet der Spannungs-Auswahlbaustein 245 von der ersten Versorgungsleitung 250 auf die zweite Versorgungsleitung 255 um und gewährleistet eine unterbrechungsfreie Fortsetzung der Spannungsversorgung des Überwachungsprozessors 200 über die interne Spannungsquelle 260.
Zum Start der Brennkraftmaschine 100 wird bei aktiviertem Versorgungsnetz der Anlasserschalter 135 betätigt. Der Steuerelektronik-Baustein 195erhält dadurch über die Aktivierungsleitung 265 ein Aktivierungssignal. Daraufhin prüft der Steuerelektronik-Baustein 195, ob die Ansteuerung der Endstufentransistoren 175, 180, 210 zur Ansteuerung der EKP 110 sowie des Anlassers 140 erfolgen kann.
Bei einem Urstart, d. h. bei einem erstmaligen Startvorgang der Startvorrichtung 160, bei der noch keine Betriebsparameterdaten im Speicherbaustein 325 des Steuerelektronik-Bausteins 195 abgelegt sind, prüft der Steuerelektronik-Baustein 195 hierzu, ob auf der Freigabeleitung 270 ein Freigabesignal vorliegt. Dies ist der Fall, wenn bei einem automatischen Getriebe der Wählhebel bzw. Wählschalter in den Stellungen "P" bzw. "N" positioniert ist oder wenn bei einem Schaltgetriebe die Kupplung getreten ist. Ferner prüft der Steuerelektronik-Baustein 195 durch Abfragen der Signalleitung 290, ob die Brennkraftmaschine 100 steht. Nur in diesem Fall werden die Endstufentransistoren 175, 180, 210 angesteuert.
Ggf. können die Anlasser-Endstufentransistoren 175, 180 eine vorgegebene Zeitspanne nach dem EKP-Endstufentransistor 210 angesteuert werden, so daß sichergestellt ist daß die EKP 110 schon einen vorgegebenen Kraftstoffdruck aufgebaut hat, wenn der Anlasser 140 aktiviert wird. Beim Aktivieren der Anlasser-Endstufentransistoren 175, 180 werden die Anlasserrelais 165, 170 geschlossen, so daß der Anlasser 140 einspurt und die Brennkraftmaschine 100 startet.
Wenn durch das Durchschalten der Anlasserrelais 165, 170 kurzzeitig eine hohe Leistungsaufnahme aus der Batterie 130 erfolgt, kann es im Versorgungsnetz zu einem Abfall der Versorgungsspannung kommen. Wenn die Versorgungsspannung auf der ersten Versorgungsleitung 250 unter 3,5 V fällt, schaltet der Spannungs-Auswahlbaustein 245 auf die zweite Versorgungsleitung 255 um, so daß eine unterbrechungsfreie Spannungsversorgung des Steuerelektronik-Bausteins 195 gegeben ist.
Bei einem dem Urstart nachfolgenden Startvorgang liegen Betriebsparameterdaten im Speicherbaustein 325 des Steuerelektronik-Bausteins 195 vor, da zwischenzeitlich der Hauptprozessor 285 initialisiert wurde und ein Datenaustausch zwischen dem Hauptprozessor 285 und dem Steuerelektronik- Baustein 195 über die Schnittstelleneinheit 280 erfolgt ist. Der Hauptprozessor 285 übermittelt dem Steuerelektronik-Baustein 195 hierbei, ob auf der Crash-Signalleitung 315 ein Crash-Signal vorliegt und setzt im Speicherbaustein 325 ein entsprechendes Crash-Identifizierungszeichen. Ein derartiges Crash-Signal wird beispielsweise durch einen Unfall eines die Brennkraftmaschine 100 aufweisenden Fahrzeugs erzeugt. Bei Vorliegen des Crash-Identifizierungszeichens im Speicherbaustein 325 erfolgt keine Ansteuerung der Endstufentransistoren 175, 180, 210 durch den Steuerelektronik-Baustein 195.
