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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Initialisieren eines Steuergeräts zur Steuerung
einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug wobei in Abhängigkeit
eines Signals einer Erfassungseinrichtung eine Startanforderungswahrscheinlichkeit
ermittelt wird und in Abhängigkeit
eines Signals einer weiteren Erfassungseinrichtung eine Startanforderung
ermittelt wird.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Steuergerät, insbesondere ein Steuergerät in einer
Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, wobei dem Steuergerät Mittel
zur Erfassung einer Startanforderungswahrscheinlichkeit und Mittel
zur Erfassung einer Startanforderung zugeordnet sind.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, das auf einem Steuergerät, insbesondere auf
einem Mikroprozessor ablauffähig
ist.
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Stand der
Technik
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Heute übliche Steuergeräte, insbesondere Steuergeräte in Kraftfahrzeugen,
durchlaufen nach dem Einschalten eine Initialisierungsphase. In
dieser Initialisierungsphase werden beispielsweise Steuerprogramme
in den Arbeitsspeicher des Steuergeräts geladen, zuvor in einem
Speicherbereich abgelegte Werte in den Arbeitsspeicher geladen,
die Werte von Sensoren eingelesen, die über Datenleitungen mit dem
Steuergerät
verbunden sind und/oder die eingelesenen Werte Plausibilitätsprüfungen unterzogen.
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Eine
derartige Initialisierung dauert mehrere 100 ms. Wird diese Initialisierung
mit einer Startanforderung, beispielsweise durch Betätigen des
Zündschlüssels, begonnen,
so verzögert
sich der eigentliche Start der Brennkraftmaschine um die Zeit der
Initialisierung.
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Die
Initialisierung eines Steuergeräts
umfasst bei modernen Brennkraftmaschinen auch eine Synchronisierung
der Brennkraftmaschine mit dem Steuergerät. Dies ist notwendig, da für einen
Start der Brennkraftmaschine Informationen über einen gegenwärtigen Zustand
der Brennkraftmaschine vorhanden sein müssen. Um beispielsweise die
Einspritz- und Zündeinrichtung
korrekt ansteuern zu können,
ist es erforderlich, dass die Position mindestens eines Zylinders
erfasst und dem Steuergerät übermittelt
wird. Ist die Position eines Zylinders bekannt, kann das Steuergerät daraus
die Positionen der weiteren Zylinder bestimmen. Bei der sogenannten
Zylinder-1-Erkennung wird dazu die Position eines als „Zylinder
1" bezeichneten
Zylinders erfasst.
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Die
Initialisierung eines Steuergeräts
erfolgt typischerweise mit einer Anforderung eines Benutzers, die
Brennkraftmaschine zu starten (Startanforderung). Die notwendige
Synchronisation des Steuergeräts
mit der Brennkraftmaschine wird dabei beispielsweise durchgeführt, während die
Brennkraftmaschine mittels des Anlassers in Drehung versetzt wird.
Mittels geeigneter Sensoren wird dabei eine Zylinder-1-Kennung durchgeführt, was
bis zu zwei Kurbelwellenumdrehungen dauern kann. Anschließend wird
mit einer Einspritzung von Kraftstoff und einer Zündung des
dadurch in dem Brennraum eines Zylinders entstandenen Kraftstoff-Luft-Gemisches
begonnen. Damit kann also von der Startanforderung bis zum eigentlichen
Start der Brennkraftmaschine eine Zeitspanne von über einer
Sekunde vergehen, was von einem Benutzer als störend empfunden wird.
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Aus
der
DE 198 53 451
A1 ist ein Verfahren zum Aktivieren eines Verbundes von
Netzwerkkomponenten bekannt, die vorzugsweise in einem Fahrzeug
installiert sind. Eine solche Netzwerkkomponente ist beispielsweise
ein Steuergerät,
das mit Messeinrichtungen über
ein Netzwerk, beispielsweise ein Bussystem, wie das Controller Area
Network (CAN), kommuniziert. Eine Erfassungseinrichtung erzeugt
ein Signal, wenn eine Inbetriebnahmeanforderung der Netzwerkkomponenten
wahrscheinlich ist (Startanforderungswahrscheinlichkeit). Eine erste Netzwerkkomponente
sendet in Abhängigkeit
eines solchen Signals eine Nachricht über das Bussystem, die ein
Aktivieren der übrigen
Netzwerkkomponenten bewirkt. Die erste Netzwerkkomponente muss dabei entweder
ständig
aktiv sein oder über
einen Signaleingang verfügen, über den
diese erste Netzwerkkomponente bei Anliegen eines Signals an diesem Signaleingang
aktiviert wird. Bei Erkennen einer Startanforderungswahrscheinlichkeit
werden alle Netzwerkkomponenten aktiviert. Erfolgt jedoch keine tatsächliche
Benutzung, beispielsweise weil ein Benutzer lediglich die Fahrzeugtür geöffnet hat,
um ein in dem Fahrzeug befindliches Utensil zu entnehmen, so werden
nach einem vorher bestimmten Zeitintervall die aktiven Netzwerkkomponenten
wieder deaktiviert. Bei einem erneuten Erkennen einer Benutzungswahrscheinlichkeit
werden die Netzwerkkomponenten dann wieder aktiviert. Dadurch kann
es geschehen, dass das gesamte Netzwerk mehrmals aktiviert und wieder
deaktiviert wird, ohne dass eine tatsächliche Inbetriebnahme erfolgt.
