EP1305509B1 - Elektronische schaltungsanordnung und zugehöriges verfahren zur ansteuerung eines stellglieds , zum beispiel für ventile oder injektoren - Google Patents

Elektronische schaltungsanordnung und zugehöriges verfahren zur ansteuerung eines stellglieds , zum beispiel für ventile oder injektoren Download PDF

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EP1305509B1
EP1305509B1 EP01955255A EP01955255A EP1305509B1 EP 1305509 B1 EP1305509 B1 EP 1305509B1 EP 01955255 A EP01955255 A EP 01955255A EP 01955255 A EP01955255 A EP 01955255A EP 1305509 B1 EP1305509 B1 EP 1305509B1
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EP
European Patent Office
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driver circuit
input
resetting
reset
circuit
Prior art date
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EP01955255A
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French (fr)
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EP1305509A1 (de
Inventor
Achim Przymusinski
Andreas Schiergl
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1877—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings controlling a plurality of loads

Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit arrangement for controlling at least one actuator, in particular for controlling the valves and / or the injectors of a Injection system of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1 and an associated method according to Claim 10.
  • Conventional injection systems for internal combustion engines for Motor vehicles usually have injectors that the Fuel in each case into a combustion chamber of the internal combustion engine inject, wherein the control of the injectors by a electronic driver circuit takes place.
  • volume flow control valves VCV - Volume Control Valve
  • PCV - Pressure Control Valve a volume flow control valve
  • the desired operating parameters for the actuators prescribes and, for example, the volume flow, the fuel pressure and specifies the injection times.
  • known injection systems have a monitoring unit on, the output side, each with a reset input the driver circuit is connected and the driver circuits when a malfunction occurs in a given can bring safe condition.
  • the monitoring unit is in this case for example via a data bus with the microcontroller connected to detect a malfunction.
  • the driver circuits be brought into a safe state in any case, if the driver of the motor vehicle disconnects the ignition.
  • the Microcontroller is therefore the input side with the ignition switch connected and controls the monitoring unit when switching off the ignition so that the driver circuits in be brought to the safe state.
  • a disadvantage of the known circuit arrangement described above is the fact that both the microcontroller and the monitoring unit are working properly need to turn the driver circuits into a safe one To bring state. In case of malfunction of the microcontroller or the monitoring unit is thus in danger of that the driver no longer turns off the driver circuits can bring the ignition to a safe state.
  • From DE 196 05 606 A1 is a device for resetting a computing element known in which the computing element a Part of an on and off switchable control device is.
  • the Device has a circuit arrangement that the computing element at least one reset signal, the Circuit arrangement to a at turning off the control device not switched off supply voltage connected is.
  • the circuit arrangement can the computing element the at least one reset signal both undelayed and time delay.
  • DE 39 25 881 A1 a Method and a device for control or regulation the engine power of an internal combustion engine of a motor vehicle known.
  • the invention is therefore the object of the above described known circuitry to Improve that the driver circuits even in case of malfunction the microcontroller or the monitoring unit Reliable can be brought to a safe state.
  • the object is, starting from the above known circuit arrangement according to the preamble of the claim 1, by the characterizing features of claim 1 or - with regard to a corresponding procedure - by the features of claim 10 solved.
  • the invention includes the general technical teaching, in addition for controlling the reset input of the driver circuits through the microcontroller or the monitoring unit bypassing the microcontroller and the monitoring unit a signal path from the ignition switch to the Provide reset input of the driver circuits, so that the shutdown of the driver circuits even with a malfunction the microcontroller or the monitoring unit sure it works.
  • the reset input of the driver circuit s a logic circuit upstream, the input side to a with preferably a microcontroller and a monitoring unit existing control unit and the other bypassing the control unit with the signal input to Connection of the ignition switch is connected, with the reset input the driver circuit is activated when on a Input of the logic circuit a corresponding activation signal is applied.
  • the reset of the driver circuit in the safe state thus takes place in this variant of the invention optionally by the control unit or directly by the ignition switch.
  • the reset input is the driver circuit high-active, making the driver circuit in a safe State is brought when at the reset input of the driver circuit a high level is applied.
  • the reset input of the driver circuit upstream logic circuit preferably an OR member.
  • the reset input the driver circuit, however, low-active, so that the Driver circuit is brought into a safe state, when at the reset input of the driver circuit, a low level is applied.
  • it indicates the reset input the driver circuit upstream logic circuit preferably on and off.
