WO2002016746A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2002016746A1
WO2002016746A1 PCT/DE2001/002867 DE0102867W WO0216746A1 WO 2002016746 A1 WO2002016746 A1 WO 2002016746A1 DE 0102867 W DE0102867 W DE 0102867W WO 0216746 A1 WO0216746 A1 WO 0216746A1
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WO
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control unit
peripheral control
signals
request
request signal
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PCT/DE2001/002867
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English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Moessinger
Andreas Raff
Juergen Gross
Michael Gerlach
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Priority to EP01956406A priority patent/EP1313936B1/de
Priority to DE50115162T priority patent/DE50115162D1/de
Priority to CA002419184A priority patent/CA2419184C/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/266Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine.
  • the central control unit transmits request signals to the peripheral control unit. Based on these request signals, the peripheral control unit applies control signals to consumers.
  • the consumers are in particular injectors that control the metering of fuel into the internal combustion engine.
  • the peripheral control unit checks the request signals and / or further signals for plausibility. This can significantly increase the safety of the control. It is also advantageous that the central control unit only provides simply designed request signals that only define the start and the end of the injection. The peripheral control unit then converts them into certain current and voltage profiles that are used to control the injectors. are required. Furthermore, the peripheral control unit can monitor the injectors and the output stages. Furthermore, an individual adaptation to the injectors is possible by using a peripheral control unit. On the other hand, the central control unit can be used globally for different injectors. This results in considerable cost savings, since the central control unit can be manufactured in large numbers, since the adaptation to the different injectors takes place in the peripheral control unit.
  • DE 198 21 561 discloses a method for a device for monitoring electromagnetic consumers. There, the voltage and / or the current that flows through a booster capacitor or is present at the booster capacitor is monitored for plausibility.
  • a method and a device for controlling at least one consumption is known from DE 195 39 071. There, the consumers are divided into at least two groups. The cost-intensive and complex components are only intended for one group.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the peripheral control unit
  • FIG. 3 shows various signals applied in block time
  • FIG. 4 shows a flow diagram to illustrate the procedure according to the invention. Description of the embodiments
  • the invention is preferably applied to an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine.
  • the fuel metering is controlled by means of injectors which are actuated by means of electromagnetic valves or by means of piezo actuators. These injectors or these valves or actuators are referred to below as consumers.
  • a central control unit receives signals from various sensors. This is, on the one hand, a first sensor 110, which provides a signal FP regarding the driver's request, a second sensor 120, which supplies signal NW regarding the camshaft revolution, and a third sensor 130, which supplies a signal KW regarding the crankshaft position.
  • sensors 120 and / or 130 in particular sensors are used which scan increment or segment wheels. These sensors deliver pulses with a fixed angular distance.
  • the central control unit acts on a peripheral control unit 150 with different request signals AI to A8.
  • the number of request signals preferably corresponds to the number of consumers to be controlled.
  • the central control unit 100 forwards the signal KW with respect to the crankshaft position to the peripheral control unit 150.
  • the request signals AI to A8 are preferably each transmitted via a line.
  • the central control unit 100, the peripheral control unit 150 and further units, not shown, are connected via a communication system, which is in particular designed as a CAN bus.
  • the peripheral control unit 150 is in turn connected to the consumers 161 to 168 by means of lines.
  • the control signals S1 to S8 are applied to each of these.
  • the exemplary embodiment shown is an • internal combustion engine with eight cylinders. However, the procedure according to the invention can also be used with internal combustion engines with a different number of cylinders.
  • the peripheral control unit 150 is connected to a supply voltage Ubat via a switching means 170 which can be controlled by the central control unit 100.
  • the central control unit 100 determines request signals AI to A8 on the basis of various variables which characterize the operating state, the ambient conditions and / or the driver's request. These request signals determine the beginning, the end and thus the duration of the fuel metering. In the case of appropriately trained consumers, this signal can be used directly to control a switching means for energizing a consumer, in particular a solenoid valve. The problem now is when consumers are used which require a specific current profile and / or a specific voltage profile to be controlled exactly.
  • Fast-switching solenoid valves are often used, which are initially subjected to an increased voltage, which is also referred to as booster voltage.
  • the current is reduced to a holding current.
  • This current profile is preferably " by means of special
  • Power amplifier components or power amplifier circuits implemented. If these power amplifier components are integrated in the central control unit, a different central control unit must be manufactured for each injector type. If, on the other hand, the final stage is structurally separate from the injectors, then so errors can occur during data transmission between the central control unit and the output stage.
  • a peripheral control unit 150 which converts the general request signals into special control signals and at the same time carries out a diagnosis, in particular of the request signals.
  • the diagnostic result is preferably reported back to the central control unit 100 via the CAN bus. It is particularly advantageous that, in the event of an appropriately identified error, the
  • Central control unit by actuating the switching means 170 can put the peripheral control unit and thus also the consumer out of operation.
  • peripheral control unit effects a phase shift of 90 °. This means that the control signals for a specific cylinder are only triggered when the plausibility check has been completed, that is to say the request signal is completely present. This makes it possible to prevent activation of the corresponding consumer and / or all consumers in the event of an error.