Dabei wird unnötig Energie
verbraucht. Insbesondere ist bei diesem Verfahren noch keine Synchronisation
des Steuergerätes
mit der Brennkraftmaschine erfolgt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit
bereitzustellen, die es erlaubt, ein Steuergerät derart zu initialisieren,
dass ein Start einer von diesem Steuergerät gesteuerten Brennkraftmaschine
besonders schnell durchführbar
ist.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass in Abhängigkeit
der erfassten Startanforderungswahrscheinlichkeit die folgenden
Schritte unabhängig
von ihrer Reihenfolge durchgeführt
werden: Überprüfen und
gegebenenfalls Sichern des Fahrzeuges gegen Wegrollen; Sicherstellen
einer Unterbrechung des Kraftflusses zwischen der Brennkraftmaschine
und den Antriebsrädern;
In Bewegung setzen der Brennkraftmaschine mittels eines Elektromotors;
Synchronisierung des Steuergeräts
mit der Brennkraftmaschine derart, dass eine Position der Brennkraftmaschine
von dem Steuergerät
erkannt wird; Deaktivierung des Elektromotors; Versetzen des Steuergeräts in einen
Stand-By-Modus und Warten auf eine Startanforderung.
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Vorteile der
Erfindung
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird das Steuergerät
initialisiert und damit insbesondere auch synchronisiert noch vor
der Abgabe einer Startanforderung durch den Fahrer. Damit kann dann
ein in Abhängigkeit
einer Startanforderung erfolgender Start besonders schnell durchgeführt werden.
Dabei wird die Startanforderungswahrscheinlichkeit beispielsweise
mittels geeigneter Sensoren erkannt, sobald ein Fahrer im Fahrzeug
anwesend ist. Die eigentliche Startanforderung kann dann durch Drehen des
Zündschlüssels oder
Betätigen
eines Starterschalters erfolgen. Die Zeitersparnis bei dem eigentlichen
Startvorgang erfolgt somit dadurch, dass das Steuergerät und die
Brennkraftmaschine zum Zeitpunkt der Abgabe der Startanforderungen
bereits synchronisiert sind.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Daten, die die Synchronisation
der Brennkraftmaschine mit dem Steuergerät beschreiben, abgespeichert
und das Steuergerät
wechselt in einen Inaktiv-Modus, wenn nicht innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne
eine Startanforderung erkannt wird. Damit wird erreicht, dass das
Steuergerät
nicht aktiviert bleibt und damit Energie verbraucht, wenn nicht
innerhalb der vorgebbaren Zeitspanne eine Startanforderung erfolgt.
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Vorteilhafterweise
erfolgt eine Synchronisation des Steuergeräts mit der Brennkraftmaschine
nur, wenn keine diese Synchronisation beschreibenden Daten abgespeichert
sind. So wird verhindert, dass bei wiederholtem Erkennen einer Startanforderungswahrscheinlichkeit,
ohne dass dazwischen eine tatsächliche
Startanforderung erfolgt ist, erneut eine Synchronisation des Steuergeräts mit der
Brennkraftmaschine durchgeführt
wird. Damit wird ein unnötiger Verschleiß des Elektromotors
und ein unnötiger
Energieverbrauch verhindert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wechselt
das Steuergerät
bei Erkennen einer Startanforderung in einen Aktiv-Modus. Bei einem
Wechsel von dem Inaktiv-Modus in den Aktiv-Modus werden die abgespeicherten
Daten, die die Synchronisation der Brennkraftmaschine mit dem Steuergerät beschreiben;
ausgelesen. Damit wird bei einem Start der Brennkraftmaschine auch
dann eine erneute Synchronisierung vermieden, wenn sich das Steuergerät aufgrund
einer überschrittenen
Zeitspanne nicht mehr im Initialisierungsmodus (Init-Modus) sondern
bereits im Stand-By-Modus befindet.
