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Die
Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein
derartiges System ist beispielsweise in Form eines Multiplex-Systems
zum Abfragen und Steuern von mehreren Komponenten eines Kraftfahrzeuges
aus der
EP 0 136 398
B1 bekannt. Bei diesem bekannten Multiplex-System sind
Sensoren und Aktuatoren, wie z. B. eine Lampe, ein Magnetventil und
ein Elektromotor, über
identische elektrische Unterverteilungseinrichtungen und über eine
zentrale Multiplex-Sendeeinheit mit intelligenten Modulen zur Ausführung spezieller
Kraftfahrzeugfunktionen verbunden. Aus der
EP 0 136 398 B1 geht bereits
die Aufgabe hervor, bei einem derartigen elektronischen Verbundsystem
mit geringem Aufwand einen weitgehend sicheren Betrieb zu ermöglichen
und dazu, z. B. bei Störungen
in einem Modul, das betreffende Modul auswechselbar zu gestalten.
Es ist jedoch wünschenswert,
bei einem Defekt in den Unterverteilungseinrichtungen auch diese
auswechselbar zu gestalten. Hierzu werden bei dem aus der
EP 0 136 398 B1 bekannten
System keine Maßnahmen
ergriffen.
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Weiterhin
ist aus der
DE 42 03
704 A1 ein Verfahren zur Initialisierung eines elektronischen
Regelsystems beschrieben, bei dem mehrere gleichartige Unterverteilungseinrichtungen
an ihren jeweiligen Einsatzort angepasst werden. Hierfür wird ein
Diagnosecomputer eingesetzt, der manuell bedient werden muss.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, bei identisch aufgebauten elektrischen
Unterverteilungseinrichtungen ein Auswech seln dieser Unterverteilungseinrichtungen
zu ermöglichen,
ohne Änderungen
der Hardware und/oder der Software in den neu eingesetzten Unterverteilungseinrichtungen,
z.B. zur Adaption an den Einsatzort, manuell durchführen zu müssen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß enthalten
die Unterverteilungseinrichtungen Mittel, z. B. Recheneinheiten, Schalteinrichtungen
und/oder Datenbusanschlüsse, durch
die ein Selbstlernen ihrer Zuordnung zu einem bestimmten Sensor
und/oder Aktuator durchführbar ist.
Nach dem Einbau einer Unterverteilungseinrichtung ermittelt demnach
diese Unterverteilungseinrichtung selbst, für welche Funktion und/oder
für welchen
Einsatzort sie vorgesehen ist. Eine Neu- oder Umprogrammierung der
Unterverteilungseinrichtungen zur Anpassung an den neuen Einsatzort
durch manuelle Maßnahmen,
wie Pincodierung oder Programmspeichertausch, entfällt. Das
Selbstlernen der Zuordnung der Unterverteilungseinrichtung zu ihrem Einsatzort
bzw. zu den an ihr angeschlossenen Sensoren und/oder Aktuatoren
ist beispielsweise durch Auswerten der Eingangssignale möglich, die
von angeschlossenen Sensoren abgegeben werden. Sind beispielsweise
die Unterverteilungseinrichtungen ausschließlich für gleiche Sensoren und/oder
Aktuatoren vorgesehen, wird der Selbstlernvorgang der Zuordnung
nur auf den Einsatzort gerichtet. Zur Durchführbarkeit des Selbstlernens
sind die Untereinrichtungen insbesondere mit geeigneter Software ausgestattet.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Gegenstand des
Patentanspruchs 2.
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Zum
Selbstlernen der insbesondere ortsbezogenen Zuordnung der Unterverteilungseinrichtungen
zu gleichen Sensoren und/oder Aktuatoren, wird ein Signal nacheinander
durch die Unterverteilungseinrichtungen durchgeschaltet. Hierzu
sind die Unterverteilungseinrichtungen vorteilhafterweise seriell miteinander
verschaltet. Dies ist eine besonders einfache Art und Weise gerade
eine ortsbezogene Zuordnung festzustellen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs
3.