  • the Control unit bypassing signal path between the signal input for causing the shutdown of the driver circuits Switching element (e.g., ignition switch) and the reset input the driver circuit is arranged a delay element, wherein the delay time of the delay element preferably is greater than that for resetting the driver circuits required by the control unit processing time.
  • the delay time of the delay element is Therefore, preferably more than 700 ms, which is usually sufficient.
  • the control unit for controlling the Driver circuits from a microcontroller and a with the monitoring unit connected to the microcontroller, wherein the microcontroller on the output side via a control line is connected to the control input of the driver circuit, whereas the monitoring unit on the output side via a Reset line is connected to the driver circuit.
  • the microcontroller outputs the data (e.g., fuel pressure, Volume flow, injection duration), with which the driver circuits the actuators (e.g. Pressure control valve, injectors) controls, whereas the Monitoring unit monitors the operation of the microcontroller and the driver circuits in the event of a malfunction into a safe state.
  • the data e.g., fuel pressure, Volume flow, injection duration
  • the actuators e.g. Pressure control valve, injectors
  • the microcontroller and the monitoring unit are in this Variant of the invention preferably via a data bus connected to each other, wherein the data bus is preferably a SPI bus (SPI - serial peripheral interface) is.
  • SPI serial peripheral interface
  • the invention variant described above with a delay element in the signal path surrounding the control unit offers the advantage that the functionality of the shutdown the driver circuits by the control unit in Normal operation can be checked.
  • Verification procedure is first determined whether the ignition switch was opened, because then anyway Shutdown after expiry of the specified delay time he follows.
  • the control unit then activates the reset line for a driver circuit, whereas the reset lines remain unaffected by the other driver circuit.
  • the internal combustion engine must function properly nevertheless within the delay time with a speed drop react, because, for example, the flow control valve has been closed. A detection of a corresponding speed drop despite switching off only a single driver circuit shows that the associated reset line works properly.
  • the electronic circuit arrangement shown in Figure 1 serves to control the actuators of an injection system for an internal combustion engine.
  • the circuit arrangement has a driver circuit 1 on the output side, on the one hand, a pressure regulating valve (PCV Pressure Control Valve) and on the other a flow control valve (VCV - Volume Control Valve) controls, both the flow control valve and the pressure control valve not shown for simplicity.
  • PCV Pressure Control Valve PCV Pressure Control Valve
  • VCV - Volume Control Valve flow control valve
  • the circuit arrangement according to the invention has a Driver circuit 2, the four injectors I1 - I4 of the injection system controls and thus the injection timing and determines the injection duration.
  • the master microcontroller 3 On the input side is the master microcontroller 3 with a Ignition switch KL15 connected, so that the injection process at Switching off the ignition and the related opening of the ignition switch KL15 is interrupted.
  • the master microcontroller detects the master microcontroller. 3 this in normal operation and disables the control lines Control Line 1 and Control Line 2. This leads to shutdown the injection.
  • the master microcontroller has 3 the possibility of a monitoring unit 4 via an interrupt line NMI (NMI - non maskable interrupt) that two reset lines enable DISABLE1 and DISABLE2 should be.
  • NMI NMI - non maskable interrupt
  • the control of the driver circuits 1, 2 in the safe State is thus not only by the master microcontroller 3, but also by the monitoring unit 4 of the type M37477, with the master microcontroller 3 on the one hand via a data bus SPI (SPI - serial peripheral interface) and the other via the interrupt line NMI (NMI - non maskable interrupt) is connected.
  • the interrupt line NMI allows the master microcontroller 3, the Monitoring unit 4 to signal that the injection process must be interrupted.
  • the Injection process also interrupted when the monitoring unit 4 based on the data transmitted via the data bus SPI detects that a malfunction of the master microcontroller 3 is present.
  • the monitoring unit 4 via the Reset line DISABLE2 a reset signal to the corresponding Reset input Reset the driver circuit 2, leaving this is brought to a safe state in which no Fuel is injected as all injectors I1-I4 shut down.
  • the reset line DISABLE2 between the monitoring unit 4 and the driver circuit 2 is via a Pull-down resistor 5 connected to ground to allow the reset line DISABLE2 during an initialization process of the Monitoring unit 4 and a resulting high-impedance State at the output of the monitoring unit 4 is a low level accepts.
  • the monitoring unit 4 in the two above described cases via the reset line DISABLE1 a reset signal, which via an inverter 6 and an AND gate 7 to the low-active reset input of the driver circuit 1 is supplied.
