DE102006024181B4

DE102006024181B4 - Signaltransfersystem zum Verteilen von Motorpositionssignalen an mehrere Steuermodule

Info

Publication number: DE102006024181B4
Application number: DE102006024181A
Authority: DE
Inventors: Michael R. Saline Grimes; Lawrence P. Rochester Hills Carrion
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: CN1892720B; DE102006024181A1; US20060271272A1; CN1892720A; US7389177B2

Abstract

Signaltransfersystem für ein Fahrzeug, das umfasst:
eine Welle, die in einem Motor rotierend angetrieben wird;
einen Sensor, der auf eine Rotation der Welle anspricht und der auf der Grundlage der Rotation ein Datensignal erzeugt;
einen seriellen Datenbus, der das Datensignal empfängt und der auf der Grundlage des Datensignals ein repliziertes Datensignal erzeugt;
ein erstes Steuermodul, das das replizierte Datensignal empfängt und das den Betrieb des Fahrzeugs auf der Grundlage des replizierten Datensignals regelt,
dadurch gekennzeichnet,
dass der serielle Datenbus einen Kommunikationsbus sowie ein Replikationsmodul umfasst,
dass das Replikationsmodul das replizierte Datensignal durch Verstärken des Datensignals erzeugt,
dass das erste Steuermodul das durch den Kommunikationsbus verteilte replizierte Datensignal empfängt,
dass das replizierte Datensignal an ein zweites Steuermodul gesendet wird,
dass das erste Steuermodul ein Motorsteuermodul umfasst, welches den Motorbetrieb regelt, und
dass das zweite Steuermodul ein Getriebesteuermodul umfasst, das den...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Signaltransfersystem und ein Verfahren zum Transferiren von Datensignalen gemäß den Ansprüchen 1 und 6.
Ein Fahrzeugmotor umfasst Komponenten, die zusammenarbeiten, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Diese Komponenten umfassen eine Kurbelwelle, Zylinder, Kolben, Kraftstoffeinspritzeinrichtungen und Zündkerzen, aber sind nicht auf diese beschränkt. Ein Motor- oder Antriebsstrangsteuermodul regelt den Motorbetrieb auf der Grundlage von Motorbetriebsparametern, die eine Rotationsposition der Kurbelwelle und eine Rotationsposition einer Nockenwelle umfassen, aber nicht auf diese beschränkt sind.
Ein Sensor überwacht die Kurbelwellenposition und erzeugt ein Kurbelwellenpositionsdatensignal auf der Grundlage hiervon. Ein anderer Sensor überwacht die Nockenwellensposition und erzeugt ein Nockenwellenpositionsdatensignal auf der Grundlage hiervon. Die Signale können durch mehrere Steuermodule verwendet werden, die den Fahrzeugbetrieb regeln. Eine Verteilung der Signale an die mehreren Steuermodule führt zu einer Degenerierung oder Abschwächung der Signale. Als ein Ergebnis werden Rauschen und andere Mängel bei den Signalen erzeugt, was eine Signal- und Steuergenauigkeit verringert.
Die DE 196 10 609 B4 offenbart ein Signaltransfersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterer Stand der Technik ist aus der nachveröffentlichten DE 10 2005 022 714 A1 und der DE 101 51 679 A1 bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Signaltransfersystem anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Signaltransfersystem gemäß Anspruch 1 oder durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einer Ausführungsform ist die Welle eine Kurbelwelle, und das Datensignal gibt die Rotationsposition der Kurbelwelle an.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Welle eine Nockenwelle, und das Signal gibt die Rotationsposition der Nockenwelle an.
Bei einer weiteren Ausführungsform erzeugt das Replikationsmodul das replizierte Datensignal.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform verarbeitet das erste Steuermodul das replizierte Datensignal und erzeugt auf der Grundlage des replizierten Datensignals ein Steuersignal.
Bei einer weiteren Ausführungsform spricht der Sensor auf ein Zahnrad an, das für eine Rotation an der Welle befestigt ist.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich, die hierin nachfolgend bereitgestellt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsignaltransfersystems, das einen Signalbus umfasst, gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsignaltransfersystems, wobei der Signalbus in einem ersten Steuermodul integriert ist; und
3 ein Flussdiagramm, das Schritte erläutert, die durch das Fahrzeugsignaltransfersystem ausgeführt werden.
Zu Klarheitszwecken werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC von application specific integrated circuit), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmenprogramme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik und/oder andere geeignete Bauteile, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
In Bezug auf 1 ist ein Fahrzeug 10 schematisch erläutert. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Motor 12, ein Getriebe 14 und eine Kopplungseinrichtung 16. Das Getriebe 14 kann eines von verschiedenen Typen, die in der Technik bekannt sind, ein Handschaltgetriebe, ein Automatikgetriebe, ein stufenloses Getriebe (CVT von continuosly variable transmission) oder ein automatisiertes Schaltgebtriebe (AMT von automated manual transmission), umfassen, aber ist nicht auf diese beschränkt. Die Kopplungseinrichtung 16 kann in Abhängigkeit von dem spezifischen Getriebetyp eine Kupplung oder einen Drehmomentwandler umfassen. Der Motor 12 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, das über die Kopplungseinrichtung 16 zu dem Getriebe 14 transferiert wird.