  • the peripheral control unit 150 essentially includes a first monitor 210, to which the KW signal is fed, a second monitor 220, to which the request signals AI to A8 are fed, a control calculation 230 and an output stage 240, which the control Provides signals Sl to S8.
  • the final stage is structurally separate from the peripheral control unit 150.
  • the control calculation 230 is acted upon by signals from the first monitoring and the second monitoring and delivers a signal to the output stage 240.
  • the output stage 240 reports a signal to the second monitoring 220.
  • the first and the second monitoring exchange signals.
  • the second monitor 220 applies a signal to the CAN bus.
  • FIG. 3a Various signals are plotted over time in FIG.
  • FIG. 3a different angular ranges of the crankshaft are identified for a first group of consumers and, in FIG. 3b, request signals which are permissible as examples.
  • FIG. 3c different angular ranges of the crankshaft are identified for a second group of consumers and, in FIG. 3d, exemplary request signals are indicated.
  • FIG. 3e shows a partial area of FIG. 3a and a partial area of FIG. 3b in FIG. 3d.
  • angular areas are marked with vertical lines for a first group of consumers.
  • the corresponding request signals are shown in sub-figure 3B.
  • the angular range between the point tl and the point t3 characterizes the angular range in which a request signal AI is permissible for a first consumer.
  • the angular range between the point t3 and the point t5 characterizes the angular range in which a request signal A3 is permissible for a second consumer.
  • the angular range between point t5 and point t7 characterizes the angular range in which a request signal A5 is permissible for a third consumer.
  • the angular range between point t7 and the point tl denotes the angular range in which a request signal A7 is permissible for a fourth consumer.
  • the distance between two points defines an angular range of 180 ° crankshaft angle in the example shown. The situation is with one
  • FIGS. 3c and 3d the angular ranges and the request signals of a second group of consumers are shown in FIGS. 3c and 3d. Consecutive consumers in the firing order are assigned to different groups of consumers.
  • FIG. 3 shows a special embodiment for an internal combustion engine with 8 cylinders.
  • the consumers are divided into two groups, the angular ranges of two cylinders of the same group directly adjoining one another. Angular areas of two cylinders of different groups can overlap.
  • the angular ranges can also be selected such that a gap remains between the angular ranges of two cylinders of the same group. This means that there is an angular range in which request signals are not permitted.
  • the angle ranges can be specified as required.
  • an angular range is specified for each request signal. If the request signal occurs in this angular range, it is recognized as plausible.
  • the angular ranges of the individual request signals can overlap, be at a distance and touch.
  • the conditions in an internal combustion engine with 8 cylinders are shown in FIGS. 3a to 3d. In an internal combustion engine with a smaller number of cylinders, the angular ranges are correspondingly smaller.
  • the first monitoring 210 carries out a plausibility check of the request signals AI to A8 with the crankshaft signal KW. Errors are detected when the request signal lies outside the specific angular ranges of the crankshaft. As shown in FIG. 3, the permissible angular range for the first request signal is defined by the times t1 and t3. According to the invention, it is checked whether the request signal begins and / or ends in a corresponding angular range.
  • a camshaft signal can also be processed instead of the crankshaft signal.
  • a proper request signal is only recognized if the duration of the fuel injection has a certain length, i. H. Distance between the times tl3 and tl4 is greater than a first threshold or it is smaller than a second threshold. If the signal is shorter than the threshold value, the request signal is too short or an interference pulse can be assumed. If the request signal is too long, a continuous injection can be assumed. Corresponding errors are recognized by the second monitoring 220.
  • the central control unit If the first or the second monitoring detects a corresponding error, this is transmitted to the central control unit via the CAN bus. This then takes appropriate measures, in particular emergency operation is initiated or the peripheral control unit is switched off and the output stages are thus deactivated.
  • the control calculation 230 calculates the required current profile and / or voltage profile in order to suitably control the consumers.
  • Signal arrives at output stage 240.
  • a device such as is known from the prior art can be used as the output stage.
  • An output stage with at least one high-side switch and at least one low-side switch is preferably used.
  • a common high-side switch is preferably used for all consumers or a group of consumers.
  • a corresponding current / voltage profile on the consumer is then achieved by correspondingly controlling the high and low side switches.
  • a duty cycle i.e. one engine revolution, consists of two crankshaft revolutions. This means that the peripheral control unit cannot immediately see which of the two crankshaft revolutions it is in. This means that the peripheral control unit does not clearly recognize, for example, whether the angular range between t1 and t3 or the angular range between t5 and t7 is present. This requires synchronization.
  • the synchronization procedure is as follows. In a first step, it is checked whether there is a permissible request signal. All checks are preferably carried out. If it is recognized that the request signal is within the permissible angular range, the synchronization has taken place. If it is recognized that the request signal is not in the permissible angular range, it is checked whether the request signal is plausible in the angular range which is phase-shifted by 360 °. If this is the case, a resynchronization takes place. If the request signal is also inadmissible in this angular range, an error is recognized.