  • a reset signal which via an inverter 6 and an AND gate 7 to the low-active reset input of the driver circuit 1 is supplied.
  • To reset the driver circuit 1 gives the monitoring unit 4 via the reset line DISABLE1 so a high level off, so that at the output of the inverter 6 a low level appears, which is at the output of the AND gate 7 independent of the signal level on the other Input of the AND gate 7 to a low level and thus to a Reset the driver circuit 1 leads.
  • the reset line DISABLE1 is between the monitoring unit 4 and the inverter 6 via a pull-up resistor 8 with a supply voltage VCC connected to during an initialization process the monitoring unit 4 and a resulting High-impedance state at the output of the monitoring unit 4 a defined high level on the reset line To generate DISABLE1.
  • the illustrated circuit arrangement according to the invention also allows a direct penetration of the ignition switch KL15 to the driver circuits 1.
  • Tv 800 ms
  • other delay times T v ⁇ 700 ms can be used.
  • Opening of the ignition switch KL15 thus appears at the input of the delay element 10 immediately a low level, which is passed to the end of the predetermined delay time to the AND gate 7 and thus also to the reset input of the driver circuit 1. Opening of the ignition switch KL15 thus results in a complete malfunction of the master microcontroller 3 or the monitoring unit 4 to a reset of the driver circuits 1 in a safe state.
  • the invention shown in Figure 1 allows Circuitry a review of the proper Reset the driver circuit 1 or 2 by the monitoring unit 4, without interrupting normal operation must be, as shown in the figure 2 Flowchart shows.
  • the review of the orderly Reset is made only when the ignition switch KL15 is opened. It is therefore in the first First step waited until the ignition switch KL15 is opened. Subsequently, the monitoring unit 4 the reset signal DISABLE1 to low and the reset signal DISABLE2 high, which with correct function of the circuit arrangement to a reset of the driver circuit 2, not however, leads to a reset of the driver circuit 1.
  • the speed n 2 of the internal combustion engine is measured again to detect the response of the internal combustion engine to the reset of the driver circuit 2.
  • a reset of the driver circuit 2 leads to a closing of the injectors Il - I4, so that no more fuel is injected.
  • the speed reduction is calculated and compared with a predetermined limit. In a proper reset of the driver circuit 2, the speed decrease ⁇ n must exceed the predetermined minimum limit value ⁇ n min . Otherwise there is an error.
  • the two reset signals DISABLE1 and DISABLE2 are set to high, since both driver circuits 1, 2 are to be switched off.
  • the checking method described above thus takes place in the wake after opening of the ignition switch KL15 and does not affect the normal operation of the internal combustion engine or the injection system.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung zur Ansteuerung mindestens eines Stellgliedes, insbesondere zur Ansteuerung der Ventile und/oder der Injektoren einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein zugehöriges Verfahren gemäß Anspruch 10.
Herkömmliche Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise Injektoren auf, die den Kraftstoff jeweils in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen, wobei die Ansteuerung der Injektoren durch eine elektronische Treiberschaltung erfolgt.
Darüber hinaus weisen herkömmliche Einspritzanlagen neben den vorstehend erwähnten Injektoren weitere steuerbare Stellglieder auf, wie beispielsweise Volumenstromregelventile (VCV - Volume Control Valve) oder Druckregelventile (PCV - Pressure Control Valve), die ebenfalls durch eine elektronische Treiberschaltung angesteuert werden. Eingangsseitig sind die Treiberschaltungen wiederum mit einem Mikrocontroller verbunden, der die gewünschten Betriebsparameter für die Stellglieder vorgibt und beispielsweise den Volumenstrom, den Kraftstoffdruck und die Einspritzzeiten vorgibt.
Ferner weisen bekannte Einspritzanlagen eine Überwachungseinheit auf, die ausgangsseitig mit jeweils einem Rücksetzeingang der Treiberschaltung verbunden ist und die Treiberschaltungen beim Auftreten einer Fehlfunktion in einen vorgegebenen sicheren Zustand bringen kann. Die Überwachungseinheit ist hierbei beispielsweise über einen Datenbus mit dem Mikrocontroller verbunden, um eine Fehlfunktion erkennen zu können.