Ferner kann der Hauptprozessor 285 über die Schnittstelleneinheit 280 ein Enable/Stop-Identifizierungszeichen im Speicherbaustein 325 setzen, welches bei Vorliegen bestimmter Betriebssituationen der Brennkraftmaschine 100 hauptprozessorgesteuert bei geschlossenem Anlasserschalter 135 die Aktivierung des Steuerelektronik-Bausteins 195 freigeben (Enable) bzw. unterbinden (Stop) kann. Ein derartiger Betriebszustand kann beispielsweise durch eine erhöhte Temperatur der Brennkraftmaschine 100 gegeben sein, die dem Hauptprozessor 285 über einen entsprechenden Sensor übermittelt wird (nicht dargestellt).
Über die Überwachungs-Signalleitungen 220 bis 235 und den Überwachungsbaustein 215 werden im Speicherbaustein 325 des Steuerelektronik- Bausteins 195 Identifizierungszeichen gesetzt, die Rückschlüsse über den Betriebszustand der Endstufentransistoren 175, 180, 210 sowie der Anlasserrelais 165, 170 zulassen. Hierbei kann beispielsweise detektiert werden, ob eines der Anlasserrelais 165, 170 sich nicht mehr öffnen läßt.
In einem derartigen Fall wird ein entsprechendes Fehler- Identifizierungszeichen im Speicherbaustein 325 abgelegt. Über die Schnittstelleneinheit 280 wird dann eine entsprechende Diagnoseinformation an den Hauptprozessor 285 weitergeleitet, der diese Diagnoseinformation an eine Anzeigeeinrichtung im Cockpit des Fahrzeugs (nicht dargestellt) übermittelt. Der Anlasser 140 läßt sich, wenn sich eines der beiden Anlasserrelais 165, 170 nicht mehr öffnen läßt, zwar über das jeweils andere Anlasserrelais 165, 170 noch betätigen, die Sicherheit des Startvorgangs ist jedoch durch das Fehlen der Redundanz, die normalerweise durch die beiden betriebsbereiten Anlasserrelais 165, 170 bereitgestellt wird, beeinträchtigt.
Das Vorliegen eines Crash-Identifizierungszeichens im Speicherbaustein 325 führt dazu, daß die Aktivierung des Steuerelektronik-Bausteins 195 bis zum Rücksetzen des Crash-Identifizierungszeichens nicht mehr erfolgen kann. Eine derartige Rücksetzung kann nur von Fachpersonal, z. B. in einer Werkstatt, durchgeführt werden.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführung einer Startvorrichtung 160. Bauteile, die denjenigen entsprechen, die schon unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben worden sind, erhalten die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals im einzelnen erläutert.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist der Steuerelektronik-Baustein der Startvorrichtung als von der Brennkraftmaschinensteuerung 120 getrennt ausgeführter Logikbaustein 340 ausgeführt. Der Logikbaustein 340 ist als Niedervolt-Logikbaustein ausgeführt, der mit einer Betriebsspannung von z. B. 3,5 V arbeiten kann. Er weist zwei integrierte elektronische Leistungsschalter 345, 350 auf, die in Reihe geschaltet sind. Der elektronische Leistungsschalter 345 gem. Fig. 3 hat dabei die kombinierte Funktion des Anlasser-Endstufentransistors 175 und des Anlasserrelais 165 gem. Fig. 2. Der elektronische Leitungsschalter 350 gem. Fig. 3 hat die kombinierte Funktion des Anlasser-Endstufentransistors 180 und des Anlasserrelais 170 gem. Fig. 2. Vom Anlasser 140 ist in der Fig. 3 nur ein diesen betätigender Magnetschalter 355 dargestellt. Die elektronischen Leistungsschalter 345, 350 werden über eine Versorgungsleitung 360 über das Versorgungsnetz der Brennkraftmaschine 100 versorgt.
