DE69105344T2 - Fahrzeugsteuersystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Steuersystem zum Steuern von Bauteilen eines Kraftfahrzeugs und seiner Ausrüstung.
• Moderne Fahrzeuge weisen bekannterweise eine Anzahl von elektronischen und elektromechanischen Systemen auf, die jeweils einen zugehörigen Teil des Fahrzeugs steuern. Bei einigen Fahrzeugen sind verschiedene dieser Systeme, z.B. die Zündung und das elektronische Einspritzsystem, integrierte Systeme, wie in dem Artikel "Advanced engine management systems" von Patrick D. Jordan, veröffentlicht in Electronics and Wireless World, beschrieben ist, während diese Systeme bei anderen Fahrzeugen mittels Datenübertragungsleitungen miteinander verbunden sind, wie in dem Patent DE-A-3 504 181 sowie in dem Artikel "Smart circuits revolutionize auto wiring" von Dan McCosh, veröffentlicht in Popular Science, beschrieben ist.
• Ein aus einer Anzahl von Systemen bestehendes Fahrzeugsteuersystem weist zahlreiche Nachteile auf.
• An erster Stelle steht, daß jedes Elektroniksystem seine eigene elektronische Steuereinheit und eigenen Sensoren zum Erfassen von physikalischen Parametern und des Betriebszustandes von bestimmten Fahrzeugbauteilen aufweist, was zur Folge hat, daß unweigerlich der gleiche Parameter oder der gleiche Bauteilbetriebszustand von mehr als einem Sensor erfaßt werden, also einmal für jede Steuereinheit. Eine solche Anordnung erfordert auch die Verwendung einer großen Anzahl von Erfassungselementen und elektrischen Verbindungen und ist nicht in der Lage, verschiedene Teile des Elektroniksystems (z.B. die Rechenleistung der Mikroprozessoren der Steuereinheit) vollständig zu nutzen, was zu höheren Herstellungs- und Installationskosten führt. Ferner sind einige oder ein Teil der gegenwärtig verwendeten Systeme und ein Teil der elektrischen Verbindungssysteme in dem Motorraum angeordnet, was unweigerlich zu einem verminderten mechanischen Wirkungsgrad von einigen Teilen des Systems aufgrund von Abnutzungen führt, die in der hohen Temperatur und den Vibrationen in dem Motorraum begründet sind, sowie zu einer verringerten elektronischen Leistungsfähigkeit aufgrund der Präsenz von starken, pulsierenden Hoch- und Niederspannungsstromfeldern und elektromagnetischen Feldern. Daher sind zum Abschirmen und Isolieren der innerhalb des Motorraumes aufgenommenen Elemente und elektronischen Schaltungen zusätzliche Kosten notwendig. Ein weiterer Punkt ist, daß die gesamte oder der größte Teil der Fahrzeuginstrumentierung elektromechanisch ist, was die Möglichkeit eröffnet, nicht nur die Sensoren anderer Systeme mitzuverwenden, sondern auch die Möglichkeit, die Instrumentierung in andere Elektroniksysteme zu integrieren. Wichtig ist schließlich die Anzahl und die Anordnung der Diagnoseabgriffe. Jedes Elektroniksystem enthält bekannterweise einen Diagnoseabgriff, um die elektronische Ausrüstung des Fahrzeugs am Ende der Fertigungsstraße oder während normaler Wartungsarbeiten des Fahrzeugs zu kontrollieren oder einzustellen. Gegenwärtig sind die Diagnoseabgriffe an schwer zugänglichen Stellen im Motorraum angeordnet.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugsteuersystem zu schaffen, welches so gestaltet ist, daß die oben genannten Nachteile beseitigt werden.
• Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeugsteuersystem geschaffen, welches die gesamte elektronische Ausstattung des Fahrzeugs einbezieht, mit:
• einer elektronischen Logik-Haupteinheit, die über einen ersten elektronischen Stromversorgungsblock mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist;
• einem zweiten Elektronikblock, der Betriebsdaten und Parameter angibt, z.B. den Betriebszustand des Motors und des Fahrzeugs;
• einem dritten Schnittstellen-Elektronikblock, an den eine Anzahl von Sensoren zum Erfassen von Daten, Parametern, Betriebs- und Arbeitszuständen von verschiedenen Fahrzeugelementen und Fahrzeugbauteilen angeschlossen ist;
• einem vierten Schnittstellen-Elektronikblock, an den eine Anzahl von elektromechanischen Steuerungen angeschlossen ist, die sowohl benutzerbetätigte Steuerungen als auch von der Einheit betätigte Steuerungen umfassen und die Fahrzeugelemente und Fahrzeugbauteile steuern;
• einem fünften Elektronikblock zum Steuern elektronischer Einspritzdüsen; und
• einem sechsten Elektronikblock zum Steuern eines elektronischen Zünd-Leistungsmoduls;
• wobei die Blöcke über elektrische Verbindungsleitungen mit der Einheit verbunden sind,
• dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit und die Blöcke am Fahrzeugarmaturenbrett angebracht sind.
• Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführung der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
• - Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines im Fahrgastraum des Fahrzeugs angebrachten Fahrzeugsteuersystems; und
• - Figur 2 ein elektronisches Blockdiagramm des Systems von Figur 1.
• In den beigefügten Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein elektronisches Fahrzeugsteuersystem, welches in dem Fahrgastraum angebracht ist, insbesondere am Armaturenbrett des Fahrzeugs.
• Das System 1 enthält:
• eine Logik-Haupteinheit 2, die über einen elektronischen Versorgungsblock 3 mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist;
• einen Block 4, der Betriebsdaten und Parameter (den Betriebszustand des Motors und des Fahrzeugs) angibt und im wesentlichen die Fahrzeuginstrumentierung repräsentiert;
• einen Schnittstellen-Block 5, mit welchem eine Anzahl von Sensoren 6 verbunden ist, die, wie später beschrieben, dafür vorgesehen sind, sich auf verschiedene Fahrzeugelemente und Fahrzeugbauteile beziehende Daten, Parameter, Betriebs- und Arbeitszustände zu erfassen;
• einen Schnittstellen-Block 7, mit welchem eine Anzahl von elektromechanischen Steuerungen 8 verbunden ist;
• einen Block 11 zum Steuern der elektronischen Einspritzdüsen 12;
• einen Block 13 zum Steuern eines Leistungsmoduls 14 des elektronischen Zündsystems; und
• einen Block 15, der mit der Elektronik des Systems 1 verbundene Diagnosedaten zu der Einheit 2 überträgt und von dieser empfängt und der aus einem in Figur 1 dargestellten Diagnoseabgriff 16 besteht.
• Das System 1 kann optional zusätzliche Blöcke 17 für die später beschriebenen Aufgaben enthalten.
• Das oben beschriebene System 1 umfaßt also die gesamte elektronische Ausrüstung des Fahrzeugs, die von einer Haupteinheit gesteuert wird, welche zum Erfassen jeder Datenart, jedes Parameters oder jedes Betriebszustandes von Fahrzeugbauteilen einen Sensor 6 benötigt. Die Sensoren 6 sind alle von der Art elektronischer Meßwertauf nehmer, was im Vergleich mit den gegenwärtig verwendeten mechanischen Meßwertaufnehmern oder mit allgemeinen Erfassungsvorrichtungen zahlreiche Vorteile (geringe Kosten, problemlose Anbringung, geringe Abnutzung und im wesentlichen keine Wartung) mit sich bringt. Es wird zum Beispiel auf den Vorteil hingewiesen, den ein Ersetzen der gegenwärtig üblichen Erfassungssysteme für die Geschwindigkeit durch eine elektronische Aufnahmevorrichtung mit sich bringt. Ferner können einige Parameter durch ein einfaches Verarbeiten der von einigen Sensoren erfaßten Parametern erhalten werden, wodurch sich die tatsächliche Anzahl der benötigten Sensoren vermindert.
• Wie bereits ausgeführt und in Figur 1 dargestellt, ist das System 1 an dem Armaturenbrett des Fahrzeugs angebracht. In der gezeigten Ausführung besteht das System 1 aus zwei Gehäusen 21 und 22, welche die Haupteinheit 2 sowie die mit dieser verbundenen Blöcke, 3, 4, 5, 7, 11 und 13 enthalten, die elektrisch durch eine (gestrichelt dargestellte) Leitung 23 verbunden sind. Das Gehäuse 21 weist eine Frontplatte 24 auf, welche den Block 4 sowie den Diagnoseabgriff 16 trägt. Der Block 4 enthält eine Anzahl von Anzeigevorrichtungen, die sich auf den Betrieb und den Betriebszustand des Fahrzeugmotors und von Fahrzeugbauteilen beziehende Parametern und Daten anzeigt. Insbesondere zeigt die Anzeigevorrichtung 25 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs an, die Anzeigevorrichtung 26 den Kraftstoffvorrat, die Anzeigevorrichtung 27 die Temperatur der Motorkühlflüssigkeit, die Anzeigevorrichtung 28 den Druck des mehrstufigen Zentrifugalverdichters (falls eingebaut), die Anzeigevorrichtung 31 den Gesamtkilometerstand des Fahrzeugs sowie die Anzeigevorrichtung 32 den Tageskilometerstand. Neben der Anzeigevorrichtung 32 ist zum Zurückstellen des Tageskilometerzählers ein Knopf 33 vorgesehen, der direkt, wie in Figur 2 dargestellt, mit dem Block 4 verbunden oder durch eine der elektromechanischen Steuerungen 8 dargestellt sein kann. Der Block 4 enthält auch eine Anzahl von Anzeigelampen 34, um den Betriebszustand von einigen Fahrzeugbauteilen anzuzeigen, zum Beispiel der Fahrzeuglichter oder des Fahrtrichtungsanzeigers. Die Anzeigevorrichtungen können selbstverständlich eine numerische und/oder bildliche Darstellung vorsehen, bei welcher der Parameter zum Beispiel auf einer unterteilten Skala im Verhältnis zur Gesamtgröße einer Lichtskala angezeigt wird.
