DE3704938A1 - Steuergeraet fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Die Spannungsversorgung von Steuergeräten mit mindestens einem Mikroprozessor beispielsweise von Glühzeitsteuergeräten für Glühkerzen in Kraftfahrzeugen mit einer selbstzündenden Brennkraft­ maschine kann insbesondere beim Anlassen des Fahrzeugs zusammenbrechen. Im Mikroprozessor gespeicherte Infor­ mationen können dabei verloren gehen, wenn dessen Ver­ sorgungsspannung einen bestimmten Wert unterschreitet. Das kann dazu führen, daß ausgeführte Arbeitsschritte vom Mikroprozessor wiederholt werden. Beispielsweise kann durch den Anlaßvorgang die Information verloren­ gehen, daß das Vorglühen der Glühkerzen bereits ausge­ führt wurde. Ein erneutes Vorglühen nach dem Anlassen führt zur Überlastung der Glühkerzen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei großen Spannungsschwankungen insbesondere Spannungszusammenbrüchen eine optimale Betriebssicherheit gewährleistetist. Insbesondere können aufgrund von Spannungszusammenbrüchen verlorene Informationen dem Mikroprozessor über mindestens ein Speicherelement eingegeben werden, dessen Funktions­ fähigkeit auch bei Spannungen gewährleistet ist, die unterhalb der Versorgungsspannung des Mikroprozessors liegt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Steuergeräts möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß auch vom Mikroprozessor unabhängige Informationen in dem Speicherelement ge­ speichert werden können, so daß die Betriebssicherheit auch bei Fehlbedienungen der vom Steuergerät gesteuer­ ten Vorrichtung gewährleistet ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus der Schaltung eines Steuergeräts, nämlich einen Mikroprozessor, ein Speicherelement und deren Beschaltung.

Beschreibung des Anführungsbeispiels

In der Figur ist ein Mikroprozessor 1 dargestellt, der über die Leitungen 3 und 5 mit einer nicht darge­ stellten Spannungsversorgung verbunden ist. An der Leitung 3 liegt beispielsweise eine Spannung von +5 V und an der Leitung 5 eine Spannung von -5 V. Die Spannungen können auch vertauscht sein. Eine der Leitun­ gen kann auch an Masse liegen. Der Mikroprozessor 1 weist mehrere Ein- und Ausgänge auf. Dargestellt ist hier u. a. ein Ausgang 7, der über einen Widerstand R 1 und eine Diode D 1 mit einem Speicherelement verbun­ den ist, das hier einen Widerstand R 2 und einen zu R 2 parallelgeschalteten Kondensator C aufweist. Die Diode D 1 ist so angeordnet, daß ihre Anode mit dem Mikroprozessor 1 und ihre Kathode mit dem Speicherele­ ment und zwar mit der Verbindungsstelle 9 von R 2 und C verbunden ist. Die der Verbindungsstelle 9 gegenüber­ liegende Seite des Speicherelements ist mit der zweiten Leitung 5 verbunden. Eine als Informationseingang 11 dienende Klemme ist über einen Widerstand R 3 und eine Diode D 2 mit der Verbindungsstelle 9 verbunden, wobei die Kathode der Diode D 2 an der Verbindungsstelle 9 des Speicherelements liegt.

Die Verbindungsstelle 9 ist über einen Widerstand R 4 mit dem ersten Eingang eines als Komparator 13 dienen­ den Operationsverstärkers verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang 15 des Mikroprozessors 1 verknüpft ist. Ein zweiter Eingang des Komparators 13 ist mit einem zwischen der ersten Leitung 3 und der zweiten Leitung 5 liegenden Spannungsteiler aus R 5 und R 6 ver­ bunden und zwar mit der Verbindungsstelle 17 der Wider­ stände R 5 und R 6.

Der Mikroprozessor 1 gibt Steuersignale beispielsweise über einen Signalausgang 19 ab.

Die Funktion des Steuergeräts wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert:

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Steuergerät mit nur einem Mikroprozessor. Mit Steuergeräten dieser Art lassen sich verschiedene Vorrichtungen auch in Kraftfahrzeugen steuern. Die Funktion soll hier anhand eines Glühzeitpunktsteuerge­ räts für Glühkerzen in Kraftfahrzeugen mit einer selbst­ zündenden Brennkraftmaschine erläutert werden. Der Mikroprozessor 1 gibt zur Steuerung des Glühzeitpunkts der Glühkerzen eines Fahrzeugs nacheinander verschiede­ ne Steuersignale über den Steuerausgang 19 ab. Diese Signale dienen beispielsweise dazu, das Vorglühen der Glühkerzen zu steuern, aber auch dazu, die Glühkerzen auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten und einen Ausfall von Glühkerzen festzuhalten. Auf die parallele Abgabe von Steuersignalen über mehrere Signalausgänge wird unten eingegangen.

