DE3723024A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung von technischen anlagen und maschinen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung von technischen anlagen und maschinen

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DE3723024A1 DE19873723024 DE3723024A DE3723024A1 DE 3723024 A1 DE3723024 A1 DE 3723024A1 DE 19873723024 DE19873723024 DE 19873723024 DE 3723024 A DE3723024 A DE 3723024A DE 3723024 A1 DE3723024 A1 DE 3723024A1
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steue­ rung von technischen Anlagen und Maschinen, insbesonde­ re von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Eine solche Steuerung ist aus der DE-OS 35 43 996 (R 20 339) bekannt. Sie weist mindestens einen frei programmierbaren Speicher und mindestens einen fest programmierten Speicher auf. In dem fest programmierten Speicher sind mehrere Varianten von Datensätzen unter verschiedenen Kennungen abgelegt und in dem frei pro­ grammierbaren die verschiedenen Kennungen der Datensät­ ze. Soll eine derartige Steuerung für verschiedene Zwecke, beispielsweise in verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet werden, so können durch verschiedene, in den frei programmierbaren Speicher eingebbare Kennungen, unterschiedliche Datensätze aus dem fest programmierten Speicher ausgelesen werden. Nachteilig ist dabei, daß die Verwendungsmöglichkeiten des Steuergeräts durch die Anzahl der verschiedenen Datensätze eingeschränkt sind. Es ist für den Verwender des Steuergeräts nicht mög­ lich, die Datensätze auf einfache Weise zu ändern; es müßte hierzu das Steuergerät oder zumindest der frei programmierbare Speicher ausgetauscht werden.
Bei einer weiteren, aus DE-OS 34 07 920 bekannten Steue­ rung sind in einem fest programmierten Speicher, die Basisprogramme zur Berechnung verschiedener Steuerbe­ fehle sowie ein Programm zur Selektion der bei den Berechnungen erforderlichen Daten gespeichert. In einem frei programmierbaren Speicher ist für die zu steuern­ de Maschine bzw. für ein Fahrzeug ein spezifischer Datensatz mit den zugehörigen Kennungen abgelegt. Die Daten werden zusammen mit den Kennungen vom Hersteller in das Steuergerät eingegeben. Nur er kann - bei Be­ darf - die Adressen im frei programmierbaren Speicher ändern und gegebenenfalls Daten ergänzen. Nachteil ist, daß der Verwender einer solchen Steuerung an den Daten­ satz des Herstellers zunächst gebunden ist, und die Änderungsmöglichkeiten beschränkt sind. Überdies muß bei allen Änderungen die Hilfe des Herstellers in An­ spruch genommen werden. Nach der Änderung der Daten und/oder Adressen liegt dem Anwender wiederum nur ein einziger Datensatz vor. Dadurch sind die Verwendungsmög­ lichkeiten sehr eingeschränkt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs und das Verfahren mit den in Anspruch 7 gekennzeichneten Merkmalen haben demgegenüber den Vorteil, daß der Verwender selber einen oder mehrere Datensätze frei wählen kann und nicht von vornherein an vom Hersteller vorgegebene Daten gebunden ist. Der Hersteller des Steuergeräts gibt lediglich die Funktionsprogramme vor, also die Berechnungsprogramme und das Programm zur Selektion von Daten. Dadurch ergeben sich wesentlich mehr Möglich­ keiten der Verwendung einer derartigen Steuerung.
Durch die in den Ünteransprüchen gekennzeichneten Maß­ nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung und des im Nebenanspruch genannten Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, daß fehlerhafte Speicher­ zellen bei der Speicherung von Daten, der zugehörigen Kennungen und eines Adreßzeigers erkannt werden können. Die Daten und Kennungen bzw. der Adreßzeiger werden dann in intakte Speicherzellen eingegeben.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steuergeräts und
Fig. 2 die Struktur der im Steuergerät abgelegten Informationen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Vorrichtung und Verfahren gemäß der Erfindung sind zur Steuerung beliebiger technischer Anlagen und Maschi­ nen geeignet. Die Beschreibung bezieht sich nur bei­ spielshaft auf die Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Bei der Steuerung der hier beschriebenen Art handelt es sich also um eine elektronische Motorsteuerung mit mindestens einem Mikroprozessor, zumindest einem fest programmierten Speicher und wenigstens einem frei pro­ grammierbaren Speicher. Diese Steuergeräte werden bei der Herstellung eines Fahrzeugs an geeigneter Stelle eingebaut. Dabei sind die Steuergeräte für verschiedene Fahrzeugtypen und -ausführungen identisch. Sie enthal­ ten zunächst lediglich Berechnungsprogramme, beispiels­ weise für verschiedene Motorsteuerungsdaten wie den Zündwinkel und die Zündwinkelkorrektur sowie ein Pro­ gramm zur Selektion der für die Berechnungsprogramme erforderlichen Daten. Diese sogenannten Basisprogramme sind in dem fest programmierten Speicher des Steuer­ geräts abgelegt. Am Ende eines Kraftfahrzeugmontage­ bands kann der Verwender des Steuergeräts, der Kraft­ fahrzeughersteller, die fahrzeugspezifischen Daten in den frei programmierbaren Speicher des Steuergeräts eingeben. Dazu braucht das zum Schutz gegen äußere Einflüsse hermetisch abgeschlossene Steuergerät nicht geöffnet zu werden.
