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STAND DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Erfassung und Verarbeitung des Luftdruckes in einem Fahrzeug
und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung
des absoluten Luftdruckes und eines relativen Luftdruckunterschiedes
mittels einem Airbag-Drucksensor und Weitergabe des absoluten Luftdruckwertes
an das Motor-Management des Fahrzeugs.
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In
Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wie Pkw's und Lkws, kommen
Motor-Management-Systeme
und Steuerungen, beispielsweise einer Einspritzeinrichtung, zum
Einsatz, bei welchen die Kenntnis des gegenwärtig vorherrschenden absoluten
Luftdrucks unerläßlich ist.
Die Kenntnis des absoluten Luftdrucks, welcher in der Umgebung des
Fahrzeugs herrscht, ist erforderlich, um die Motorelektronik optimal
auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse
anzupassen, d.h. insbesondere auf den absoluten Luftdruck zu kalibrieren.
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In
gegenwärtigen
Fahrzeugen erfolgt die Messung des absoluten Luftdruckes mit einem
Absolutdrucksensor direkt integriert im oder außerhalb bei dem jeweiligen
(Motor-)Steuergerät.
Ein solcher Sensor zur Messung des absoluten Luftdrucks ist jedoch kostenintensiv
und erhöht
den Platzaufwand eines Steuergerätes
erheblich, wenn der Sensor integriert ist, bzw. erhöht den Platzaufwand
noch drastischer, wenn eine separate Sensoreinrichtung bereitgestellt werden
muß. Darüber hinaus
ist bei einem Ausfall dieses einen Sensors ein einwandfreier Betrieb
der auf den absoluten Luftdruck angewiesenen Einrichtung, beispielsweise
des Motors, nicht mehr gewährleistet,
da aus Kostengründen
insbesondere keine Redundanz vorgesehen ist.
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VORTEILE DER
ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erfassung und Verarbeitung des Luftdrucks in einem Fahrzeug
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das erfindungsgemäße Verfahren
zur Erfassung und Verarbeitung des Luftdruckes in einem Fahrzeug
mit den Merkmalen des Anspruchs 8 weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz
den Vorteil auf, daß ein
separater Sensor zur Messung des absoluten Luftdrucks für das Motor-Management-System
entfallen kann, da die Information über den absoluten Luftdruck
dem Motor-Management über
eine davon unabhängige
Sensoreinrichtung bereitgestellt wird, welche primär eine andere
Funktion, beispielsweise als Airbag-Absolutluftdrucksensor, erfüllt. Auf
diese Weise kann der Sensor zur Messung des absoluten Luftdrucks
im/am Motor oder Einspritzsteuergerät entfallen, welches die Herstellungskosten
der entsprechenden Steuergeräte
sowie den Platzaufwand erheblich senkt.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht im wesentlichen
darin, die Ermittlung des Umgebungsdruckes, d.h. des gegenwärtig vorherrschenden
absoluten Luftdruckes, eines Fahrzeugs mittels einer bereits zur
Verfügung
stehenden Sensoreinrichtung zur Erfassung des absoluten Luftdruckes,
vorzugsweise einem Drucksensor zur Detektion eines Seitenauffahrunfalls
bzw. Seiten-Crashes,
durchzuführen.
