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Die Erfindung betrifft eine Diagnoseeinrichtung
zum Überprüfen einen
elektronischen Steuersystems einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff
der Patentansprüche
1 und 2.
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In jüngerer Zeit werden Kraftfahrzeuge
mit elektronischen Steuersystemen ausgerüstet, um die verschiedenen
Komponenten der Maschine, z. B. Kraftstoffeinspritzer zur Verbesserung
des Fahrverhaltens, der Abgasemission, des Kraftstoffverbrauches
oder der Maschinenleistung zu steuern. Das elektronische Steuersystem
steuert die Komponenten basierend auf Informationen, die über Ausgangssignale
von verschiedenen Sensoren zum Feststellen der Maschinenbetriebsbedingungen
stammen. Wenn somit Fehlfunktionen der Komponenten und der Sensoren
auftreten, so ist der Betrieb der Maschine gestört.
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Durch die Verkomplizierung derartiger
elektronischer Steuersysteme wird es immer schwieriger, Fehler schnell
zu finden. Aus diesem Grund sollen die Kraftfahrzeugwerkstätten mit
Diagnoseeinrichtungen ausgerüstet
werden, um die elektronischen Steuersysteme schnell überprüfen zu können.
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Die
DE 30 28 850 A1 offenbart ein Prüfgerät für Kraftfahrzeuge,
das speziell in KFZ-Werkstätten Kennlinien
und Funktion von Motor und anderen Aggregaten mit vorgegebenen Richtwerten
vergleicht. Dazu umfaßt
das Prüfgerät einen
adressierten Speicher, der vorzugsweise als EPROM ausgebildet ist. Dieser
Speicher ist in einer abnehmbaren Kassette untergebracht, so daß es möglich ist,
Kassetten mir unterschiedlichen Prüfprogrammen gegeneinander auszutauschen
und im Prüfgerät zu verwenden.
Zur Abarbeitung eines auf der eingeschobenen Kassette gespeicherten
Prüfprogrammes
steht ein im Prüfgerät vorgesehener
Mikrocomputer zur Verfügung.
Die Informationsübertragung
zwischen KfZ und Prüfgerät wird zusätzlich auf
optischem Weg durch Lichtleiter vorgenommen.
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Die
DE 33 41 471 A1 beschreibt ein Instrument
für ein
Kraftfahrzeug, das mit einem Mikrorechner und einem nichtflüchtigen
Speicher ausgestattet ist, in dem fahrzeugspezifische Daten wie
beispielsweise Kennlinienfelder oder Zylinderzahl mittels einer
Programmiereinrichtung einspeicherbar sind Dieses Instrument wird
werkseitig in das KfZ eingebaut und verbleibt dort im Regelfall
bis zur Außerdienststellung
oder Verschrottung als individueller Bestandteil des KfZ. Es dient
jedoch nicht der Überprüfung eines
elektronischen Systems einer Brennkraftmaschine, sondern der Berechnung
und Aufbereitung von Betriebsinformationen für den Fahrer. So wird beispielsweise
aus zurückgelegter
Wegstrecke und der dafür
benötigten
Zeit die Geschwindigkeit berechnet. Es ist ferner ein Programm vorgesehen,
das ergänzend
zum bereits im Mikrorechner gespeicherten Hauptprogramm fahrzeugspezifische
Daten aus einem externen Speicher in den nichtflüchtigen Speicher lädt.
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Die
DE 28 24 190 A1 beschreibt eine Einrichtung
zum Steuern der Zünd-
und/oder Kraftstoffeinspritzvorgänge
und/oder weiterer Funktionen in einem Kraftfahrzeug. Diese Einrichtung
umfaßt
einen Mikroprozessor, einen Festwertspeicher, einen Arbeitsspeicher
und eine Eingabe/Ausgabeeinheit. Die Einrichtung ist in der Lage,
bei Empfang einen Diagnosebefehls, kraftfahrzeugspezifische Daten
an die Diagnoseeinrichtung zu liefern. Das Diagnoseprogramm ist
dabei in der Einrichtung selbst gespeichert und damit in jedem so
ausgestatteten Kraftfahrzeug unveränderlich ab Einbau der Einrich
tung vorhanden.
