DE4420425A1 - Elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen mit identisch aufgebauten elektrischen Unterverteilungseinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Ver­ bundsystem in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges System ist beispielsweise in Form eines Multiplex-Systems zum Abfragen und Steuern von mehreren Komponenten eines Kraftfahrzeuges aus der EP 0 136 398 B1 bekannt. Bei diesem bekannten Multiplex-System sind Sen­ soren und Aktuatoren, wie z. B. eine Lampe, ein Magnet­ ventil und ein Elektromotor, über identische elektrische Unterverteilungseinrichtungen und über eine zentrale Mul­ tiplex-Sendeeinheit mit intelligenten Modulen zur Ausfüh­ rung spezieller Kraftfahrzeugfunktionen verbunden. Aus der EP 0 136 398 B1 geht bereits die Aufgabe hervor, bei einem derartigen elektronischen Verbundsystem mit gerin­ gem Aufwand einen weitgehend sicheren Betrieb zu ermögli­ chen und dazu, z. B. bei Störungen in einem Modul, das betreffende Modul auswechselbar zu gestalten. Es ist je­ doch wünschenswert, bei einem Defekt in den Untervertei­ lungseinrichtungen auch diese auswechselbar zu gestalten. Hierzu werden bei dem aus der EP 0 136 398 B1 bekannten System keine Maßnahmen ergriffen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei identisch aufgebauten elektrischen Unterverteilungseinrichtungen ein Auswech­ seln dieser Unterverteilungseinrichtungen zu ermöglichen, ohne Änderungen der Hardware und/oder der Software in den neu eingesetzten Unterverteilungseinrichtungen, z. B. zur Adaption an den Einsatzort, manuell durchführen zu müs­ sen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß enthalten die Unterverteilungseinrichtun­ gen Mittel, z. B. Recheneinheiten, Schalteinrichtungen und/oder Datenbusanschlüsse, durch die ein Selbstlernen ihrer Zuordnung zu einem bestimmten Sensor und/oder Ak­ tuator durchführbar ist. Nach dem Einbau einer Unterverteilungseinrichtung ermittelt demnach diese Unterverteilungseinrichtung selbst, für welche Funktion und/oder für welchen Einsatzort sie vorgesehen ist. Eine Neu- oder Umprogrammierung der Unterverteilungs­ einrichtungen zur Anpassung an den neuen Einsatzort durch manuelle Maßnahmen, wie Pincodierung oder Programmspei­ chertausch, entfällt. Das Selbstlernen der Zuordnung der Unterverteilungseinrichtung zu ihrem Einsatzort bzw. zu den an ihr angeschlossenen Sensoren und/oder Aktuatoren ist beispielsweise durch Auswerten der Eingangssignale möglich, die von angeschlossenen Sensoren abgegeben wer­ den. Sind beispielsweise die Unterverteilungseinrichtun­ gen ausschließlich für gleiche Sensoren und/oder Aktuato­ ren vorgesehen, wird der Selbstlernvorgang der Zuordnung nur auf den Einsatzort gerichtet. Zur Durchführbarkeit des Selbstlernens sind die Untereinrichtungen insbeson­ dere mit geeigneter Software ausgestattet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge­ genstand des Patentanspruchs 2.

Zum Selbstlernen der insbesondere ortsbezogenen Zuordnung der Unterverteilungseinrichtungen zu gleichen Sensoren und/oder Aktuatoren, wird ein Signal nacheinander durch die Unterverteilungseinrichtungen durchgeschaltet. Hierzu sind die Unterverteilungseinrichtungen vorteilhafterweise seriell miteinander verschaltet. Dies ist eine besonders einfache Art und Weise gerade eine ortsbezogene Zuordnung festzustellen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegen­ stand des Patentanspruchs 3.

Erfindungsgemäß wirkt eine elektronische Steuereinheit mit den Unterverteilungseinrichtungen zusammen. Dazu ist beispielsweise die Steuereinrichtung mit allen Unterver­ teilungseinrichtungen, vorzugsweise über einen Datenbus, verbunden. In jedem Fall findet ein Datenaustausch zwi­ schen der Steuereinheit und den Unterverteilungseinrich­ tungen, sowie vorzugsweise auch zwischen den Untervertei­ lungseinrichtungen selbst, statt.