Das jeweils aktuelle Steuersignal wird über den Ausgang 7 an das vorzugsweise aus einem RC-Glied bestehende Speicherelement abgegeben. Statt des separaten Ausgangs 7 kann eine Verbindungsleitung zwischen dem Signalaus­ gang 19 und dem Speicherelement vorgesehen werden.

Wenn beispielsweise der Mikroprozessor 1 über den Sig­ nalausgang 19 das Vorglühen der Glühkerzen beendet hat, wird der Kondensator C des Speicherelements durch ein am Ausgang 7 abgegebenes Signal über R 1 und D 1 geladen. R 1 und R 2 sind so dimensioniert, daß der Lade­ vorgang über R 1 und D 1 rasch erfolgen kann, während die Entladung über R 2 nur langsam erfolgt. Die Zeitkon­ stante der Entladung kann an die Schaltgeschwindigkeit der Steuerschaltung angepaßt werden; sie liegt bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise in einem Be­ reich von 0,3 bis 3 s. Statt der Diode D 1 kann auch ein anderes gleichwirkendes Schaltelement Verwen­ dung finden, das so angeordnet ist, daß die gespeicher­ te Information nicht über den Ausgang 7 verlorengehen kann, d. h. eine Entladung über den Kondensator C über den Ausgang 7 ausgeschlossen ist.

Wenn nach dem Vorglühen der Glühkerzen beispielsweise durch das Anlassen der Brennkraftmaschine die Spannung des Bordnetzes des Fahrzeugs und/oder der Spannungsver­ sorgung des Mikroprozessors 1 zusammenbricht, d. h. auf einen Wert sinkt, bei dem im Mikroprozessorgespei­ cherte Informationen verlorengehen, so bleibt die im Speicherelement enthaltene Information aufgrund der gewählten Zeitkonstante erhalten.

Herkömmliche Steuergeräte leiten aufgrund des Informa­ tionsverlustes nach Wiederansteigen der Versorgungsspan­ nung ein erneutes Vorglühen der Glühkerzen ein, die dadurch überhitzt und zerstört werden können. Zumindest wird deren Lebensdauer reduziert.

Der Mikroprozessor 1 ist so ausgelegt, daß er vor Abga­ be von Steuersignalen den Zustand des Speicherelements abfragt. Wenn in dem Speicherelement die Information vorhanden, das aus C und R 2 bestehende RC-Glied also geladen ist, daß das Vorglühen der Glühkerze schon vollendet war, gibt der Mikroprozessor 1 kein den Vor­ glühvorgang auslösendes Steuersignal mehr ab. Dadurch wird eine Überhitzung und unnötige Belastung bzw, Zer­ störung der Glühkerzen vermieden.

Über den Informationseingang 11 können aber auch unab­ hängig von Signalen des Mikroprozessors 1 Informationen in das Speicherelement eingegeben werden. Bei dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist nur eine Klemme als Informationseingang 11 dargestellt. Bei Bedarf können jedoch auch mehrere Informationseingänge an der Verbin­ dungsstelle 9 des Speicherelements vorgesehen sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Speicherelement durch einen Anlaß- oder Startvorgang über den Wider­ stand R 3 und die Diode D 2 geladen, indem der Informa­ tionseingang 11 beim Starten der Brennkraftmaschine beispielsweise mit der Klemme 50 des Anlassers verbun­ den wird. Die Diode D 2 dient dazu, daß die in das Spei­ cherelement eingegebene Information nicht über den Informationseingang 11 verlorengehen kann; eine Entla­ dung des Kondensators C des Speicherelements über den Informationseingang wird also verhindert.

Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Motor anläßt, bevor der Vorglühvorgang abgeschlossen war, bevor also der Mikroprozessor 1 den Kondensator C des Speicherele­ ments durch ein über den Ausgang 7 abgegebenes Signal geladen hatte, wird der Kondensator C durch die beim Startvorgang an dem Informationseingang 11 liegende Spannung aufgeladen. Das führt dazu, daß bei einem Informationsverlust im Mikroprozessor aufgrund des Zusammenbruchs der Versorgungsspannung beim Startvor­ gang das Speicherelement dieselbe Information enthält wie sie bei abgeschlossenem Vorglühvorgang gegeben ist: der Kondensator C ist geladen.

Bevor der Mikroprozessor 1 Steuersignale über den Sig­ nalausgang 19 abgibt, erfolgt - wie oben schon dargetan - eine Abfrage des Status' des Speicherelements. Da der Kondensator C bei dem Anlaßvorgang aufgeladen wurde, erhält der Mikroprozessor die gleiche Informa­ tion wie nach einem vollständigen Vorglühvorgang und überspringt diesen Arbeitsschritt. Eine Überlastung der Glühkerzen wird folglich vermieden.

