DE4420425B4 - Elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen mit identisch aufgebauten elektrischen Unterverteilungseinrichtungen - Google Patents
Elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen mit identisch aufgebauten elektrischen Unterverteilungseinrichtungen Download PDFInfo
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Abstract
Elektronisches
Verbundsystem in Kraftfahrzeugen mit identisch aufgebauten elektrischen Unterverteilungseinrichtungen,
an die mindestens ein Sensor oder ein Aktuator angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Unterverteilungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) Mittel (S, CPU) enthalten,
durch die ein Selbstlernen der Zuordnung der Unterverteilungseinrichtungen
(2, 3, 4, 5) zu einem bestimmten Sensor und/oder Aktuator (EV1,
EV2, EV3, EV4) durchführbar
ist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Verbundsystem 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 Sensoren und Aktuatoren, wie z. B. eine Lampe, ein Magnetventil und ein Elektromotor, über identische elektrische Unterverteilungseinrichtungen und über eine zentrale Multiplex-Sendeeinheit mit intelligenten Modulen zur Ausführung spezieller Kraftfahrzeugfunktionen verbunden. Aus derEP 0 136 398 B1 geht bereits die Aufgabe hervor, bei einem derartigen elektronischen Verbundsystem mit geringem Aufwand einen weitgehend sicheren Betrieb zu ermöglichen und dazu, z. B. bei Störungen in einem Modul, das betreffende Modul auswechselbar zu gestalten. Es ist jedoch wünschenswert, bei einem Defekt in den Unterverteilungseinrichtungen auch diese auswechselbar zu gestalten. Hierzu werden bei dem aus derEP 0 136 398 B1 bekannten System keine Maßnahmen ergriffen. - Weiterhin ist aus der
DE 42 03 704 A1 ein Verfahren zur Initialisierung eines elektronischen Regelsystems beschrieben, bei dem mehrere gleichartige Unterverteilungseinrichtungen an ihren jeweiligen Einsatzort angepasst werden. Hierfür wird ein Diagnosecomputer eingesetzt, der manuell bedient werden muss. - 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 müssen.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß enthalten die Unterverteilungseinrichtungen Mittel, z. B. Recheneinheiten, Schalteinrichtungen und/oder Datenbusanschlüsse, durch die ein Selbstlernen ihrer Zuordnung zu einem bestimmten Sensor und/oder Aktuator 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 Unterverteilungseinrichtungen zur Anpassung an den neuen Einsatzort durch manuelle Maßnahmen, wie Pincodierung oder Programmspeichertausch, 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 werden. Sind beispielsweise die Unterverteilungseinrichtungen ausschließlich für gleiche Sensoren und/oder Aktuatoren vorgesehen, wird der Selbstlernvorgang der Zuordnung nur auf den Einsatzort gerichtet. Zur Durchführbarkeit des Selbstlernens sind die Untereinrichtungen insbesondere mit geeigneter Software ausgestattet.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Gegenstand 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 Gegenstand des Patentanspruchs 3.
- Erfindungsgemäß wirkt eine elektronische Steuereinheit mit den Unterverteilungseinrichtungen zusammen. Dazu ist beispielsweise die Steuereinrichtung mit allen Unterverteilungseinrichtungen, vorzugsweise über einen Datenbus, verbunden. In jedem Fall findet ein Datenaustausch zwischen der Steuereinheit und den Unterverteilungseinrichtungen, sowie vorzugsweise auch zwischen den Unterverteilungseinrichtungen selbst, statt.
- In der vorteilhaften Ausgestaltung nach Patentanspruch 4 gibt die zentrale elektronische Steuereinheit das Signal aus, das durch die Unterverteilungseinrichtungen durchgeschaltet wird, um die Zuordnung, insbesondere zum Einsatzort, in den Unterverteilungseinrichtungen zu lernen.
- Unter Zuhilfenahme einer elektronischen zentralen Steuereinheit kann der Selbstlernvorgang in den Unterverteilungseinrichtungen vereinfacht werden, während ohne zentrale elektrische Steuereinheit erhöhte Anforderungen an die Hardware und/oder die Software der Unterverteilungseinrichtungen selbst gestellt werden müssen.
- Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen 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 Unterverteilungseinrichtung für das jeweilige Einspritzventil, für die jeweilige Zündvorrichtung und/oder für brennraumnahe Sensoren vorgesehen werden. Hierbei ist das Selbstlernen der ortsbezogenen Zuordnung mittels Durchschalten eines Signals entsprechend der Zündreihenfolge der Zylinder besonders einfach durchzuführen.
- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt ein elektronisches Verbundsystem gemäß der Erfindung am Beispiel einer Brennkraftmaschinensteuerung einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern. 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 Kurbelwellengeber6 und einem Nockenwellengeber7 , oder indirekt über einen Bus Informationen über Betriebsparameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeuges. Mit dem an der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 angeschlossenen Bus, z. B. einem CAN-Bus, sind identische elektrische Unterverteilungseinrichtungen2 ,3 ,4 und5 verbunden, die ihrerseits jeweils an einem der Einspritzventile EV1, EV2, EV3 oder EV4 angeschlossen sind. Die Unterverteilungseinrichtungen2 ,3 ,4 und5 sowie die zentrale elektronische Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 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 Kurbelwellengebers6 , 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-Steuereinheit1 an alle Unterverteilungseinrichtungen2 ,3 ,4 und5 weitergegeben (vgl. strichpunktierte Linie). - Die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit
1 berechnet abhängig von den Informationen, die von den Sensoren6 und7 und über den Bus übermittelt werden, wann welcher Aktuator, insbesondere wann welches Einspritzventil EV1, EV2, EV3 und EV4, angesteuert werden muß und gibt dies an die Unterverteilungseinrichtungen2 ,3 ,4 und5 weiter. Dazu müssen jedoch die Unterverteilungseinrichtungen2 ,3 ,4 und5 ihren Einsatzort, d.h. für welchen Aktuator (z.B. EV1, EV2, EV3 oder EV4) sie zuständig sind, kennen. Da die Unterverteilungseinrichtungen2 ,3 ,4 und5 identisch sind, ist ein Selbstlernen der Zuordnung insbesondere bei Austausch von defekten Unterverteilungseinrichtungen oder bei Neueinbau von Unterverteilungseinrichtungen notwendig. - Hierzu gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit
1 , beispielsweise über den Bus, ein Signal aus, das anzeigt, daß das Einspritzventil EV1 bzw. die dem Einspritzventil EV1 zugeordnete Unterverteilungseinrichtung2 angesprochen wird. Gleichzeitig wird über die Signalleitung von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 ein Signal, z.B. das Signal des Kurbelwellengebers oder ein beliebiges selbst erzeugtes Signal, ausgegeben. Ist die Zuordnung der Unterverteilungseinrichtungen zu den Einspritzventilen EV1, EV2, EV3 und EV4 noch nicht bekannt, sind sämtliche Schalter S der Unterverteilungseinrichtungen2 ,3 ,4 und5 offen. Die Unterverteilungseinrichtung, die als erste bzw. als einzige das Signal über die Signalleitung erhält, in diesem Fall die Unterverteilungseinrichtung2 , lernt ihre Zuordnung zu dem Einspritzventil EV1, speichert diese Zuordnung ab, schließt den Schalter S und quittiert den Abschluß ihres Selbstlernvorganges über den Bus. Die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 erhält die Quittierung und gibt im folgenden 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 Unterverteilungseinrichtung
2 durch die Unterverteilungseinrichtung2 durchgeschaltet und nunmehr von der Unterverteilungseinrichtung3 erhalten. Die Unterverteilungseinrichtung3 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-Steuereinheit1 . Auf dieselbe Art und Weise lernen auch die Unterverteilungseinrichtungen4 und5 ihre Zuordnung zu den Einspritzventilen EV3 und EV4. - Dieses Ausführungsbeispiel ist beliebig erweiterbar, beispielsweise können die Unterverteilungseinrichtungen
2 bis5 außer den Einspritzventilen EV1 bis EV4 weitere zylinderselektive Aktuatoren, wie z. B. Zündvorrichtungen zur Zündung der Zündkerze oder Antriebsvorrichtungen zur variablen Nockenwellenverstellung, ansteuern. Auch wäre es möglich, daß die Unterverteilungseinrichtungen2 bis5 , die vorzugsweise eine Recheneinheit enthalten, Eingangssignale erfassen und auswerten, wie z. B. die Batteriespannung, die Motortemperatur, Klopfregelungs- oder Brennraumdiagnosegrößen oder das Kurbelwellengebersignal. Somit können die Unterverteilungseinrichtungen auch als untergeordnete Steuereinheiten für bestimmte Ansteuerfunktionen der Aktuatoren, z. B. zur Rechnerentlastung der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 oder als Notlaufsteuerung, verwendet werden. Bei Erweiterung des Software-Umfanges kann auf die zentrale Steuereinheit1 auch völlig verzichtet werden. - Mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Verbundsystem ist jedoch nicht nur ein Selbstlernen der Zuordnung, sondern auch eine Diagnose möglich, die den Defekt einer Unterverteilungseinrichtung ermittelt. Dies wird im folgenden am Beispiel eines Defekts in der Unterverteilungseinrichtung
3 erläutert:
Gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 auf dem Bus die Anfrage nach der Unterverteilungseinrichtung aus, die dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist, und hat die Unterverteilungseinrichtung2 ihre Zuordnung zum Einspritzventil EV1 bereits quittiert, müßte bei geschlossenem Schalter S der Unterverteilungseinrichtung2 das Signal auf der Signalleitung durch die Unterverteilungseinrichtung3 erfaßt werden. Dadurch würde die Unterverteilungseinrichtung3 ihre Zuordnung zum Einspritzventil EV2 feststellen. Ist dies beispielsweise durch einen Defekt in der Unterverteilungseinrichtung3 nicht möglich, schließt die Unterverteilungseinrichtung3 den Schalter S nicht. Somit wird weder ein Quittierungssignal der Unterverteilungseinrichtung3 auf den Bus ausgegeben noch erhalten die auf die Unterverteilungseinrichtung3 nachfolgenden Unterverteilungseinrichtungen4 und5 das Signal auf der Signalleitung, das zur Quittierung der Zuordnung zu den Einspritzventilen notwendig wäre. Da auf das Anfragesignal der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 nach der dem Einspritzventil EV2 zugeordneten Unterverteilungseinrichtung keine Quittierung innerhalb einer vorgegebenen Zeit erfolgt, erkennen die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 und die Unterverteilungseinrichtungen4 und5 , daß die Unterverteilungseinrichtung3 defekt ist. - Daraufhin gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit
1 über den Bus ein Signal aus, das anzeigt, daß im folgenden die dem Einspritzventil EV3 zugeordnete Unterverteilungseinrichtung4 angesprochen wird. Gleichzeitig schließen die auf die defekte Unterverteilungseinrichtung folgenden Unterverteilungseinrichtungen ihren Schalter S. Von den auf die defekte Unterverteilungseinrichtung3 folgenden Unterverteilungeinrichtungen4 und5 wird jeweils ein selbst erzeugtes Signal über die Signalleitung ausgegeben, das beipielsweise gleich dem im fehlerfreien Fall von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 ausgegebenen Signal ist. Dieses Signal wird in diesem Beispiel nur von der Unterverteilungseinrichtung5 jedoch nicht von der auf die defekte Unterverteilungseinrichtung3 folgenden Unterverteilungseinrichtung4 erhalten. Dadurch erkennt die Unterverteilungseinrichtung4 , daß sie dem Einspritzventil EV3 zugeordnet ist, speichert diese Zuordnung ab und quittiert dies über den Bus. Auf diese Quittierung hin öffnen die Unterverteilungseinrichtungen, die ihre Zuordnung noch nicht gelernt haben, hier nur die Unterverteilungseinrichtung5 , ihren Schalter S. Der weitere Selbstlernvorgang findet wie im fehlerfreien Betrieb statt, mit der Ausnahme, daß nun das über die Signalleitung durchgeschaltete Signal von der auf die defekte Unterverteilungseinrichtung folgenden intakten Unterverteilungseinrichtung, hier von der Unterverteilungseinrichtung4 , ausgegeben wird. - Auf diese Weise kann beispielsweise eine Notlaufsteuerung, die nur noch die intakten Unterverteilungseinrichtungen
2 ,4 und5 ansteuert, durchgeführt werden. Darüber hinaus ist in der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit1 vorzugsweise ein Fehlerspeicher vorhanden, der in der Werkstatt den Hinweis gibt, daß die Unterverteilungseinrichtung3 , die dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist, defekt ist. Wird diese defekte Unterverteilungseinrichtung3 ausgewechselt, ist manuell keine Adaption an den Einsatzort notwendig, da wie bereits anfangs beschrieben, die neu eingesetzte Unterverteilungseinrichtung3 selbst lernt, daß sie dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist. - Somit ist ein einfaches elektronisches Verbundsystem geschaffen, das bestimmte Funktionen zur Rechnerentlastung der zentralen Steuereinheiten ausführt und dabei eine einfache Handhabung bei Defekten ermöglicht.
Claims (5)
- Elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen mit identisch aufgebauten elektrischen Unterverteilungseinrichtungen, an die mindestens ein Sensor oder ein Aktuator angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterverteilungseinrichtungen (
2 ,3 ,4 ,5 ) Mittel (S, CPU) enthalten, durch die ein Selbstlernen der Zuordnung der Unterverteilungseinrichtungen (2 ,3 ,4 ,5 ) zu einem bestimmten Sensor und/oder Aktuator (EV1, EV2, EV3, EV4) durchführbar ist. - Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Selbstlernen der Zuordnung ein Signal nacheinander durch die Unterverteilungseinrichtungen (
2 ,3 ,4 ,5 ) durchschaltbar ist. - Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale elektronische Steuereinheit (
1 ) mit den Unterverteilungseinrichtungen (2 ,3 ,4 ,5 ) zusammenwirkt. - Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale elektronische Steuereinheit (
1 ) das Signal ausgibt, das durch die Unterverteilungseinrichtungen (2 ,3 ,4 ,5 ) durchschaltbar ist. - Verwendung des elektronischen Verbundsystems nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 bei gleichartigen Aktuatoren (EV1, EV2, EV3, EV4) einer elektronischen Brennkraftmaschinensteuerung.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130101 |