In der vorteilhaften Ausgestaltung nach Patentanspruch 4 gibt die zentrale elektronische Steuereinheit das Signal aus, das durch die Unterverteilungseinrichtungen durchge­ schaltet wird, um die Zuordnung, insbesondere zum Ein­ satzort, in den Unterverteilungseinrichtungen zu lernen.

Unter Zuhilfenahme einer elektronischen zentralen Steuereinheit kann der Selbstlernvorgang in den Unterver­ teilungseinrichtungen vereinfacht werden, während ohne zentrale elektrische Steuereinheit erhöhte Anforderungen an die Hardware und/oder die Software der Untervertei­ lungseinrichtungen selbst gestellt werden müssen.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungs­ gemäßen elektronischen Verbundsystems bei gleichartigen Aktuatoren der elektronischen Brennkraftmaschinensteue­ rung, wie insbesondere bei Einspritzventilen oder bei Zündvorrichtungen der Zündkerzen. Hierbei kann z. B. für jeden Zylinder in der Nähe des Brennraums eine Unterver­ teilungseinrichtung für das jeweilige Einspritzventil, für die jeweilige Zündvorrichtung und/oder für brennraum­ nahe Sensoren vorgesehen werden. Hierbei ist das Selbst­ lernen der ortsbezogenen Zuordnung mittels Durchschalten eines Signals entsprechend der Zündreihenfolge der Zylin­ der besonders einfach durchzuführen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Sie zeigt ein elektronisches Verbund­ system gemäß der Erfindung am Beispiel einer Brennkraft­ maschinensteuerung einer Brennkraftmaschine fit vier Zy­ lindern. Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ist jedoch auch auf Brennkraftmaschinen mit beliebig vielen Zylindern anwendbar.

Eine zentrale elektronische Brennkraftmaschinen- Steuereinheit 1 erhält entweder direkt von Sensoren, z. B. einem Kurbelwellengeber 6 und einem Nockenwellengeber 7, oder indirekt über einen Bus Informationen über Be­ triebsparameter der Brennkraftmaschine oder des Kraft­ fahrzeuges. Mit dem an der Brennkraftmaschinen-Steuerein­ heit 1 angeschlossenen Bus, z. B. einem CAN-Bus, sind identische elektrische Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 verbunden, die ihrerseits jeweils an einem der Einspritzventile EV1, EV2, EV3 oder EV4 angeschlossen sind. Die Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 so­ wie die zentrale elektronische Brennkraftmaschinen- Steuereinheit 1 sind über eine Signalleitung (durchgezogene dünne Linie) und Schalter S seriell miteinander verbindbar. Die Abschnitte der Signalleitung führen jeweils an einen Schalter S innerhalb jeder Unterverteilungseinrichtung.

Die Signalleitung kann entweder ein beliebiges von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 selbst produziertes Signal oder auch ein ohnehin vorhandenes Sensorsignal, wie z. B. das Signal des Kurbelwellengebers 6, führen. Das Signal des Kurbelwellengebers, das die Position der Kurbelwelle in Form eines Kurbelwellenwinkels sehr genau mitteilt, muß bei vielen Funktionen der elektronischen Brennkraftmaschinensteuerung in Echtzeit vorliegen. So wird vorzugsweise das Signal des Kurbelwellengebers ohnehin direkt von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 an alle Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 weitergegeben (vgl. strichpunktierte Linie).

Die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 berechnet abhän­ gig von den Informationen, die von den Sensoren 6 und 7 und über den Bus übermittelt werden, wann welcher Aktua­ tor, insbesondere wann welches Einspritzventil EV1, EV2, EV3 und EV4, angesteuert werden muß und gibt dies an die Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 weiter. Dazu müssen jedoch die Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 ihren Einsatzort, d. h. für welchen Aktuator (z. B. EV1, EV2, EV3 oder EV4) sie zuständig sind, kennen. Da die Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 identisch sind, ist ein Selbstlernen der Zuordnung insbesondere bei Austausch von defekten Unterverteilungseinrichtungen oder bei Neueinbau von Unterverteilungseinrichtungen notwen­ dig.

