EP1313936B1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1313936B1
EP1313936B1 EP01956406A EP01956406A EP1313936B1 EP 1313936 B1 EP1313936 B1 EP 1313936B1 EP 01956406 A EP01956406 A EP 01956406A EP 01956406 A EP01956406 A EP 01956406A EP 1313936 B1 EP1313936 B1 EP 1313936B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
control unit
signals
request signals
peripheral control
detected
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01956406A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1313936A1 (de
Inventor
Juergen Moessinger
Andreas Raff
Juergen Gross
Michael Gerlach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1313936A1 publication Critical patent/EP1313936A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1313936B1 publication Critical patent/EP1313936B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine.
  • the central control unit transmits request signals to the peripheral control unit.
  • the peripheral controller acts on the basis of these request signals consumers with control signals.
  • the consumers are, in particular, injectors which control the metering of fuel into the internal combustion engine.
  • the peripheral control unit checks the request signals and / or further signals for plausibility, such as, for example DE-A-196 22 399 known.
  • the security of the control can be significantly increased.
  • the central control unit only provides simply configured request signals which define only the beginning and the end of the injection.
  • the peripheral controller then converts these into certain current and voltage profiles required to drive the injectors are.
  • the peripheral controller can perform monitoring of the injectors and the power amplifiers.
  • individual adaptation to the injectors is possible.
  • the central control unit can be used globally for various injectors. This results in a significant cost savings, since the central control unit can be manufactured in large quantities, since the adaptation to the different injectors in the peripheral control unit takes place.
  • FIG. 1 in block diagram of the device according to the invention
  • FIG. 2 a block diagram of the peripheral controller
  • FIG. 3 different block time applied signals
  • FIG. 4 a flowchart illustrating the procedure of the invention.
  • the invention is preferably used in internal combustion engine, especially in auto-ignited internal combustion engines.
  • the fuel metering is controlled by means of injectors, which are actuated by means of electromagnetic valves or by means of piezo actuators. These injectors, or these valves or actuators are referred to below as consumers.
  • a central control unit is designated by 100. These are fed signals from various sensors. This is, on the one hand, a first sensor 110, which provides a signal FP with regard to the driver's request, a second sensor 120, which supplies signal NW with respect to the camshaft revolution, and a third sensor 130, which supplies a signal KW with respect to the crankshaft position. As sensors 120 and / or 130 sensors in particular the increment or segment gears are used. These sensors provide pulses at a fixed angular distance.
  • the central control unit supplies a peripheral control unit 150 with various request signals A1 to A8.
  • the number of request signals preferably corresponds to the number of consumers to be controlled.
  • the central control unit 100 forwards the signal KW with respect to the crankshaft position to the peripheral control unit 150.
  • the request signals A1 to A8 are each transmitted via a line.
  • the peripheral control unit 150 is in turn connected by lines to the consumers 161 to 168. These are each supplied with the control signals S1 to S8.
  • the illustrated embodiment is an internal combustion engine with eight cylinders.
  • the procedure according to the invention can also be used with internal combustion engines with different numbers of cylinders.
  • the peripheral control unit 150 is connected via a switching means 170 which can be controlled by the central control unit 100 to a supply voltage Ubat.
  • the central control unit 100 determines request signals A1 to A8. These request signals determine the beginning, the end and thus the duration of the fuel metering. In accordance with trained consumers, this signal can be used directly to control a switching means for energizing a consumer, in particular a solenoid valve. The problem now is when consumers are used, which require the exact control of a particular current waveform and / or a specific voltage waveform.
  • fast-switching solenoid valves which are initially charged with an increased voltage, which is also referred to as booster voltage.
  • booster voltage which is also referred to as booster voltage.
  • the current is regulated to a holding current.
  • This current profile is preferably realized by means of special output stage components or output stage circuits. If these final stage components are integrated in the central control unit, then a different central control unit must be manufactured for each injector type. If, in contrast, the final stage is arranged structurally separate from the injectors, then can occur during data transmission between the central control unit and the power amplifier errors.
  • a peripheral control unit 150 which converts the general request signals into special control signals and at the same time carries out a diagnosis, in particular of the request signals.
  • the diagnostic result is preferably reported back to the central control unit 100 via the CAN bus. It is particularly advantageous that with a correspondingly recognized error, the central control unit by pressing the switching means 170, the peripheral control unit and thus the consumer can put out of service.
  • peripheral control unit effects a phase shift of 90 °. This means that the control signals for a particular cylinder are only triggered when the plausibility check is completed, that is, the request signal is complete. This makes it possible to prevent the control of the corresponding consumer and / or all consumers in case of failure.
  • the peripheral control unit 150 essentially comprises a first monitor 210, which is supplied with the signal KW, a second monitor 220, to which the request signals A1 to A8 are fed, a drive calculation 230 and an output stage 240, which supply the control signals S1 to S8 provides.
  • the output stage is arranged structurally separate from the peripheral control unit 150.