  • the output stage also carries out error monitoring. It can be provided that the currents flowing through the consumer and / or the voltage values dropping at the consumer or at components of the output stage are monitored. In particular, it is known from the prior art to monitor the voltage on a so-called booster capacitor. This booster capacitor provides the increased voltage required during the switch-on process, which is generally greater than the supply voltage. If the end stage detects a corresponding error, this is also reported to the second monitoring unit and from there passed on to the central control unit via the CAN bus. The procedure for monitoring and checking the plausibility of the signals is shown in FIG. 4 using a flow chart.
  • a first query 400 checks whether two request signals AI to A8 occur simultaneously. In particular, it is checked whether the beginning and / or the end of two request signals occur simultaneously or almost simultaneously.
  • a query 410 checks whether there is a special operating state.
  • these special operating states it can happen that two cylinders are measured at the same time. This is the case, for example, in the case of an internal combustion engine with 8 cylinders if a post-injection for exhaust gas aftertreatment takes place.
  • step 420 an error is recognized and a corresponding signal is emitted via the CAN bus. If two request signals AI to A8 occur simultaneously, a short circuit between two lines between the central control unit and the peripheral control unit can be assumed.
  • step 410 can be omitted.
  • query 400 detects simultaneous injections, the process moves immediately to step 420 and detects errors.
  • query 430 checks whether the request signals occur in an allowed angular range. That means it is checked whether the request signals of a specific cylinder are present in the corresponding angular range. For example, the request signal for the first cylinder must occur between the points tl and ⁇ t3.
  • step 420 If one of the conditions is not met, that is to say.
  • the request signal occurs outside a specific angular range of the crankshaft or the camshaft and / or outside a specific period of time, the program ends in step 420. If all conditions are met, query 440 follows.
  • Inquiry 440 checks whether the duration of the request signal is too long or too short. If so, i. H. If the request signal is too long or too short, the program ends with step 420. If the duration of the request signal meets the required condition, step 450 follows. This query checks whether the duration of the injection is plausible. The request signal is usually significantly shorter than a segment.
  • query 450 it is checked whether the distance between two request signals meets certain criteria. In particular, the distance between two request signals must be greater than a threshold value. If this is not the case, the program also ends with step 420. If this is the case
  • step 460 follows.
  • the distance between two partial injections is preferably checked for plausibility. This means it is checked whether the distance between points tl2 and tl3 assumes a permissible value.
  • the number of partial injections is counted. For monitoring purposes, this determined number of partial injections is compared with the number of partial injections transmitted by the central control unit. To do this, it is necessary for the central control unit or the peripheral control unit to transmit the corresponding number via the CAN bus.
  • step 460 it is checked whether the current and / or voltage values measured and / or detected by the output stage assume plausible values. If this is not the case, the program also ends with step 420. If this is the case, then in step 470 an error-free operation is recognized. Alternatively, it can also be provided that the output stage 240 carries out an error monitoring and transmits a signal to the monitoring if a corresponding error is present. With this configuration, the
  • Query 460 only whether there is a corresponding error signal from the output stage 240.
  • the various checks are carried out one after the other in time.
  • the order of the checks can also be chosen differently. It is particularly advantageous if the queries are processed in parallel.
  • An embodiment is particularly advantageous in which the check for the permissible angular range, that is to say the
  • Query 430 is the last query. If query 430 recognizes that the request signal is not in the permissible angular range, it is checked whether the request signal is plausible in the angular range which is phase-shifted by 360 °. If this is the case, a resynchronization takes place. is if the request signal is also inadmissible in this angular range, an error is recognized.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Zentralsteuereinheit und einer Peripheriesteuereinheit beschrieben. Die Zentralsteuereinheit übermittelt Anforderungssignale an die Peripheriesteuereinheit. Die Peripheriesteuereinheit beaufschlagt wenigstens zwei Verbraucher mit Steuersignalen. Die Peripheriesteuereinheit überprüft die Anforderungssignale und/oder weitere Signale auf Plausibilität.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftma- schine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.
Zur Steuerung ist eine Zentralsteuereinheit und eine Peripheriesteuereinheit vorgesehen'. Die Zentralsteuereinheit übermittelt Anforderungssignale an die Peripheriesteuerein- heit. Die Peripheriesteuereinheit beaufschlagt ausgehend von diesen AnforderungsSignalen Verbraucher mit Steuersignalen. Bei den Verbrauchern handelt es sich insbesondere um Injektoren, die die Kraftstoffzumessung in die Brennkraftmaschine steuern.