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Mit
anderen Worten wird eine Vorrichtung zur Erfassung und Verarbeitung
des Luftdruckes in einem Fahrzeug bereitgestellt mit: einer Sensoreinrichtung
zur Erfassung des absoluten Luftdruckes und eines relativen Luftdruckunterschiedes
innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls; einer ersten Steuereinrichtung
zur Verarbeitung des erfaßten
relativen Luftdruckunterschiedes und zur Ausgabe eines Ansteuersignals
in Abhängigkeit
von dem erfaßten
relativen Luftdruckunterschied; zumindest einer Airbag-Einrichtung
zur Auslösung
bei Auftreten des Ansteuersignals; und einer zweiten Steuereinrichtung
zur Verarbeitung des erfaßten
absoluten Luftdruckes und zur Ausgabe einer Ansteuersignals in Abhängigkeit
von dem absoluten Luftdruck.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung und des im Anspruch 8 angegebenen
Verfahrens zur Erfassung und Verarbeitung des Luftdruckes in einem
Fahrzeug.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung bildet die erste Steuereinrichtung ein
Airbag-Steuergerät,
insbesondere zur Ansteuerung von Seiten-Airbags, und die Sensoreinrichtung
zur Erfassung des absoluten Luftdruckes und des relativen Luftdruckunterschiedes
ist vorzugsweise in einem Hohlraum an zumindest einer Seite des
Fahrzeugs, insbesondere in einer Fahrzeugtür, vorgesehen. Solche Drucksensoren
zur Detektion eines Seiten-Crashes sind typischerweise in einer
Fahrer- und Beifahrertüre
verbaut und dienen zur relativen Druckmessung einer Druckänderung
in der Tür
während
des Seitenaufpralls. Aus der Druckänderung in der Fahrzeugtür kann auf
die Stärke
des Seitenaufpralls rückgeschlossen
werden, wodurch auf vorteilhafte Weise eine einfache Entscheidung
zum Auslösen
entsprechender Rückhaltesysteme,
wie beispielsweise einem Seiten-Airbag, herbeigeführt werden
kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Airbag-Einrichtung
zumindest einen Seiten-Airbag auf, welcher vorzugsweise adaptiv
aufblasbar und/oder auslösbar
ist. Somit kann ein Sei ten-Airbag nach Vorgabe des relativen Luftdruckunterschiedes
durch die Sensoreinrichtung adaptiv aufgeblasen oder auch ausgelöst werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung bildet das zweite Steuergerät ein Motorsteuergerät eines
Verbrennungsmotors, insbesondere eines Diesel-Motors, wobei das
entsprechende Ansteuersignal an den Verbrennungsmotor und/oder die
Einspritzeinrichtung angelegt ist. Dies birgt den Vorteil der Weitergabe
der Meßgröße des absoluten Luftdruckes
zur Erzielung einer optimierten Verbrennung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Sensoreinrichtung unmittelbar
an das erste Steuergerät
und mittelbar über
das erste Steuergerät
an das zweite Steuergerät
gekoppelt, wobei an das erste Steuergerät vorzugsweise zusätzlich zumindest
ein Beschleunigungssensor gekoppelt ist. Dadurch ist eine vorteilhafte
direkte Ankopplung des sicherheitsrelevanten Steuergerätes gewährleistet, welches
Meßgrößen vorverarbeiten
kann, um dem zweiten weniger sicherheitsrelevanten Steuergerät eine aufbereitete
Meßgröße zuführen zu
können. Dem
ersten Steuergerät
wird darüber
hinaus vorzugsweise ein Beschleunigungssensor-Meßsignal zur Erfassung insbesondere
der Längs-
und Querbeschleunigung des Fahrzeugs zugeführt, mit welchem eine Auslöseentscheidung
der Airbag-Einrichtung vorteilhaft koordiniert werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind das erste und zweite Steuergerät und vorzugsweise
die Sensoreinrichtung über
eine Datenaustauscheinrichtung, vorzugsweise einen CAN-Bus, miteinander
gekoppelt. Daraus resultiert der Vorteil einer standardisierten
Datenschnittstelle, über
welche die Steuergeräte
und vorzugsweise die Sensoreinrichtung auf einfache Weise kommunizieren
können.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist neben der ersten Sensoreinrichtung
eine zweite, vorzugsweise identische, Sensoreinrichtung zur Verifikation
einer Meßgröße des absoluten
Luftdruckes und/oder als Redundanz vorgesehen, welche vorzugsweise
entsprechend der ersten Sensoreinrichtung auf der gegenüberliegenden
Fahrzeugseite angeordnet ist. Dies birgt den Vorteil, daß auch bei
einem Ausfall einer Sensoreinrichtung, z.B. durch einen elektrischen
Defekt oder eine Verstopfung eines Druckkanals eines Sensors, sowohl
das erste Steuergerät
als auch das zweite Steuergerät
mit einem Meßwert
des gegenwärtig
vorliegenden absoluten Luftdruckes gespeist werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung überträgt die Sensoreinrichtung mit
einem vorbestimmten Datentransfertakt, vorzugsweise über eine
zweidrahtige Stromschnittstelle, Meßgrößen des absoluten Luftdrucks
und des relativen Luftdruckunterschiedes an das erste Steuergerät. Auf diese
Weise wird eine präzise
nachvollziehbare Datenübertragung
vorteilhaft sichergestellt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird entsprechend dem vorbestimmten
Datentransfertakt eine Meßgröße des absoluten
Luftdruckes übertragen,
wenn eine vorbestimmte Anzahl von, vorzugsweise drei, Meßgrößen des
relativen Luftdruckunterschiedes übertragen worden sind. Durch
dieses vorbestimmte Muster wird sichergestellt, daß die sicherheitsrelevantere
Meßgröße des relativen
Luftdruckunterschieds, welche für
die Auslöseentscheidung
des Airbags vonnöten
ist, häufiger und
folglich auch schneller an das erste Steuergerät übertragen wird, als die weniger
sicherheitsrelevante Meßgröße des absoluten
Luftdruckes in der Umgebung, welcher sich ohnehin nicht beliebig
schnell ändert.