Die logische Ansteuerung der elektronischen Leistungsschalter 345, 350 verläuft für jeden der Leistungsschalter 345, 350 in gleicher Weise, so daß im Zuge dieser Beschreibung lediglich die Beschaltung der logischen Ansteuerung des elektronischen Leistungsschalters 345 erläutert wird:
Ein Steuereingang des elektronischen Leistungsschalters 345 steht über eine Steuerleitung 365 mit dem Ausgang eines logischen UND-Glieds 370 in Verbindung. Ein erster Eingang des UND-Glieds 370 ist mit dem Ausgang eines logischen ODER-Glieds 375 über eine Signalleitung 380 verbunden.
Ein erster Eingang des ODER-Gliedes 375 steht mit der Aktivierungsleitung 265 in Verbindung, wobei die Aktivierungsleitung 265 in bekannter Weise zur Erzeugung eines logischen Signalpegels eingerichtet ist. Ein zweiter Eingang des ODER-Glieds 375 steht über eine Signalleitung 385 mit dem Ausgang eines logischen Signalverlängerungsbausteins 390 in Verbindung. Der Eingang des logischen Signalverlängerungsbausteins 390 ist mit der Eingangsseite des Magnetschalters 355 über eine Signalleitung 395 verbunden, wobei letztere in bekannter Weise zur Ausbildung eines logischen Signalpegels eingerichtet ist.
Ein zweiter Eingang des UND-Glieds 370 ist mit dem Ausgang eines RS- Flip-Flops 400 über eine Signalleitung 405 verbunden. Der Setz-Eingang des RS-Flip-Flops 400 ist über eine Prozessor-Freigabeleitung 408 mit dem Hauptprozessor 285 der Brennkraftmaschinensteuerung 120 verbunden.
Der Rücksetz-Eingang des RS-Flip-Flops 400 ist über eine Prozessor- Abschaltleitung 410 mit dem Hauptprozessor 285 verbunden.
Ein dritter Eingang des UND-Glieds 370 steht über eine Signalleitung 415 mit dem Ausgang eines logischen Inverters 420 in Verbindung, dessen Eingang mit der Freigabeleitung 270 verbunden ist. Letztere ist in bekannter Weise zur Ausbildung eines logischen Signalpegels eingerichtet.
Über Überwachungs-Signalleitungen 425, 430 stehen die elektronischen Leistungsschalter 345, 350 mit den Eingängen eines logischen UND-Glieds 435 in Verbindung, dessen Ausgang über eine Diagnoseleitung 440 mit dem Hauptprozessor 285 in Verbindung steht.
Die Startvorrichtung 160 gemäß Fig. 3 funktioniert folgendermaßen:
Über den in Fig. 3 nicht dargestellten Anlasserschalter und die Aktivierungsleitung 265 wird der Logikbaustein 340 zur Ansteuerung des Magnetschalters 355 über die in Reihe zueinander geschalteten elektronischen Leistungsschalter 345, 350 aktiviert, wie dies analog im Zusammenhang mit den Leistungsschaltern der Startvorrichtung 160 der Fig. 2 beschrieben wurde. Beim Logikbaustein 340 muß hierzu an jedem Eingang der den Leistungsschaltern 345, 350 jeweils zugeordneten UND-Glieder 370 ein logischer H-(High-)Pegel anliegen.