Zur Eingabe der gewünschten Informationen in den frei programmierbaren Speicher wird das Steuergerät, wie in Fig. 1 dargestellt, über eine Steckverbindung mit einer Programmiereinrichtung, einer sog. Programmier­ station verbunden. In der Programmierstation sind die für den Fahrzeugtyp relevanten Daten enthalten.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, in dem eine Program­ miereinrichtung 1 über eine Steckverbindung 2 mit einem Steuergerät 3 verbunden ist. Das Steuergerät kann zur Steuerung und/oder Regelung verschiedener Funktionen herangezogen werden, beispielsweise zur Zündzeitpunkt­ regelung, Schließwinkelregelung und zur Regelung der Einspritzdauer. Es kann aber auch diverse Überwachungs­ funktionen übernehmen. Zur Vereinfachung der Darstel­ lung sind die Verbindungen des Steuergeräts zu Sensoren und Stellgliedern des Kraftfahrzeugs nicht wiedergege­ ben. Weiterhin sind Details des Gehäuses des Steuerge­ räts nicht dargestellt. Vorzugsweise ist aber die Steck­ verbindung zur Gewährleistung eines hermetischen Ab­ schlusses in das Gehäuse integriert.
Das Steuergerät 3 weist einen Mikroprozessor 4, eine Programmierschaltung 5 sowie einen frei programmier­ baren Speicher 6, beispielsweise einen EPROM, auf. In den Mikroprozessor 4 ist ein hier nur angedeuteter fest programmierter Speicher 7, z. B. ein ROM, integriert.
Von der Programmiereinrichtung 1 führt eine Sendelei­ tung 8 zu dem Mikroprozessor 4 und von diesem eine Quit­ tierleitung 9 zurück zur Programmierstation 1, die außerdem über eine Freigabeleitung 10 mit der Program­ mierschaltung 5 verbunden ist. Diese drei Leitungen führen alle über die Steckverbindung 2. Zwischen dem Mikroprozessor und dem frei programmierbaren Speicher 6 ist ein erster Datenbus 11 vorgesehen. Ein zweiter Datenbus 12 dient zur Steuersignalübermittlung vom Mikroprozessor zur Programmierschaltung 5, die über eine erste Leitung 13 und eine zweite Leitung 14 mit dem Speicher 6 verbunden ist. Es ist auch möglich, alle genannten Bauteile des Steuergeräts in einer Schaltung zu integrieren.
Die Programmiereinrichtung 1 enthält alle fahrzeug­ spezifischen Daten, die über die Steckvorrichtung 2 dem Steuergerät 3 eingegeben werden.
Das Verfahren der Datenübermittlung von einer Program­ miereinrichtung an ein Steuergerät mit einem Mikropro­ zessor, bei dem auch eine serielle oder parallele Schnittstelle vorgesehen werden kann, ist grundsätzlich bekannt.
Über die Sendeleitung 8 werden dabei Informationen an den Mikroprozessor abgegeben, der den Empfang über die Quittierleitung 9 bestätigt. Zwischen Programmier­ einrichtung und Steuergerät besteht also zur Datenüber­ mittlung ein sog. Zweidrahtdialog. Der für den normalen Betrieb nötige Datenaustausch zwischen Mikroprozessor und Speicher 6 erfolgt über den ersten Datenbus 11. Bei der Eingabe von Daten werden die über die Sendelei­ tung 8 eingegebenen Informationen über den ersten Daten­ bus 11 an den Speicher 6 angelegt. Über den zweiten Datenbus 12 werden die zur Programmierung benötigten Steuersignale an die Programmierschaltung 5 gesendet.
Zum Programmieren des Speichers 6 wird über die Freiga­ beleitung 10 eine für den Speicher 6 geeignete Program­ mierspannung an die Programmierschaltung 5 gelegt. Diese leitet gleichzeitig über die erste Leitung 13 die Programmierimpulse und über die zweite Leitung 14 die Programmierspannung an den Speicher 6 weiter.