Bei derartigen Einspritzanlagen sollen die Treiberschaltungen in jedem Fall in einen sicheren Zustand gebracht werden, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Zündung abschaltet. Der Mikrocontroller ist deshalb eingangsseitig mit dem Zündschalter verbunden und steuert die Überwachungseinheit beim Abschalten der Zündung so an, dass die Treiberschaltungen in den sicheren Zustand gebracht werden.
Nachteilig an der vorstehend beschriebenen bekannten Schaltungsanordnung ist die Tatsache, dass sowohl der Mikrocontroller als auch die Überwachungseinheit ordnungsgemäß funktionieren müssen, um die Treiberschaltungen in einen sicheren Zustand zu bringen. Bei einer Fehlfunktion des Mikrocontrollers oder der Überwachungseinheit besteht somit die Gefahr, dass der Fahrer die Treiberschaltungen nicht mehr durch Abschalten der Zündung in einen sicheren Zustand bringen kann.
Aus der DE 196 05 606 A1 ist eine Einrichtung zum Rücksetzen eines Rechenelements bekannt, bei der das Rechenelement ein Teil einer ein- und ausschaltbaren Steuereinrichtung ist. Die Einrichtung weist eine Schaltungsanordnung auf, die dem Rechenelement wenigstens ein Rücksetzsignal zuführt, wobei die Schaltungsanordnung an eine bei Ausschalten der Steuereinrichtung nicht abgeschalteten Versorgungsspannung angeschlossen ist. Die Schaltungsanordnung kann dem Rechenelement das wenigstens eine Rücksetzsignal sowohl unverzögert als auch zeitverzögert zuführen. Zudem ist aus der DE 39 25 881 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Motorleistung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei wird zur Überprüfung einer Sicherheitsfunktion, die bei einem sicherheitskritischen Betriebszustand im drehzahlvermindernden Sinne auf die Kraftstoffzumessung eingreift, diese Sicherheitsfunktion im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine unabhängig vom Sicherheitsfall ausgelöst und die korrekte Ausführung geprüft. Dabei wird die Sicherheitsfunktion als fehlerhaft erkannt, wenn in diesem Betriebszustand bei ausgelöster Sicherheitsfunktion eine uneingeschränkte Kraftstoffzumessung erfolgt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebene bekannte Schaltungsanordnung dahingehend zu verbessern, dass die Treiberschaltungen auch bei einer Fehlfunktion des Mikrocontrollers oder der Überwachungseinheit zuverlässig in einen sicheren Zustand gebracht werden können.
Die Aufgabe wird, ausgehend von der vorstehend beschriebenen bekannten Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. - hinsichtlich eines entsprechenden Verfahrens - durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, zusätzlich zur Ansteuerung des Rücksetzeingangs der Treiberschaltungen durch den Mikrocontroller bzw. die Überwachungseinheit unter Umgehung des Mikrocontrollers und der Überwachungseinheit einen Signalpfad von dem Zündschalter zu dem Rücksetzeingang der Treiberschaltungen vorzusehen, so dass die Abschaltung der Treiberschaltungen auch bei einer FehlFunktion des Mikrocontrollers oder der Überwachungseinheit sicher funktioniert.
Vorzugsweise ist dem Rücksetzeingang der Treiberschaltungen eine Logikschaltung vorgeordnet, die eingangsseitig zum einen mit der vorzugsweise aus einem Mikrocontroller und einer Überwachungseinheit bestehenden Steuereinheit und zum anderen unter Umgehung der Steuereinheit mit dem Signaleingang zum Anschluss des Zündschalters verbunden ist, wobei der Rücksetzeingang der Treiberschaltung aktiviert wird, wenn an einem Eingang der Logikschaltung ein entsprechendes Aktivierungssignal anliegt. Die Rücksetzung der Treiberschaltung in den sicheren Zustand erfolgt also in dieser Variante der Erfindung wahlweise durch die Steuereinheit oder direkt durch den Zündschalter.
Vorzugsweise ist der Rücksetzeingang der Treiberschaltung high-aktiv, so dass die Treiberschaltung in einen sicheren Zustand gebracht wird, wenn am Rücksetzeingang der Treiberschaltung ein High-Pegel anliegt. In diesem Fall weist die dem Rücksetzeingang der Treiberschaltung vorgeordnete Logikschaltung vorzugsweise ein Oder-Glied auf.
