DE102005016799A1 - Rechner zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Rechner zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Es wird ein Rechner zur Verwendung in einem kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei der Rechner bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine ein erstes Programm abarbeitet. Weiterhin weist der Rechner Mittel zum Erkennen eines Abstellens der Brennkraftmaschine auf. Bei abgestellter Brennkraftmaschine nimmt der Rechner (2, 3, 4) die Abarbeitung eines zweiten Programms auf, durch das die Zeitdauer, während der die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird, gemessen wird. Der Rechner (2, 3, 4) ist zur Zusammenarbeit mit einem Hauptrechner (1) ausgebildet, wobei der Hauptrechner (1) beim Abstellen der Brennkraftmaschine ausgestellt wird und während eines Betriebs der Brennkraftmaschine die Berechnungen zur Steuerung der Brennkraftmaschine vornimmt.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Rechner zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine bzw. einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche. Aus der DE 196 21 900 A1 ist bereits eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine Ermittlung der Zeitdauer während der die Brennkraftmaschine nicht betrieben wurde, erfolgt. Dies erfolgt indem ein Motorsteuergerät beim Ausschalten der Brennkraftmaschinen einen Zeitwert von der Borduhr in einen Speicher ablegt und bei einem Wiedereinschalten mit dem aktuellen Stand der Borduhr vergleicht. Aus der Differenz ergibt sich dann die Zeitdauer, während der die Brennkraftmaschine nicht betrieben wurde.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Rechner bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass eine Ermittlung der Zeitdauer während der die Brennkraftmaschine nicht betrieben wurde, unabhängig von einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Borduhr erfolgt. Mögliche Fehlerquellen die durch die Borduhr oder den Datenaustausch mit der Borduhr bedingt sind, entfallen somit. Die Ermittlung der Zeitdauer während der die Brennkraftmaschine nicht betrieben wurde, erfolgt durch ein entsprechendes Programm, sodass keine zusätzliche Hardware bzw. nur ein relativ kleiner Speicherbereich erforderlich ist. Die Kosten zur Ermittlung der Abstellzeit der Brennkraftmaschine können daher gering gehalten werden.
  • Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Der Rechner ist insbesondere zur Zusammenarbeit mit einem Hauptrechner ausgebildet, der die eigentlichen Steuerfunktionen für die Brennkraftmaschine wahrnimmt. Der Rechner der die Abstellzeit ermittelt, kann somit ein Rechner sein, der einfache Nebenaufgaben wahrnimmt und kann somit besonders einfach und klein ausgebildet sein. Ein derartiger Rechner lässt sich dann auch dauerhaft mit nur einer sehr geringen Stromaufnahme betreiben. Beispiele für derartige Rechner sind Rechner die eine Überwachungsfunktion für den Hauptrechner bearbeiten oder Sensorsignale vorauswerten oder eine lokale Regelung eines Aktors aufgrund von Vorgaben eines Hauptsteuergerätes vornehmen.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine, ein Hauptsteuergerät und mehrere Nebensteuergeräte.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In der 1 wird schematisch eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die Brennkraftmaschine weist einen Zylinder 21 und in dem Zylinder 21 einen beweglichen Kolben 22 auf. Der von dem Kolben 22 nicht ausgefüllte Raum des Zylinders 21 bildet einen Brennraum 23, in dem ein brennfähiges Gemisch von Treibstoff und Luft eingebracht wird. Bei einer Verbrennung des Treibstoffes erhöht sich der Druck im Brennraum 23, die dann durch eine Bewegung des Kolbens 22 in eine mechanische Bewegung umgewandelt wird. Die Zuführung der Luft erfolgt durch eine Luftzuführung 24, durch die Umgebungsluft angesaugt wird und in dem Brennraum 23 eingelassen wird. Durch ein Einspritzventil 13 wird dann Kraftstoff in den Brennraum 23 eingespritzt. Die Verbrennungsabgase werden durch ein Abgasrohr 25 aus dem Brennraum 23 abgeführt. Es handelt sich hier somit um eine übliche Brennkraftmaschine wie sie beispielsweise als Otto- oder Dieselmotor dem Fachmann ausreichend bekannt sind.