Besonders Vorteilhaft hierbei ist es, dass die Peripheriesteuereinheit die Anforderungssignale und/oder weitere Signale auf Plausibilität prüft. Dadurch kann die Sicherheit der Ansteuerung deutlich erhöht werden. Ferner ist Vorteilhaft, dass die Zentralsteuereinheit lediglich einfach ausgestaltete Anforderungssignale bereitstellt, die lediglich den Beginn und das Ende der Einspritzung definieren. Die Peripheriesteuereinheit setzt diese dann in bestimmt Strom- und Spannungsprofile um, die zur Ansteuerung der Injektoren er- forderlich sind. Desweiteren kann die Peripheriesteuereinheit eine Überwachungen der Injektoren und der Endstufen durchführen. Ferner ist durch die Verwendung einer Peripheriesteuereinheit eine individuelle Anpassung an die Injekto- ren möglich. Andererseits kann aber die Zentralsteuereinheit global für verschiedene Injektoren eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Kosteneinsparung, da die Zentralsteuereinheit in großer Stückzahl gefertigt werden kann, da die Anpassung an die unterschiedlichen Injektoren in der Peripheriesteuereinheit erfolgt.
Aus der DE 198 21 561 ist ein Verfahren einer Vorrichtung zur Überwachung von elektromagnetischem Verbraucher bekannt. Dort wird die Spannung und/oder der Strom, der durch einen Boosterkondensator fließt bzw. an dem Boosterkondensator anliegt auf Plausibilität überwacht.
Desweiteren ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines Verbrauches aus der DE 195 39 071 bekannt. Dort werden die Verbraucher in wenigsten zwei Gruppen aufgeteilt. Wobei die kostenintensiven und aufwendigen Bauelemente jeweils nur einfach für eine Gruppe vorgesehen sind.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen Figur 1 in Blockdiagramm der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, Figur 2 ein Blockdiagramm der Peripheriesteuereinheit, Figur 3 verschiedene Blockzeit aufgetragenen Signale und Figur 4 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die erfindungsgemäße Erfindung wird bevorzugt bei Brennkraftmaschine, insbesondere bei selbstzündenen Brennkraftmaschinen, angesetzt. Dort wird die Kraftstoffzumessung mittels Injektoren gesteuert, die mittels elektromagnetischer Ventile oder mittels Piezo-Aktoren betätigt werden. Diese Injektoren, bzw. diese Ventile oder Aktoren werden im folgenden als Verbraucher bezeichnet.
In Figur 1 sind die wesentlichsten Elemente der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Eine Zentralsteuereinheit ist mit 100 bezeichnet. Dieser werden Signale verschiedener Sensoren zugeführt. Dies ist zum einen ein erster Sensor 110, der ein Signal FP bezüglich des Fahrerwunsches bereitstellt, ein zweiter Sensor 120, der Signal NW bezüglich der Nockenwellenumdrehung liefert und ein dritter Sensor 130 der ein Signal KW bezüglich der Kurbelwellenstellung liefert. Als Sensoren 120 und/oder 130 werden insbesondere Sensoren die Inkrement- oder Segmenträder abtasten eingesetzt. Diese Sensoren liefern Impulse mit festem Winkelabstand.
Die Zentralsteuereinheit beaufschlagt eine Peripheriesteuereinheit 150 mit verschieden Anforderungssignalen AI bis A8. Die Zahl der Anforderungssignale entspricht dabei vorzugsweise der Anzahl der anzusteuernden Verbraucher. Desweiteren leitet die Zentralsteuereinheit 100 das Signal KW bezüglich der Kurbelwellenstellung an die Peripheriesteuereinheit 150 weiter. Bevorzugt werden die Anforderungssignale AI bis A8 jeweils über eine Leitung übertragen. Ferner sind die Zentralsteuereinheit 100, die Peripheriesteuereinheit 150 und weitere nicht dargestellte Einheiten über ein Kommunikationssystem, das insbesondere als CAN-Bus ausgebildet ist, verbunden. Die Peripheriesteuereinheit 150 ist wiederum mittels Leitungen mit den Verbrauchern 161 bis 168 verbunden. Diese werden jeweils mit den Steuersignalen Sl bis S8 beaufschlagt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ei- ne Brennkraftmaschine mit acht Zylindern. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann aber auch Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderzahl eingesetzt werden.
Die Peripheriesteuereinheit 150 steht über ein Schaltmittel 170, das von der Zentralsteuereinheit 100 ansteuerbar ist mit einer Versorungsspannung Ubat in Verbindung.
Ausgehend von verschiedenen Größen, die den Betriebszustand, die Umgebungsbedingungen und/oder den Fahrerwunsch charakte- risieren bestimmt die Zentralsteuereinheit 100 Anforderungssignale AI bis A8. Diese Anforderungssignale bestimmen den Beginn, dass Ende und damit die Dauer der Kraftstoffzumes- sung. Bei entsprechend ausgebildeten Verbrauchern können dieses Signal unmittelbar zur Ansteuerung eines Schaltmittel zur Bestromung eines Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils eingesetzt werden. Problematisch ist nun, wenn Verbraucher verwendet werden, die zur exakten Ansteuerung eines bestimmten Stromverlaufes und/oder eines bestimmten Spannungsverlaufes bedürfen.