In einer anderen Variante der Erfindung ist der Rücksetzeingang der Treiberschaltung dagegen low-aktiv, so dass die Treiberschaltung in einen sicheren Zustand gebracht wird, wenn an dem Rücksetzeingang der Treiberschaltung ein Low-Pegel anliegt. In diesem Fall weist die dem Rücksetzeingang der Treiberschaltung vorgeschaltete Logikschaltung vorzugsweise ein Und-Glied auf.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist in dem die Steuereinheit umgehenden Signalpfad zwischen dem Signaleingang für das die Abschaltung der Treiberschaltungen bewirkende Schaltelement (z.B. Zündschalter) und dem Rücksetzeingang der Treiberschaltung ein Verzögerungselement angeordnet, wobei die Verzögerungszeit des Verzögerungselementes vorzugsweise größer ist als die zum Rücksetzen der Treiberschaltungen durch die Steuereinheit erforderliche Verarbeitungszeit. Dies bietet den Vorteil, dass die Rücksetzung der Treiberschaltungen im Normalbetrieb bei einer ordnungsgemäßen Funktion der Steuereinheit immer durch die Steuereinheit und nicht über den die Steuereinheit umgehenden Signalpfad erfolgt. Die Verzögerungszeit des Verzögerungselementes beträgt deshalb vorzugsweise mehr als 700 ms, was in der Regel ausreicht.
Vorzugsweise besteht die Steuereinheit zur Ansteuerung der Treiberschaltungen aus einem Mikrocontroller und einer mit dem Mikrocontroller verbundenen Überwachungseinheit, wobei der Mikrocontroller ausgangsseitig über eine Steuerleitung mit dem Steuereingang der Treiberschaltung verbunden ist, wohingegen die Überwachungseinheit ausgangsseitig über eine Rücksetzleitung an die Treiberschaltung angeschlossen ist. Der Mikrocontroller gibt also die Daten (z.B. Kraftstoffdruck, Volumenstrom, Einspritzdauer) vor, mit denen die Treiberschaltungen die Stellglieder (z.B. Volumenstromregelventil, Druckregelventil, Injektoren) ansteuert, wohingegen die Überwachungseinheit den Betrieb des Mikrocontrollers überwacht und die Treiberschaltungen beim Auftreten einer Fehlfunktion in einen sicheren Zustand bringt.
Der Mikrocontroller und die Überwachungseinheit sind in dieser Variante der Erfindung vorzugsweise über einen Datenbus miteinander verbunden, wobei der Datenbus vorzugsweise ein SPI-Bus (SPI - serial peripheral interface) ist.
Die vorstehend beschriebene Erfindungsvariante mit einem Verzögerungselement in dem die Steuereinheit umgebenden Signalpfad bietet den Vorteil, dass die Funktionsfähigkeit der Abschaltung der Treiberschaltungen durch die Steuereinheit im Normalbetrieb überprüft werden kann. Bei einem derartigen erfindungsgemäßen Überprüfungsverfahren wird zunächst ermittelt, ob der Zündschalter geöffnet wurde, da dann ohnehin eine Abschaltung nach Ablauf der vorgegebenen Verzögerungszeit erfolgt. Die Steuereinheit aktiviert dann die Rücksetzleitung für eine Treiberschaltung, wohingegen die Rücksetzleitungen der anderen Treiberschaltung unbeeinflusst bleiben. Bei einer ordnungsgemäßen Funktion muss die Brennkraftmaschine jedoch trotzdem innerhalb der Verzögerungszeit mit einem Drehzahlabfall reagieren, da beispielsweise das Volumenstromregelventil geschlossen wurde. Eine Erfassung eines entsprechenden Drehzahlabfalles trotz der Abschaltung nur einer einzigen Treiberschaltung zeigt also, dass die zugehörige Rücksetzleitung ordnungsgemäß arbeitet.
Andere vorteilhafte Varianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1
das bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als Blockschaltbild sowie
Figur 2
ein Verfahren zur Überprüfung der Rücksetzung der Treiberschaltung durch die Steuereinheit.
Die in Figur 1 dargestellte elektronische Schaltungsanordnung dient zur Ansteuerung der Stellglieder einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine.
Hierzu weist die Schaltungsanordung eine Treiberschaltung 1 auf, die ausgangsseitig zum einen ein Druckregelventil (PCV - Pressure Control Valve) und zum anderen ein Volumenstromregelventil (VCV - Volume Control Valve) ansteuert, wobei sowohl das Volumenstromregelventil als auch das Druckregelventil zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine Treiberschaltung 2 auf, die vier Injektoren I1 - I4 der Einspritzanlage ansteuert und somit den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer festlegt.