Bei der Aktivierung über die Aktivierungsleitung 265 liegt am ersten Eingang der UND-Glieder 370 ein logischer H-Pegel an. Der zweite Eingang der UND-Glieder 370 weist dann einen logischen H-Pegel auf, wenn das RS-Flip-Flop 400 über die Prozessor-Freigabeleitung 408 gesetzt ist. Die dritten Eingänge der UND-Glieder 370 sind dann auf einem H-Pegel, wenn die Freigabeleitung 270 auf einem L-(Low-)Pegel ist, d. h., wenn bei einem automatischen Getriebe der Wählhebel bzw. Wählschalter in der Stellung "P" bzw. "N" angeordnet ist bzw. wenn bei einem Schaltgetriebe die Kupplung getreten ist. Wenn auf allen drei Eingängen der UND-Glieder 370 ein H-Pegel vorliegt, werden die elektronischen Leistungsschalter 345, 350 angesteuert und über diese der Magnetschalter 355, so daß der Anlasser 140 einrückt und die Brennkraftmaschine 100 startet.
Liegt an einem der drei Eingänge der UND-Glieder 370 kein H-Pegel vor, werden die elektronischen Leistungsschalter 345, 350 nicht angesteuert. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn die Signalleitung 405 über die Prozessor-Abschaltleitung 410 und das RS-Flip-Flop 400 auf einen L-Pegel rückgesetzt ist und damit auf den zweiten Eingängen der UND-Glieder 370 ein L-Pegel vorliegt. Alternativ oder zusätzlich ist dies dann der Fall, wenn die dritten Eingänge der UND-Glieder 370 aufgrund eines H-Pegels auf der Freigabeleitung 270 aufgrund der logischen Wirkung des Inverters 420 einen L-Pegel aufweisen. Auf diese Weise wird über die Prozessor- Freigabeleitung 408 bzw. die Prozessor-Abschaltungleitung 410 die gleiche Wirkung erzielt, wie durch die Identifizierungszeichen "Enable" bzw. "Stop" bei der Startvorrichtung 160 der Fig. 2.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist zur Funktion der Startvorrichtung 160 der Betrieb des Hauptprozessors 285 erforderlich, so daß dieser ebenfalls niederspannungsfähig ausgeführt sein muß. Bei einem nicht niederspannungsfähigen Hauptprozessor 285 kann die Ausführung gemäß Fig. 3 modifiziert werden, indem die Prozessor-Freigabeleitung 408 mit der Aktivierungsleitung 265 und die Prozessor-Abschaltleitung 410 mit der Freigabeleitung 270 verbunden wird. Der Logikbaustein 340 funktioniert dann vom Hauptprozessor 285 getrennt.
Wenn nur eine kurzzeitige Aktivierung der Aktivierungsleitung 265 erfolgt, kann dies möglicherweise zum sicheren Starten der Brennkraftmaschine 100 nicht ausreichen. Für diesen Fall ist der logische Signalverlängerungsbaustein 390 vorgesehen. Dieser erzeugt dann, wenn an seinem Eingang über die Signalleitung 395 ein H-Pegel anliegt, für eine vorgegebene Zeitspanne einen H-Pegel auf der Signalleitung 385. Unabhängig davon, ob auf der Aktivierungsleitung 265 noch ein H-Pegel vorliegt, bleiben in diesem Fall die ersten Eingänge der UND-Glieder 370 über das ODER- Glied 375 auf einem H-Pegel, so daß die elektronischen Leistungsschalter 345, 350 den Magnetschalter 355 während der durch den logischen Signalverlängerungsbaustein 390 vorgegebenen Zeitspanne ansteuern können. Die Brennkraftmaschine 100 kann auf diese Weise sicher starten.
Die Steuerausgänge 185, 190, 205 bei der Ausführung gemäß Fig. 2 bzw. 365 bei der Ausführung gemäß Fig. 3 können mit rücksetzbaren Zeitgebern (Watchdog-Timern) ausgerüstet sein, die sicherstellen, daß diese Ausgänge immer einen definierten Betriebszustand aufweisen.
Das Überwachungssignal auf den Überwachungs-Signalleitungen 425, 430 liegt pulsbreitenmoduliert vor, so daß vom Hauptprozessor 285 durch Auswertung der Diagnoseleitung 440 entschieden werden kann, welchem elektronischen Leistungsschalter 345, 350 welcher Überwachungszustand zuzuordnen ist.

