DE19861164A1

DE19861164A1 - Einrichtung zur Überwachung und Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19861164A1
Application number: DE19861164A
Authority: DE
Inventors: Anton Kurpas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-07-06
Also published as: ATE221618T1; WO2000037795A1; AU2428600A; EP1141541A1; EP1141541B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung und Steuerung einer Brennkraftmaschine (34), aufweisend eine interne Rechnereinheit (35), die mit an der Brennkraftmaschine (34) angebrachten Sensoren und/oder Aktoren (42-47) in datentechnischer Verbindung steht und eine Schnittstelle (38, 40) für eine an die Einrichtung anschließbare externe Rechnereinheit (36) aufweist. Hierbei übermittelt die interne Rechnereinheit (35) interne Daten, die dem jeweiligen Zustand der Sensoren und/oder Aktoren (42-47) an der Brennkraftmaschine (34) entsprechen, über die Schnittstelle (38, 40) an die angeschlossene externe Rechnereinheit (36) und von der externen Rechnereinheit (36) übermittelte Informationen an die Sensoren und/oder Aktoren (42-47) laufend und in Echtzeit.

Description

Die Erfindung umfaßt weiterhin eine Einrichtung zur Überwachung und Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Zunehmend werden beim Betrieb von Brennkraftmaschine nicht mehr rein mechani sche Steuerungen bzw. Regelungen der Einzelfunktionen der Brennkraftmaschine realisiert wird, sondern es werden elektrische bzw. elektronische Steuerungen und Regelungen sowie Sensoren und Aktoren an Brennkraftmaschinen eingesetzt, die bestimmte Teilfunktionen der Funktionen der Brennkraftmaschine überwachen bzw. steuern und regeln und deren Daten gegebenen, falls auch an zentraler Stelle in ei nem sogenannten Motormanagementsystem zusammengefaßt ausgewertet werden. Ein derartiges Motormanagementsystem ist gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren, die über die Brennkraftmaschine verteilt sind und den jewei ligen Zustand der Brennkraftmaschine sehr genau widerspiegeln. Das Motormana gementsystem ist dabei in Form einer Rechnereinheit aufgebaut, die die Vielzahl der Daten der Sensoren und Aktoren an der Brennkraftmaschine auswertet, miteinander korreliert und einerseits die Sensoren und/oder Aktoren steuert und andererseits auf Fehlfunktionen überwacht. Ein derartiges Motormanagementsystem ist damit ein sich selbst regelndes System. Lediglich im Fehlerfalle, beispielsweise bei einem Ka belbruch, bei einem Kurzschluß oder wenn bestimmte Werte der Sensoren und/oder Aktoren nicht plausible Werte aufweisen, wird das Motormanagementsystem eine Fehlfunktion signalisieren und beispielsweise den Fahrer zu einer umgehenden Still setzung der Brennkraftmaschine veranlassen. In einem solchen Fehlerfall muß dann das Motormanagementsystem in einer speziell dafür ausgerüsteten Fachwerkstatt mit einem Motordiagnosesystem verbunden werden, das über eine entsprechende Schnittstelle in dem Motormanagementsystem vorhandene Fehlerspeicher ausliest und der Monteur nun aufgrund der Werte in diesen Fehlerspeichern versuchen muß, den mechanischen und/oder elektrischen Fehler in der Brennkraftmaschine zu loka lisieren und zu beseitigen. Dies ist von besonderem Nachteil insofern, daß nur mit Hilfe eines entsprechenden Motordiagnosesystem überhaupt ein Zugang zu dem Motormanagementsystem gefunden werden kann, darüber hinaus werden bei heute üblichen Motormanagementsystemen nur die Fehlerdaten nach außen signalisiert, so daß eine, weitergehende Analyse des dem Fehlerverhalten zugrundeliegenden Ablaufes in der Brennkraftmaschine nicht oder nur aufwendig an Testständen oder dergleichen möglich ist.

Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Überwachung und Steuerung einer Brennkraftmaschine derart weiterzubilden, daß neben eventuell auftretenden Fehlerdaten im Falle von Fehlfunktionen der Brennkraftmaschine weite re Daten der Sensoren und/oder Aktoren der Brennkraftmaschine z. B. zur Fehlerdia gnose genutzt werden können.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe betreffend eine Einrichtung zur Über wachung und Steuerung einer Brennkraftmaschine ergibt sich aus den kennzeich nenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus, den Unteransprüchen.

Die Erfindung gemäß Anspruch 1 geht aus von einer Einrichtung zur Überwachung und Steuerung einer Brennkraftmaschine, die eine interne Rechnereinheit aufweist, die mit an der Brennkraftmaschine angebrachten Sensoren und/oder Aktoren in da tentechnischer Verbindung steht und eine Schnittstelle für eine an die Einrichtung anschießbare externe Rechnereinheit aufweist. Eine derartige Einrichtung wird da durch weitergebildet, daß die interne Rechnereinheit interne Daten, die den jeweili gen Zustand der Sensoren und/oder Aktoren an der Brennkraftmaschine entspre chen, über die Schnittstelle an die externe angeschlossene Rechnereinheit und von der externen Rechnereinheit übermittelte Informationen an die Sensoren und/oder Aktoren laufend und in Echtzeit übermittelt. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Einrichtung zur Überwachung und Steuerung übermittelt die interne Rechnerein heit nicht nur Fehlerdaten an eine eventuell angeschlossene externe Rechnereinheit, sondern es werden mehrere oder auch alle den jeweiligen Zustand der Brennkraft maschine widerspiegelnden Daten der Sensoren und/oder Aktoren nach außen übermittelt und können daher in der externen Rechnereinheit ausgewertet werden. Aufgrund der laufenden und in Echtzeit stattfindenden Übermittlung dieser den Be triebszustand der Brennkraftmaschine wiedergebenden Daten können beispielswei se Verläufe von Funktionen an der Brennkraftmaschine ständig überwacht und auf Abweichungen von Sollwerten in der externen Rechnereinheit überprüft werden. Ebenfalls ist es gemäß der Erfindung möglich, daß von der externen Rechnereinheit an die interne Rechnereinheit übermittelte Informationen direkt den Aktoren ,laufend und in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden können. Dies läßt es beispielsweise auch zu, daß von der externen Rechnereinheit aus direkt Veränderungen an die Aktoren übermittelt werden können, die entsprechend der geänderten Werte in den Betriebszustand der Brennkraftmaschine eingreifen können und somit beispielsweise Fehlerdiagnosen o,der dergleichen ermöglichen.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist als Schnittstelle zwischen der internen Rechnereinheit und der externen Rechnereinheit eine bidirektionale Schnittstelle vorgesehen, die in vorteilhafter Ausgestaltung als serielle Schnittstelle, beispielswei se als eine sogenannte RS-232-Schnittstelle oder dergleichen ausgebildet sein kann. Es ist ebenfalls denkbar, daß die Schnittstelle eine Schnittstelle für die Funkübertra gung oder die Infrarotdatenübertragung oder dergleichen darstellt.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die interne Rechnereinheit aus den von den Sensoren, und/oder Aktoren übertragenen Daten echte Zustandswerte der Sen soren und/oder Aktoren bzw. der Brennkraftmaschine berechnet und an die externe Rechnereinheit überträgt. Durch eine entsprechende Vorauswertung der Sensor- und Aktordaten in der internen Rechnereinheit kann die notwendige Bandbreite für die Übertragung der Vielzahl von Sensor- und Aktordaten beeinflußt werden. Hier durch ist die Menge an Daten, die über die Schnittstelle zwischen der internen und der externen Rechnereinheit ausgetauscht werden müssen, direkt beeinflußbar.

Ebenfalls ist es in weiterer Ausgestaltung denkbar, daß in die interne und/oder ex terne Rechnereinheit Diagnosefunktionen integrierbar sind, mit denen Fehlerdiagno sen an, den Sensoren und/oder Aktoren bzw. der Brennkraftmaschine durchgeführt werden können. Hierdurch können beispielsweise bestimmte Fehlerroutinen durch laufen werden, wenn sich Fehlfunktionen zeigen. Dies kann beispielsweise auch automatisch oder in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine jeweils vom Bedienungspersonal oder Wartungspersonal ausgelöst werden.