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ZEICHNUNG
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug zur Erläuterung einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In
der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Bestandteile.
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In 1 ist
ein Fahrzeug 10 schematisch in Draufsicht dargestellt,
welches ein zentrales Airbag-Steuergerät 11 als
erste Steuereinrichtung aufweist. Die zentrale Airbag-Steuereinrichtung 11 ist mit
einer Vielzahl von Sensoren 12, 13, 14 gekoppelt, welche
Meßgrößen an die
Airbag-Steuereinrichtung 11 Tiefem. Eine Sensoreinrichtung 12 zur
Erfassung des absoluten Luftdruckes sowie zur Erfassung eines relativen
Luftdruckunterschiedes, welcher innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode
auftritt, ist dabei vorzugsweise in einem Hohlraum der Fahrzeugseite, insbesondere
einer Fahrzeugtür,
vorgesehen. Eine Beschleunigung quer zur Fahrzeuglängsachse
wird mit der Sensoreinrichtung 13 erfaßt und an die zentrale Airbag-Steuereinrichtung 11 weitergegeben. Eine
Beschleunigung in Längsrichtung
des Fahrzeugs 10 wird von den Beschleunigungssensoren 14 erfaßt und an
die zentrale Airbag-Steuereinrichtung 11 weitergegeben.
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Auf
Basis der zugeführten
Meßgrößen der Sensoren 12, 13 und 14 bestimmt
die Airbag-Steuereinrichtung 11 ein Ansteuersignal zur
Auslösung
von Airbags, insbesondere Front-, Seiten- und Kopf- Airbags (in 1 jeweils
nicht dargestellt). Zur Auslösung
eines Seiten-Airbags benötigt
die zentrale Airbag-Steuereinrichtung 11 die Meßgröße eines
sich ändernden
Luftdruckes, welcher mittels der Sensoreinrichtung 12 in
einem Hohlraum erfaßt
und durch dessen Verkleinerung generiert wird. Übersteigt die von der Sensoreinrichtung 12 detektierte
Luftdruckänderung
einen vorbestimmten Schwellwert, so kann auf eine vorbestimmte Seitenaufprallgeschwindigkeit
und/oder -härte
zur entsprechenden adaptiven Seiten-Airbag-/Kopf-Airbag-Auslösung oder auch
weiterer oder anderer Insassenschutzmittel, wie beispielsweise Gurtstraffer,
erfolgen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung erlauben die Drucksensoren 12 nicht nur eine
Messung einer relativen Luftdruckänderung, sondern auch die Messung
des absoluten Luftdruckes. Dieser Meßwert des absoluten Luftdruckes
spielt bei der Auslösung
eines Seiten-Airbags gemäß dem Ausführungsbeispiel
nur eine untergeordnete Rolle, da der absolute Luftdruck lediglich
bei der möglichen
Bestimmung eines adaptiven Aufblasvolumens des Seiten-Airbags und/oder Kopf-Airbags
zum Einsatz kommen kann. Die Meßgröße des absoluten
Luftdrucks kann jedoch für
andere Fahrzeugkomponenten bzw. Steuergeräte, wie ein Motor- und/oder
Einspritzeinrichtungssteuergerät 15,
vorgesehen sein, welches zur Optimierung von Verbrennungsabläufen des
anzusteuernden Verbrennungsmotors, vorzugsweise eines Diesel-Motors,
eingesetzt werden kann. Die Information über den absoluten Luftdruck
in der Umgebung des Fahrzeugs 10 ist relevant für Motor-Management-Systeme,
insbesondere bei Diesel-Maschinen,
um eine optimale und schadstoffarme Verbrennung des Kraftstoffes
zu bewirken. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
in 1 ist das zweite Steuergerät 15 über das
erste Steuergerät 11 mit
dem Drucksensor 12 verbunden. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit,
daß das
zweite Steuergerät 15 unmittelbar mit
dem Drucksensor 12 verbunden ist. Die Sensoreinrichtungen 12, 13 und 14 sind
im Fahrzeug 10 gemäß 1 symmetrisch
auf jeder Fahrzeugseite vorgesehen.