  • the drive calculation 230 is acted upon by the first monitoring and the second monitoring with signals and provides a signal to the power amplifier 240.
  • the power amplifier 240 reports a signal to the second monitor 220.
  • the first and the second monitor exchange signals.
  • the second monitor 220 applies a signal to the CAN bus.
  • FIG. 3 Different signals are plotted over time.
  • different angular ranges of the crankshaft and in FIG. 3b exemplarily permissible request signals are marked for a first group of consumers.
  • subfigure 3c are for a second group of consumers different angular ranges of the crankshaft and in 3d figure example permissible request signals marked.
  • FIG. 3e is a subsection of the FIG. 3a and in 3d figure a section of the FIG. 3b shown enlarged.
  • angle ranges are marked with vertical lines.
  • the en pursueenden request signals are shown in part 3B.
  • the angular range between the point t1 and the point t3 denotes the angle range in which a request signal A1 is permitted for a first consumer.
  • the angular range between the point t3 and the point t5 denotes the angular range in which a request signal A3 for a second consumer is allowed.
  • the angular range between the point t5 and the point t7 denotes the angular range in which a request signal A5 for a third consumer is allowed.
  • the angle range between the point t7 and the point t1 indicates the angular range in which a request signal A7 is allowed for a fourth consumer.
  • the distance between each two points defines in the illustrated example an angular range of 180 ° crankshaft angle.
  • the conditions are shown in an internal combustion engine with 8 cylinders. In an internal combustion engine with a smaller Zlinderiere the angular ranges can be selected to be correspondingly larger.
  • FIG. 3 a special embodiment for an internal combustion engine with 8 cylinders is shown.
  • the consumers are divided into two groups, with the angular ranges of two cylinders of the same group immediately adjoin one another. Angular ranges of two cylinders of different groups may overlap.
  • the angle ranges can also be selected so that a gap remains between the angular ranges of two cylinders of the same group. This means that there is an angular range in which request signals are inadmissible.
  • the angle ranges can be arbitrary depending on the requirement.
  • FIGS. 3a to 3d the conditions are shown in an internal combustion engine with 8 cylinders.
  • the angular ranges are correspondingly smaller.
  • subfigures 3a to 3d only a simple embodiment with only a partial injection.
  • further partial injections may be provided.
  • subfigures 3e and 3f show an enlarged view of the angular range between t1 and t3 and the corresponding request signals.
  • the injection is divided into a pilot injection between the points t11 and t12 and a main injection between the points t13 and t14.
  • the first monitoring 210 performs a plausibility check of the request signals A1 to A8 with the crankshaft signal KW. In this case, errors are detected if the request signal is outside the specific angular ranges of the crankshaft. It will, as in FIG. 3
  • the allowable angular range for the first request signal is defined by times t1 and t3. According to the invention, it is checked whether the request signal starts and / or ends in a corresponding angular range.
  • crankshaft signal and a camshaft signal can be processed.
  • the request signal is recognized as plausible. If the number of cylinders is equal, these angular ranges may overlap. This is for example at a Internal combustion engine with 8 cylinders, as it is in FIG. 3 is shown, the case.
  • a proper request signal is only recognized if the duration of the fuel injection has a certain length, i. H. Distance between the times t13 and t14 is greater than a first threshold or it is less than a second threshold. If the signal is shorter than the threshold value, the request signal is too short or it can be assumed that a glitch occurs. If the request signal is too long, it is assumed that a permanent injection. Corresponding errors are detected by the second monitor 220.
  • the central control unit If the first or the second monitoring detects a corresponding error, this is transmitted via CAN bus to the central control unit. This then takes appropriate action in particular an emergency operation is initiated or turned off the peripheral control unit, thus deactivating the power amplifiers.
  • the drive calculation 230 calculates the required current profile and / or voltage profile to suitably drive the loads.
  • This signal passes power amplifier 240.
  • a device as known from the prior art can be used.
  • an output stage with at least one high-side switch and at least one low-side switch is used.
  • a common high-side switch is used for all consumers or a group of consumers. By appropriate control of the high and the low-side switch then a corresponding current / voltage profile is achieved at the consumer.
  • One working cycle ie one engine revolution, consists of two crankshaft revolutions. This means that the peripheral control unit can not immediately recognize in which of the two crankshaft revolutions it is located. This means, for example, that the peripheral control unit does not clearly recognize whether the angular range between t1 and t3 or the angular range between t5 and t7 is present. This requires synchronization.
  • the procedure is as follows. In a first step, it is checked whether a permissible request signal is present. In this case, preferably all checks are performed. If it is detected that the request signal lies within the permissible angular range, the synchronization has taken place. If it is detected that the request signal is not within the permissible angular range, it is checked that the request signal is plausible in the angular range which is phase-shifted by 360 °. If this is the case, a resynchronization takes place. If the request signal is also inadmissible in this angular range, then an error is detected.
  • the output stage also performs a fault monitoring. It can thus be provided that the currents flowing through the consumer and / or the voltage values dropping at the load or at components of the output stage are monitored.