Häufig werden schnell schaltende Magnetventile eingesetzt, die zu Beginn mit einer erhöhten Spannung, die auch als Boosterspannung bezeichnet wird, beaufschlagt werden. Im weiteren Verlauf wird der Strom auf einen Haltestrom abgeregelt. Dieser Stromverlauf wird vorzugsweise" mittels spezieller
Endstufenbauteilen oder Endstufenschaltungen realisiert. Werden diese Endstufenbauelemente in die Zentralsteuereinheit integriert, so muß für jeden Injektortyp eine andere Zentralsteuereinheit gefertigt werden. Wird dagegen die End- stufe baulich getrennt von den Injektoren angeordnet, so können bei der Datenübertragung zwischen der Zentralsteuereinheit und der Endstufe Fehler auftreten.
Erfindungsgemäß ist deshalb eine Peripheriesteuereinheit 150 vorgesehen, die die allgemeinen Anforderungssignale in spezielle Steuersignale umsetzt und gleichzeitig eine Diagnose, insbesondere der Anforderungssignale, durchführt. Das Diagnoseergebnis wird vorzugsweise über den CAN-Bus an die Zentralsteuereinheit 100 zurückgemeldet. Besonders Vorteilhaft ist es, dass bei einem entsprechend erkanntem Fehler die
Zentralsteuereinheit durch betätigen des Schaltmittels 170 die Peripheriesteuereinheit und damit auch die Verbraucher außer Betrieb setzten kann.
Neben der Überwachung der Anforderungssignale AI bis A8 ist auch eine Diagnose der Injektoren und/oder der entsprechenden Beschaltungen der Endstufenbausteine möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Peripheriesteuerein- heit eine Phasenverschiebung um 90° bewirkt. Dies bedeutet, die Steuersignale für einen bestimmten Zylinder werden erst ausgelöst, wenn die Plausibilisierung abgeschlossen ist, das heißt das Anforderungssignal vollständig vorliegt. Dadurch ist es möglich, bei einem Fehler die Ansteuerung des ent- sprechenden Verbrauchers und/oder aller Verbraucher zu unterbinden.
Eine detaillierte Darstellung der Peripheriesteuereinheit ist in Figur 2 dargestellt. Bereits in Figur 1 beschriebene Element sind in Figur 2 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die Peripheriesteuereinheit 150 beinhaltet im Wesentlichem eine erste Überwachung 210, der dass Signal KW zugeleitet wird, eine zweite Überwachung 220, der die Anforderungssignale AI bis A8 zugeleitet werden, eine Ansteue- rungberechnung 230 sowie eine Endstufe 240, die die Steuer- Signale Sl bis S8 bereitstellt. Bei einer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die Endstufe baulich getrennt von der Peripheriesteuereinheit 150 angeordnet ist.
Die Ansteuerberechnung 230 wird von der ersten Überwachung und der zweiten Überwachung mit Signalen beaufschlagt und liefert ein Signal an die Endstufe 240. Die Endstufe 240 meldet ein Signal an die zweite Überwachung 220. Desweiteren tauschen die erste und die zweite Überwachung Signale aus. Die zweite Überwachung 220 beaufschlagt den CAN-Bus mit einem Signal.
In Figur 3 sind verschiedene Signale über der Zeit aufgetragen. In Teilfigur 3a sind für eine erste Gruppe von Verbrau- ehern verschiedene Winkelbereiche der Kurbelwelle und in Figur 3b beispielhaft zulässige Anforderungssignale gekennzeichnet. In Teilfigur 3c sind für eine zweite Gruppe von Verbrauchern verschiedene Winkelbereiche der Kurbelwelle und in Figur 3d beispielhaft zulässige Anforderungssignale ge- kennzeichnet. In Figur 3e ist ein Teilbereich der Figur 3a und in Figur 3d ein Teilbereich der Figur 3b vergrößert dargestellt.
In Figur 3a sind für eine erste Gruppe von Verbrauchern Win- kelbereiche mit senkrechten Linien markiert. Die ensprechen- den Anforderungssignale sind in Teilfigur 3B dargestellt. Der Winkelbereich zwischen den Punkt tl und dem Punkt t3 kennzeichnet den Winkelbereich in dem ein Anforderungssignal AI für einen ersten Verbraucher zulässig ist. Der Winkelbe- reich zwischen den Punkt t3 und dem Punkt t5 kennzeichnet den Winkelbereich in dem ein Anforderungssignal A3 für einen zweiten Verbraucher zulässig ist. Der Winkelbereich zwischen den Punkt t5 und dem Punkt t7 kennzeichnet den Winkelbereich in dem ein Anforderungssignal A5 für einen dritten Verbrau- eher zulässig ist. Der Winkelbereich zwischen den Punkt t7 und dem Punkt tl kennzeichnet den Winkelbereich in dem ein Anforderungssignal A7 für einen vierten Verbraucher zulässig ist. Der Abstand zwischen jeweils zwei Punkten definiert in dem dargestellten Beispiel einen Winkelbereich von 180° Kur- belwellenwinkel . Dabei sind die Verhältnisse bei einer
Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern dargestellt. Bei einer Brennkraftmaschine mit kleinerer Zlinderzahl können die Winkelbereiche entsprechend größer gewählt werden.