Hierzu gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1, bei­ spielsweise über den Bus, ein Signal aus, das anzeigt, daß das Einspritzventil EV1 bzw. die dem Einspritzventil EV1 zugeordnete Unterverteilungseinrichtung 2 angesprochen wird. Gleichzeitig wird über die Signal­ leitung von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 ein Signal, z. B. das Signal des Kurbelwellengebers oder ein beliebiges selbst erzeugtes Signal, ausgegeben. Ist die Zuordnung der Unterverteilungseinrichtungen zu den Ein­ spritzventilen EV1, EV2, EV3 und EV4 noch nicht bekannt, sind sämtliche Schalter S der Unterverteilungsein­ richtungen 2, 3, 4 und 5 offen. Die Unterverteilungsein­ richtung, die als erste bzw. als einzige das Signal über die Signalleitung erhält, in diesem Fall die Untervertei­ lungseinrichtung 2, lernt ihre Zuordnung zu dem Ein­ spritzventil EV1, speichert diese Zuordnung ab, schließt den Schalter S und quittiert den Abschluß ihres Selbst­ lernvorganges über den Bus. Die Brennkraftmaschinen- Steuereinheit 1 erhält die Quittierung und gibt im fol­ genden die Suche nach der Unterverteilungseinrichtung auf den Bus aus, die dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist.

Das auf die Signalleitung ausgegebene Signal wird über den geschlossenen Schalter S in der Untervertei­ lungseinrichtung 2 durch die Unterverteilungseinrichtung 2 durchgeschaltet und nunmehr von der Unterverteilungs­ einrichtung 3 erhalten. Die Unterverteilungseinrichtung 3 erkennt somit ihre Zuordnung zum Einspritzventil EV2, speichert diese Zuordnung ab, schließt ihren Schalter S und quittiert den Abschluß ihres Selbstlernvorgangs über den Bus an die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1. Auf dieselbe Art und Weise lernen auch die Unterverteilungs­ einrichtungen 4 und 5 ihre Zuordnung zu den Einspritzven­ tilen EV3 und EV4.

Dieses Ausführungsbeispiel ist beliebig erweiterbar, bei­ spielsweise können die Unterverteilungseinrichtungen 2 bis 5 außer den Einspritzventilen EV1 bis EV4 weitere zy­ linderselektive Aktuatoren, wie z. B. Zündvorrichtungen zur Zündung der Zündkerze oder Antriebsvorrichtungen zur variablen Nockenwellenverstellung ansteuern. Auch wäre es möglich, daß die Unterverteilungseinrichtungen 2 bis 5, die vorzugsweise eine Recheneinheit enthalten, Eingangssignale erfassen und auswerten, wie z. B. die Batteriespannung, die Motortemperatur, Klopfregelungs- oder Brennraumdiagnosegrößen oder das Kurbelwellengeber­ signal. Somit können die Unterverteilungseinrichtungen auch als untergeordnete Steuereinheiten für bestimmte An­ steuerfunktionen der Aktuatoren, z. B. zur Rechnerent­ lastung der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 oder als Notlaufsteuerung, verwendet werden. Bei Erweiterung des Software-Umfanges kann auf die zentrale Steuereinheit 1 auch völlig verzichtet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Verbundsystem ist jedoch nicht nur ein Selbstlernen der Zuordnung, son­ dern auch eine Diagnose möglich, die den Defekt einer Un­ terverteilungseinrichtung ermittelt. Dies wird im folgen­ den am Beispiel eines Defekts in der Unterverteilungsein­ richtung 3 erläutert:
Gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 auf dem Bus die Anfrage nach der Unterverteilungseinrichtung aus, die dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist, und hat die Un­ terverteilungseinrichtung 2 ihre Zuordnung zum Einspritz­ ventil EV1 bereits quittiert, müßte bei geschlossenem Schalter S der Unterverteilungseinrichtung 2 das Signal auf der Signalleitung durch die Unterverteilungseinrich­ tung 3 erfaßt werden. Dadurch würde die Unterverteilungs­ einrichtung 3 ihre Zuordnung zum Einspritzventil EV2 feststellen. Ist dies beispielsweise durch einen Defekt in der Unterverteilungseinrichtung 3 nicht möglich, schließt die Unterverteilungseinrichtung 3 den Schalter S nicht. Somit wird weder ein Quittierungssignal der Unter­ verteilungseinrichtung 3 auf den Bus ausgegeben noch er­ halten die auf die Unterverteilungseinrichtung 3 nachfol­ genden Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5 das Signal auf der Signalleitung, das zur Quittierung der Zuordnung zu den Einspritzventilen notwendig wäre. Da auf das An­ fragesignal der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 nach der dem Einspritzventil EV2 zugeordneten Unterver­ teilungseinrichtung keine Quittierung innerhalb einer vorgegebenen Zeit erfolgt, erkennen die Brennkraftmaschi­ nen-Steuereinheit 1 und die Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5, daß die Unterverteilungseinrichtung 3 defekt ist.