  • the voltage across a so-called booster capacitor This booster capacitor provides the increased voltage required at power up, which is typically greater than the supply voltage. If the output stage detects a corresponding error, then this is also reported to the second monitoring and passed on from there via the CAN bus to the central control unit.
  • a first query 400 checks whether two request signals A1 to A8 occur simultaneously. In particular, it is checked whether the beginning and / or the end of two request signals occur simultaneously or almost simultaneously.
  • a query 410 checks whether a special operating state exists.
  • the case may occur that is metered into two cylinders at the same time. This is the case, for example, in internal combustion engine with 8 cylinders, if a Nacheinsprtizung done for exhaust aftertreatment.
  • a special operating state there is no error in the case of two request signals occurring at the same time if the two request signals each occur within their permissible angular range or permissible period of time.
  • step 420 If such a special operating state does not exist, the program ends in step 420.
  • step 420 errors are detected and a corresponding signal is output via the CAN bus. If two request signals A1 to A8 occur simultaneously, then a short circuit between two lines between the central control unit and the peripheral control unit is assumed.
  • step 410 may be omitted.
  • the query 400 detects simultaneous injections, it immediately proceeds to step 420 and detects errors.
  • a query 430 checks whether the request signals occur within a permitted angular range. This means that it is checked whether the request signals of a particular cylinder in the corresponding angular range exists. For example, the request signal for the first cylinder must occur between point t1 and t3, for example.
  • the program ends in step 420. If all conditions are satisfied, the query 440 follows.
  • Query 440 checks if the duration of the request signal is too long or too short. If this is the case, d. H. the request signal is too long or too short, the program ends with step 420. If the duration of the request signal meets the required condition, step 450 follows. This query checks whether the duration of the injection is plausible. Usually, the request signal is significantly shorter than a segment.
  • step 450 it is checked whether the distance between two request signals satisfies certain criteria.
  • the distance between two request signals must be greater than a threshold value, this is not the case, so the program also ends with step 420. If this is the case, that is, the distances between the request signals are plausible, then step 460 follows the distance between two partial injection checked for plausibility. This means it will check if the distance between the points t12 and t13 assumes a permissible value.
  • the number of partial injections is counted. For monitoring purposes, this determined number of partial injections is compared with the number of partial injections transmitted by the central control unit. For this it is necessary that the central control unit or the peripheral control unit transmits the corresponding number via the CAN bus.
  • step 460 it is checked whether the current and / or voltage values measured and / or detected by the final stage assume plausible values. If this is not the case, then the program also ends with step 420. If this is the case, then in step 470 a fault-free operation is recognized.
  • the output stage 240 carries out a fault monitoring and transmits a signal to the monitoring if a corresponding fault exists. In this embodiment, the query 460 merely checks whether a corresponding error signal from the output stage 240 is present.
  • the check on the permissible angular range that is, the query 430 takes place as the last query. If the query 430 detects that the request signal is not within the permissible angular range, then it is checked that the request signal is plausible in the angular range which is phase-shifted by 360 °. If this is the case, a resynchronization takes place. is the request signal in this angular range also inadmissible, it is detected on error.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.
  • Zur Steuerung ist eine Zentralsteuereinheit und eine Peripheriesteuereinheit vorgesehen. Die Zentralsteuereinheit übermittelt Anforderungssignale an die Peripheriesteuereinheit. Die Peripheriesteuereinheit beaufschlagt ausgehend von diesen Anforderungssignalen Verbraucher mit Steuersignalen. Bei den Verbrauchern handelt es sich insbesondere um Injektoren, die die Kraftstoffzumessung in die Brennkraftmaschine steuern.
  • Besonders Vorteilhaft hierbei ist es, dass die Peripheriesteuereinheit die Anforderungssignale und/oder weitere Signale auf Plausibilität prüft, wie z.B. aus DE-A-196 22 399 bekannt. Dadurch kann die Sicherheit der Ansteuerung deutlich erhöht werden. Ferner ist Vorteilhaft, dass die Zentralsteuereinheit lediglich einfach ausgestaltete Anforderungssignale bereitstellt, die lediglich den Beginn und das Ende der Einspritzung definieren. Die Peripheriesteuereinheit setzt diese dann in bestimmt Strom- und Spannungsprofile um, die zur Ansteuerung der Injektoren erforderlich sind. Desweiteren kann die Peripheriesteuereinheit eine Überwachungen der Injektoren und der Endstufen durchführen. Ferner ist durch die Verwendung einer Peripheriesteuereinheit eine individuelle Anpassung an die Injektoren möglich. Andererseits kann aber die Zentralsteuereinheit global für verschiedene Injektoren eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Kosteneinsparung, da die Zentralsteuereinheit in großer Stückzahl gefertigt werden kann, da die Anpassung an die unterschiedlichen Injektoren in der Peripheriesteuereinheit erfolgt.