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Weitere
Vorteile der Erfindung, insbesondere kostengünstige Realisierungen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 8.
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Von
besonderer Bedeutung ist die Realisierung dieser Erfindung in Form
eines Computerprogramms. Dabei ist das Computerprogramm auf einem
Rechengerät
bzw. einem Steuergerät,
insbesondere einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet. In diesem Fall wird also die Erfindung durch das Computerprogramm
realisiert, so das dieses Computerprogramm in gleicher Weise die
Erfindung darstellt, wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das
Computerprogramm geeignet ist. Das Computerprogramm ist vorzugsweise
auf einem Speicherelement abgespeichert. Als Speicherelement kann
insbesondere ein Random-Access-Memory, ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory
zur Anwendung kommen.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Steuergerät der eingangs genannten Art
gelöst,
das zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
programmiert ist.
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Zeichnungen
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Weitere
Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnungen dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder
in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie
unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw.
in der Zeichnung. Es zeigen:
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1 Eine schematische Darstellung
eines Steuergeräts
und einer damit gesteuerten Brennkraftmaschine;
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2 einen ersten Teil eines
schematischen Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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3 einen zweiten Teil des
schematischen Ablaufdiagramms aus 2.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Steuergerät 10 dargestellt, das
einen Mikroprozessor 12 und ein mit diesem über ein
Bussystem 14 verbundenes Speicherelement 16 aufweist.
Das Speicherelement 16 weist einen Speicherbereich 17 und
einen Speicherbereich 18 auf. Der Speicherbereich 17 kann
beispielsweise als Read-Only-Memory (ROM) und der Speicherbereich 18 kann
als Random-Access-Memory ausgebildet sein. Über eine Datenleitung 55 ist
eine Einrichtung zur Ermittlung einer Startanforderungswahrscheinlichkeit,
die als ein Türkontaktschalter 22 ausgebildet sein
kann, an das Steuergerät 10 angeschlossen. Statt
eines Türkontaktschalters 22 könnte beispielsweise
auch eine Einrichtung zur Erkennung einer Belegung des Fahrersitzes,
ein Bewegungsmelder zum Erkennen der Anwesenheit eines Fahrers oder
eine Einrichtung zum Erkennen des Entriegelungsvorgangs der Fahrertüre (bspw.
Signal der Zentralverriegelung) verwendet werden.
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Über eine
Datenleitung 56 ist eine Einrichtung zur Ermittlung einer
Startanforderung, die beispielsweise als ein Zündschalter 21 ausgebildet
ist, an das Steuergerät 10 angeschlossen.
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Das
Steuergerät 10 steuert
eine Brennkraftmaschine 30, die eine Nockenwelle 31 und
eine Kurbelwelle 33 aufweist. Der Nockenwelle 31 und
der Kurbelwelle 33 ist je ein Drehwinkelsensor 32 und 34 zugeordnet,
die über
Datenleitungen 53, 54 mit dem Steuergerät verbunden
sind. An die Brennkraftmaschine 30 ist auch ein mittels
des Steuergeräts 10 steuerbarer
Elektromotor 36 angeschlossen, der als Anlasser oder als
Starter-Generator ausgebildet sein kann.
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Der
Brennkraftmaschine 30 sind ferner eine automatische Kupplung 62 und
ein automatisches Getriebe 60 zugeordnet, die über die
Datenleitungen 57, 58 mit dem Steuergerät 10 verbunden
sind. Es ist auch denkbar, dass der Brennkraftmaschine statt einer
automatischen Kupplung 62 eine automatisierte Kupplung
und statt eines automatischen Getriebes 60 ein automatisiertes
Getriebe zugeordnet ist. Eine automatisierte Kupplung und ein automatisiertes
Getriebe werden beispielsweise für
Handschaltgetriebe eingesetzt, die elektrohydraulisch betätigt werden können.
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Eine
Initialisierung des Steuergeräts 10 ist
in dem in 2 dargestellten,
stark schematisierten Ablaufdiagramm dargestellt.
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Das
in 2 dargestellte Verfahren
zur Initialisierung und Synchronisierung des Steuergeräts 10 startet
in einem Schritt 100, in dem sich das Steuergerät 10 in
einem ersten Inaktiv-Modus (Inaktiv I) befindet.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass bereits bei Erkennen einer Startanforderungswahrscheinlichkeit,
also noch bevor der Fahrer tatsächlich
eine Startanforderung durch Drehen des Zündschlüssels oder Betätigen eines
Starterschalters abgibt, das Steuergerät 10 initialisiert
wird und mit der Brennkraftmaschine 30 synchronisiert wird.