Daraufhin gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 über den Bus ein Signal aus, das anzeigt, daß im folgen­ den die dem Einspritzventil EV3 zugeordnete Untervertei­ lungseinrichtung 4 angesprochen wird. Gleichzeitig schließen die auf die defekte Unterverteilungseinrichtung folgenden Unterverteilungseinrichtungen ihren Schalter S. Von den auf die defekte Unterverteilungseinrichtung 3 folgenden Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5 wird je­ weils ein selbst erzeugtes Signal über die Signalleitung ausgegeben, das beispielsweise gleich dem im fehlerfreien Fall von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 ausgege­ benen Signal ist. Dieses Signal wird in diesem Beispiel nur von der Unterverteilungseinrichtung 5 jedoch nicht von der auf die defekte Unterverteilungseinrichtung 3 folgenden Unterverteilungseinrichtung 4 erhalten. Dadurch erkennt die Unterverteilungseinrichtung 4, daß sie dem Einspritzventil EV3 zugeordnet ist, speichert diese Zu­ ordnung ab und quittiert dies über den Bus. Auf diese Quittierung hin öffnen die Unterverteilungseinrichtungen, die ihre Zuordnung noch nicht gelernt haben, hier nur die Unterverteilungseinrichtung 5, ihren Schalter S. Der wei­ tere Selbstlernvorgang findet wie im fehlerfreien Betrieb statt, mit der Ausnahme, daß nun das über die Si­ gnalleitung durchgeschaltete Signal von der auf die de­ fekte Unterverteilungseinrichtung folgenden intakten Unterverteilungseinrichtung, hier von der Untervertei­ lungseinrichtung 4, ausgegeben wird.

Auf diese Weise kann beispielsweise eine Notlaufsteue­ rung, die nur noch die intakten Unterverteilungseinrich­ tungen 2, 4 und 5 ansteuert, durchgeführt werden. Darüber hinaus ist in der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 vorzugsweise ein Fehlerspeicher vorhanden, der in der Werkstatt den Hinweis gibt, daß die Unterverteilungsein­ richtung 3, daß dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist, defekt ist. Wird diese defekte Unterverteilungseinrich­ tung 3 ausgewechselt, ist manuell keine Adaption an den Einsatzort notwendig, da wie bereits anfangs beschrieben, die neu eingesetzte Unterverteilungseinrichtung 3 selbst lernt, daß sie dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist.

Somit ist ein einfaches elektronisches Verbundsystem ge­ schaffen, das bestimmte Funktionen zur Rechnerentlastung der zentralen Steuereinheiten ausführt und dabei eine einfache Handhabung bei Defekten ermöglicht.

Claims (5)

1. Elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen mit identisch aufgebauten elektrischen Unterver­ teilungseinrichtungen, an die mindestens ein Sen­ sor oder ein Aktuator angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterverteilungseinrich­ tungen (2, 3, 4, 5) Mittel (S, CPU) enthalten, durch die ein Selbstlernen der Zuordnung der Unterverteilungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) zu ei­ nem bestimmten Sensor und/oder Aktuator (EV1, EV2, EV3, EV4) durchführbar ist.

2. Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Selbstlernen der Zuordnung ein Signal nacheinander durch die Unterverteilungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) durch­ schaltbar ist.

3. Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale elektronische Steuereinheit (1) mit den Unterverteilungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) zusam­ menwirkt.

4. Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale elek­ tronische Steuereinheit (1) das Signal ausgibt, das durch die Unterverteilungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) durchschaltbar ist.

5. Verwendung des elektronischen Verbundsystems nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 bei gleicharti­ gen Aktuatoren (EV1, EV2, EV3, EV4) einer elektronischen Brennkraftmaschinensteuerung.