  • Aus der DE 198 21 561 ist ein Verfahren einer Vorrichtung zur Überwachung von elektromagnetischem Verbraucher bekannt. Dort wird die Spannung und/oder der Strom, der durch einen Boosterkondensator fließt bzw. an dem Boosterkondensator anliegt auf Plausibilität überwacht.
  • Desweiteren ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines Verbrauches aus der DE 195 39 071 bekannt. Dort werden die Verbraucher in wenigsten zwei Gruppen aufgeteilt. Wobei die kostenintensiven und aufwendigen Bauelemente jeweils nur einfach für eine Gruppe vorgesehen sind.
    • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert.
  • Es zeigen Figur 1 in Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 ein Blockdiagramm der Peripheriesteuereinheit, Figur 3 verschiedene Blockzeit aufgetragenen Signale und Figur 4 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die erfindungsgemäße Erfindung wird bevorzugt bei Brennkraftmaschine, insbesondere bei selbstzündenen Brennkraftmaschinen, angesetzt. Dort wird die Kraftstoffzumessung mittels Injektoren gesteuert, die mittels elektromagnetischer Ventile oder mittels Piezo-Aktoren betätigt werden. Diese Injektoren, bzw. diese Ventile oder Aktoren werden im folgenden als Verbraucher bezeichnet.
  • In Figur 1 sind die wesentlichsten Elemente der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Eine Zentralsteuereinheit ist mit 100 bezeichnet. Dieser werden Signale verschiedener Sensoren zugeführt. Dies ist zum einen ein erster Sensor 110, der ein Signal FP bezüglich des Fahrerwunsches bereitstellt, ein zweiter Sensor 120, der Signal NW bezüglich der Nockenwellenumdrehung liefert und ein dritter Sensor 130 der ein Signal KW bezüglich der Kurbelwellenstellung liefert. Als Sensoren 120 und/oder 130 werden insbesondere Sensoren die Inkrement- oder Segmenträder abtasten eingesetzt. Diese Sensoren liefern Impulse mit festem Winkelabstand.
  • Die Zentralsteuereinheit beaufschlagt eine Peripheriesteuereinheit 150 mit verschieden Anforderungssignalen A1 bis A8. Die Zahl der Anforderungssignale entspricht dabei vorzugsweise der Anzahl der anzusteuernden Verbraucher. Desweiteren leitet die Zentralsteuereinheit 100 das Signal KW bezüglich der Kurbelwellenstellung an die Peripheriesteuereinheit 150 weiter. Bevorzugt werden die Anforderungssignale A1 bis A8 jeweils über eine Leitung übertragen. Ferner sind die Zentralsteuereinheit 100, die Peripheriesteuereinheit 150 und weitere nicht dargestellte Einheiten über ein Kommunikationssystem, das insbesondere als CAN-Bus ausgebildet ist, verbunden.
  • Die Peripheriesteuereinheit 150 ist wiederum mittels Leitungen mit den Verbrauchern 161 bis 168 verbunden. Diese werden jeweils mit den Steuersignalen S1 bis S8 beaufschlagt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Brennkraftmaschine mit acht Zylindern. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann aber auch Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderzahl eingesetzt werden.
  • Die Peripheriesteuereinheit 150 steht über ein Schaltmittel 170, das von der Zentralsteuereinheit 100 ansteuerbar ist mit einer Versorungsspannung Ubat in Verbindung.
  • Ausgehend von verschiedenen Größen, die den Betriebszustand, die Umgebungsbedingungen und/oder den Fahrerwunsch charakterisieren bestimmt die Zentralsteuereinheit 100 Anforderungssignale A1 bis A8. Diese Anforderungssignale bestimmen den Beginn, dass Ende und damit die Dauer der Kraftstoffzumessung. Bei entsprechend ausgebildeten Verbrauchern können dieses Signal unmittelbar zur Ansteuerung eines Schaltmittel zur Bestromung eines Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils eingesetzt werden. Problematisch ist nun, wenn Verbraucher verwendet werden, die zur exakten Ansteuerung eines bestimmten Stromverlaufes und/oder eines bestimmten Spannungsverlaufes bedürfen.
  • Häufig werden schnell schaltende Magnetventile eingesetzt, die zu Beginn mit einer erhöhten Spannung, die auch als Boosterspannung bezeichnet wird, beaufschlagt werden. Im weiteren Verlauf wird der Strom auf einen Haltestrom abgeregelt. Dieser Stromverlauf wird vorzugsweise mittels spezieller Endstufenbauteilen oder Endstufenschaltungen realisiert. Werden diese Endstufenbauelemente in die Zentralsteuereinheit integriert, so muß für jeden Injektortyp eine andere Zentralsteuereinheit gefertigt werden. Wird dagegen die Endstufe baulich getrennt von den Injektoren angeordnet, so können bei der Datenübertragung zwischen der Zentralsteuereinheit und der Endstufe Fehler auftreten.