Es ist im übrigen aber auch möglich, anstelle der Zwei­ drahtschnittstelle eine Eindrahtschnittstelle zu verwen­ den.
In Fig. 2 sind die im fest programmierten Speicher 7 eingegebenen Programme und die im frei programmierba­ ren Speicher 6 abgelegten Daten dargestellt. Die Pro­ gramme sind vom Hersteller des Steuergeräts vorgegeben. Die im frei programmierbaren Speicher 6 vorhandenen Daten werden mit Hilfe des Programms zur Selektion der Daten ausgelesen und dann mittels der Berechnungs­ progamme ausgewertet.
Das Selektionsprogramm kann auch in dem frei program­ mierbaren Speicher abgelegt sein. In diesem Fall ent­ hält der fest programmierte Speicher allerdings einen Programmalgorithmus. Die Berechnungsprogramme dienen beispielsweise der Berechnung des Zündwinkels und von Korrekturfaktoren, die z.B. bei der Kraftstoffeinsprit­ zung berücksichtigt werden.
Auf die Art der Speicherung der Informationen wird im folgenden genauer eingegangen:
Zunächst werden in ein, hier mit K bezeichnetes Kon­ stantenfeld Festwerte eingegeben. Diese Werte werden von der Programmiereinrichtung kontrolliert. Falls durch eine defekte Speicherzelle die eingegebenen Werte verfälscht werden, findet ein weiterer Speichervorgang unter einer anderen Speicheradresse statt. Im vorliegen­ den Beispiel sind mit K 1 und K 2 Freiplätze vorgesehen, die zum erneuten Speichern von Festwerten verwendet werden können.
Anschließend werden Daten in ein Steuerdatenfeld S eingegeben. Bei Auftreten eines Fehlers findet auch hier ein erneuter Speichervorgang unter einer neuen Speicheradresse statt. Hierfür sind ebenfalls Frei­ plätze S 1 und S 2 für das Steuerdatenfeld vorgesehen. Dieses dient der Ünterscheidung von Kennlinien und -feldern, die in einem folgenden Speicherschritt einge­ geben werden. Wenn eine solche Ünterscheidung für das Berechnungsprogramm nicht erforderlich ist, kann auf das Steuerdatenfeld verzichtet werden.
Sollten bei der Eingabe der Kennlinien und -felder fehlerhafte Speicherzellen gefunden werden, so kann die Eingabe dieser Daten unter einer anderen Speicher­ adresse wiederholt werden. Auch hier können entspre­ chende Freiplätze vorgesehen werden.
Die Adressen der Kennlinien bzw. des oder der Kenn­ linienfelder werden in einem Vektorfeld V gespeichert, wobei die Adressen so gewählt werden, daß Speicher­ adressen mit defekten Speicherzellen nicht aufgelistet werden.
Schließlich wird ein Adressenzeiger eingegeben, der die aktuellen Adressen des Konstantenfelds, des Steuer­ datenfelds und des Vektorfelds enthält.
Bei der Speicherung des Adreßzeigers wird von einer festen Anfangsadresse ausgegangen, die im Programm zur Selektion der Daten im fest programmierbaren Spei­ cher 7 abgelegt ist. Wird beim Speichern des Adreßzei­ gers eine defekte Speicherzelle ermittelt, so wird der Datensatz an einer Folgeadresse abgelegt. Die Adres­ sen im Adreßzeigerspeicherbereich sind in Gruppen ein­ geteilt, wobei die Anzahl der Elemente einer Gruppe der Anzahl der zu speichernden Adressen entspricht. Im vorliegenden Fall besteht also jede Gruppe aus drei aufeinanderfolgende Adressen.
Durch diesen Speicheraufbau läßt sich beim Auslesen des Adreßzeigers sicherstellen, daß die aktuelle, kor­ rekte Adresse ausgelesen wird:
Zunächst werden die einzelnen Gruppen der Adressen im Adreßzeigerfeld ausgehend von der festen Anfangs­ adresse mit Hilfe des Selektionsprogramms ausgelesen. Wenn eine Gruppe von freien Adressen aufgefunden wurde, so ist sichergestellt, daß in der unmittelbar vorher­ gehenden Gruppe der aktuelle Adressensatz gespeichert ist. Wenn also die gültigen Adressen des Adreßzeigers wegen einer defekten Speicherzelle erst in einem zwei­ ten Speichervorgang abgelegt werden, so ist bei diesem Ausleseverfahren sichergestellt, daß die falsche Adres­ se nicht ausgelesen wird.
