DE4420425A1 - Elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen mit identisch aufgebauten elektrischen Unterverteilungseinrichtungen - Google Patents
Elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen mit identisch aufgebauten elektrischen UnterverteilungseinrichtungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Ver
bundsystem in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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 Sen
soren und Aktuatoren, wie z. B. eine Lampe, ein Magnet
ventil und ein Elektromotor, über identische elektrische
Unterverteilungseinrichtungen und über eine zentrale Mul
tiplex-Sendeeinheit mit intelligenten Modulen zur Ausfüh
rung spezieller Kraftfahrzeugfunktionen verbunden. Aus
der EP 0 136 398 B1 geht bereits die Aufgabe hervor, bei
einem derartigen elektronischen Verbundsystem mit gerin
gem Aufwand einen weitgehend sicheren Betrieb zu ermögli
chen und dazu, z. B. bei Störungen in einem Modul, das
betreffende Modul auswechselbar zu gestalten. Es ist je
doch wünschenswert, bei einem Defekt in den Untervertei
lungseinrichtungen auch diese auswechselbar zu gestalten.
Hierzu werden bei dem aus der EP 0 136 398 B1 bekannten
System keine Maßnahmen ergriffen.
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 müs
sen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
Erfindungsgemäß enthalten die Unterverteilungseinrichtun
gen Mittel, z. B. Recheneinheiten, Schalteinrichtungen
und/oder Datenbusanschlüsse, durch die ein Selbstlernen
ihrer Zuordnung zu einem bestimmten Sensor und/oder Ak
tuator 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 Unterverteilungs
einrichtungen zur Anpassung an den neuen Einsatzort durch
manuelle Maßnahmen, wie Pincodierung oder Programmspei
chertausch, 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 wer
den. Sind beispielsweise die Unterverteilungseinrichtun
gen ausschließlich für gleiche Sensoren und/oder Aktuato
ren vorgesehen, wird der Selbstlernvorgang der Zuordnung
nur auf den Einsatzort gerichtet. Zur Durchführbarkeit
des Selbstlernens sind die Untereinrichtungen insbeson
dere mit geeigneter Software ausgestattet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge
genstand des Patentanspruchs 2.
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.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegen
stand des Patentanspruchs 3.
Erfindungsgemäß wirkt eine elektronische Steuereinheit
mit den Unterverteilungseinrichtungen zusammen. Dazu ist
beispielsweise die Steuereinrichtung mit allen Unterver
teilungseinrichtungen, vorzugsweise über einen Datenbus,
verbunden. In jedem Fall findet ein Datenaustausch zwi
schen der Steuereinheit und den Unterverteilungseinrich
tungen, sowie vorzugsweise auch zwischen den Untervertei
lungseinrichtungen selbst, statt.
In der vorteilhaften Ausgestaltung nach Patentanspruch 4
gibt die zentrale elektronische Steuereinheit das Signal
aus, das durch die Unterverteilungseinrichtungen durchge
schaltet wird, um die Zuordnung, insbesondere zum Ein
satzort, in den Unterverteilungseinrichtungen zu lernen.
Unter Zuhilfenahme einer elektronischen zentralen
Steuereinheit kann der Selbstlernvorgang in den Unterver
teilungseinrichtungen vereinfacht werden, während ohne
zentrale elektrische Steuereinheit erhöhte Anforderungen
an die Hardware und/oder die Software der Untervertei
lungseinrichtungen selbst gestellt werden müssen.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungs
gemäßen 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 Unterver
teilungseinrichtung für das jeweilige Einspritzventil,
für die jeweilige Zündvorrichtung und/oder für brennraum
nahe Sensoren vorgesehen werden. Hierbei ist das Selbst
lernen der ortsbezogenen Zuordnung mittels Durchschalten
eines Signals entsprechend der Zündreihenfolge der Zylin
der besonders einfach durchzuführen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung dargestellt. Sie zeigt ein elektronisches Verbund
system gemäß der Erfindung am Beispiel einer Brennkraft
maschinensteuerung einer Brennkraftmaschine fit vier Zy
lindern. Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ist
jedoch auch auf Brennkraftmaschinen mit beliebig vielen
Zylindern anwendbar.