Claims

1. Startvorrichtung (160) für eine Brennkraftmaschine (100) mit einem Startermotor (140) und mit einer Schaltsteuereinrichtung zum Ansteuern des Startermotors, umfassend einen den Startermotor (140) mit einer Spannungsquelle (130) verbindenden Leistungsschaltbaustein (165, 170, 175, 180; 345, 350), eine Steuerelektronik (195; 340) zur Ansteuerung des Leistungsschaltbausteins (165, 170, 175, 180; 345, 350) sowie eine Betätigungseinrichtung (135) zur Aktivierung der Steuerelektronik (195; 340), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195; 340) derart ausgelegt ist, daß sie mit einer Versorgungsspannung betrieben werden kann, die geringer ist als 5 V.

2. Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195) in einen Prozessor (200) zur Überwachung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine (100) integriert ist.

3. Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (340) als von einer den Betrieb der Brennkraftmaschine (100) überwachenden Brennkraftmaschinensteuerung (120) separater Steuerbaustein ausgeführt ist.

4. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195) einen wiederbeschreibbaren Speicherbaustein (325) aufweist, und mit einem Hauptprozessor (285) der Brennkraftmaschinensteuerung (120) über mindestens eine Datenleitung bzw. eine Schnittstelle (280) kommuniziert.

5. Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195) so ausgeführt ist, daß sie die Ansteuerung des Leistungsschaltbausteins (165, 170, 175, 180) zumindest zeitweilig unabhängig vom Hauptprozessor (285) der Brennkraftmaschinensteuerung (120) durchführt.

6. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195; 340) als Logikbaustein ausgeführt ist.

7. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschaltbaustein als elektronischer Leistungsschalter (345, 350) ausgeführt ist.

8. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen rücksetzbaren Zeitgeber, der den logischen Zustand mindestens eines Ausgangs (185, 190, 205) der Steuerelektronik (195) vorgibt.

9. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195) in Verbindung (240, 245) mit einer Spannungsquelle (260) steht, die vom elektrischen Versorgungsnetz (130, 250) der sonstigen Komponenten der Brennkraftmaschine (100) unabhängig ist.

10. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195; 340) mit einem Prozessor (285) einer Brennkraftmaschinensteuerung (120) über mindestens einen Signalkanal (270, 280; 270, 405, 410) verbunden ist, der die Freigabe der Ansteuerung des Leistungsschaltbausteins (165, 170, 175, 180; 345, 350) steuert.

11. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195; 340) mit einer Diagnoseeinrichtung (215; 285) bzw. einer Anzeigeeinrichtung über mindestens eine Überwachungs-Signalleitung (220, 222, 225, 230, 235; 425, 430, 440) verbunden ist, mittels der eine Überwachung des Leistungsschaltbausteins (165, 170, 175, 180; 345, 350) möglich ist.

12. Startvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Überwachungs-Signalleitung (220, 222, 225, 230, 235) ein A/D- Wandler angeordnet ist.

13. Startvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überwachungsinformationen vermittelndes Signal auf der Überwachungs-Signalleitung (425, 430, 440) als pulsbreitenmoduliertes Signal ausgeführt ist.

14. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschaltbaustein (165, 170, 175, 180; 345, 350) zwei in Reihe geschaltete Leistungsschalter (165, 170; 345, 350) umfaßt, wobei der Leistungsschaltbaustein (165, 170, 175, 180; 345, 350) mit einer Diagnoseeinrichtung (215; 285) verbunden ist, die mit jedem Leistungsschalter (165, 170; 345, 350) über eine Überwachungs-Signalleitung (220, 222; 425, 430) verbunden und so ausgeführt ist, daß sie dann, wenn ein Leistungsschaltbaustein (165, 170, 175, 180; 345, 350) in einem Schaltzustand, in dem er den Startermotor (140) mit der Spannungsquelle (130) verbindet, nicht mehr ansteuerbar ist, eine entsprechende Überwachungsinformation an eine Brennkraftmaschinensteuerung (120) bzw. eine Anzeigeeinrichtung weitergibt.

15. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195; 340) einen Signalverlängerungsbaustein (390) aufweist, der sicherstellt, daß der Leistungsschaltbaustein (165, 170, 175, 180; 345, 350) den Startermotor (140) während einer vorgegebene Zeitspanne ansteuert.

16. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195) einen Verzögerungsbaustein aufweist, der sicherstellt, daß der Leistungsschaltbaustein (165, 170, 175, 180) den Startermotor (140) nach einer vorgegebenen Zeitspanne ansteuert.

17. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195; 340) mit einem externen Signalgeber (275) über mindestens einen Signalkanal (270) verbunden ist, der die Freigabe der Ansteuerung des Leistungsschaltbausteins (165, 170, 175, 180; 345, 350) steuert.

18. Startvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Signalgeber (275) die Stellung einer Betätigungseinrichtung für eine Kupplung der Brennkraftmaschine (100) erfaßt.

19. Startvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Signalgeber (275) die Stellung des Wählhebels bzw. Wählschalters für ein automatisches Getriebe der Brennkraftmaschine (100) erfaßt.

20. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (195) mit einem Drehzahlsensor (145, 150) für die Drehzahl der Brennkraftmaschine (100) über mindestens einen Signaleingang (290, 295, 300) verbunden ist.