Dadurch, daß unabhängig vom am Ausgang 7 anliegenden Signalen über den Informationseingang 11 Informationen in das Speicherelement eingegeben werden können, ist eine Fehlfunktion des Mikroprozessors 1, hier ein unge­ wolltes Wiederholen des Vorglühvorgangs, auch bei Fehl­ bedienungen der durch das Steuergerät gesteuerten Vor­ richtungen ausgeschlossen.

Die Information im Speicherelement wird über den als Komparator 13 ausgelegten Operationsverstärker abge­ fragt. Es findet ein Vergleich des Potentials an der Verbindungsstelle 9 mit dem an der Verbindungsstelle 17 vorhandenen Potential statt. Die Schaltung ist bei­ spielsweise so ausgelegt, daß am Eingang 15 des Mikro­ prozessors 1 nur dann ein Signal anliegt, wenn das Speicherelement geladen ist. Durch Vertauschen des invertierenden und des nichtinvertierenden Eingangs des Operationsverstärkers ist der umgekehrte Fall gege­ ben: es liegt kein Signal am Eingang 15 an, wenn das Speicherelement geladen ist.

Die an der Verbindungsstelle 17 vorhandene Spannung kann durch geeignete Wahl der Widerstände des aus R 5 und R 6 bestehenden Spannungsteilers vorbestimmt werden. Dazu können einer dieser Widerstände aber auch beide änderbar sein. Zur Einstellung der erforderlichen Span­ nung am zweite Eingang des Komparators13 ist der Widerstand R 4 vorgesehen, der ebenfalls veränderbar ausgelegt sein kann.

Werden von dem Mikroprozessor 1 Steuersignale über zwei oder mehr Signalausgangsklemmen parallel abgege­ ben, so können jeder dieser Klemmen eine dem Ausgang 7 entsprechende Ausgangsklemme mit je mindestens einem Speicherelement zugeordnet werden. Die Speicherelemente werden über entsprechende Signale mit Informationen versorgt bzw. geladen. Die den Speicherelementen einge­ gebene Information muß dann vor Abgabe von Steuersigna­ len seriell oder parallel abgefragt werden, um eine Wieder­ holung von schon ausgeführten Steuerschritten zu vermei­ den.

Das Steuergerät kann auch mehrere Mikroprozessoren aufweisen. Diesen wird dann jeweils mindestens ein Speicherelement zugeordnet, das die von dem Mikroprozes­ sor eingegebene Informationen auch bei Spannungszusam­ menbrüchen speichert.

Es ist auch möglich, bei einem Mikroprozessor mehrere dem Ausgang 7 entsprechende Ausgangsklemmen vorzusehen, die jeweils mit einem Speicherelement verbunden sind. Auf diese Weise können mehrere dem Spannungszusammen­ bruch vorangehende Informationen bzw. Steuerschritte gespeichert werden.

Das beschriebene Speicherelement kann analoge Signale speichern und wiedergeben. Das als Speicherelement dienende, aus R 2 und C bestehende RC-Glied kann aber auch durch andere auch mehrstufige Speicherelemente ersetzt werden, die digitale Informationen speichern können.

Durch die Verwendung von Speicherelementen der oben beschriebenen Art können in Steuergeräten auch solche Mikroprozessoren eingesetzt werden, die mit einer Ver­ sorgungsspannung betrieben werden, die höher ist als in ungünstigen Fällen, beispielsweise beim Anlaßvor­ gang, zur Verfügung steht. Kondensatoren für die Span­ nungsstabilisierung bzw. -pufferung können entfallen.

Claims (7)

1. Steuergerät mit mindestens einem Mikroprozessor insbesondere für Glühzeitsteuergeräte, gekennzeichnet durch mindestens ein Speicherelement (R 2, C), dessen Funktionsfähigkeit bei Spannungen unterhalb der Versor­ gungsspannung des Steuergeräts und/oder des Mikroprozes­ sors (1) gewährleistet ist.

2. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Informationen des Mikroprozessors (1) in dem Spei­ cherelement (R 2, C) speicherbar sind.

3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Speicherelement (R 2, C) mindestens ein Informationseingang (11) zugeordnet ist, über den von dem Mikroprozessor (1) unabhängige Informationen in das Speicherelement (R 2, C) eingebbar sind.

4. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die in dem Speicherelement (R 2, C) gespeicherte Information vo dem Mikroprozessor (1) abfragbar ist.

5. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Abfragung der im Speicher­ element (R 2, C) vorliegenden Information ein zwischen Speicherelement (R 2, C) und Mikroprozessor (1) geschal­ teter Komparator (13) vorgesehen ist.

6. Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Eingang des Komparators (13) mit einem an der Spannungsversorgung (3, 5) des Mikroprozessors (1) liegenden Spannungsteiler (R 5, R 6) und ein zweiter Eingang des Komparators (13) mit dem Speicherelement (R 2, C) verbindbar ist.

7. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Speicherelement minde­ stens einen Widerstand (R 2) sowie mindestens einen zum Widerstand (R 2) parallelgeschalteten Kondensator (C) aufweist.