Entsprechend sind in Figur 3c und 3d die Winkelbereiche und die Anforderungssignale einer zweiten Gruppe von Verbrauchern dargestellt. Jeweils in der Zündreihenfolge aufeinander folgende Verbraucher sind unterschiedlichen Gruppen von Verbrauchern zugeordnet.
In der Figur 3 ist eine spezielle Ausführungsform für eine Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern dargestellt. Dabei sind die Verbraucher in zwei Gruppen eingeteilt, wobei die Winkelbereiche zweier Zylinder der gleichen Gruppe unmittelbar aneinander anschließen. Winkelbereiche zweier Zylinder unterschiedlicher Gruppen können sich überlappen. Die Winkelbereiche können auch so gewählt werden, dass zwischen den Winkelbereichen zweier Zylinder der gleichen Gruppe eine Lücke verbleibt. Dies bedeutet es besteht ein Winkelbereich in dem Anforderungssignale unzulässig sind. Die Winkelbereiche können je nach Anforderung beliebig vorgeben sein.
Wesentlich ist, dass für jedes Anforderungssignal ein Winkelbereich vorgegeben ist. Tritt das Anforderungssignal in diesem Winkelbereich auf, so wird es als plausibel erkannt. Die Winkelbereiche der einzelnen Anforderungssignale können sich dabei überlappen, mit einem Abstand aufweisen und sich berühren. In den Figuren 3a bis 3d sind die Verhältnisse bei einer Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern dargestellt. Bei einer Brennkraftmaschine mit kleinerer Zylinderzahl sind die Winkelbereiche entsprechend kleiner.
Dabei ist in den Teilfiguren 3a bis 3d lediglich eine einfache Ausgestaltung mit lediglich einer Teileinspritzung dargestellt. Bei weiteren Ausgestaltungen, insbesondere bei Brennkraftmaschinen die mit einem Abgasnachbehandlungssystem ausgerüstet sind, können noch weitere Teileinspritzungen vorgesehen sein. Dies wird in Teilfigur 3e und 3f verdeutlicht, die eine vergrößerte Darstellung des Winkelbereichs zwischen tl und t3 und den entsprechenden Anforderungssignalen zeigen. Dabei ist die Einspritzung in eine Voreinsprit- zung zwischen den Punkten tll und tl2 sowie eine Haupteinspritzung zwischen den Punkten tl3 und tl4 aufgeteilt.
Die erste Überwachung 210 führt eine Plausibilisierung der Anforderungssignale AI bis A8 mit dem Kurbelwellensignal KW durch. Dabei wird auf Fehler erkannt, wenn dass Anforderungssignal außerhalb der bestimmten Winkelbereiche der Kurbelwelle liegt. Dabei wird, wie in Figur 3 dargestellt, beispielsweise der zulässige Winkelbereich für das erste Anfor- derungssignal durch die Zeitpunkte tl und t3 definiert. Er- findungsgemäß wird überprüft, ob das Anforderungssignal in einem entsprechenden Winkelbereich beginnt und/oder endet.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann anstelle des Kurbelwellensignals auch ein Nockenwellensignal verarbeitet werden.
Liegt das entsprechende Anforderungssignal innerhalb dieses Winkelbereichs, so wird das Anforderungssignal als plausibel erkannt. Bei entsprechender Zylinderzahl können sich diese Winkelbereiche überlappen. Dies ist beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine ,mit 8 Zylindern, wie es in Figur 3 dargestellt ist, der Fall.
Desweiteren wird ein ordnungsgemäßes Anforderungsignal nur erkannt, wenn die Dauer der Kraftstoffeinspritzung eine bestimmte Länge aufweist, d. h. Abstand zwischen den Zeitpunkten tl3 und tl4 größer ist, als ein erster Schwellenwert bzw. er ist kleiner als ein zweiter Schwellenwert. Ist das Signal kürzer als der Schwellenwert so ist das Anforderungs- signal zu kurz oder es ist von einem Störimpuls auszugehen. Ist das Anforderungssignal zu lang so ist von einer Dauereinspritzung auszugehen. Entsprechende Fehler werden von der zweiten Überwachung 220 erkannt.
Erkennt die erste oder die zweite Überwachung ein entsprechenden Fehler, so wird dieser über CAN-Bus der Zentralsteuereinheit übermittelt. Diese ergreift dann entsprechenden Maßnahmen insbesondere wird ein Notfahrbetrieb eingeleitet bzw. die Peripheriesteuereinheit abgeschaltet und damit die Endstufen deaktiviert.