Ebenfalls ist es denkbar, daß in die interne und/oder externe Rechnereinheit Dia gnosefunktionen integriert sind, mit denen Messungen zum Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine durchführbar sind. Beispielsweise kann hierdurch erreicht wer den, daß aufwendige, bisher nur auf speziellen Prüfständen durchführbare Messun gen der Betriebszustände der Brennkraftmaschine direkt an, dem normalen Einbauort der Brennkraftmaschine durchgeführt werden können, da alle oder zumindest die wesentlichen Daten des internen Betriebszustandes der Brennkraftmaschine aus der internen Rechnereinheit heraus nach draußen an die externe Rechnereinheit über mittelt werden können. Hierdurch kann sich insbesondere für die Werkstatt, aber auch den Betreiber einer Brennkraftmaschine selbst die Anschaffung teurer und komplizierter Diagnoseeinrichtungen erübrigen.

In weiterer Ausgestaltung ist es auch denkbar, daß in der externen Rechnereinheit eine Visualisierung des aktuellen Zustandes der Brennkraftmaschine anhand der von der internen Rechnereinheit übermittelten Daten erfolgt. Eine derartige Visualisie rung, beispielsweise in Form einer leicht verständlichen Bedieneroberfläche, läßt es auch ohne teure Spezialausbildungen möglich werden, die wesentlichen Motorfunk tionen zu überwachen und zu beeinflussen. Hierbei kann insbesondere daran ge dacht werden, daß die in digitalen Motormanagementsystemen möglichen Verände rungen der Konfiguration der Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine je nach dem gewollten Betriebszustand der Brennkraftmaschine verändert werden, al so die Konfiguration der Brennkraftmaschine beispielsweise im Rennbetrieb an be stimmte Bedingungen oder dergleichen angepaßt werden kann. Hierzu ist es von Vorteil, wenn in weiterer Ausgestaltung von der Bedieneroberfläche der externen Rechnereinheit direkt Funktionen oder Zustände an der Brennkraftmaschine schalt bar oder beeinflußbar sind. Somit kann beispielsweise beim Testen einer neuen Konfiguration diese ständig geprüft und verändert werden.

Hinsichtlich der Kosten für die Anbindung einer externen Rechnereinheit an die in terne Rechnereinheit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es von besonderem Vorteil, wenn als externe Rechnereinheit ein handelsüblicher Personalcomputer oder dergleichen einsetzbar ist, der mit Hilfe von konventioneller Technik mit der internen Rechnereinheit datentechnisch gekoppelt werden kann.

Von besonderen Vorteil an der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Überwachung und Steuerung einer Brennkraftmaschine ist es, daß die sie zur Nachrüstung an be stehenden Brennkraftmaschinen vorgesehen werden kann. Beispielsweise ergibt sich aus den gesetzlichen Vorgaben zur Reduzierung der Abgasbelastung älterer Brennkraftmaschinen die Forderung, daß auch ältere Brennkraftmaschinen z. B. an Motorrädern oder Kraftfahrzeugen älteren Baujahres mit neuer Technik derart, nach gerüstet werden müssen, daß sie die jeweils geltenden gesetzlichen Forderungen an das Abgasverhalten einhalten. Die Umrüstung derartiger bestehender Brennkraftma schinen läßt sich nur dann wirtschaftlich durchführen, wenn die gesamten oder we sentliche Teile der Steuerungs- und Regelungsvorgänge der bestehenden Brenn kraftmaschine über ein elektronisches, vorzugsweise digitales Motormanagementsy stem abgewickelt werden. Diese, kann insbesondere an bestehenden Brennkraftma schinen, die ursprünglich noch keine elektronische Steuerung der Motorfunktionen aufweisen, durch die erfindungsgemäße Einrichtung auf einfache Weise nachgerü stet werden und bei der Nachrüstung und der Anpassung an die jeweilige Brenn kraftmaschine eine besonders einfache Adaption des Motormanagementsystemes erlauben.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt die Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 schematischer Aufbau einer Einrichtung zur Überwachung und Steuerung der Funktionen einer Brennkraftmaschine mit Daten übermittlung an eine externe Rechnereinheit.