  • Zur Steuerung der Brennkraftmaschine sind eine Vielzahl von Aktoren 12, 13 und Sensoren 11, 14 vorgesehen. Der Sensor 11 ist beispielsweise als Massenflusssensor ausgebil det und misst die Menge der durch die Luftzuführung 24 strömenden Luft. Der Aktor 12 ist als Drosselklappe ausgebildet, durch den der Querschnitt durch den hindurch Luft in die Luftzuführung 24 strömen kann, veränderbar ist. Der Aktor 13 ist als Einspritzventil zur Einspritzung von Kraftstoff in dem Brennraum 23 ausgebildet. Der Sensor 14 ist als Temperatursensor ausgebildet, der die Abgastemperatur oder aber die Temperatur eines im Abgasrohr 25 angeordneten Katalysators zur Reinigung der Abgase misst. Die Sensoren und Aktoren sind hier nur als Beispiele für alle üblicherweise zum Betrieb von Brennkraftmaschinen verwendeten Sensoren und Aktoren aufzufassen.
  • Die Steuerung der Brennkraftmaschine, d. h. die Auswertung der Sensorsignale und Erzeugung von Steuersignalen für die Aktoren erfolgt durch ein Steuergerät 1, bei dem es sich um einen Hauptrechner handelt. In diesem Hauptrechner 1 erfolgen eine Vielzahl von Berechnungen, wie in Abhängigkeit von den Sensorsignalen, einem Wunsch eines Betreibers der Brennkraftmaschine entsprechende Ansteuersignale für die Aktoren berechnet werden. Dabei handelt es sich um eine Vielzahl von komplexen Berechnungen, die einen relativ leistungsstarken Hauptrechner 1 benötigen. Neben dem Hauptrechner 1 sind aber noch eine Vielzahl von Nebenrechnern 2, 3, 4 vorgesehen, denen jeweils einzelne spezielle Aufgaben zugeordnet werden, die von dem Hauptrechner 1 nicht abgearbeitet werden.
  • Beispielsweise erfolgt durch den Nebenrechner 2 eine Überwachung des Hauptrechners 1, d. h. in dem Rechner 2 wird ein Kontrollprogramm abgearbeitet, welches überprüft ob der Hauptrechner 1 zuverlässig arbeitet. Da diese Überprüfungsrechner 2 nur die Funktion hat, den Rechner 1 zu überprüfen, kann er entsprechend kleiner und einfacher als der Hauptrechner 1 ausgebildet sein. Weiterhin erfolgt die Ansteuerung der Drosselklappe 12, indem der Hauptrechner 1, dem Nebenrechner 3 einen Sollwert für die Drosselklappenstellung vorgibt. Der Nebenrechner setzt diesen Sollwert durch ein Regelprozess um, d. h. der Nebenrechner 3 erzeugt ein Ansteuersignal für die Drosselklappe 12 und überprüft gleichzeitig ob die Drosselklappe 12 auch diese Stellung tatsächlich einnimmt und regelt ggf. das Stellsignal nach. Weiterhin übernimmt der Nebenrechner 3 noch eine Kontrollfunktion, ob die Drosselklappe 12 zuverlässig arbeitet. Der Nebenrechner 4 ist als Vorortelektronik zur Auswertung des Massenflusssensors 11 ausgebildet. Der Hauptrechner 1 ist durch entsprechende, hier schematisch dargestellte Leitungen mit den Nebenrechnern 2, 3, 4 und mit den unmittelbar vom Hauptrechner 1 angesteuerten Aktor 13 oder Sensor 14 verbunden. Weiterhin sind auch die Nebenrechner 3, 4 mit entsprechenden Leitungen mit der Drosselklappe 12 bzw. dem Massenflusssensor 11 verbunden.