Der Motor 12 umfasst eine Kurbelwelle 18, die durch Kolben (nicht gezeigt) rotierend angetrieben wird. Die Kolben werden während des Verbrennungsvorganges in Zylindern (nicht gezeigt) angetrieben. Ein Zahnrad 20 ist für eine Rotation an der Kurbelwelle 18 befestigt. Das Rad 20 umfasst eine Vielzahl an gleichmäßig beabstandeten Zähnen 22. Das Rad 20 umfasst jedoch auch einen übergroßen Abstand oder Zwischenraum zwischen einem Paar Zähnen 22. Obwohl ein beispielhaftes Rad 20 zum Beispiel 60 gleich beabstandete Zähne aufweisen könnte, umfasst das beispielhafte Rad 58 Zähne mit einem Zwischenraum dazwischen, der eine Breite aufweist, die gleich zwei Zähnen ist. Eine Rotationsposition des Zwischenraums gibt eine Rotationsposition der Kurbelwelle 18 an.
Ein Sensor 24 überwacht die Rotation des Rads 20 und erzeugt auf der Grundlage der Rotationsposition des Rads 20 ein Impulsdatensignal. Spezieller wird das Signal High, wenn eine sich nähernde Kante 22 durch den Sensor 24 detektiert wird, und bleibt High, wenn der Zahn 22 den Sensor 24 passiert. Wenn die sich entfernende Kante des Zahns 22 durch den Sensor 24 detektiert wird, wird das Signal Low und bleibt Low, bis die sich nähernde Kante eines benachbarten Zahns 22 detektiert wird. Der Zwischenraum liefert für den Sensor 24 einen Referenzpunkt. Spezieller kann die Position der Kurbelwelle 18 auf der Grundlage des verlängerten Abstands zwischen Signalimpulsen, die sich während der Rotation des Rads 20 aus dem Zwischenraum ergeben, bestimmt werden. Die Rotationsposition der Kurbelwelle 18 kann an jedem Punkt auf der Grundlage des Abstands zwischen einem momentanen Impuls und dem verlängerten Low-Impuls, der sich aus einem Durchgang des Zwischenraums ergibt, bestimmt werden.
Der Motor 12 umfasst auch eine Nockenwelle 19, die durch die Kurbelwelle 18 rotierend angetrieben wird. Die Nockenwelle 19 regelt ein Öffnen und Schließen von Einlass- und Auslassventilen (nicht gezeigt) des Motors 12. Ein Sensor 25 überwacht eine Rotationsposition der Nockenwelle 19 auf der Grundlage eines Zahnrades (nicht dargestellt), wie es oben auf ähnliche Weise in Bezug auf das Überwachen der Rotationsposition der Kurbelwelle 18 beschrieben ist.
Das Fahrzeug 10 umfasst auch erste bzw. zweite Steuermodule 26 bzw. 28. Das erste Steuermodul 26 und das zweite Steuermodul 28 erzeugen auf der Grundlage des Datensignals Steuersignale, um den Fahrzeugbetrieb zu regeln. Zum Beispiel kann das erste Steuermodul 26 ein Motorsteuermodul (ECM von engine control module) umfassen, das den Motorbetrieb regelt. Das zweite Steuermodul 28 kann ein Getriebesteuermodul (TCM von transmission control module) umfassen, das den Betrieb des Getriebes 14 regelt. Obwohl zwei Steuermodule dargestellt sind, sei angemerkt, dass zusätzliche Steuermodule implementiert sein können, die auf der Grundlage des Datensignals Steuersignale erzeugen.
Das Fahrzeug 10 umfasst des weiteren einen seriellen Bus 30, der das Datensignal von dem Sensor 24 empfangt. Der serielle Bus 30 erzeugt durch Verstärken des ursprünglichen Datensignals ein repliziertes Datensignal. Spezieller umfasst der serielle Bus einen Kommunikationsbus 32 und ein Replikationsmodul 34. Das Replikationsmodul 34 verstärkt das Datensignal, um die Stromstärke des Datensignals zu erhöhen. Der Kommunikationsbus 32 verteilt Datensignale an die ersten und zweiten Steuermodule 26, 28.
Das replizierte Datensignal wird durch den seriellen Datenbus 30 an die Steuermodule 26, 28 verteilt. Es sei weiterhin angemerkt, dass das ursprüngliche Signal mindestens einem der Steuermodule 26, 28 geliefert werden kann. Der serielle Datenbus 30 ist elektrisch isoliert, um in dem Fall eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Spannungsspitze bei einer verbundenen Komponente eine Verfälschung des Datensignals zu verhindern. Spezieller umfasst der serielle Datenbus 30 eine elektrische Masse (nicht dargestellt). Obwohl der serielle Bus 30 als eine unabhängige Komponente dargestellt ist, sei angenommen, dass der serielle Bus 30 in einem der Steuermodule integriert sein kann (siehe 2).
Bezugnehmend auf 3 erläutert ein Flussdiagramm den Signaltransfervorgang der vorliegenden Erfindung. In Schritt 110 spricht ein Sensor 24, 25 auf die Rotationsposition einer Welle 18, 19 an. In Schritt 112 wird auf der Grundlage der Rotationsposition ein Datensignal erzeugt. In Schritt 114 wird das Datensignal zu dem seriellen Datenbus 30 geführt. In Schritt 116 wird das Datensignal durch den seriellen Bus 30 verstärkt und repliziert. In Schritt 118 wird das replizierte Datensignal an die ersten und zweiten Steuermodule 26, 28 verteilt. Das ursprüngliche, nicht replizierte Datensignal kann ebenfalls zu mindestens einem der ersten und zweiten Steuermodule 26, 28 transferiert werden. In Schritt 120 erzeugen die ersten und zweiten Steuermodule 26, 28 auf der Grundlage des replizierten Datensignals jeweilige Steuersignale.
Die vorliegende Erfindung beseitigt Rauschen oder Fehler in dem ursprünglichen Datensignal durch elektrisches Isolieren des Datensignals und Verwenden eines seriellen Datenbusses 30, um ein repliziertes Datensignal zu verstärken und zu erzeugen. Der serielle Bus 30 verteilt das verstärkte, replizierte Datensignal an die ersten und zweiten Steuermodule 26, 28. Als ein Ergebnis empfangen die Steuermodule 26, 28 das replizierte Datensignal mit einem minimalen Rausch- und/oder Fehlerumfang.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung, dass ein Signaltransfersystem zum Regeln des Betriebs eines Verbrennungsmotors eine Welle umfasst, die in einem Motor rotierend angetrieben wird. Ein Sensor spricht auf die Rotation der Welle an und erzeugt auf der Grundlage der Rotation ein Datensignal. Ein Kommunikationsbus empfangt das Datensignal und erzeugt auf der Grundlage davon ein repliziertes Datensignal. Ein erstes Steuermodul empfangt das replizierte Datensignal und regelt den Betrieb des Fahrzeuges auf der Grundlage des replizierten Datensignals.