Die Vorgabe dieser Parameter erfolgt sowohl für die Treiberschaltung 1 als auch für die Treiberschaltung 2 durch einen Master-Mikrocontoller 3, der ausgangsseitig über zwei Steuerleitungen Control Line 1, Control Line 2, mit der Treiberschaltung 1 bzw. mit der Treiberschaltung 2 verbunden ist und die Betriebsparameter wie Kraftstoffdruck, Volumenstrom, Einspritzzeitpunkt und Einspritzdauer vorgibt.
Eingangsseitig ist der Master-Mikrocontroler 3 mit einem Zündschalter KL15 verbunden, damit der Einspritzvorgang beim Abschalten der Zündung und beim damit zusammenhängenden Öffnen des Zündschalters KL15 unterbrochen wird. Beim Abschalten des Zündschalters K115 erkennt der Master-Mikrocontroller 3 dies im normalen Betrieb und deaktiviert die Steuerleitungen Control Line 1 und Control Line 2. Dies führt zum Abschalten der Einspritzung. Weiterhin hat der Master-Mikrocontroller 3 die Möglichkeit, einer Überwachungseinheit 4 über eine Interrupt-Leitung NMI (NMI - non maskable interrupt) mitzuteilen, dass zwei Rücksetzleitungen DISABLE1 und DISABLE2 aktiviert werden sollen. Hierbei werden die Treiberschaltungen 1, 2 in einen sicheren Zustand gebracht, in dem kein Kraftstoff eingespritzt wird.
Die Ansteuerung der Treiberschaltungen 1, 2 in den sicheren Zustand erfolgt also nicht nur durch den Master-Mikrocontroller 3, sondern auch durch die Überwachungseinheit 4 vom Typ M37477, die mit dem Master-Mikrocontroller 3 zum einen über einen Datenbus SPI (SPI - serial peripheral interface) und zum anderen über die Interrupt-Leitung NMI (NMI - non maskable interrupt) verbunden ist. Die Interrupt-Leitung NMI ermöglicht es dem Master-Mikrocontroller 3, der Überwachungseinheit 4 zu signalisieren, dass der Einspritzvorgang unterbrochen werden muss. Darüber hinaus wird der Einspritzvorgang auch unterbrochen, wenn die Überwachungseinheit 4 anhand der über den Datenbus SPI übertragenen Daten erkennt, dass eine Fehlfunktion des Master-Mikrocontrollers 3 vorliegt.
In beiden Fällen gibt die Überwachungseinheit 4 über die Rücksetzleitung DISABLE2 ein Rücksetzsignal an den entsprechenden Rücksetzeingang Reset der Treiberschaltung 2, so dass diese in einen sicheren Zustand gebracht wird, in dem kein Treibstoff eingespritzt wird, da alle Injektoren I1-I4 schließen. Die Rücksetzleitung DISABLE2 zwischen der Überwachungseinheit 4 und der Treiberschaltung 2 ist über einen Pull-Down-Widerstand 5 mit Masse verbunden, damit die Rücksetzleitung DISABLE2 bei einem Initialisierungsvorgang der Überwachungseinheit 4 und einem daraus resultierenden hochohmigen Zustand am Ausgang der Überwachungseinheit 4 einen Low-Pegel annimmt.
Weiterhin gibt die Überwachungseinheit 4 in den beiden vorstehend beschriebenen Fällen über die Rücksetzleitung DISABLE1 ein Rücksetzsignal aus, das über einen Inverter 6 und ein Und-Glied 7 dem low-aktiven Rücksetzeingang der Treiberschaltung 1 zugeführt wird. Zur Rücksetzung der Treiberschaltung 1 gibt die Überwachungseinheit 4 über die Rücksetzleitung DISABLE1 also einen High-Pegel aus, so dass am Ausgang des Inverters 6 ein Low-Pegel erscheint, was am Ausgang des Und-Gliedes 7 unabhängig vom Signalpegel an dem anderen Eingang des Und-Gliedes 7 zu einem Low-Pegel und damit zu einer Rücksetzung der Treiberschaltung 1 führt. Die Rücksetzleitung DISABLE1 ist zwischen der Überwachungseinheit 4 und dem Inverter 6 über einen Pull-Up-Widerstand 8 mit einer Versorgungsspannung VCC verbunden, um bei einem Initialisierungsvorgang der Überwachungseinheit 4 und einem daraus resultierenden hochohmigen Zustand am Ausgang der Überwachungseinheit 4 einen definierten High-Pegel auf der Rücksetzleitung DISABLE1 zu erzeugen.