• Die hier unter dem Bezugszeichen 8 dargestellten elektromechanischen Steuerungen repräsentieren sowohl benutzerbetätigte Steuerungen für die Betätigung der Lampen, der elektrischen Fensterheber, der Zentralverriegelung, der Sitzverstellung, der Scheibenwischer etc., als auch eine Steuerung der Haupteinheit 2 über den Block 7 der Betätigungsvorrichtungen, welche das benutzergesteuerte Arbeiten der Fahrzeugteile überwachen. Zu diesem Zweck sind in Figur 2 direkte elektrische Verbindungsleitungen von der Steuerung 8 zum Block 7 und umgekehrt dargestellt. Das Gehäuse 22 weist eine Frontplatte 35 auf, die eine Anzahl von die benutzerbetätigten Steuerungen 8 darstellenden Tasten 36 trägt. Wenn es die Größe des Armaturenbretts ermöglicht, kann selbstverständlich auch ein Gehäuse mit einer Frontplatte vorgesehen sein, die mit allen in dem dargestellten Beispiel von den Platten 24 und 35 getragenen Bauteilen bestückt ist.
• Wie bereits ausgeführt, ist der Block 5 mit einer Anzahl von Sensoren 6 verbunden, die alle von der Einheit 2 verarbeiteten und zum Steuern der anderen Blöcke im System 1 benötigten Daten erfassen. Die normalerweise erfaßten Daten beziehen sich im wesentlichen auf die Motorkühlflüssigkeitstemperatur, auf die Lufttemperatur und den Druck im Ansaugkrümmer zum Mischen und Zerstäuben des Kraftstoffs, auf die Motordrehzahl und die Kurbelwellenstellung, welche zusammen mit den Luftansaugdaten eine Steuerung der elektronischen Einspritzung und der Zündung ermöglicht, auf den Kraftstoffvorrat im Tank, der zusammen mit anderen Daten eine Berechnung des Kraftstoffverbrauchs ermöglicht, auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die zusammen mit anderen Daten das Berechnen der Durchschnittsgeschwindigkeit ermöglicht, auf den Ölstand und die Öltemperatur, etc. Wie bereits dargestellt, können einige Parameter durch Verarbeiten der von den Sensoren 6 zur Einheit 2 gelieferten Daten berechnet werden. Zum Beispiel stellt die Luftansaugtemperatur eine ungefähre Anzeige für die Temperatur außerhalb des Fahrzeugs dar, wobei zum Beispiel die Möglichkeit, daß sich Eis auf der Straßenoberfläche bildet, durch eine Warnlampe oder durch eine zusätzliche Mehrzweck-Warnvorrichtung auf dem Block 4 für einen "Dialog" zwischen dem System 1 und dem Benutzer angezeigt werden kann, zum Beispiel eine Warnung zum Anlegen der Sicherheitsgurte, ein Anzeigen einer Geschwindigkeitsübertretung oder ein Anzeigen einer geöffneten Tür bei sich in Fahrt befindenden Fahrzeug. Zur Diagnose der elektronischen Ausrüstung muß der Abgriff 16 einfach mit einer bekannten Einheit zum Anzeigen und/oder Darstellen der sich auf die gesteuerten Bauteile beziehenden Daten verbunden werden.
• Die Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der vorangegangenen Beschreibung.
• Die Erfindung schafft insbesondere ein Fahrzeugsteuersystem, welches alle gegenwärtigen Systeme umfaßt, einschließlich, wie beschrieben, der vollständig elektronischen Instrumentierung. Da die Sensoren elektronische Meßwertaufnehmer sind, ermöglichen sie eine Verminderung der Herstellungs- -und Montagekosten (durch vereinfachte Anbringung), und sie verbessern die Zuverlässigkeit (durch die Verhinderung von mechanischer Abnutzung). Das System 1 ist ein elektronisches System und daher mit kompakten Abmessungen versehen, wodurch es direkt am Armaturenbrett im Fahrgastraum angebracht werden kann; ferner weist es weniger Bauteile (z.B. weniger Sensoren) auf, wodurch eine Herstellung mit geringen Kosten möglich ist; schließlich weist es eine einzige Datenverarbeitungs-Haupteinheit auf, deren maximale Leistungsfähigkeit ausgenutzt wird. Ferner schützt die Anordnung des Systems 1 die Bauteile und elektrischen Verbindungen vor thermischen und mechanischen Belastungen und elektromagnetischen Störungen, die normalerweise im Motorraum vorliegen. Somit gewährleistet das System 1 einen hohen Grad an Zuverlässigkeit, und es benötigt keine spezielle Wartung. Eine Kontrolle der gesamten elektronischen Ausrüstung des Fahrzeugs sowohl während der Montage des Fahrzeugs als auch während normaler Wartungsarbeiten wird mittels des Diagnoseabgriffs 16 vereinfacht, der an einer leicht zugänglichen Stelle in dem Fahrgastraum angeordnet ist.
• Für einen Fachmann ist offensichtlich, daß an dem beschriebenen und dargestellten System 1 Veränderungen ausgeführt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
• Wie bereits ausgeführt, kann das System 1 zum Beipiel mit zusätzlichen Steuerblöcken (Blöcken 17) zum Ausführen von zusätzlichen Funktionen versehen sein, oder es kann die Möglichkeit vorgesehen sein, mittels eines Bordcomputers direkten Zugang zu dem Datenbus der Einheit 2 zu haben.