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Dies ist jedoch aufwendig und unflexibel,
da eine Fahrzeugdiagnose ohnehin nur von KfZ-Werkstätten oder
vergleichbaren Betrieben vorgenommen wird.
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Aus der japanischen Patentanmeldung
mit der Offenlegungsnummer 59-61740 ist eine Diagnoseeinrichtung
bekannt, bei der Lampen am Fahrzeug vorgesehen sind, die aufleuchten
oder blinken, wenn in den Sensoren oder Betätigungselementen, z. B. den
Einspritzern, Betriebsstörungen
auf treten. Die tatsächlichen
momentanen Zustände
der fehlerhaften Sensoren oder Betätigungselemente können jedoch
nicht durch die Lampen dargestellt werden.
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Aus der japanischen Patentanmeldung
mit der Offenlegungsnummer 58-12848 ist eine Diagnoseeinrichtung
bekannt, bei der eine exklusive Überprüfungsanordnung
vorgesehen ist, um die Pulsdauer der Kraftstoffeinspritzung und
die Maschinendrehzahl festzustellen und um zu überprüfen, ob die Leerlaufdrehzahl
normal ist. Die Überprüfungseinrichtung ist
nur für
die Überprüfung eines
speziellen Typs eines Fahrzeugs ausgelegt.
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Eine Diagnose "von außen", d h. ausgehend von einem externen
nur zeitweilig mit dem KfZ verbundenen Prüfgerät ist daher zweckmäßig. Ein
solches Prüfgerät, das im
wesentlichen dem in der
DE 30
28 850 A1 beschriebenen entspricht, ist in
5 veranschaulicht. Eine solche Diagnoseeinrichtung umfaßt eine
Diagnoseanordnung
102 und eine Speicherkassette
103,
die abnehmbar an der Anordnung
102 angebracht ist. Die
Speicherkassette
103 weist einen Speicher, z. B. ein ROM,
zum Speichern von Diagnoseprogrammen und festen Daten für Typ und Baujahr
einen Kraftfahrzeuges
100 auf. Es sind verschiedene Kassetten
103 für alle Fahrzeugtypen
vorgesehen, so daß das
Wartungspersonal eine Kassette für
das zu bearbeitende Fahrzeug aus sucht und diese an die Diagnoseanordnung
102 anbringt.
Zwischen der Speicherkassette
103 und dem elektronischen
Steuersystem
101 im Fahrzeug
100 wird eine Zwei-Weg-Kommunikation
zur Diagnose des elektronischen Steuersystems
101 durchgeführt.
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Wenn das elektronische Steuersystem 101 in
einem solchen Fahrzeug verbessert wird oder wenn das Diagnoseprogramm
in Übereinstimmung mit
der Verbesserung verändert
oder zusätzliche
Diagnosepunkte aufgrund von zusätzlichen
Sensoren oder Betätigungselementen
benötigt
werden, so muß man
eine andere Speicherkassette benützen.
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Da das ROM, in welchem Diagnoseprogramme
und feste Daten gespeichert sind, in der Speicherkassette bei deren
Herstellung montiert wird, können
die Daten und Programme in der KfZ-Werkstatt nicht überarbeitet,
bzw. überschrieben
werden Eine einfache Überprüfung eines
verbesserten Fahrzeuges ist somit durch die Bedienungsperson nicht möglich. Um
weiterhin verschiedene Motorfahrzeuge zu untersuchen, muß eine große Anzahl
von Speicherkassetten für
die verschiedenen Fahrzeugtypen in der Werkstatt vorhanden sein,
was die Investitionen der Werkstatt wesentlich erhöht.
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Als Speicher für die Diagnoseanordnung wird
normalerweise ein maskendruck-programmierbares ROM oder ein EPROM
verwendet, wie dies auch in der
DE 30 28 850 A1 vorgesehen ist.