Auf diese Weise lassen sich beim Speichern von Daten und Adressen defekte Speicherzellen ermitteln. Im Feh­ lerfall wird ein Speichervorgang wiederholt. Die Ken­ nungen im Vektorfeld und im Adreßzeiger weisen immer auf den aktuellen Speicherplatz hin.
Aufgrund der klaren, eindeutigen Zuordnung der gespei­ cherten Informationen und der Kennungen können auch Datensätze und Adressengruppen beliebiger Länge ge­ speichert werden. Überdies ist es möglich, nachträglich die Datensätze zu ändern. Dazu können neue Daten, bei­ spielsweise Festwerte oder Steuerdaten aber auch Kenn­ linien und -felder, in beim ersten Speichervorgang freigelassene Freiplätze oder in beliebige, freie Spei­ cherplätze eingegeben werden.
Anschließend wird - bei Änderungen von Kennlinien und -feldern - das Vektorfeld ausgelesen, an die neuen Adressen angepaßt und wieder an neuer Stelle eingege­ ben. Bleiben bei einer Änderung die Kennlinien und -felder unverändert, so wird auch das Vektorfeld nicht verändert.
Schließlich wird der Adreßzeiger ausgelesen, aktuali­ siert und in die dem ursprünglichen Adressensatz folgen­ de Adressengruppe eingegeben.
Mit diesem Steuergerät und mit diesem Verfahren können also beliebige, vom Kunden ausgewählte Daten und Adres­ sen in den frei programmierbaren Speicher 6 eingelesen werden, wobei Fehler durch defekte Speicherzellen ver­ mieden werden. Überdies können die gespeicherten Infor­ mationen später vom Verwender des Steuergeräts problem­ los geändert werden.
Wenn bestimmte Datengruppen häufig abwechselnd ausge­ wählt werden müssen, beispielsweise, wenn sich die Benzinqualität bei zahlreichen Grenzübertritten oft ändert, kann die Steuerung auch insoweit geändert wer­ den, als an diese Situation angepaßte verschiedene Datensätze in den frei programmierbaren Speicher ein­ gegeben werden. Die Auswahl der Datensätze kann durch eine Abfrageroutine oder durch ein Schaltorgan getrof­ fen werden. Auf diese Weise wird vermieden, daß bei jeder Datenänderung Speicherplatz verbraucht wird.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Steuerung von technischen Anlagen und Maschinen, insbesondere von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem Mikroprozes­ sor, mindestens einem fest programmierten Speicher und mit mindestens einem frei programmierbaren Spei­ cher, dadurch gekennzeichnet, daß in den frei program­ mierbaren Speicher (6) fahrzeugspezifische Daten, die Kennungen der Daten sowie mindestens ein Adresszeiger eingebbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten an frei wählbaren Stellen des frei pro­ grammierbaren Speichers (6) speicherbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Daten in Datensätze unterteilt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die in dem frei programmier­ baren Speicher (6) abgelegten Daten, die zugehörigen Kennungen sowie der Adresszeiger nachträglich veränder­ bar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in den frei programmierbaren Speicher (6) verschiedene Datensätze eingebbar sind, die anhand verschiedener Kennungen oder mittels einer Schalteinrichtung unterscheidbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Daten ein Steuerdatenfeld umfassen, mit dessen Hilfe eine Umwandlung von Kenn­ linien in Kennfelder und umgekehrt möglich ist.
7. Verfahren zur Steuerung von technischen Anlagen und Maschinen, insbesondere von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit Hilfe einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem frei programmierbaren Speicher (6) zunächst die Daten, dann die zugehörigen Kennungen und dann mindestens ein Adresszeiger, der Adressen der Daten enthält, abgelegt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Adresszeiger eine feste Anfangsadresse zuge­ wiesen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Daten und Kennungen nach dem Spei­ chern kontrolliert werden, um defekte Speicherzellen zu ermitteln.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Fehlerfall die Speicherung der Daten, der Kennung und/oder des Adresszeigers in andere Speicherzellen des frei programmierbaren Speichers (6) vorgenommen wird, wobei die Kennung auf die aktuel­ len Adressen der Daten und/oder die Adressen im Adress­ zeiger auf den aktuellen Adressenstand abgestimmt wer­ den.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß beim Auslesen der im Adress­ zeiger gespeicherten Adressen ausgehend von der festen Anfangsadresse Gruppen von Speicherplätzen durchsucht werden, bis eine Gruppe von freien Speicherplätzen aufgefunden wird, und dann die unmittelbar zuvor er­ faßte Gruppe ausgewählt wird, wobei die Anzahl der Elemente einer Gruppe der Anzahl der Adressen eines Adressensatzes im Adresszeiger entspricht.
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