  • Erfindungsgemäß ist deshalb eine Peripheriesteuereinheit 150 vorgesehen, die die allgemeinen Anforderungssignale in spezielle Steuersignale umsetzt und gleichzeitig eine Diagnose, insbesondere der Anforderungssignale, durchführt. Das Diagnoseergebnis wird vorzugsweise über den CAN-Bus an die Zentralsteuereinheit 100 zurückgemeldet. Besonders Vorteilhaft ist es, dass bei einem entsprechend erkanntem Fehler die Zentralsteuereinheit durch betätigen des Schaltmittels 170 die Peripheriesteuereinheit und damit auch die Verbraucher außer Betrieb setzten kann.
  • Neben der Überwachung der Anforderungssignale A1 bis A8 ist auch eine Diagnose der Injektoren und/oder der entsprechenden Beschaltungen der Endstufenbausteine möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist es, dass die Peripheriesteuereinheit eine Phasenverschiebung um 90° bewirkt. Dies bedeutet, die Steuersignale für einen bestimmten Zylinder werden erst ausgelöst, wenn die Plausibilisierung abgeschlossen ist, das heißt das Anforderungssignal vollständig vorliegt. Dadurch ist es möglich, bei einem Fehler die Ansteuerung des entsprechenden Verbrauchers und/oder aller Verbraucher zu unterbinden.
  • Eine detaillierte Darstellung der Peripheriesteuereinheit ist in Figur 2 dargestellt. Bereits in Figur 1 beschriebene Element sind in Figur 2 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die Peripheriesteuereinheit 150 beinhaltet im Wesentlichem eine erste Überwachung 210, der dass Signal KW zugeleitet wird, eine zweite Überwachung 220, der die Anforderungssignale A1 bis A8 zugeleitet werden, eine Ansteuerungberechnung 230 sowie eine Endstufe 240, die die Steuersignale S1 bis S8 bereitstellt. Bei einer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die Endstufe baulich getrennt von der Peripheriesteuereinheit 150 angeordnet ist.
  • Die Ansteuerberechnung 230 wird von der ersten Überwachung und der zweiten Überwachung mit Signalen beaufschlagt und liefert ein Signal an die Endstufe 240. Die Endstufe 240 meldet ein Signal an die zweite Überwachung 220. Desweiteren tauschen die erste und die zweite Überwachung Signale aus. Die zweite Überwachung 220 beaufschlagt den CAN-Bus mit einem Signal.
  • In Figur 3 sind verschiedene Signale über der Zeit aufgetragen. In Teilfigur 3a sind für eine erste Gruppe von Verbrauchern verschiedene Winkelbereiche der Kurbelwelle und in Figur 3b beispielhaft zulässige Anforderungssignale gekennzeichnet. In Teilfigur 3c sind für eine zweite Gruppe von Verbrauchern verschiedene Winkelbereiche der Kurbelwelle und in Figur 3d beispielhaft zulässige Anforderungssignale gekennzeichnet. In Figur 3e ist ein Teilbereich der Figur 3a und in Figur 3d ein Teilbereich der Figur 3b vergrößert dargestellt.
  • In Figur 3a sind für eine erste Gruppe von Verbrauchern Winkelbereiche mit senkrechten Linien markiert. Die ensprechenden Anforderungssignale sind in Teilfigur 3B dargestellt. Der Winkelbereich zwischen den Punkt t1 und dem Punkt t3 kennzeichnet den Winkelbereich in dem ein Anforderungssignal A1 für einen ersten Verbraucher zulässig ist. Der Winkelbereich zwischen den Punkt t3 und dem Punkt t5 kennzeichnet den Winkelbereich in dem ein Anforderungssignal A3 für einen zweiten Verbraucher zulässig ist. Der Winkelbereich zwischen den Punkt t5 und dem Punkt t7 kennzeichnet den Winkelbereich in dem ein Anforderungssignal A5 für einen dritten Verbraucher zulässig ist. Der Winkelbereich zwischen den Punkt t7 und dem Punkt t1 kennzeichnet den Winkelbereich in dem ein Anforderungssignal A7 für einen vierten Verbraucher zulässig ist. Der Abstand zwischen jeweils zwei Punkten definiert in dem dargestellten Beispiel einen Winkelbereich von 180° Kurbelwellenwinkel. Dabei sind die Verhältnisse bei einer Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern dargestellt. Bei einer Brennkraftmaschine mit kleinerer Zlinderzahl können die Winkelbereiche entsprechend größer gewählt werden.
  • Entsprechend sind in Figur 3c und 3d die Winkelbereiche und die Anforderungssignale einer zweiten Gruppe von Verbrauchern dargestellt. Jeweils in der Zündreihenfolge aufeinander folgende Verbraucher sind unterschiedlichen Gruppen von Verbrauchern zugeordnet.