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Dazu
wird in einem Schritt 102 geprüft, ob ein Fahrer anwesend
ist und ob somit auf eine Wahrscheinlichkeit einer Startanforderung
geschlossen werden kann. Dies geschieht beispielsweise durch Auswertung
eines Signals, das von dem Türkontaktschalter 22 über die
Datenleitung 55 an das Steuergerät 10 übermittelt
wird. Dabei wird davon ausgegangen, dass eine Startanforderungswahrscheinlichkeit
vorliegt, wenn ein Fahrer die Fahrertüre öffnet. Es kann aber beispielsweise
auch die Information über
einen stattfindenden Entriegelungsvorgang der Fahrertür ausgewertet
werden. Ebenso kann die Information eines Airbag-Steuergeräts, das
feststellt, ob der Fahrersitz besetzt ist, ausgewertet werden. Es ist
auch denkbar, eine Kombination mehrerer Signale verschiedener Erfassungseinrichtungen
zu verwenden, um eine Startanforderungswahrscheinlichkeit genauer
zu bestimmen.
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Wird
in dem Schritt 102 eine Startanforderungswahrscheinlichkeit
erkannt, wechselt das Steuergerät 10 in
einem Schritt 109 in einen Init-Modus, in dem die Initialisierung
des Steuergeräts 10 gestartet wird.
Diese Initialisierung umfasst beispielsweise eine Initialisierung
des Mikroprozessors 12 (Auslesen und Setzen bestimmter
Registerinhalte), das Starten der Abarbeitung eines in einem Speicherbereich
(beispielsweise des Speicherbereichs 17) des Speicherelements 16 abgespeicherten
Computerprogramms, die Durchführung
eines Selbsttests des Steuergeräts
oder das Überprüfen der
Funktionsfähigkeit
von mit dem Steuergerät
verbundenen Sensoren (21, 22, 32, 34)
oder das Überprüfen der
Funktionsfähigkeit
von mit dem Steuergerät
verbundenen Aktoren.
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In
einem Schritt 106 wird geprüft, ob das Fahrzeug über ein
automatisches Getriebe 60 verfügt. Ist dies der Fall, so wird
in einem Schritt 108 geprüft, ob sich das automatische
Getriebe 60 in der Parkstellung befindet, wodurch das Fahrzeug
gegen Wegrollen gesichert ist, da die Antriebsräder blockiert sind. Wenn dies
der Fall ist, dann erfolgt in einem Schritt 110 die Synchronisierung
der Brennkraftmaschine 30 mit dem Steuergerät 10.
Zur Durchführung der
Synchronisation aktiviert das Steuergerät 10 einen Elektromotor 36,
beispielsweise einen Anlasser oder einen Starter-Generator, wodurch
die Brennkraftmaschine 30 in Bewegung versetzt wird. In
Abhängigkeit
der über
die Sensoren 32, 34 erfassten Nockenwellen- und/oder
Kurbelwellenwinkel wird dabei in dem Schritt 110 die Position
des 1. Zylinders (Zylinder-1-Erkennung)
durchgeführt.
Dabei können bis
zu zwei Kurbelwellenumdrehungen notwendig sein. Ist die Synchronisierung
erfolgt, so wechselt das Steuergerät 10 in dem Schritt 112 in
den Stand-By-Modus.
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War
das automatische Getriebe 60 in dem Schritt 108 nicht
in Parkstellung, so wird von dort aus direkt in den Stand-By-Modus gewechselt.
Es wird also keine Synchronisierung durchgeführt, weil sich dadurch das
Fahrzeug in Bewegung setzen könnte. Erfolgt
nun tatsächlich
eine Startanforderung, so muss das Steuergerät 10 zwar noch mit
der Brennkraftmaschine 30 synchronisiert werden, jedoch
ist die übrige
Initialisierung, beispielsweise das Laden diverser Programme und
ein Selbsttest, bereits in dem Schritt 104 durchgeführt. Somit
wird auch in diesem Fall eine Verkürzung des Startvorgangs erreicht.
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Weist
das Fahrzeug kein automatisches Getriebe 60 auf, so wird
von dem Schritt 106 zu dem Schritt 107 verzweigt.