Ausgehende von den AnforderungsSignalen AI und A8 und dem Kurbelwellensignal KW berechnet die Ansteuerberechnung 230 das erforderliche Stromprofil und/oder Spannungsprofil, um die Verbraucher geeignet anzusteuern. Dieses . Signal gelangt Endstufe 240. Als Endstufe kann bspw. eine Einrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, eingesetzt werden. Vorzugsweise wird eine Endstufe mit wenigsten einem High-Side-Schalter und wenigsten einem Low-Side-Schalter verwendet. Vorzugsweise wird ein gemeinsamer High-Side- Schalter für alle Verbraucher oder eine Gruppe von Verbrauchern eingesetzt. Durch entsprechendes Ansteuern der High- und der Low-Side-Schalter wird dann eine entsprechendes Strom/Spannungsprofil am Verbraucher erzielt. Ein Arbeitszyklus, das heißt eine Motorumdrehung, besteht aus zwei Kurbelwellenumdrehungen. Dies bedeutet die Peripheriesteuereinheit kann nicht unmittelbar erkennen, in welchem der beiden Kurbelwellenumdrehungen sie sich befindet. Dies bedeutet die Peripheriesteuereinheit erkennt beispielsweise nicht eindeutig, ob der Winkelbereich zwischen tl und t3 oder der Winkelbereich zwischen t5 und t7 vorliegt. Hierzu ist eine Synchronisation erforderlich.
Zur Synchronisation wird wie folgt vorgegangen. In einem ersten Schritt wird überprüft, ob ein zulässiges Anforderungssignal vorliegt. Dabei werden vorzugsweise alle Überprüfungen durchgeführt. Wird erkannt, dass das Anforderungssignal im zulässigen Winkelbereich liegt, so ist die Synchronisati- on erfolgt. Wird erkannt, dass das Anforderungssignal nicht im zulässigen Winkelbereich liegt, so wird überprüft, das Anforderungssignal in dem um 360° phasenverschobenen Winkelbereich plausibel ist. Ist dies der Fall, so erfolgt eine Neusynchronistion. Ist das Anforderungssignal in diesem Win- kelbereich ebenfalls unzulässig, so wird auf Fehler erkannt.
Üblicherweise ist vorgesehen, dass die Endstufe ebenfalls eine Fehlerüberwachung durchführt. So kann vorgesehen sein, dass die durch den Verbraucher fließende Ströme und/oder die am Verbraucher oder an Bauteilen der Endstufe abfallenden Spannungswerte überwacht werden. Insbesondere ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Spannung an einem so genannten Boosterkondensator zu überwachen. Dieser Boosterkondensator stellt die beim Einschaltvorgang erforderliche erhöhte Spannung, die in der Regel größer als die Versorgungsspannung ist, bereit. Erkennt die Ends.tufe einen entsprechenden Fehler, so wird dieser ebenfalls an die zweite Überwachung gemeldet und von dort über den CAN-Bus an die Zentralsteuereinheit weitergegeben. Die Vorgehensweise zur Überwachung und Plausibilisierung der Signale ist in Figur 4 anhand eines Flußdiagramms dargestellt. Eine erste Abfrage 400 überprüft, ob zwei Anforderungssignale AI bis A8 gleichzeitig auftreten. Insbesondere wird überprüft ob der Beginn und/oder das Ende zweier Anforderungssignale gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig auftritt.
Ist dies der Fall, das bedeute, dass zwei Anforderungssigna- le gleichzeitig vorliegen, so überprüft ein Abfrage 410 ob ein Sonderbetriebszustand vorliegt. In diesem Sonderbe- triebszuständen kann der Fall eintreten, dass in zwei Zylinder gleichzeitig zugemessen wird. Dieser ist bspw. bei Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern der Fall, wenn eine Nach- einsprtizung zur Abgasnachbehandlung erfolgt. In einem solchen Sonderbetriebszustand liegt bei zwei gleichzeitig auftretenden Anforderungssignalen kein Fehler vor, wenn die beiden Anforderungssignale jeweils innerhalb ihres zulässigen Winkelbereichs oder zulässigen Zeitraums auftreten.
Liegt ein solcher Sonderbetriebszustand nicht vor, so endet das Programm in Schritt 420. In Schritt 420 wird auf Fehler erkannt und ein entsprechendes Signal über den CAN-Bus abgegeben. Treten zwei Anforderungssignale AI bis A8 gleichzei- tig auf, so ist von einem Kurzschluß zwischen zwei Leitungen zwischen der Zentralsteuereinheit und der Peripheriesteuereinheit auszugehen.
Bei Brennkraftmaschinen, bei denen solche gleichzeitige Ein- spritzung nicht vorkommen könne, kann der Schritt 410 entfallen. In diesem Fall wird, wenn die Abfrage 400 gleichzeitige Einspritzungen erkennt, unmittelbar auf Schritt 420 übergegangen und auf Fehler erkannt. Erkennt die Abfrage 400, dass keine der Signale AI bis A8 gleichzeitig auftreten, so überprüft eine Abfrage 430, ob die Anforderungssignale in einem erlaubten Winkelbereich auftreten. Das bedeutet es wird überprüft, ob die Anforde- rungssignale eines bestimmten Zylinder in dem entsprechenden Winkelbereich vorliegt. So muß Anforderungssignal für den ersten Zylinder bspw. zwischen dem Punkt tl undι t3 auftreten.