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Um eine Maske für ein maskendruck-programmierbares
ROM zu fixieren, wird jedoch viel Zeit benötigt. Auch das Speichern von
neuen Programmen in das EPROM benötigt viel Zeit. Darüber hinaus muß für jeden
neuen Speicher eine vollständig
neue Kassette vorgesehen sein, was die Kosten hebt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Diagnoseeinrichtung der eingangs genannten An dahingehend weiterzubilden,
daß ein
Diagnosehauptprogramm für
eine Fahrzeugmaschine entsprechend dem zu untersuchenden Fahrzeugtyp leicht
ohne Änderung
der Speicherkassette veränderbar
ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Diagnoseneinrichtung
nach einem der Ansprüche
1 oder 2 gelöst.
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Weitere Merkmale ergeben sich aus
dem Unteranspruch und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindung. Diese werden im folgenden anhand von Abbildungen
näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 eine
schematisierte Darstellung eines Diagnoserystems;
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2a und 2b Blockdiagramme des Systems;
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3 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Systems bzw, zur Erläuterung des Verfahrens;
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4 eine
schematische Darstellung einer Diagnoseanordnung und eines externen
Speichers; und
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5 eine
schematisierte Darstellung eines herkömmlichen Systems.
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Wie in 1 gezeigt,
ist ein Automobil 1 mit einem elektronischen Steuersystem 2 versehen,
um verschiedene Komponenten einer Maschine E zu steuern Das elektronische
Steuersystem 2 ist an einen externen Verbinder 24 angeschlossen.
Eine tragbare Diagnoseeinrichtung 25 ist vorgesehen, die
einen Mikrocomputer umfaßt,
der in einem Gehäuse 25a angebracht
ist. Das Gehäuse
weist einen Verbinder 26 auf, der mir dem Verbinder 24 des
Steuersystems 2 über
ein Adapterkabel 27 verbindbar ist.
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Die Diagnoseanordnung 25 umfaßt einen Betriebsschalter 43,
eine Flüssigkristallanzeige 31, einen
Anzeigeabschnitt 30 bestehend aus mehreren LED-Anzeigen
und ein Tastenfeld 32.
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Ein Verbinder 33 ist vorgesehen,
um eine abnehmbare Speicherkassette 34 anzukoppeln.
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Wie in den 2a und 2b gezeigt,
umfaßt das
elektronische Steuersystem 2 eine Zentralprozessoreinheit
(CPU) 3, einen Speicher mir wahlfreiem Zugriff (RAM) 4,
einen Lesespeicher (ROM) 5, ein Eingangs-Inrerface 6 und
ein Ausgangs-Interface 7. Die CPU 3, das RAM 4,
das ROM 5, das Eingangs- und das Ausgangs-Interface 6 bzw. 7 sind
untereinander über
einen Bus 8 verbunden. Programme und Daten zum Steuern
der Maschine E und feste Daten, wie z. B. Daten betreffend den Fahrzeugtyp,
sind im ROM 5 gespeichert. Der CPU 3, dem Eingangs-
und dem Ausgangs-Interface 6 bzw. 7 und einem
Treiber 18 wird elektrischer Strom aus einer Quelle BV über eine
Konstantspannungsschaltung 45 zugeführt.
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In das Eingangs-Interface 6 wird
ein Kühlmittel-Temperatursignal
Tw von einem Kühlmittel-Temperatursensor 9,
ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssignal λ von einem
O2-Sensor 10, ein Einlaßluftmengensignal
Q von einem Ansaugluftmengenfühler 11,
ein Klimaanlagenbetriebssignal SWa von einem Klimaanlagenschalter 12,
ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13,
ein Leerlaufsignal SWi von einem Leerlaufschalter 14, ein
Drosselklappenöffnungsgradsignal Θ von einem
Drosselklappenpositionssensor 15, ein Neutralpositionssignal
SWn von einem Neutralschalter 16 in einem Getriebe sowie
ein Motordrehzahlsignal N von einem Motordrehzahlsensor 17 zugeführt. Diese
Signale werden im RAM 4 nach einer Verarbeitung von Daten
in Übereinstimmung
mit einem im ROM 5 gespeicherten Programm gespeichert.