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Erfindungsgemäß wirkt
eine elektronische Steuereinheit mit den Unterverteilungseinrichtungen zusammen.
Dazu ist beispielsweise die Steuereinrichtung mit allen Unterverteilungseinrichtungen,
vorzugsweise über
einen Datenbus, verbunden. In jedem Fall findet ein Datenaustausch
zwischen der Steuereinheit und den Unterverteilungseinrichtungen,
sowie vorzugsweise auch zwischen den Unterverteilungseinrichtungen
selbst, statt.
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In
der vorteilhaften Ausgestaltung nach Patentanspruch 4 gibt die zentrale
elektronische Steuereinheit das Signal aus, das durch die Unterverteilungseinrichtungen
durchgeschaltet wird, um die Zuordnung, insbesondere zum Einsatzort,
in den Unterverteilungseinrichtungen zu lernen.
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Unter
Zuhilfenahme einer elektronischen zentralen Steuereinheit kann der
Selbstlernvorgang in den Unterverteilungseinrichtungen vereinfacht werden,
während
ohne zentrale elektrische Steuereinheit erhöhte Anforderungen an die Hardware und/oder
die Software der Unterverteilungseinrichtungen selbst gestellt werden
müssen.
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Besonders
vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen elektronischen Verbundsystems
bei gleichartigen Aktuatoren der elektronischen Brennkraftmaschinensteue rung,
wie insbesondere bei Einspritzventilen oder bei Zündvorrichtungen
der Zündkerzen.
Hierbei kann z. B. für
jeden Zylinder in der Nähe
des Brennraums eine Unterverteilungseinrichtung für das jeweilige
Einspritzventil, für
die jeweilige Zündvorrichtung
und/oder für
brennraumnahe Sensoren vorgesehen werden. Hierbei ist das Selbstlernen
der ortsbezogenen Zuordnung mittels Durchschalten eines Signals
entsprechend der Zündreihenfolge
der Zylinder besonders einfach durchzuführen.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Sie zeigt ein elektronisches Verbundsystem
gemäß der Erfindung
am Beispiel einer Brennkraftmaschinensteuerung einer Brennkraftmaschine
mit vier Zylindern. Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ist jedoch auch
auf Brennkraftmaschinen mit beliebig vielen Zylindern anwendbar.
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Eine
zentrale elektronische Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 erhält entweder
direkt von Sensoren, z. B. einem Kurbelwellengeber 6 und
einem Nockenwellengeber 7, oder indirekt über einen Bus
Informationen über
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeuges.
Mit dem an der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 angeschlossenen
Bus, z. B. einem CAN-Bus, sind identische elektrische Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 verbunden,
die ihrerseits jeweils an einem der Einspritzventile EV1, EV2, EV3
oder EV4 angeschlossen sind. Die Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 sowie
die zentrale elektronische Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 sind über eine
Signalleitung (durchgezogene dünne
Linie) und Schalter S seriell miteinander verbindbar. Die Abschnitte
der Signalleitung führen
jeweils an einen Schalter S innerhalb jeder Unterverteilungseinrichtung.
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Die
Signalleitung kann entweder ein beliebiges von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 selbst
produziertes Signal oder auch ein ohnehin vorhandenes Sensorsignal,
wie z. B, das Signal des Kurbelwellengebers 6, führen. Das
Signal des Kurbelwellengebers, das die Position der Kurbelwelle
in Form eines Kurbelwellenwinkels sehr genau mitteilt, muß bei vielen
Funktionen der elektronischen Brennkraftmaschinensteuerung in Echtzeit
vorliegen. So wird vorzugsweise das Signal des Kurbelwellengebers
ohnehin direkt von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 an
alle Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 weitergegeben
(vgl. strichpunktierte Linie).
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Die
Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 berechnet abhängig von
den Informationen, die von den Sensoren 6 und 7 und über den
Bus übermittelt werden,
wann welcher Aktuator, insbesondere wann welches Einspritzventil
EV1, EV2, EV3 und EV4, angesteuert werden muß und gibt dies an die Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 weiter.
Dazu müssen
jedoch die Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 ihren
Einsatzort, d.h. für
welchen Aktuator (z.B. EV1, EV2, EV3 oder EV4) sie zuständig sind,
kennen. Da die Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 identisch
sind, ist ein Selbstlernen der Zuordnung insbesondere bei Austausch
von defekten Unterverteilungseinrichtungen oder bei Neueinbau von
Unterverteilungseinrichtungen notwendig.
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Hierzu
gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1, beispielsweise über den
Bus, ein Signal aus, das anzeigt, daß das Einspritzventil EV1 bzw. die
dem Einspritzventil EV1 zugeordnete Unterverteilungseinrichtung 2 angesprochen
wird. Gleichzeitig wird über
die Signalleitung von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 ein
Signal, z.B. das Signal des Kurbelwellengebers oder ein beliebiges
selbst erzeugtes Signal, ausgegeben. Ist die Zuordnung der Unterverteilungseinrichtungen
zu den Einspritzventilen EV1, EV2, EV3 und EV4 noch nicht bekannt,
sind sämtliche
Schalter S der Unterverteilungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 offen.
Die Unterverteilungseinrichtung, die als erste bzw. als einzige
das Signal über die
Signalleitung erhält,
in diesem Fall die Unterverteilungseinrichtung 2, lernt
ihre Zuordnung zu dem Einspritzventil EV1, speichert diese Zuordnung
ab, schließt
den Schalter S und quittiert den Abschluß ihres Selbstlernvorganges über den
Bus. Die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 erhält die Quittierung und
gibt im folgenden die Suche nach der Unterverteilungseinrichtung
auf den Bus aus, die dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist.
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Das
auf die Signalleitung ausgegebene Signal wird über den geschlossenen Schalter
S in der Unterverteilungseinrichtung 2 durch die Unterverteilungseinrichtung 2 durchgeschaltet
und nunmehr von der Unterverteilungseinrichtung 3 erhalten.
Die Unterverteilungseinrichtung 3 erkennt somit ihre Zuordnung
zum Einspritzventil EV2, speichert diese Zuordnung ab, schließt ihren
Schalter S und quittiert den Abschluß ihres Selbstlernvorgangs über den
Bus an die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1. Auf dieselbe
Art und Weise lernen auch die Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5 ihre
Zuordnung zu den Einspritzventilen EV3 und EV4.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
ist beliebig erweiterbar, beispielsweise können die Unterverteilungseinrichtungen 2 bis 5 außer den
Einspritzventilen EV1 bis EV4 weitere zylinderselektive Aktuatoren,
wie z. B. Zündvorrichtungen
zur Zündung
der Zündkerze
oder Antriebsvorrichtungen zur variablen Nockenwellenverstellung,
ansteuern. Auch wäre
es möglich,
daß die
Unterverteilungseinrichtungen 2 bis 5, die vorzugsweise
eine Recheneinheit enthalten, Eingangssignale erfassen und auswerten,
wie z. B. die Batteriespannung, die Motortemperatur, Klopfregelungs- oder Brennraumdiagnosegrößen oder
das Kurbelwellengebersignal. Somit können die Unterverteilungseinrichtungen
auch als untergeordnete Steuereinheiten für bestimmte Ansteuerfunktionen der
Aktuatoren, z. B. zur Rechnerentlastung der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 oder
als Notlaufsteuerung, verwendet werden. Bei Erweiterung des Software-Umfanges
kann auf die zentrale Steuereinheit 1 auch völlig verzichtet
werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen elektronischen Verbundsystem
ist jedoch nicht nur ein Selbstlernen der Zuordnung, sondern auch
eine Diagnose möglich,
die den Defekt einer Unterverteilungseinrichtung ermittelt. Dies
wird im folgenden am Beispiel eines Defekts in der Unterverteilungseinrichtung 3 erläutert:
Gibt
die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 auf dem Bus die
Anfrage nach der Unterverteilungseinrichtung aus, die dem Einspritzventil
EV2 zugeordnet ist, und hat die Unterverteilungseinrichtung 2 ihre
Zuordnung zum Einspritzventil EV1 bereits quittiert, müßte bei
geschlossenem Schalter S der Unterverteilungseinrichtung 2 das
Signal auf der Signalleitung durch die Unterverteilungseinrichtung 3 erfaßt werden.