  • Die Nebenrechner 2, 3, 4 stellen somit kleine Rechner dar, die einen deutlich geringeren Funktionsumfang bearbeiten als dies beim Hauptrechner 1 der Fall ist. Diese Rechner können daher kleiner und einfacher ausgebildet sein als der Hauptrechner. Diese Nebenrechner können auch zusammen mit dem Hauptrechner in einem Gehäuse angeordnet sein. Weiterhin sind alle Nebenrechner zur Zusammenarbeit mit dem Hauptrechner 1 ausgebildet und durch entsprechende Datenleitungen mit dem Hauptrechner 1 verbunden. Wesentlich ist nun, dass die Nebenrechner 2, 3, 4 bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine eine bestimmte vorgegebene erste Funktion durch Abarbeitung eines ersten Programms wahrnehmen. Wenn die Brennkraftmaschine nicht mehr betrieben wird, so ist auch die jeweils spezialisierte Funktion und damit auch die Abarbeitung des jeweiligen Programms nicht mehr erforderlich. Wenn die Brennkraftmaschine ausgestellt ist, so wird auch der Hauptrechner 1 ggf. mit einer kleinen Zeitverzögerung ausgeschaltet, da dieser Rechner entsprechend groß ausgelegt ist und bei seinem Betrieb eine entsprechend hohe Stromaufnahme hat. Die Nebenrechner 2, 3, 4, die ja wesentlich kleiner ausgebildet sind, haben einen deutlich geringeren Strombedarf für ihren Betrieb als der Hauptrechner 1. Trotzdem werden auch die Nebenrechner 2, 3, 4 in der Regel nicht mehr mit Strom versorgt, wenn die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird. Wenn jedoch während des Stillstandes der Brennkraftmaschine eine kleine überschaubare Aufgabe wahrgenommen werden soll, die durch einen kleineren Rechner bearbeitbar wäre, so kann einer der Nebenrechner 2, 3, 4 weiter betrieben werden, um diesen Funktionen auszuführen.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, einen der Nebenrechner 2, 3, 4 während des Stillstandes der Brennkraftmaschine weiter zu betreiben, um so die Zeitdauer in der die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird, zu ermitteln. Da die Nebenrechner 2, 3, 4 nur eine sehr geringe Stromaufnahme aufweisen, können diese auch während eines länger dauernden Stillstandes der Brennkraftmaschine betrieben werden, ohne dass dabei eine große elektrische Leistung verbraucht wird. Es lässt sich auf diese Weise die Abstellzeit, d. h. Zeitdauer zwischen einem Abstellen und einem Wiederstart der Brennkraftmaschine ermitteln, was für den Betrieb der Brennkraftmaschine vorteilhaft ist.
  • Wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird, so sendet der Hauptrechner 1 ein entsprechendes Signal an den Nebenrechner, der während des Stillstandes die Abstellzeit messen soll. Als Beispiel soll diese Funktion nun vom Nebensteuergerät 2 dem Überwachungsrechner für den Hauptrechner 1 wahrgenommen werden. Der Hauptrechner 1 teil durch ein entsprechendes Signal dem Überwachungsrechner 2 mit, dass die Brennkraftmaschine nun abgestellt wird. Der Nebenrechner 2 beendet dann die Abarbeitung des Überwachungsprogramms und beginnt die Abarbeitung eines zweiten Programms dem Zeitmessprogramm. Ein derartiges Zeitmessprogramm kann beispielsweise als Zähler ausgebildet sein, bei dem in periodischen Zeitabständen ein Speicherwert in dem Nebensteuergerät 2 oder aber auch einem für das Nebensteuergerät 2 zugänglichen Speicher im Hauptsteuergerät 1 ein Zahlenwert erhöht wird. Wenn dann die Brennkraftmaschine beispielsweise aufgrund des Wunsches eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs wieder gestartet wird, so wird die Abarbeitung des Zählprogramms gestoppt und der Zählerwert eingefroren. Dieser Zählerwert wird dann dem Hauptrechner 1 mitgeteilt, der dann die Abstellzeit für die Steuerung der Brennkraftmaschine mitberücksichtigt.
  • Ein Beispiel für eine derartige Berücksichtigung ist beispielsweise ein Pumpenvorlauf einer Kraftstoffeinspritzpumpe. Die Einspritzdüse 13 spritzt Kraftstoff aus einem Druckspeicher in den Brennraum 23 ein. Bei einem längeren Stillstand der Brennkraftmaschine sinkt der Druck im Druckspeicher auf einen geringen Wert ab. Bevor die Brennkraftmaschine gestartet wird muss daher zunächst die Kraftstoffpumpe kurz betätigt werden, um einen ausreichenden Druck des Kraftstoffs im Druckspeicher aufzubauen. Erst dann kann die Brennkraftmaschine gestartet werden. Bei einem nur sehr kurzen Abstellen der Brennkraftmaschine sinkt der Druck nicht ab, sodass dieser Vorlauf nicht erforderlich ist. In Abhängigkeit von der Abstellzeit wird somit das Steuergerät 1 einen mehr oder minderlangen Pumpenvorlauf vorsehen.