Claims

Signaltransfersystem für ein Fahrzeug, das umfasst: eine Welle, die in einem Motor rotierend angetrieben wird; einen Sensor, der auf eine Rotation der Welle anspricht und der auf der Grundlage der Rotation ein Datensignal erzeugt; einen seriellen Datenbus, der das Datensignal empfängt und der auf der Grundlage des Datensignals ein repliziertes Datensignal erzeugt; ein erstes Steuermodul, das das replizierte Datensignal empfängt und das den Betrieb des Fahrzeugs auf der Grundlage des replizierten Datensignals regelt, dadurch gekennzeichnet, dass der serielle Datenbus einen Kommunikationsbus sowie ein Replikationsmodul umfasst, dass das Replikationsmodul das replizierte Datensignal durch Verstärken des Datensignals erzeugt, dass das erste Steuermodul das durch den Kommunikationsbus verteilte replizierte Datensignal empfängt, dass das replizierte Datensignal an ein zweites Steuermodul gesendet wird, dass das erste Steuermodul ein Motorsteuermodul umfasst, welches den Motorbetrieb regelt, und dass das zweite Steuermodul ein Getriebesteuermodul umfasst, das den Betrieb eines über eine Kopplungseinrichtung mit dem Motor koppelbaren Getriebes regelt.
Signaltransfersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Kurbelwelle ist und das Datensignal eine Rotationsposition der Kurbelwelle angibt.
Signaltransfersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Nockenwelle ist und das Datensignal eine Rotationsposition der Nockenwelle angibt.
Signaltransfersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuermodul das replizierte Datensignal verarbeitet und auf der Grundlage des replizierten Datensignals ein Steuersignal erzeugt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor auf ein Zahnrad anspricht, das für eine Rotation an der Welle befestigt ist.
Verfahren zum Transferieren von Datensignalen in einem Signaltransfersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um den Betrieb eines Verbrennungsmotors zu regeln, das umfasst, dass: eine Rotationsposition der Welle des Motors überwacht wird; das Datensignal auf der Grundlage der Rotationsposition erzeugt wird; das Datensignal an den seriellen Datenbus transferiert wird; das replizierte Datensignal durch Verstärken des Datensignals vom Replikationsmodul erzeugt wird; und dass der Betrieb des Motors und des Getriebes auf der Grundlage des replizierten Datensignals geregelt wird.