Ist eine der Bedingungen nicht erfüllt, das heißt das. Anforderungssignal tritt außerhalb eines bestimmten Winkelbereichs der Kurbelwelle oder der Nockenwelle und/oder außerhalb eines bestimmten Zeitraumes auf, so endet das Programm in Schritt 420. Sind alle Bedingungen erfüllt, so folgt die Abfrage 440.
Die Abfrage 440 überprüft, ob die Dauer des Anforderungssignals zu lang oder zu kurz ist. Ist dies der Fall, d. h. das Anforderungssignal ist zu lang oder zu kurz so endet das Programm mit Schritt 420. Erfüllt die Dauer des Anforderungssignals die geforderte Bedingung, so folgt Schritt 450. Diese Abfrage überprüft, ob die Dauer der Einspritzung plausibel ist. Üblicherweise ist das Anforderungssignal deutlich kürzer als ein Segment.
In Abfrage 450 wird überprüft, ob der Abstand zwischen zwei Anforderungssignalen bestimmten Kriterien genügt. Insbesondere muß der Abstand zwischen zwei Anforderungssignalen größer als ein Schwellenwert sein, ist dies nicht der Fall, so endet das Programm ebenfalls mit Schritt 420. Ist dies der
Fall, das heißt die Abstände zwischen den Anforderungssignalen sind plausibel, so folgt Schritt 460. Vorzugsweise wird der Abstand zwischen zwei Teileinspritzung auf Plausibilität geprüft. Dies bedeutet es wird überprüft, ob der Abstand zwischen den Punkten tl2 und tl3 einen zulässigen Wert annimmt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl der Teilein- spritzungen gezählt wird. Zur Überwachung wird diese ermittelte Anzahl der Teileinspritzungen mit der Zahl der Teileinspritzung, die von der Zentralsteuereinheit übermittelt werden, verglichen. Hierzu ist es erforderlich, das die Zentralsteuereinheit oder die Peripheristeuereinheit die ent- sprechende Zahl über den CAN-Bus übermittelt.
In Schritt 460 wird überprüft, ob der Strom und/oder Spannungswerte, die von der Endstufe gemessen und/oder erfaßt werden, plausible Werte annehmen. Ist die nicht der Fall, so endet das Programm ebenfalls mit Schritt 420. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 470 auf fehlerfreien Betrieb erkannt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Endstufe 240 eine Fehlerüberwachung durchführt und bei Vorliegen eines entsprechenden Fehlers ein Signal an die Überwa- chung übermittelt. Bei dieser Ausgestaltung überprüft die
Abfrage 460 lediglich, ob ein entsprechendes Fehlersignal von der Endstufe 240 vorliegt.
In Figur 4 erfolgen die verschiedenen Überprüfungen zeitlich nacheinander. Die Reihenfolge der Überprüfungen kann auch anders gewählt werden. Besonders Vorteilhaft ist es, wenn die Abfragen parallel abgearbeitet werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die Überprüfung auf den zulässigen Winkelbereich, das heißt die
Abfrage 430 als letzte Abfrage erfolgt. Erkennt die Abfrage 430, dass das Anforderungssignal nicht im zulässigen Winkelbereich liegt, so wird überprüft, das Anforderungssignal in dem um 360° phasenverschobenen Winkelbereich plausibel ist. Ist dies der Fall, so erfolgt eine Neusynchronistion. Ist das Anforderungssignal in diesem Winkelbereich ebenfalls unzulässig, so wird auf Fehler erkannt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Zentralsteuereinheit und einer Peripheriesteuereinheit, wobei die Zentralsteuereinheit Anforderungssignale an die Peripheriesteuereinheit übermittelt und die Peripheriesteuereinheit wenigstens zwei Verbraucher mit Steuersignalen beaufschlagt, wobei die Peripheriesteuereinheit 'die Anforderungssignale und/oder weitere Signale auf Plausibilität überprüft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkennt wird, wenn das Anforderungssignal außerhalb eines bestimmten Winkelbereichs der Kurbel- oder der Nockenwelle und/oder außerhalb eines bestimmten Zeit- raumes auftreten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn ein erstes oder ein zweites Anforderungssignal gleichzeitig auftreten.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass kein Fehler erkannt wird, wenn das erste und das zweite Anforderungssignal innerhalb eines zulässigen Winkelbereichs oder eines zulässigen Zeitraums auftreten.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn das Anforderungssignal kürzer als ein erster Schwellenwert und/oder länger als ein zweiter Schwellenwert ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn der Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Anforderungssignal kleiner als ein Schwellenwert ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn die Stromwerte und die Spannungswerte im Bereich der Endstufe unplausible Werte annehmen.
8. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Zentralsteuereinheit und einer Peripheriesteuereinheit, wobei die Zentralsteuereinheit Anforderungssignale an die Peripheriesteuereinheit übermittelt und die Peri- pheriesteuereinheit wenigstens zwei Verbraucher mit Steuersignalen beaufschlagt, wobei die Peripheriesteuereinheit die Anforderungssignale und/oder weitere Signale auf Plausibilität überprüfen.
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