  • Erfindungsgemäß ist es daher nur erforderlich, dass eines der Nebensteuergeräte 2, 3, 4 zusätzlich noch ein Zählprogramm enthält, welches dann aktiviert wird, wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird. Nur dieses Nebensteuergerät welches in der Regel sehr einfach aufgebaut ist und eine geringe Leistungsaufnahme hat muss daher bei abgestellter Brennkraftmaschine weiter betrieben werden. Wenn dann die Brennkraftmaschine wieder gestartet wird, so wird dieser Wert von dem Hauptrechner 1 für den Start und einer nachfolgenden Phase des Betriebs der Brennkraftmaschine berücksichtigt. Es ist daher auch völlig ausreichend, wenn der Softwarezähler einen Maximalwert aufweist, da ab einer Abstellzeit von einigen Tagen sich die Eigenschaften der Brennkraftmaschine die für den Neustart zu berücksichtigen wären, nicht mehr ändern.
  • Als zusätzlicher Aufwand wäre nur ein Speicher in den Nebensteuergeräten für das Zählprogramm vorzusehen. Da ein entsprechendes Zählprogramm relativ einfach ist, ist der dafür benötigte Speicherplatz jedoch sehr gering. Es lässt sich somit sehr einfach und kostengünstig eine Abstellzeitzellfunktion realisieren, ohne das dafür eine neue Hardware mit entsprechenden Kosten verbunden wäre.

Claims (10)

  1. Rechner (2, 3, 4) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, wobei der Rechner (2, 3, 4) bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine ein erstes Programm abarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner Mittel zur Erkennung eines Abstellens der Brennkraftmaschine aufweist und dass der Rechner bei abgestellter Brennkraftmaschine die Abarbeitung eines zweiten Programms aufnimmt, durch dass die Zeitdauer während der die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird, gemessen wird.
  2. Rechner (2, 3, 4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (2, 3, 4) zur Zusammenarbeit mit einem Hauptrechner (1) ausgebildet ist, wobei der Hauptrechner (1) Signale von Sensoren (11, 14) der Brennkraftmaschine verarbeitet und Steuersignale für Aktoren (12, 13) der Brennkraftmaschine erzeugt.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (2) als erstes Programm eine Überwachung für den Hauptrechner (1) abarbeitet.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (4) als erstes Programm eine Auswertung von Sensorsignalen von Sensoren (11) der Brennkraftmaschine vornimmt und die so ermittelten Sensordaten an den Hauptrechner (1) weitergibt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (3) als erstes Programm eine Ansteuerung von Aktoren (12) der Brennkraftmaschine aufgrund von Vorgabewerten des Hauptrechners (1) vornimmt.
  6. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Hauptrechner (1) der Signale von Sensoren (11, 14) der Brennkraftmaschine verarbeitet und Steuersignale für Aktoren (12, 13) der Brennkraftmaschine erzeugt, wobei ein weiterer Rechner (2, 3, 4) vorgesehen ist, der bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine ein erstes Programm abarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausschalten der Brennkraftmaschine der Hauptrechner (1) ausgeschaltet wird, dass der weitere Rechner (2, 3, 4) die Abarbeitung eines zweiten Programms aufnimmt, wobei durch das zweite Programm die Zeitdauer während der die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird, gemessen wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Start der Brennkraftmaschine die Zeitdauer vom Hauptrechner (1) für den Betrieb der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Rechner (2) als erste Programm eine Überwachung für den Hauptrechner (1) abarbeitet.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet dass der weitere Rechner (4) als erste Programm eine Auswertung von Sensorsignalen von Sensoren (11) der Brennkraftmaschine vornimmt und die so ermittelten Sensordaten an den Hauptrechner (1) weitergibt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet dass der weitere Rechner (3) als erste Programm eine Ansteuerung von Aktoren (12) der Brennkraftmaschine aufgrund von Vorgabewerten des Hautrechners vornimmt.
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