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Das
Fahrzeug 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist mit einem Insassenschutzsystem ausgerüstet, welches insbesondere
ein Seitenaufprall-Rückhaltesystem
(nicht dargestellt) aufweist. Bei solchen Seitenaufprall-Rückhaltesystemen
wird gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ein Airbag-Drucksensor 12 pro
Fahrzeugseite eingesetzt. Diese Airbag-Drucksensoren 12 ermitteln
eine relative Luftdruckerhöhung
innerhalb der Kraftfahrzeugtür im
Falle eines Seitenaufpralls. Die Information, d.h. die Meßgrößen des
Druckunterschiedes während des
Seitenaufpralls, wird in der zentralen Airbag-Steuereinrichtung 11 ausgewertet
und ist relevant für
die Entscheidung eines Auslösens
von verschiedenen Rückhaltemitteln,
wie Airbags oder Gurtstraffern. Dabei ist der Airbag-Drucksensor 12 in
der Lage, nicht nur Relativdruckmessungen durchzuführen, welches
für die
Seitenaufpralldetektion erforderlich ist, sondern auch eine Information,
d.h. ein Meßgröße, über den
absoluter Luftdruck zu geben.
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Die
Sensoreinrichtung 12 übermittelt
dazu in etwa alle viertel Millisekunde ein Datentelegramm über eine
vorbestimmte Schnittstelle zu der zentralen Airbag-Steuereinrichtung 11.
Die Spannungsversorgung (nicht dargestellt) und parallel dazu auch
die Datenübermittlung
der Meßgrößen der
Sensoreinrichtung 12 erfolgt vorzugsweise über eine
zweidrahtige Stromschnittstelle. Etwa alle viertel Millisekunde erfolgt
die Übertragung
einer Meßgröße, d.h,
eines Druckwertes. Dies ist in erster Linie die Meßgröße des Relativdruckes,
jedoch kann je nach Konfiguration der Sensoreinrichtung 12 nach
einer vorbestimmten Anzahl von Datentransfers, beispielsweise jeden vierten
Datentransfer, nicht der relative Druckunterschied, sondern eine
Meßgröße des absoluten
Luftdruckes übertragen
werden. Der Datentransfer weist somit einen vorbestimmten Datentransfertakt
mit einem vorbestimmten Datentransfermuster auf. Da für ein solches
Airbag-System mit Seiten-Airbags auf jeder Fahrzeugseite mindestens
eine Drucksensoreinrichtung 12 gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird, kann der Ausfall einer Sensoreinrichtung 12 auf
einer Seite, beispielsweise durch einen elektrischen Defekt oder
eine Verstopfung des Druckkanals der Sensoreinrichtung 12,
mittels einer Plausibilitätsprüfung erkannt
werden. Der Meßwert des
absoluten Luftdrucks steht auch bei Ausfall einer Drucksensoreinrichtung 12 dem
zweiten Steuergerät 15 von
der anderen Drucksensoreinrichtung 12 der gegenüberliegenden
Fahrzeugseite zur Verfügung.
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Die
erfindungsgemäße Applikation
der Nutzung der Meßwerte
des absoluten Luftdrucks des Airbag-Systems in einem Motor-Management-System ist
somit ohne zusätzlichen
Drucksensor im Motor-Management
und/oder Einspritzsteuergerät
möglich.
Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel erfolgt
die Übermittlung
der Meßgrößen bzw.
-daten über
eine Datenaustauscheinrichtung 16, vorzugsweise einen CAN-Bus,
mit welchem vorzugsweise sämtliche
Steuergeräte 11, 15 des
Fahrzeugs 10 verbunden sind.
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In
bisherigen Motor- bzw. Einspritz-Management-Systemen wird lediglich
ein Drucksensor vorgesehen und verwendet. Hat dieser Sensor einen Defekt,
besteht die Möglichkeit,
daß das
System einen solchen Defekt nicht sofort erkennt und folglich im
nicht optimalen Zustand betrieben wird. Werden gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung jedoch die
Meßwerte
der beiden Airbag-Sensoren verwendet, kann eine Plausibilitätsprüfung erfolgen,
um einen Sensordefekt zu identifizieren. Ist eine Sensoreinrichtung 12 gemäß der vorliegenden
Erfindung defekt oder verstopft, so wird dies augenblicklich erkannt
und kann zeitnah behoben werden, ohne daß das Fahrzeug 10 über einen längeren Zeitraum
einen höheren
Schadstoffausstoß bzw.
Kraftstoffverbrauch aufweist.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar.