EP0282695B1 - Steuergerät für Brennkraftmaschinen - Google Patents
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- EP0282695B1 EP0282695B1 EP19880100737 EP88100737A EP0282695B1 EP 0282695 B1 EP0282695 B1 EP 0282695B1 EP 19880100737 EP19880100737 EP 19880100737 EP 88100737 A EP88100737 A EP 88100737A EP 0282695 B1 EP0282695 B1 EP 0282695B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
- F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
- F02P19/027—Safety devices, e.g. for diagnosing the glow plugs or the related circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Definitions
- the invention is based on a glow time control device according to the preamble of the main claim.
- glow time control devices are known, for example, from JP-A-58-214676.
- the glow process of glow plugs in motor vehicles can be controlled with a self-igniting internal combustion engine.
- the voltage supply can break down, in particular when the vehicle is started.
- problems are known, for example, from JP-A-59- 685 68.
- the information stored in the microprocessor is lost when its supply voltage falls below a certain value. This can result in work steps that have already been carried out being repeated by the microprocessor. For example, the information that the preheating of the glow plugs has already ended can be lost through the starting process. Preheating again after starting leads to overloading and thus damage to the glow plugs.
- the invention has for its object to avoid such renewed glow processes after the supply voltage has broken down.
- control device with the characterizing features of the main claim has the advantage that optimum operational reliability is ensured even in the event of large voltage fluctuations, in particular voltage breakdowns.
- information lost due to voltage breakdowns can be input to the microprocessor via at least one memory element, the functionality of which is ensured even at voltages which are below the supply voltage of the microprocessor.
- memory elements are known for example from EP-A-0130760.
- the figure shows a section of the circuit of a control unit, namely a microprocessor, a memory element and its wiring.
- a microprocessor 1 is shown, which is connected via lines 3 and 5 to a voltage supply, not shown. There is, for example, a voltage of +5 V on line 3 and a voltage of -5 V on line 5. The voltages can also be interchanged. One of the lines can also be grounded.
- the microprocessor 1 has several inputs and outputs. Here is shown an output 7, which is connected via a resistor R1 and a diode D1 to a memory element, which here has a resistor R2 and a capacitor C connected in parallel with R2.
- the diode D1 is arranged so that its anode is connected to the microprocessor 1 and its cathode to the memory element, specifically to the connection point 9 of R2 and C.
- connection point 9 The side of the memory element opposite the connection point 9 is connected to the second line 5.
- a terminal serving as information input 11 is connected to the connection point 9 via a resistor R3 and a diode D2, the cathode of the diode D2 being located at the connection point 9 of the memory element.
- connection point 9 is connected via a resistor R4 to the first input of an operational amplifier serving as a comparator 13, the output of which is linked to an input 15 of the microprocessor 1.
- a second input of the comparator 13 is connected to a voltage divider consisting of R5 and R6 located between the first line 3 and the second line 5, specifically to the connection point 17 of the resistors R5 and R6.
- the microprocessor 1 outputs control signals, for example via a signal output 19.
- the exemplary embodiment shown is a control unit with only one microprocessor.
- Various devices can also be controlled in motor vehicles with control devices of this type.
- the function is to be explained here using a glow time control device for glow plugs in motor vehicles with a self-igniting internal combustion engine.
- the microprocessor 1 outputs various control signals in succession via the control output 19 in order to control the glow time of the glow plugs of a vehicle. These signals serve, for example, to control the preheating of the glow plugs, but also to keep the glow plugs at a predetermined temperature and to record a failure of the glow plugs.
- the parallel delivery of control signals via several signal outputs is discussed below.
- the respective current control signal is output via the output 7 to the memory element, which preferably consists of an RC element.
- the memory element which preferably consists of an RC element.
- a connecting line can be provided between the signal output 19 and the memory element.
- the capacitor C of the memory element is charged by a signal output at the output 7 via R1 and D1.
- R1 and R2 are dimensioned so that the charging process can be carried out quickly via R1 and D1, while the discharge via R2 takes place only slowly.
- the time constant of the discharge can be adapted to the switching speed of the control circuit; in this exemplary embodiment it is preferably in a range from 0.3 to 3 s.
- the diode D1 can also find another equivalent switching element use, which is arranged so that the stored information can not be lost via the output 7, ie a discharge of the capacitor C via the output 7 is excluded.
- the voltage of the vehicle electrical system and / or the voltage supply of the microprocessor 1 breaks down, i.e. drops to a value at which information stored in the microprocessor proceeds, the information contained in the storage element is retained on the basis of the selected time constant.
- the microprocessor 1 is designed in such a way that it queries the state of the memory element before emitting control signals. If the information present in the memory element, that is to say that the RC element composed of C and R2 is loaded, is that the preheating of the glow plug has already been completed, the microprocessor 1 no longer emits a control signal which triggers the preheating process. This prevents overheating and unnecessary stress or destruction of the glow plugs.
- information can also be entered into the memory element independently of signals from the microprocessor 1. In the illustrated embodiment, only one terminal is shown as information input 11. If required, however, several information inputs can also be made at the connection point 9 of the memory element can be provided.
- the storage element is charged by a starting or starting process via the resistor R3 and the diode D2, in that the information input 11 is connected, for example, to the terminal 50 of the starter when the internal combustion engine is started.
- the diode D2 serves to ensure that the information entered into the memory element cannot be lost via the information input 11; a discharge of the capacitor C of the memory element via the information input is thus prevented.
- the capacitor C becomes the voltage at the information input 11 during the starting process charged. This means that if there is a loss of information in the microprocessor due to the breakdown of the supply voltage during the starting process, the storage element contains the same information as is given when the preheating process has been completed: the capacitor C is charged.
- the microprocessor 1 Before the microprocessor 1 emits control signals via the signal output 19, the status of the memory element is queried, as already shown above. Since the capacitor C was charged during the starting process, the microprocessor receives the same information as after a complete preheating process and skips this step. Overloading of the glow plugs is thus avoided.
- the information in the memory element is queried via the operational amplifier designed as a comparator 13.
- the potential at the connection point 9 is compared with the potential present at the connection point 17.
- the circuit is designed, for example, such that a signal is present at input 15 of microprocessor 1 only when the memory element is loaded. By reversing the inverting and the non-inverting input of the operational amplifier, the opposite is the case: there is no signal at input 15 when the memory element is loaded.
- the voltage present at the connection point 17 can be predetermined by a suitable choice of the resistances of the voltage divider consisting of R5 and R6. One of these resistors can also be changed, however. To set the required voltage at the second input of the comparator 13, the resistor R4 is provided, which can also be designed to be variable.
- each of these terminals can be assigned an output terminal corresponding to output 7, each with at least one memory element.
- the memory elements are supplied or loaded with information via corresponding signals. The information entered into the storage elements must then be given before the control signals are emitted be queried serially or in parallel to avoid repeating control steps that have already been carried out.
- the control device can also have several microprocessors. These are then each assigned at least one storage element which stores the information entered by the microprocessor even in the event of a voltage breakdown.
- microprocessor with several output terminals corresponding to the output 7, each of which is connected to a memory element. In this way, several pieces of information or control steps preceding the voltage breakdown can be stored.
- the memory element described can store and reproduce analog signals.
- the RC element consisting of R2 and C, which serves as a storage element, can also be replaced by other multi-level storage elements which can store digital information.
- Such microprocessors that are operated with a supply voltage that is higher than is available in unfavorable cases, for example during the starting process, can also be used in control devices.
- Capacitors for voltage stabilization or buffering can be omitted.
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Description
- Die Erfindung geht aus von einem Glühzeitsteuergerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Solche Glühzeitsteuergeräte sind zum Beispiel aus JP-A- 58- 214 676 bekannt. Mittels dieses Steuergeräts kann der Glühvorgang von Glühkerzen in Kraftfahrzeugen mit einer selbstzündenden Brennkraftmaschine gesteuert werden. Bei einem solchen Steuergerät das mindestens einem Mikroprozessor enthalt, kann insbesondere beim Anlassen des Fahrzeugs die Spannungsversorgung zusammenbrechen. Solche Probleme sind zum Beispiel aus JP-A- 59- 685 68 bekannt. Die im Mikroprozessor gespeicherte Information geht dabei verloren, wenn dessen Versorgungsspannung einen bestimmten Wert unterschreitet. Dies kann dazu führen, daß bereits ausgeführte Arbeitsschritte vom Mikroprozessor wiederholt werden. Beispielsweise kann durch den Anlaßvorgang die Information verlorengehen, daß das Vorglühen der Glühkerzen bereits beendet wurde. Ein erneutes Vorglühen nach dem Anlassen führt zur Überlastung und damit zu einer Beschädigung der Glühkerzen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche erneuten Glühvorgänge nach Zusammenbrechen der Versorgungsspannung zu vermeiden.
- Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auch bei großen Spannungsschwankungen insbesondere Spannungszusammenbrüchen eine optimale Betriebssicherheit gewährleistet ist. Insbesondere können aufgrund von Spannungszusammenbrüchen verlorene Informationen dem Mikroprozessor über mindestens ein Speicherelement eingegeben werden, dessen Funktionsfähigkeit auch bei Spannungen gewährleistet ist, die unterhalb der Versorgungsspannung des Mikroprozessors liegt. Solche Speicherelemente sind zum Beispiel aus EP-A- 0130760 bekannt.
- 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 gespeichert werden können, so daß die Betriebssicherheit auch bei Fehlbedienungen der vom Steuergerät gesteuerten Vorrichtung gewährleistet ist.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung 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.
- In der Figur ist ein Mikroprozessor 1 dargestellt, der über die Leitungen 3 und 5 mit einer nicht dargestellten 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 Leitungen 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 R1 und eine Diode D1 mit einem Speicherelement verbunden ist, das hier einen Widerstand R2 und einen zu R2 parallel geschalteten Kondensator C aufweist. Die Diode D1 ist so angeordnet, daß ihre Anode mit dem Mikroprozessor 1 und ihre Kathode mit dem Speicherelement und zwar mit der Verbindungsstelle 9 von R2 und C verbunden ist. Die der Verbindungsstelle 9 gegenüberliegende Seite des Speicherelements ist mit der zweiten Leitung 5 verbunden. Eine als Informationseingang 11 dienende Klemme ist über einen Widerstand R3 und eine Diode D2 mit der Verbindungsstelle 9 verbunden, wobei die Kathode der Diode D2 an der Verbindungsstelle 9 des Speicherelements liegt.
- Die Verbindungsstelle 9 ist über einen Widerstand R4 mit dem ersten Eingang eines als Komparator 13 dienenden 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 R5 und R6 verbunden und zwar mit der Verbindungsstelle 17 der Widerstände R5 und R6.
- 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 Glühzeitpunktsteuergeräts für Glühkerzen in Kraftfahrzeugen mit einer selbstzündenden Brennkraftmaschine erläutert werden. Der Mikroprozessor 1 gibt zur Steuerung des Glühzeitpunkts der Glühkerzen eines Fahrzeugs nacheinander verschiedene 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 Signalausgang 19 und dem Speicherelement vorgesehen werden.
- Wenn beispielsweise der Mikroprozessor 1 über den Signalausgang 19 das Vorglühen der Glühkerzen beendet hat, wird der Kondensator C des Speicherelements durch ein am Ausgang 7 abgegebenes Signal über R1 und D1 geladen. R1 und R2 sind so dimensioniert, daß der Ladevorgang über R1 und D1 rasch erfolgen kann, während die Entladung über R2 nur langsam erfolgt. Die Zeitkonstante der Entladung kann an die Schaltgeschwindigkeit der Steuerschaltung angepaßt werden; sie liegt bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise in einem Bereich von 0,3 bis 3 s. Statt der Diode D1 kann auch ein anderes gleichwirkendes Schaltelement Verwen dung finden, das so angeordnet ist, daß die gespeicherte Information nicht über den Ausgang 7 verlorengehen kann, d.h. eine Entladung des Kondensators 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 Spannungsversorgung des Mikroprozessors 1 zusammenbricht, d.h. auf einen Wert sinkt, bei dem im Mikroprozessorgespeicherte Informationen vorlorengehen, so bleibt die im Speicherelement enthaltene Information aufgrund der gewählten Zeitkonstante erhalten.
- Herkömmliche Steuergeräte leiten aufgrund des Informationsverlustes nach Wiederansteigen der Versorgungsspannung 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 Abgabe von Steuersignalen den Zustand des Speicherelements abfragt. Wenn in dem Speicherelement die Information vorhanden, das aus C und R2 bestehende RC-Glied also geladen, ist, daß das Vorglühen der Glühkerze schon vollendet war, gibt der Mikroprozessor 1 kein den Vorglühvorgang auslösendes Steuersignal mehr ab. Dadurch wird eine Überhitzung und unnötige Belastung bzw. Zerstörung der Glühkerzen vermieden.
- Über den Informationseingang 11 können aber auch unabhängig von Signalen des Mikroprozessors 1 Informationen in das Speicherelement eingeben werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur eine Klemme als Informationseingang 11 dargestellt. Bei Bedarf können jedoch auch mehrere Informationseingänge an der Verbindungsstelle 9 des Speicherelements vorgesehen sein.
- Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Speicherelement durch einen Anlass- oder Startvorgang über den Widerstand R3 und die Diode D2 geladen, indem der Informationseingang 11 beim Starten der Brennkraftmaschine beispielsweise mit der Klemme 50 des Anlassers verbunden wird. Die Diode D2 dient dazu, daß die in das Spei cherelement eingegebene Information nicht über den Informationseingang 11 verlorengehen kann; eine Entladung 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 Speicherelements 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 Startvorgang das Speicherelement dieselbe Information enthält wie sie bei abgeschlossenem Vorglühvorgang gegeben ist: der Kondensator C ist geladen.
- Bevor der Mikroprozessor 1 Steuersignale über den Signalausgang 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 Information 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 ungewolltes Wiederholen des Vorglühvorgangs, auch bei Fehlbedienungen der durch das Steuergerät gesteuerten Vorrichtungen ausgeschlossen.
- Die Information im Speicherelement wird über den als Komparator 13 ausgelegten Operationsverstärker abgefragt. Es findet ein Vergleich des Potentials an der Verbindungsstelle 9 mit dem an der Verbindungsstelle 17 vorhandenen Potential statt. Die Schaltung ist beispielsweise so ausgelegt, daß am Eingang 15 des Mikroprozessors 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 gegeben: 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 R5 und R6 bestehenden Spannungsteilers vorbestimmt werden. Dazu können einer dieser Widerstände aber auch beide änderbar sein. Zur Einstellung der erforderlichen Spannung am zweiten Eingang des Komparators 13 ist der Widerstand R4 vorgesehen, der ebenfalls veränderbar ausgelegt sein kann.
- Werden von dem Mikroprozessor 1 Steuersignale über zwei oder mehr Signalausgangsklemmen parallel abgegeben, 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 eingegebene Information muß dann vor Abgabe von Steuersignalen seriell oder parallel abgefragt werden, um eine Wiederholung von schon ausgeführten Steuerschritten zu vermeiden.
- Das Steuergerät kann auch mehrere Mikroprozessoren aufweisen. Diesen wird dann jeweils mindestens ein Speicherelement zugeordnet, das die von dem Mikroprozessor eingegebene Informationen auch bei Spannungszusammenbrüchen 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 Spannungszusammenbruch vorangehende Informationen bzw. Steuerschritte gespeichert werden.
- Das beschriebene Speicherelement kann analoge Signale speichern und wiedergeben. Das als Speicherelement dienende, aus R2 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 Versorgungsspannung betrieben werden, die höher ist als in ungünstigen Fällen, beispielsweise beim Anlassvorgang, zur Verfügung steht. Kondensatoren für die Spannungsstabilisierung bzw. -pufferung können entfallen.
Claims (5)
- Glühzeitsteuergerät mit mindestens einem Mikroprozessor (1) und mindestens einem Speicherelement (R2, C), dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement auch bei Spannungen unterhalb der Versorgungsspannung des Steuergeräts und/oder des Mikroprozessors (1) funktionsfähig ist, und daß in dem Speicherelement ein den Glühvorgang kennzeichnendes Statussignal ab gespeichert wird, welches durch den Mikroprozessor vor Abgabe von Steuersignalen abgefragt wird, um eine Wiederholung des Glühvorgangs zu vermeiden.
- Glühzeitsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicherelement (R2, C) mindestens ein Informationseingang (11) zugeordnet ist, über den von dem Mikroprozessor (1) unabhängige Informationen in das Speicherelement (R2, C) eingebbar sind.
- Glühzeitsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abfragung der im Speicherelement (R2, C) vorliegenden Information ein zwischen Speicherelement (R2, C) und Mikroprozessor (1). geschalteter Komparator (13) vorgesehen ist.
- Glühzeitsteuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Eingang des Komparators (13) mit einem an der Spannungsversorgung (3, 5) des Mikroprozessors (1) liegenden Spannungsteiler (R5, R6) und ein zweiter Eingang des Komparators (13) mit dem Speicherelement (R2, C) verbindbar ist.
- Glühzeitsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement mindestens einen Widerstand (R2) sowie mindestens einen zum Widerstand (R2) parallel geschalteten Kondensator (C) aufweist.
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