Die CPU 3 gibt jeweils Steuersignale ab, die dem Treiber 18 über das
Ausgangs-Interface 7 zugeführt werden Der Treiber 18 gibt
Signale zum Steuern einer Behältersteuerung 19 eines
Kraftstoffdampf-Emissionskontrollsystems, eines EGR-Betätigungselementes 20 (Abgas-Rezirkulationssystem) eines
Leerlaufsteuerungsbetätigungsorgans 21,
einer Zündspule 22 und
mehrerer Kraftstoffeinspritzer 23 ab.
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Der Treiber 18 führt weiterhin
Signale zu Signallampen 23a. Die Signallampen 23a sind
im elektronischen Steuersystem 2 vorgesehen, um Anomalitäten des
Systems 2 anzuzeigen Wenn eine derartige Anomalität im System 2 über eine
Selbstdiagnosefunktion festgestellt wird, so wird ein entsprechender
Fehlercode aus dem ROM 5 ausgelesen, um so mehrere der
Lämpchen 23a anzuschalten
bzw. blinken zu lassen, um so den Fehlercode erkennbar zu machen.
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Die Diagnoseanordnung 25 umfaßt eine Steuereinheit 28 und
eine Stromversorgungsquelle 29. Die Steuereinheit 28 umfaßt eine
CPU 36, ein RAM 37, Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse 39 und 40 (I/O-Anschlüsse) und
einen Zeitgeber 38. Diese Elemente sind untereinander über einen
Bus 35a verbunden Ein Taktpulsgenerator 42 ist
vorgesehen, um Synchronisationspulse zu erzeugen. Ein RAM 41 und ein
ROM 44 sind in der Speicherkassette 34 angeordnet
und mit dem Bus 35a über
einen Bus 35b und dem Verbinder 33 verbunden.
Das RAM 41 ist so ausgebildet und angeordnet, daß ein Hauptprogramm
für die
Diagnose des Steuersystems 2 eines Fahrzeugs speicherbar
ist. Das ROM speichert ein besonderes Diagnoseprogramm sowie ein Bootstrap-Programm, das weiter
unten näher
beschrieben wird. Die Eingänge
des I/O-Eingangs 40 sind mir dem Ausgangs-Interface 7 des
Steuersystems 2 über
die Verbinder 24 und 26 sowie den Adapter 27 so
verbunden, daß Ausgangssignale
der Sensoren und Schalter 9 bis 17 aufgenommen
werden können.
Die Ausgänge
I/O Interface 40 sind mit dem Anzeigeabschnitt 30 verbunden
Weiterhin sind Eingänge
des I/O-Interface 39 mit dem Tastenfeld 32 verbunden,
so daß ein
Betriebsartenauswahlsignal abhängig
von der Betätigung
des Tastenfeldes 32 abgebbar ist. Weiterhin ist der I/O-Eingang 39 mit
dem Ausgangs-Interface 7 verbunden. Die Ausgänge des I/O-Interface 39 sind
mit dem Eingangs-Interface
6 und der Anzeige 31 verbunden.
Die Stromversorgung 29 zum Versorgen der CPU 36 und
der I/O-Eingänge
bzw. -Ausgänge 39 und 40 ist
mit der Quelle BV über
den Betriebsschalter 43 verbunden.
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Wie in 4 gezeigt,
wird gemäß der vorliegenden
Endung die Diagnoseanordnung 25 über einen Abzweigverbinder 26a mit
einem frei programmierbaren Computer 60 als externem Speicher
verbunden. Dieser weist eine Floppy-Disk-Einheit 70 und
eine Floppy-Disk 80 auf. Auf diese Weise wird der I/O-Eingang 39 mit
dem Computer 60 verbunden. Hauptprogramme zum Diagnostizieren
von Maschinen verschiedener Fahrzeugtypen sind auf der Floppy-Disk 80 gespeichert.