Dort wird überprüft, ob die elektrische
Parkbremse 70 aktiviert ist. Ist dies der Fall, so wird
zu einem Schritt 111 verzweigt. Ist dies aber nicht der
Fall, wird in einem Schritt 109 eine Aktivierung der elektrischen
Parkbremse 70 durch das Steuergerät 10 veranlasst.
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In
dem Schritt 111 wird geprüft, ob die automatische Kupplung 62 getrennt
ist. Ist dies der Fall, so wird zu dem Schritt 110 verzweigt.
Andernfalls wird in einem Schritt 113 durch das Steuergerät 10 veranlasst,
dass die automatische Kupplung getrennt wird und daraufhin zu dem
Schritt 110 verzweigt. Die Trennung der Kupplung ist notwendig,
um die Brennkraftmaschine 30 in Bewegung setzen zu können, ohne
dass sich das Fahrzeug in Bewegung setzt.
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In
der 3 ist schematisiert
die Fortsetzung des in 2 beschriebenen
Verfahrens dargestellt.
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In
dem Schritt 112 befindet sich das Steuergerät 10 in
dem Stand-By-Modus. In einem Schritt 114 wird geprüft, ob eine
vorgebbare Zeitdauer überschritten
ist (time-out). Vorteilhafterweise ist diese Zeitdauer so vorgegeben,
dass nach Ablauf dieser Zeitdauer nicht mehr mit einer Startanforderung durch
einen Benutzer gerechnet zu werden braucht.
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Ist
diese Zeitdauer noch nicht überschritten, so
wird in einem Schritt 116 überprüft, ob eine Startanforderung, beispielsweise
durch Betätigen
des Zündschalters 21 vorliegt.
Liegt keine Startanforderung vor, so wird wieder zu dem Schritt 114 zurückverzweigt.
Liegt jedoch eine Startanforderung vor, so wird in einem Schritt 118 das
Steuergerät
dahingehend aktiviert, dass ein Betrieb der Brennkraftmaschine gesteuert
und geregelt werden kann. Dazu werden beispielsweise dafür vorgesehene
Kennfelder geladen, entsprechende Computerprogramme abgearbeitet, über Sensoren übermittelte
Werte ausgewertet und vorhandene Aktoren in geeigneter Weise angesteuert.
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Wurde
in dem Schritt 114 die vorgebbare Zeitdauer überschritten,
so werden in einem Schritt 115 die Daten, die die in dem
Schritt 110 erfolgte Synchronisierung beschreiben, in dem
Speicherbereich 18 des Steuergeräts 10 abgespeichert.
In einem Schritt 117 wechselt das Steuergerät 10 dann
in einen zweiten Inaktiv-Modus (Inaktiv II), um nicht unnötig Energie
zu verbrauchen. In einem Schritt 119 wird dann geprüft, ob eine
Startanforderung vorliegt. Dieser Schritt 119 wird solange
durchgeführt,
bis eine Startanforderung erkannt wird. In diesem Fall werden in
einem Schritt 121 die in dem Schritt 115 abgespeicherten
Daten wieder ausgelesen und in dem Schritt 118 mit einer
Aktivierung des Steuergeräts 10 das Verfahren
fortgesetzt.
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Der
sich aus dem Schritt 117 ergebende zweite Inaktiv-Modus
(Inaktiv II) des Steuergeräts 10 unterscheidet
sich dadurch von dem in dem Schritt 100 dargestellten ersten
Inaktiv-Modus (Inaktiv
I), dass die Brennkraftmaschine 30 in dem zweiten Inaktiv-Modus
bereits mit dem Steuergerät 10 synchronisiert
ist und die entsprechenden Daten abgespeichert sind. Bei Vorliegen
einer Startanforderung während
sich das Steuergerät 30 in
dem zweiten Inaktiv-Modus
(Inaktiv II) befindet, muss folglich keine erneute Synchronisierung
mehr vorgenommen werden.
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In
einem Schritt 120 wird daraufhin die Brennkraftmaschine 30 gestartet
und der Betrieb mittels des Steuergeräts 10 gesteuert und
geregelt. Dies geschieht solange, bis in einem Schritt 122 erkannt wird,
dass eine Abstellanforderung, beispielsweise durch Drehen eines
Zündschlüssels in
Stellung 0, vorliegt.
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Ist
dies der Fall, wird die Brennkraftmaschine 30 abgeschaltet
und das Steuergerät 10 wechselt
in dem Schritt 100 wieder in den ersten Inaktiv-Modus (Inaktiv
I). Von dort aus wird das Verfahren dann wie in 2 bereits beschrieben fortgesetzt.