  • In der Figur 3 ist eine spezielle Ausführungsform für eine Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern dargestellt. Dabei sind die Verbraucher in zwei Gruppen eingeteilt, wobei die Winkelbereiche zweier Zylinder der gleichen Gruppe unmittelbar aneinander anschließen. Winkelbereiche zweier Zylinder unterschiedlicher Gruppen können sich überlappen. Die Winkelbereiche können auch so gewählt werden, dass zwischen den Winkelbereichen zweier Zylinder der gleichen Gruppe eine Lücke verbleibt. Dies bedeutet es besteht ein Winkelbereich in dem Anforderungssignale unzulässig sind. Die Winkelbereiche können je nach Anforderung beliebig vorgeben sein.
  • Wesentlich ist, dass für jedes Anforderungssignal ein Winkelbereich vorgegeben ist. Tritt das Anforderungssignal in diesem Winkelbereich auf, so wird es als plausibel erkannt. Die Winkelbereiche der einzelnen Anforderungssignale können sich dabei überlappen, mit einem Abstand aufweisen und sich berühren.
  • In den Figuren 3a bis 3d sind die Verhältnisse bei einer Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern dargestellt. Bei einer Brennkraftmaschine mit kleinerer Zylinderzahl sind die Winkelbereiche entsprechend kleiner.
  • Dabei ist in den Teilfiguren 3a bis 3d lediglich eine einfache Ausgestaltung mit lediglich einer Teileinspritzung dargestellt. Bei weiteren Ausgestaltungen, insbesondere bei Brennkraftmaschinen die mit einem Abgasnachbehandlungssystem ausgerüstet sind, können noch weitere Teileinspritzungen vorgesehen sein. Dies wird in Teilfigur 3e und 3f verdeutlicht, die eine vergrößerte Darstellung des Winkelbereichs zwischen t1 und t3 und den entsprechenden Anforderungssignalen zeigen. Dabei ist die Einspritzung in eine Voreinspritzung zwischen den Punkten t11 und t12 sowie eine Haupteinspritzung zwischen den Punkten t13 und t14 aufgeteilt.
  • Die erste Überwachung 210 führt eine Plausibilisierung der Anforderungssignale A1 bis A8 mit dem Kurbelwellensignal KW durch. Dabei wird auf Fehler erkannt, wenn dass Anforderungssignal außerhalb der bestimmten Winkelbereiche der Kurbelwelle liegt. Dabei wird, wie in Figur 3 dargestellt, beispielsweise der zulässige Winkelbereich für das erste Anforderungssignal durch die Zeitpunkte t1 und t3 definiert. Erfindungsgemäß wird überprüft, ob das Anforderungssignal in einem entsprechenden Winkelbereich beginnt und/oder endet.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform kann anstelle des Kurbelwellensignals auch ein Nockenwellensignal verarbeitet werden.
  • Liegt das entsprechende Anforderungssignal innerhalb dieses Winkelbereichs, so wird das Anforderungssignal als plausibel erkannt. Bei entsprechender Zylinderzahl können sich diese Winkelbereiche überlappen. Dies ist beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern, wie es in Figur 3 dargestellt ist, der Fall.
  • Desweiteren wird ein ordnungsgemäßes Anforderungsignal nur erkannt, wenn die Dauer der Kraftstoffeinspritzung eine bestimmte Länge aufweist, d. h. Abstand zwischen den Zeitpunkten t13 und t14 größer ist, als ein erster Schwellenwert bzw. er ist kleiner als ein zweiter Schwellenwert. Ist das Signal kürzer als der Schwellenwert so ist das Anforderungssignal zu kurz oder es ist von einem Störimpuls auszugehen. Ist das Anforderungssignal zu lang so ist von einer Dauereinspritzung auszugehen. Entsprechende Fehler werden von der zweiten Überwachung 220 erkannt.
  • Erkennt die erste oder die zweite Überwachung ein entsprechenden Fehler, so wird dieser über CAN-Bus der Zentralsteuereinheit übermittelt. Diese ergreift dann entsprechenden Maßnahmen insbesondere wird ein Notfahrbetrieb eingeleitet bzw. die Peripheriesteuereinheit abgeschaltet und damit die Endstufen deaktiviert.
  • Ausgehende von den Anforderungssignalen A1 und A8 und dem Kurbelwellensignal KW berechnet die Ansteuerberechnung 230 das erforderliche Stromprofil und/oder Spannungsprofil, um die Verbraucher geeignet anzusteuern. Dieses Signal gelangt Endstufe 240. Als Endstufe kann bspw. eine Einrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, eingesetzt werden. Vorzugsweise wird eine Endstufe mit wenigsten einem High-Side-Schalter und wenigsten einem Low-Side-Schalter verwendet. Vorzugsweise wird ein gemeinsamer High-Side-Schalter für alle Verbraucher oder eine Gruppe von Verbrauchern eingesetzt. Durch entsprechendes Ansteuern der High- und der Low-Side-Schalter wird dann eine entsprechendes Strom/Spannungsprofil am Verbraucher erzielt.