Wenn das im ROM gespeicherte Diagnoseprogramm nicht verwendet werden kann,
da das elektronische Steuersystem 2 des zu überprüfenden Fahrzeugs
geändert
oder Sensoren bzw. Betätigungselemente
hinzugefügt
wurden, so wird ein entsprechendes auf der Floppy Disk 80 gespeichertes
Hauptprogramm in das RAM 41 geladen, so daß nun eine
Diagnose in Übereinstimmung
mit dem geladenen Programm erfolgen kann
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Vor Durchführung des Diagnoseprogramms wird
das Steuersystem 2 mit der Diagnoseanordnung 25 über den
Adapter 27 verbunden. Eine Kassette 34 wird an
die Diagnoseanordnung 25 angeschlossen. Weiterhin wird
der Computer 60 mit der Diagnoseanordnung 25 verbunden
und eine Floppy Disk 80 in die Floppy-Disk-Einheit 70 eingeschoben
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Im folgenden wird der Betrieb des
erfindungsgemäßen Systems
bzw. wird das erfindungsgemäße Verfahren
unter Bezug auf das Flußdiagramm
nach 3 erläutert. Zunächst wird
die Maschine gestartet. Dann wird das folgende Diagnoseprogramm
bei laufender Maschine durchgeführt.
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Der Betriebsschalter 43 wird
angeschaltet und das ROM 44 in der Kassette 34 ausgewählt. Das RAM 37 in
der Diagnoseanordnung 25 wird aktiviert. Demzufolge werden
Adressräume
der CPU 36 adressiert, woraufhin ein im ROM 44 gespeichertes Bootstrap-Programm
beginnt.
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In einem Schritt 50 werden
der I/O-Eingang 39 zum Laden des Diagnoseprogramms und
das RAM 37 zum Speichern des Diagnoseprogramms initialisiert.
In einem Schritt 51 wird ein Lademodul des Bootstrap-Programms
zum Laden des Diagnoseprogamms vom ROM 44 zum RAM 37 übertragen.
In einem Schritt 52 wird das RAM 41 in der Kassette 34 anstelle
des ROMs 44 ausgewählt,
so daß die
gesamten Adressräume
der CPU 36 durch das RAM 37 und das RAM 41 gebildet
werden. Nun wird das Lademodul, das im RAM 37 gespeichert
ist, abgearbeitet, so daß ein Übertragungsanforderungssignal
an den Computer 60 und das RAM 41 gegeben wird. Das
im RAM 37 gespeicherte Lademodul wird durchgeführt und
sendet ein Datenanforderungssignal an den Computer 60,
so daß ein
auf der Floppy Disk 80 gespeichertes Diagnoseprogramm in
das RAM 41 übertragen
wird. In einem Schritt 53 wird abgefragt, ob das Laden
des Diagnoseprogramms beendet wurde. Wenn nicht, so kehrt das Programm
zum Schritt 52 zurück
und fährt
mit dem Laden fort. Nach Beendigung des Ladevorgangs springt das
Programm zu einem Schritt 54.
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Im Schritt 54 wird eine
Interrupt-Vektortabelle aufgebaut.
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In einem Schritt 55 springt
das Programm zu einer ersten gespeicherten Adresse des Diagnoseprogramms
(gespeichert im RAM 41) und arbeitet diese ab.
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Auf diese Weise können verschiedene Programme
in das RAM 41 aus einem externen Speicher geladen werden,
so daß das
Fahrzeug ohne Ändern der
Speicherkassette 34 untersucht werden kann, und zwar auch
dann, wenn die Sensoren, die Betätigungselemente
und das Steuersystem sich nach Herstellung des elektronischen Steuersystems 2 ändern.
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Das ROM 44 kann so aufgebaut
sein, daß es ein
Programm zum direkten Übertragen
des Diagnoseprogramms von der Floppy Disk 80 über eine
exklusive Floppy-Disk-Einheit 70 ohne Verwendung eines
Computers 60 übertragen
läßt. Die
Speicherkassette 34 wird weiterhin vorzugsweise mit einer
Backup-Batterie ausgestattet, so daß ein Diagnoseprogramm direkt
in das RAM 41 über
ein I/O-Interface geladen werden kann.
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Aus obigem geht hervor, daß mit der
vorliegenden Erfindung ein Diagnosesystem aufgezeigt wird, bei dem
ein Diagnoseprogramm in Übereinstimmung
mit Änderungen
des Typs des zu untersuchenden elektronischen Steuersystems, der
Sensoren oder dergleichen änderbar
ist.