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung zur Überwachung und Steuerung einer Brenn kraftmaschine dargestellt, bei der eine im ganzen nur schematisch dargestellte Brennkraftmaschine 34 mit einer Anzahl von daran angeordneten Sensoren 42 bis 47 über Datenleitungen 41 von einer internen Rechnereinheit 35 gesteuert und in ihrer Funktion laufend überprüft wird, wobei die Rechnereinheit den steuernden Be standteil eines digitalen Motormanagementsystemes darstellen soll. Hierbei sind für den Normalfall des Betriebes der Brennkraftmaschine 34 alles wesentlichen Rege lungs- und Steuerungsfunktionen der Brennkraftmaschine 34 von der internen Rech nereinheit 35 gesteuert, die beispielsweise Sensoren und/oder Aktoren 42 bis 47, also etwa Pumpen, Einspritzdüsen, Zündspulen, Temperatursensoren oder derglei chen ansteuert. Über die Datenleitungen 41 tauschen nun die interne Rechnereinheit 35 und die Sensoren und/oder Aktoren 42 bis 47 Daten miteinander aus, wobei zum einen Daten von den Sensoren 42 bis 47 an die interne Rechnereinheit 35 übermit telt werden und umgekehrt die interne Rechnereinheit 35 Daten für die Aktoren 42 bis 47 übermittelt, die wiederum den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 34 beeinflussen.

In erfindungsgemäßer Weise wird ein derartiges grundsätzlich bekanntes Motorma nagementsystem in der internen Rechnereinheit 35 dadurch weitergebildet, daß die interne Rechnereinheit 35 über eine bidirektionale Schnittstelle 40 verfügt, mit der die interne Rechnereinheit 35 mit einer externen Rechnereinheit 36, hier dargestellt am Beispiel eines tragbaren Kleincomputers, in Verbindung treten kann. Hierzu ist zwischen der bidirektionalen Schnittstelle 40 der internen Rechnereinheit 35 und der entsprechenden Schnittstelle 38 der externen Rechnereinheit 36 ein Datenkabel 39 vorgesehen, mit dem Daten von der internen Rechnereinheit 35 an die externe Rechnereinheit 36 und von der externen Rechnereinheit 36 an die interne Rech nereinheit 35 übermittelt werden können.

Hierbei werden nicht nur, wie bei bisher bekannten Motormanagementsystemen Fehlercodes ausgetauscht, die von der internen Rechnereinheit 35 an ein spezielles Motordiagnosegerät übermittelt werden und die nur eine Fehlerfunktion und nicht den tatsächlichen Betriebszustand einer Brennkraftmaschine 34 wiedergeben müs sen. Statt dessen wird mit der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit gegeben, alle Daten der Sensoren/Aktoren 42 bis 47 an die externe Rechnereinheit 36 weiter zu übermitteln. Wahlweise ist es auch denkbar, daß in der internen Rechnereinheit 35 eine Vorauswertung bzw. Datenreduktion stattfindet. Die übermittelten Daten können in der externen Rechnereinheit 36 beispielsweise auf einem Bildschirm 37 visualisiert und in Form einer einfach zu bedienenden Bedieneroberfläche dem Wartungsperso nal oder auch dem Betreiber der Brennkraftmaschine 34 zur Verfügung gestellt wer den. Dieser kann anhand dieser Daten bei auftretenden Fehlfunktionender Brenn kraftmaschine 34 unmittelbar die tatsächlichen Betriebszustände der Brennkraftma schine 34 ablesen und gegebenenfalls hieraus Schlüsse ziehen.