Darüber hinaus ermöglicht die dargestellte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch einen direkten Durchgriff von dem Zündschalter KL15 auf die Treiberschaltungen 1. Der Zündschalter KL15 ist deshalb über einen sowohl den Master-Mikrocontroller 3 als auch die Überwachungseinheit 4 umgehenden Signalpfad 9 mit einem Verzögerungselement 10 verbunden, welches das an seinem Eingang anliegende Signal mit einer zeitlichen Verzögerung von Tv=800 ms an den zweiten Eingang des Und-Gliedes 7 weitergibt. Alternativ hierzu können auch andere Verzögerungszeiten Tv≥700 ms verwendet werden. Beim Öffnen des Zündschalters KL15 erscheint also am Eingang des Verzögerungselementes 10 sofort ein Low-Pegel, der nach Ablauf der vorgegebenen Verzögerungszeit an das Und-Glied 7 und damit auch an den Rücksetzeingang der Treiberschaltung 1 weitergegeben wird. Ein Öffnen des Zündschalters KL15 führt also auch bei einer vollständigen Fehlfunktion des Master-Mikrocontrollers 3 oder der Überwachungseinheit 4 zu einem Rücksetzen der Treiberschaltungen 1 in einen sicheren Zustand.
Darüber hinaus ermöglicht die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine Überprüfung der ordnungsgemäßen Rücksetzung der Treiberschaltung 1 bzw. 2 durch die Überwachungseinheit 4, ohne dass der normale Betrieb unterbrochen werden muss, wie aus dem in Figur 2 dargestellten Flussdiagramm hervorgeht. Die Überprüfung der ordnungsgemäßen Rücksetzung wird nämlich erst vorgenommen, wenn der Zündschalter KL15 geöffnet wird. Es wird deshalb im ersten Schritt zunächst so lange gewartet, bis der Zündschalter KL15 geöffnet wird. Anschließend setzt die Überwachungseinheit 4 das Rücksetzsignal DISABLE1 auf Low und das Rücksetzsignal DISABLE2 auf High, was bei korrekter Funktion der Schaltungsanordnung zu einer Rücksetzung der Treiberschaltung 2, nicht jedoch zu einer Rücksetzung der Treiberschaltung 1 führt.
Unmittelbar anschließend wird die Drehzahl n1 der Brennkraftmaschine gemessen und für eine Zeitspanne von T=500 ms gewartet. Nach Ablauf dieser Wartezeit wird die Drehzahl n2 der Brennkraftmaschine erneut gemessen, um das Ansprechen der Brennkraftmaschine auf die Rücksetzung der Treiberschaltung 2 zu erfassen. Hierbei ist zu bemerken, dass eine Rücksetzung der Treiberschaltung 2 zu einem Schließen der Injektoren Il - I4 führt, so dass kein Kraftstoff mehr eingespritzt wird. Anschließend wird die Drehzahlverringerung berechnet und mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Bei einer ordnungsgemäßen Rücksetzung der Treiberschaltung 2 muss die Drehzahlabnahme Δn den vorgegebenen minimalen Grenzwert Δnmin überschreiten. Andernfalls liegt ein Fehler vor. Nach der vorstehend beschriebenen Überprüfung des korrekten Ansprechens der Brennkraftmaschine und der daraus abzuleitenden korrekten Schaltung der Treiberschaltung 2 werden die beiden Rücksetzsignale DISABLE1 und DISABLE2 auf High gesetzt, da beide Treiberschaltungen 1, 2 abgeschaltet werden sollen. Das vorstehend beschriebene Überprüfungsverfahren findet also in dem Nachlauf nach dem Öffnen des Zündschalters KL15 statt und beeinträchtigt den normalen Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. der Einspritzanlage nicht.