Claims (5)

1. Fahrzeugsteuersystem, welches die gesamte elektronische Ausstattung des Fahrzeugs einbezieht, mit:

einer elektronischen Logik-Haupteinheit (2), die über einen ersten elektronischen Stromversorgungsblock (3) mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist;

einem zweiten Elektronikblock (4), der Betriebsdaten und Parameter angibt, z. B. den Betriebszustand des Motors und des Fahrzeugs;

einem dritten Schnittstellen-Elektronikblock (5), an den eine Anzahl von Sensoren (6) zum Erfassen von Daten, Parametern, Betriebs- und Arbeitszuständen von verschiedenen Fahrzeugelementen und Fahrzeugbauteilen angeschlossen ist;

einem vierten Schnittstellen-Elektronikblock (7), an den eine Anzahl von elektromechanischen Steuerungen (8) angeschlossen ist, die sowohl benutzerbetätigte Steuerungen als auch von der Einheit (2) betätigte Steuerungen umfassen und die Fahrzeugelemente und Fahrzeugbauteile steuern;

einem fünften Elektronikblock (11) zum Steuern elektronischer Einspritzdüsen (12); und

einem sechsten Elektronikblock (13) zum Steuern eines elektronischen Zünd-Leistungsmoduls (14);

wobei die Blocks (3, 4, 5, 7, 11, 13) über elektrische Verbindungsleitungen mit der Einheit (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (2) und die Blöcke (3, 4, 5, 7, 11, 13) am Fahrzeugarmaturenbrett angebracht sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein Gehäuse (21 und/oder 22) mit einer Frontplatte (24 oder 35) enthält, welche eine Anzahl von elektronischen Anzeigevorrichtungen (25, 26, 27, 28, 31, 32) des zweiten Blocks (4) trägt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (24) eine Anzahl von Anzeigelampen (34) trägt, um einen Alarmzustand sowie den Betrieb oder Betriebszustand von Teilen des Fahrzeugs anzuzeigen, z. B. eine Betätigung der Fahrzeuglichter oder der Fahrtrichtungsanzeiger.

4. System nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (35) die benutzerbetätigten elektromechanischen Steuerungen (8) trägt.

5. System nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Übertragen und Empfangen von Daten von der Einheit (2) einen siebten Elektronikblock (15) enthält, der mit einer Diagnoseeinheit für die elektronischen Bestandteile des Systems verbunden ist, wobei der siebte Block (15) auf der Platte (24) einen Diagnoseabgriff (16) enthält.