Dadurch würde
die Unterverteilungseinrichtung 3 ihre Zuordnung zum Einspritzventil
EV2 feststellen. Ist dies beispielsweise durch einen Defekt in der
Unterverteilungseinrichtung 3 nicht möglich, schließt die Unterverteilungseinrichtung 3 den
Schalter S nicht. Somit wird weder ein Quittierungssignal der Unterverteilungseinrichtung 3 auf
den Bus ausgegeben noch erhalten die auf die Unterverteilungseinrichtung 3 nachfolgenden
Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5 das Signal
auf der Signalleitung, das zur Quittierung der Zuordnung zu den
Einspritzventilen notwendig wäre.
Da auf das Anfragesignal der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 nach der
dem Einspritzventil EV2 zugeordneten Unterverteilungseinrichtung
keine Quittierung innerhalb einer vorgegebenen Zeit erfolgt, erkennen
die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 und die Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5,
daß die
Unterverteilungseinrichtung 3 defekt ist.
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Daraufhin
gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 über den
Bus ein Signal aus, das anzeigt, daß im folgenden die dem Einspritzventil EV3
zugeordnete Unterverteilungseinrichtung 4 angesprochen
wird. Gleichzeitig schließen
die auf die defekte Unterverteilungseinrichtung folgenden Unterverteilungseinrichtungen
ihren Schalter S. Von den auf die defekte Unterverteilungseinrichtung 3 folgenden
Unterverteilungeinrichtungen 4 und 5 wird jeweils
ein selbst erzeugtes Signal über
die Signalleitung ausgegeben, das beipielsweise gleich dem im fehlerfreien
Fall von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 ausgegebenen
Signal ist. Dieses Signal wird in diesem Beispiel nur von der Unterverteilungseinrichtung 5 jedoch
nicht von der auf die defekte Unterverteilungseinrichtung 3 folgenden
Unterverteilungseinrichtung 4 erhalten. Dadurch erkennt
die Unterverteilungseinrichtung 4, daß sie dem Einspritzventil EV3
zugeordnet ist, speichert diese Zuordnung ab und quittiert dies über den
Bus. Auf diese Quittierung hin öffnen
die Unterverteilungseinrichtungen, die ihre Zuordnung noch nicht
gelernt haben, hier nur die Unterverteilungseinrichtung 5,
ihren Schalter S. Der weitere Selbstlernvorgang findet wie im fehlerfreien
Betrieb statt, mit der Ausnahme, daß nun das über die Signalleitung durchgeschaltete
Signal von der auf die defekte Unterverteilungseinrichtung folgenden
intakten Unterverteilungseinrichtung, hier von der Unterverteilungseinrichtung 4,
ausgegeben wird.
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Auf
diese Weise kann beispielsweise eine Notlaufsteuerung, die nur noch
die intakten Unterverteilungseinrichtungen 2, 4 und 5 ansteuert,
durchgeführt
werden. Darüber
hinaus ist in der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 vorzugsweise
ein Fehlerspeicher vorhanden, der in der Werkstatt den Hinweis gibt,
daß die
Unterverteilungseinrichtung 3, die dem Einspritzventil
EV2 zugeordnet ist, defekt ist. Wird diese defekte Unterverteilungseinrichtung 3 ausgewechselt,
ist manuell keine Adaption an den Einsatzort notwendig, da wie bereits
anfangs beschrieben, die neu eingesetzte Unterverteilungseinrichtung 3 selbst
lernt, daß sie
dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist.
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Somit
ist ein einfaches elektronisches Verbundsystem geschaffen, das bestimmte
Funktionen zur Rechnerentlastung der zentralen Steuereinheiten ausführt und
dabei eine einfache Handhabung bei Defekten ermöglicht.