Ebenfalls ist es denkbar, daß das Wartungspersonal mit Hilfe der Bedieneroberflä che der externen Rechnereinheit 36 direkt Änderungen der Zustände von Senso ren/Aktoren 42 bis 47 der Brennkraftmaschine 34 vornehmen kann, wozu die externe Rechnereinheit 36 Daten an die interne Rechnereinheit 35, und diese wiederum an die Sensoren/Aktoren 42 bis 47 übermittelt. Hierdurch können beispielsweise Dia gnoseroutinen im Betrieb der Brennkraftmaschine 34 gefahren werden, die bei spielsweise zum Auffinden von zyklisch oder nicht regelmäßig auftretenden Fehl funktionen besonders hilfreich sind. Auch ist es mit Hilfe dieser Vorgehensweise be sonders einfach möglich, die Konfiguration der Brennkraftmaschine 34, die bei spielsweise durch die in der internen Rechnereinheit 35 abgelegten Motormanage mentfunktionen repräsentiert werden, an besondere Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 34, beispielsweise für den Betrieb im Rennwesen oder derglei chen anzupassen.

Sachnummernliste

34

Brennkraftmaschine

35

Interne Rechnereinheit

36

Externe Rechnereinheit

37

Bedieneroberfläche,

38

Schnittstelle

39

Bidirektionale Verbindung

40

Schnittstelle

41

Datenleitungen

42

bis

47

Sensoren/Aktoren

Claims

1. Einrichtung zur Überwachung und Steuerung einer Brennkraftmaschine (34), aufweisend eine interne Rechnereinheit (35), die mit an der Brennkraftmaschi ne (34) angebrachten Sensoren und/oder Aktoren (42-47) in datentechnischer Verbindung steht und eine Schnittstelle (38, 40) für eine an die Einrichtung an schließbare externe Rechnereinheit (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die interne Rechnereinheit (35) interne Daten, die dem jeweiligen Zustand der Sensoren und/oder Aktoren (42-47) an der Brennkraftmaschine (34) entspre chen, über die Schnittstelle (38, 40) an die angeschlossene externe Rech nereinheit (36) und von der externen Rechnereinheit (36) übermittelte Informa tionen an die Sensoren und/oder Aktoren (42-47) laufend und in Echtzeit übermittelt.

2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schnitt stelle (38, 40) eine bidirektionale Schnittstelle zwischen interner Rechnereinheit (35) und externer Rechnereinheit (36) vorgesehen ist.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitt stelle (38, 40) eine serielle Schnittstelle, vorzugsweise eine RS-232- Schnittstelle oder dgl. ist.

4. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitt stelle (38, 40) eine Schnittstelle für die Funkübertragung oder Infrarotübertra gung oder dgl. ist.

5. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die interne Rechnereinheit (35) aus den von den Sensoren und/oder Akto ren (42-47) übertragenen Daten echte Zustandswerte der Sensoren und/oder Aktoren (42-47) bzw. der Brennkraftmaschine (34) berechnet und an die ex terne Rechnereinheit (36) überträgt.

6. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die interne Rechnereinheit (35) Diagnosefunktionen integriert sind, mit denen Fehlerdiagnosen an den Sensoren und/oder Aktoren (42-47) bzw. der Brennkraftmaschine (34) durchgeführt werden können.

7. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die interne Rechnereinheit (35) Diagnosefunktionen integriert sind, mit denen Messungen zum Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine (34) durch führbar sind.

8. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 71 dadurch gekennzeichnet, daß in der externen Rechnereinheit (36) eine Visualisierung des aktuellen Zu standes der Brennkraftmaschine (34) anhand der von der internen Rechnerein heit (35) übermittelten Daten erfolgt.

9. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von der Bedieneroberfläche der externen Rechnereinheit (36) direkt Funk tionen oder Zustände an den Sensoren und/oder Aktoren (42-47) der Brenn kraftmaschine (34) schaltbar oder beeinflußbar sind.

10. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als externe Rechnereinheit (36) ein handelsüblicher Personalcomputer oder dgl. einsetzbar ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Nachrüstung an bestehenden Brennkraftmaschinen vorgesehen ist.