  • Ein Arbeitszyklus, das heißt eine Motorumdrehung, besteht aus zwei Kurbelwellenumdrehungen. Dies bedeutet die Peripheriesteuereinheit kann nicht unmittelbar erkennen, in welchem der beiden Kurbelwellenumdrehungen sie sich befindet. Dies bedeutet die Peripheriesteuereinheit erkennt beispielsweise nicht eindeutig, ob der Winkelbereich zwischen t1 und t3 oder der Winkelbereich zwischen t5 und t7 vorliegt. Hierzu ist eine Synchronisation erforderlich.
  • Zur Synchronisation wird wie folgt vorgegangen. In einem ersten Schritt wird überprüft, ob ein zulässiges Anforderungssignal vorliegt. Dabei werden vorzugsweise alle Überprüfungen durchgeführt. Wird erkannt, dass das Anforderungssignal im zulässigen Winkelbereich liegt, so ist die Synchronisation erfolgt. Wird erkannt, dass das Anforderungssignal nicht im zulässigen Winkelbereich liegt, so wird überprüft, das Anforderungssignal in dem um 360° phasenverschobenen Winkelbereich plausibel ist. Ist dies der Fall, so erfolgt eine Neusynchronistion. Ist das Anforderungssignal in diesem Winkelbereich ebenfalls unzulässig, so wird auf Fehler erkannt.
  • Üblicherweise ist vorgesehen, dass die Endstufe ebenfalls eine Fehlerüberwachung durchführt. So kann vorgesehen sein, dass die durch den Verbraucher fließende Ströme und/oder die am Verbraucher oder an Bauteilen der Endstufe abfallenden Spannungswerte überwacht werden. Insbesondere ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Spannung an einem so genannten Boosterkondensator zu überwachen. Dieser Boosterkondensator stellt die beim Einschaltvorgang erforderliche erhöhte Spannung, die in der Regel größer als die Versorgungsspannung ist, bereit. Erkennt die Endstufe einen entsprechenden Fehler, so wird dieser ebenfalls an die zweite Überwachung gemeldet und von dort über den CAN-Bus an die Zentralsteuereinheit weitergegeben.
  • Die Vorgehensweise zur Überwachung und Plausibilisierung der Signale ist in Figur 4 anhand eines Flußdiagramms dargestellt. Eine erste Abfrage 400 überprüft, ob zwei Anforderungssignale A1 bis A8 gleichzeitig auftreten. Insbesondere wird überprüft ob der Beginn und/oder das Ende zweier Anforderungssignale gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig auftritt.
  • Ist dies der Fall, das bedeute, dass zwei Anforderungssignale gleichzeitig vorliegen, so überprüft ein Abfrage 410 ob ein Sonderbetriebszustand vorliegt. In diesem Sonderbetriebszuständen kann der Fall eintreten, dass in zwei Zylinder gleichzeitig zugemessen wird. Dieser ist bspw. bei Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern der Fall, wenn eine Nacheinsprtizung zur Abgasnachbehandlung erfolgt. In einem solchen Sonderbetriebszustand liegt bei zwei gleichzeitig auftretenden Anforderungssignalen kein Fehler vor, wenn die beiden Anforderungssignale jeweils innerhalb ihres zulässigen Winkelbereichs oder zulässigen Zeitraums auftreten.
  • Liegt ein solcher Sonderbetriebszustand nicht vor, so endet das Programm in Schritt 420. In Schritt 420 wird auf Fehler erkannt und ein entsprechendes Signal über den CAN-Bus abgegeben. Treten zwei Anforderungssignale A1 bis A8 gleichzeitig auf, so ist von einem Kurzschluß zwischen zwei Leitungen zwischen der Zentralsteuereinheit und der Peripheriesteuereinheit auszugehen.
  • Bei Brennkraftmaschinen, bei denen solche gleichzeitige Einspritzung nicht vorkommen könne, kann der Schritt 410 entfallen. In diesem Fall wird, wenn die Abfrage 400 gleichzeitige Einspritzungen erkennt, unmittelbar auf Schritt 420 übergegangen und auf Fehler erkannt.
  • Erkennt die Abfrage 400, dass keine der Signale A1 bis A8 gleichzeitig auftreten, so überprüft eine Abfrage 430, ob die Anforderungssignale in einem erlaubten Winkelbereich auftreten. Das bedeutet es wird überprüft, ob die Anforderungssignale eines bestimmten Zylinder in dem entsprechenden Winkelbereich vorliegt. So muß Anforderungssignal für den ersten Zylinder bspw. zwischen dem Punkt t1 und t3 auftreten.
  • Ist eine der Bedingungen nicht erfüllt, das heißt das Anforderungssignal tritt außerhalb eines bestimmten Winkelbereichs der Kurbelwelle oder der Nockenwelle und/oder außerhalb eines bestimmten Zeitraumes auf, so endet das Programm in Schritt 420. Sind alle Bedingungen erfüllt, so folgt die Abfrage 440.