In gleicher Weise kann natürlich anstelle der korrekten Abschaltung der Treiberschaltung 2 auch die korrekte Abschaltung der Treiberschaltung 1 überprüft werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, anstelle der vorstehend erwähnten Low- bzw. High-Pegel auf den Rücksetzleitungen DISABLE1 bzw. DISABLE2 zu Beginn des Überprüfungsverfahrens entsprechend invertierte Signalpegel zu verwenden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von der erfindungsgemäßen technischen Lehre Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

Claims (13)

  1. Elektronische Schaltungsanordnung zur Ansteuerung mindestens eines Stellglieds (I1-I4), insbesondere zur Ansteuerung der Ventile und/oder der Injektoren einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, mit
    mindestens einer Treiberschaltung (1, 2) mit einem Steuereingang (Control Line 1, Control Line 2) und einem Rücksetzeingang (RESET) zur elektrischen Ansteuerung des Stellglieds in Abhängigkeit von den an dem Steuereingang (Control Line 1, Control Line 2) eingehenden Daten,
    einer Steuereinheit (3, 4), die ausgangsseitig über eine Rücksetzleitung (RESET) mit dem Rücksetzeingang und über eine Steuerleitung (Control Line 1, Control Line 2) mit dem Steuereingang der Treiberschaltung (1, 2) verbunden ist, sowie mit
    einem intern mit der Steuereinheit (3, 4) verbundenen Signaleingang (K115) zum externen Anschluss eines Schaltelements, wobei die Steuereinheit (3, 4) die Treiberschaltung (1, 2) bei einer Aktivierung des Schaltelements über die Rücksetzleitung (RESET) in einen vorgegebenen Zustand bringt,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Signaleingang (K115) für das Schaltelement unter Umgehung der Steuereinheit (3, 4) über einen Signalpfad (9) mit dem Rücksetzeingang (RESET) der Treiberschaltung (1, 2) verbunden ist.
  2. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem Rücksetzeingang (RESET) der Treiberschaltung (1, 2) eine Logikschaltung (7) vorgeschaltet ist, die eingangsseitig zum einen mit der Steuereinheit (3, 4) und zum anderen über den Signalpfad (9) mit dem Signaleingang verbunden ist, wobei der Rücksetzeingang (RESET) der Treiberschaltung (1, 2) wahlweise durch die Steuereinheit (3, 4) und/oder den Signaleingang aktiviert werden kann.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Rücksetzeingang (RESET) der Treiberschaltung (1, 2) HIGH-aktiv ist und die Logikschaltung ein ODER-Glied aufweist.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Rücksetzeingang (RESET) der Treiberschaltung (1, 2) LOW-aktiv ist und die Logikschaltung ein UND-Glied (7) aufweist.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem die Steuereinheit (3, 4) umgehenden Signalpfad (9) zwischen dem Signaleingang (K115) für das Schaltelement und dem Rücksetzeingang (RESET) der Treiberschaltung (1, 2) ein Verzögerungselement (10) angeordnet ist.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement (10) eine Verzögerungszeit von mehr als 700 ms aufweist.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3, 4) einen Mikrocontroller (3) und eine mit dem Mikrocontroller (3) verbundene Überwachungseinheit (4) aufweist, wobei der Mikrocontroller (3) ausgangsseitig über die Steuerleitung (Control Line 1, Control Line 2) mit dem Steuereingang der Treiberschaltung (1, 2) verbunden ist, wohingegen die Überwachungseinheit (4) ausgangsseitig über die Rücksetzleitung (RESET) an die Treiberschaltung (1, 2) angeschlossen ist.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (3) und die Überwachungseinheit (4) an einem Datenbus (SPI) angeschlossen sind.
  9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbus (SPI) ein SPI-Bus ist.
  10. Verfahren zur Überprüfung der Rücksetzung der Treiberschaltung (1, 2) durch die Steuereinheit (3, 4) bei Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten:
    Aktivierung des Rücksetzeingangs der Treiberschaltung (1, 2) über die Rücksetzleitung durch die Steuereinheit (3, 4),
    Erfassung des Verhaltens einer durch das Stellglied beeinflussten Vorrichtung nach der Aktivierung des Rücksetzeingangs der Treiberschaltung (1, 2),
    Auswertung des Verhaltens der durch das Stellglied beeinflussten Vorrichtung zur Überprüfung einer ordnungsgemäßen Rücksetzung der Treiberschaltung (1, 2).
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Stellglied beeinflusste Vorrichtung eine Brennkraftmaschine ist und zur Ermittlung des Verhaltens der Brennkraftmaschine nach der Aktivierung des Rücksetzeingangs der Treiberschaltung (1, 2) die Drehzahl der Brennkraftmaschine gemessen wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach der Aktivierung des Rücksetzeingangs der Treiberschaltung (1, 2) die Drehzahl der Brennkraftmaschine in einem ersten Zeitpunkt und einem anschließenden zweiten Zeitpunkt gemessen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt größer als die Verzögerungszeit des Verzögerungsglieds ist.
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