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 Be
triebsparameter der Brennkraftmaschine oder des Kraft
fahrzeuges. Mit dem an der Brennkraftmaschinen-Steuerein
heit 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 so
wie 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.
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).
Die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 berechnet abhän
gig von den Informationen, die von den Sensoren 6 und 7
und über den Bus übermittelt werden, wann welcher Aktua
tor, 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 notwen
dig.
Hierzu gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1, bei
spielsweise 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 Signal
leitung 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 Ein
spritzventilen EV1, EV2, EV3 und EV4 noch nicht bekannt,
sind sämtliche Schalter S der Unterverteilungsein
richtungen 2, 3, 4 und 5 offen. Die Unterverteilungsein
richtung, die als erste bzw. als einzige das Signal über
die Signalleitung erhält, in diesem Fall die Untervertei
lungseinrichtung 2, lernt ihre Zuordnung zu dem Ein
spritzventil EV1, speichert diese Zuordnung ab, schließt
den Schalter S und quittiert den Abschluß ihres Selbst
lernvorganges über den Bus. Die Brennkraftmaschinen-
Steuereinheit 1 erhält die Quittierung und gibt im fol
genden die Suche nach der Unterverteilungseinrichtung auf
den Bus aus, die dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist.
Das auf die Signalleitung ausgegebene Signal wird über
den geschlossenen Schalter S in der Untervertei
lungseinrichtung 2 durch die Unterverteilungseinrichtung
2 durchgeschaltet und nunmehr von der Unterverteilungs
einrichtung 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 Unterverteilungs
einrichtungen 4 und 5 ihre Zuordnung zu den Einspritzven
tilen EV3 und EV4.
Dieses Ausführungsbeispiel ist beliebig erweiterbar, bei
spielsweise können die Unterverteilungseinrichtungen 2
bis 5 außer den Einspritzventilen EV1 bis EV4 weitere zy
linderselektive 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 Kurbelwellengeber
signal. Somit können die Unterverteilungseinrichtungen
auch als untergeordnete Steuereinheiten für bestimmte An
steuerfunktionen der Aktuatoren, z. B. zur Rechnerent
lastung der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 oder als
Notlaufsteuerung, verwendet werden. Bei Erweiterung des
Software-Umfanges kann auf die zentrale Steuereinheit 1
auch völlig verzichtet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Verbundsystem
ist jedoch nicht nur ein Selbstlernen der Zuordnung, son
dern auch eine Diagnose möglich, die den Defekt einer Un
terverteilungseinrichtung ermittelt. Dies wird im folgen
den am Beispiel eines Defekts in der Unterverteilungsein
richtung 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 Un terverteilungseinrichtung 2 ihre Zuordnung zum Einspritz ventil EV1 bereits quittiert, müßte bei geschlossenem Schalter S der Unterverteilungseinrichtung 2 das Signal auf der Signalleitung durch die Unterverteilungseinrich tung 3 erfaßt werden. Dadurch würde die Unterverteilungs einrichtung 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 Unter verteilungseinrichtung 3 auf den Bus ausgegeben noch er halten die auf die Unterverteilungseinrichtung 3 nachfol genden Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5 das Signal auf der Signalleitung, das zur Quittierung der Zuordnung zu den Einspritzventilen notwendig wäre. Da auf das An fragesignal der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 nach der dem Einspritzventil EV2 zugeordneten Unterver teilungseinrichtung keine Quittierung innerhalb einer vorgegebenen Zeit erfolgt, erkennen die Brennkraftmaschi nen-Steuereinheit 1 und die Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5, daß die Unterverteilungseinrichtung 3 defekt ist.
Gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 auf dem Bus die Anfrage nach der Unterverteilungseinrichtung aus, die dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist, und hat die Un terverteilungseinrichtung 2 ihre Zuordnung zum Einspritz ventil EV1 bereits quittiert, müßte bei geschlossenem Schalter S der Unterverteilungseinrichtung 2 das Signal auf der Signalleitung durch die Unterverteilungseinrich tung 3 erfaßt werden. Dadurch würde die Unterverteilungs einrichtung 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 Unter verteilungseinrichtung 3 auf den Bus ausgegeben noch er halten die auf die Unterverteilungseinrichtung 3 nachfol genden Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5 das Signal auf der Signalleitung, das zur Quittierung der Zuordnung zu den Einspritzventilen notwendig wäre. Da auf das An fragesignal der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 nach der dem Einspritzventil EV2 zugeordneten Unterver teilungseinrichtung keine Quittierung innerhalb einer vorgegebenen Zeit erfolgt, erkennen die Brennkraftmaschi nen-Steuereinheit 1 und die Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5, daß die Unterverteilungseinrichtung 3 defekt ist.
Daraufhin gibt die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1
über den Bus ein Signal aus, das anzeigt, daß im folgen
den die dem Einspritzventil EV3 zugeordnete Untervertei
lungseinrichtung 4 angesprochen wird. Gleichzeitig
schließen die auf die defekte Unterverteilungseinrichtung
folgenden Unterverteilungseinrichtungen ihren Schalter S.
Von den auf die defekte Unterverteilungseinrichtung 3
folgenden Unterverteilungseinrichtungen 4 und 5 wird je
weils ein selbst erzeugtes Signal über die Signalleitung
ausgegeben, das beispielsweise gleich dem im fehlerfreien
Fall von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 1 ausgege
benen 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 Zu
ordnung 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 wei
tere Selbstlernvorgang findet wie im fehlerfreien Betrieb
statt, mit der Ausnahme, daß nun das über die Si
gnalleitung durchgeschaltete Signal von der auf die de
fekte Unterverteilungseinrichtung folgenden intakten
Unterverteilungseinrichtung, hier von der Untervertei
lungseinrichtung 4, ausgegeben wird.
Auf diese Weise kann beispielsweise eine Notlaufsteue
rung, die nur noch die intakten Unterverteilungseinrich
tungen 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 Unterverteilungsein
richtung 3, daß dem Einspritzventil EV2 zugeordnet ist,
defekt ist. Wird diese defekte Unterverteilungseinrich
tung 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.
Somit ist ein einfaches elektronisches Verbundsystem ge
schaffen, das bestimmte Funktionen zur Rechnerentlastung
der zentralen Steuereinheiten ausführt und dabei eine
einfache Handhabung bei Defekten ermöglicht.
Claims (5)
1. Elektronisches Verbundsystem in Kraftfahrzeugen
mit identisch aufgebauten elektrischen Unterver
teilungseinrichtungen, an die mindestens ein Sen
sor oder ein Aktuator angeschlossen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Unterverteilungseinrich
tungen (2, 3, 4, 5) Mittel (S, CPU) enthalten,
durch die ein Selbstlernen der Zuordnung der
Unterverteilungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) zu ei
nem bestimmten Sensor und/oder Aktuator (EV1, EV2,
EV3, EV4) durchführbar ist.
2. Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Selbstlernen
der Zuordnung ein Signal nacheinander durch die
Unterverteilungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) durch
schaltbar ist.
3. Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale
elektronische Steuereinheit (1) mit den
Unterverteilungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) zusam
menwirkt.
4. Elektronisches Verbundsystem nach Patentanspruch
3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale elek
tronische Steuereinheit (1) das Signal ausgibt,
das durch die Unterverteilungseinrichtungen (2, 3,
4, 5) durchschaltbar ist.
5. Verwendung des elektronischen Verbundsystems nach
einem der Patentansprüche 1 bis 4 bei gleicharti
gen Aktuatoren (EV1, EV2, EV3, EV4) einer
elektronischen Brennkraftmaschinensteuerung.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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