  • Die Abfrage 440 überprüft, ob die Dauer des Anforderungssignals zu lang oder zu kurz ist. Ist dies der Fall, d. h. das Anforderungssignal ist zu lang oder zu kurz so endet das Programm mit Schritt 420. Erfüllt die Dauer des Anforderungssignals die geforderte Bedingung, so folgt Schritt 450. Diese Abfrage überprüft, ob die Dauer der Einspritzung plausibel ist. Üblicherweise ist das Anforderungssignal deutlich kürzer als ein Segment.
  • In Abfrage 450 wird überprüft, ob der Abstand zwischen zwei Anforderungssignalen bestimmten Kriterien genügt. Insbesondere muß der Abstand zwischen zwei Anforderungssignalen größer als ein Schwellenwert sein, ist dies nicht der Fall, so endet das Programm ebenfalls mit Schritt 420. Ist dies der Fall, das heißt die Abstände zwischen den Anforderungssignalen sind plausibel, so folgt Schritt 460. Vorzugsweise wird der Abstand zwischen zwei Teileinspritzung auf Plausibilität geprüft. Dies bedeutet es wird überprüft, ob der Abstand zwischen den Punkten t12 und t13 einen zulässigen Wert annimmt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl der Teileinspritzungen gezählt wird. Zur Überwachung wird diese ermittelte Anzahl der Teileinspritzungen mit der Zahl der Teileinspritzung, die von der Zentralsteuereinheit übermittelt werden, verglichen. Hierzu ist es erforderlich, das die Zentralsteuereinheit oder die Peripheristeuereinheit die entsprechende Zahl über den CAN-Bus übermittelt.
  • In Schritt 460 wird überprüft, ob der Strom und/oder Spannungswerte, die von der Endstufe gemessen und/oder erfaßt werden, plausible Werte annehmen. Ist die nicht der Fall, so endet das Programm ebenfalls mit Schritt 420. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 470 auf fehlerfreien Betrieb erkannt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Endstufe 240 eine Fehlerüberwachung durchführt und bei Vorliegen eines entsprechenden Fehlers ein Signal an die Überwachung übermittelt. Bei dieser Ausgestaltung überprüft die Abfrage 460 lediglich, ob ein entsprechendes Fehlersignal von der Endstufe 240 vorliegt.
  • In Figur 4 erfolgen die verschiedenen Überprüfungen zeitlich nacheinander. Die Reihenfolge der Überprüfungen kann auch anders gewählt werden. Besonders Vorteilhaft ist es, wenn die Abfragen parallel abgearbeitet werden.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die Überprüfung auf den zulässigen Winkelbereich, das heißt die Abfrage 430 als letzte Abfrage erfolgt. Erkennt die Abfrage 430, dass das Anforderungssignal nicht im zulässigen Winkelbereich liegt, so wird überprüft, das Anforderungssignal in dem um 360° phasenverschobenen Winkelbereich plausibel ist. Ist dies der Fall, so erfolgt eine Neusynchronistion. Ist das Anforderungssignal in diesem Winkelbereich ebenfalls unzulässig, so wird auf Fehler erkannt.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Zentralsteuereinheit und einer Peripheriesteuereinheit, wobei die Zentralsteuereinheit Anforderungssignale, die den Beginn und das Ende der Kraftstoffzumessung bestimmen, an die Peripheriesteuereinheit übermittelt und die Peripheriesteuereinheit wenigstens zwei Verbraucher mit Steuersignalen beaufschlagt, wobei die Peripheriesteuereinheit die Anforderungssignale und/oder weitere Signale auf Plausibilität überprüft, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn ein Beginn und/oder ein Ende zweier Anforderungssignale gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig auftreten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nicht auf Fehler erkannt wird, wenn ein Sonderbetriebszustand vorliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn eines der Anforderungssignale außerhalb eines bestimmten Winkelbereichs der Kurbel- oder der Nockenwelle und/oder außerhalb eines bestimmten Zeitraumes auftreten.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kein Fehler erkannt wird, wenn ein Sonderbetriebszustand vorliegt und wenn das erste und das zweite Anforderungssignal innerhalb eines zulässigen Winkelbereichs oder eines zulässigen Zeitraums auftreten.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn eines der Anforderungssignale kürzer als ein erster Schwellenwert und/oder länger als ein zweiter Schwellenwert ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn der Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Anforderungssignal kleiner als ein Schwellenwert ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn Stromwerte und Spannungswerte im Bereich einer Endstufe unplausible Werte annehmen.
  8. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Zentralsteuereinheit und einer Peripheriesteuereinheit, wobei die Zentralsteuereinheit Anforderungssignale, die den Beginn und das Ende der Kraftstoffzumessung bestimmen, an die Peripheriesteuereinheit übermittelt und die Peripheriesteuereinheit wenigstens zwei Verbraucher mit Steuersignalen beaufschlagt, wobei die Peripheriesteuereinheit die Anforderungssignale und/oder weitere Signale auf Plausibilität überprüft, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sein, die einen Fehler erkennen, wenn ein Beginn und/oder ein Ende zweier Anforderungssignale gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig auftreten.
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