DE3539407A1 - COMPUTER SYSTEM WITH TWO PROCESSORS - Google Patents

COMPUTER SYSTEM WITH TWO PROCESSORS

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Abstract

A computer system comprising two processors (P1, P2) to control the parameters of an internal combustion engine, in particular to adjust the digital controller of a Diesel injection pump. Both processors (P1, P2) share in normal operation the computing duties, and in the case of a breakdown each of the processors (P1; P2) can, acting as a stand-by computer, provide an emergency operating mode. Through greater redundancy and shared duties in normal operation it is possible to considerably increase safety and speed of operation.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Rechnersystem mit zwei Prozessoren zur Regelung von Kenngrößen einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind Rechnersysteme mit einer Funktionsaufteilung bekannt, bei denen ein Hauptrechner im Normalbetrieb, der den störungsfreien Zustand darstellt, die gesamte Rechnerbelastung für die erforderlichen Steuer- und Regelfunktionen übernimmt. Ein zweiter Rechner, der ausschließlich als Notrechner dient, kann bei Ausfall des Hauptrechners Notfunktionen übernehmen und damit einen eingeschränkten Betrieb aufrechterhalten. Da jedoch der Hauptrechner für den Normalbetrieb sämtliche Rechnerfunktionen, beispielsweise zur Bestimmung der Einspritzmenge und des Einspritzzeitpunkts in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Stellung des Fußfahrgebers, zu übernehmen hat, ist für den Hauptrechner eine entsprechend große Speicher- und Rechenkapazität erforderlich. Der außerdem notwendige Notrechner kommt nur im Störungsfall zum Einsatz, weshalb dieser Notrechner im allgemeinen ungenutzt bleibt.The invention is based on a computer system with two Processors for controlling parameters of an internal combustion engine according to the genus of the main claim. It computer systems with a division of functions are known, where a main computer in normal operation, which the trouble-free State represents the total computer load for the necessary control functions takes over. A second computer that is used exclusively as Emergency computer serves, can emergency functions in the event of a failure of the main computer take over and thus a restricted operation maintain. However, since the main computer for normal operation all computer functions, for example for determining the injection quantity and the injection timing depending on the speed and the The position of the pedestrian to take over is for the main computer a correspondingly large storage and Computing capacity required. The also necessary Emergency computers are only used in the event of a fault, which is why this emergency computer generally remains unused.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Rechnersystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil aufgrund der Verteilung der Rechnerbelastung im Normalbetrieb auf zwei Prozessoren, eine hohe Rechnergeschwindigkeit bei der Bestimmung wesentlicher Stellgrößen zu ermöglichen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Regelung der Regelstange einer Diesel-Einspritzpumpe die Bestimmung des Sollwerts im einen Prozessor, dagegen die Berechnung der Stellgröße in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Sollwert und Istwert im anderen Prozessor erfolgt. Durch diese Maßnahme kann die Regelgeschwindigkeit stark erhöht werden, ohne daß die übrigen Steuerungs- und Überwachungsaufgaben, die von den beiden Prozessoren durchgeführt werden müssen, beeinträchtigt würden.The computer system according to the invention with the features of  Main claim has the advantage due to the distribution of the Computer load in normal operation on two processors, a high computer speed in the determination to enable essential manipulated variables. It is particularly advantageous when regulating the control rod a diesel injection pump to determine the setpoint in one processor, but the calculation of the manipulated variable depending on the difference between the setpoint and actual value is done in the other processor. Through this Measure can significantly increase the control speed without the other control and monitoring tasks, carried out by the two processors would have to be affected.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit werden den beiden Prozessoren die wesentlichen Betriebszustände über jeweils duplizierte Geber zugeführt. Insbesondere Drehzahlgeber, Fußfahrgeber und der die Bremsenstellung überwachende Geber können doppelt vorgesehen sein. Bei Ausfall eines dieser Geber erfolgt eine Umschaltung auf den entsprechenden anderen Geber.To increase operational safety, the two Processors the main operating states each duplicated encoder fed. In particular speed sensors, Pedal encoder and the one monitoring the brake position Donors can be provided twice. In the event of failure one of these encoders is switched to the corresponding other donor.

Zur Überwachung der Einstellung der Einspritzpumpe bzw. der Stellung der Regelstange ist ein Regelweggeber vorgesehen, der den Istwert an die Prozessoren meldet. Tritt im Regelweggeber ein Defekt auf, kann die Regelstange über einen Proportional-Differential-Verstellregler durch den Sollwert eingestellt werden. Dadurch wird zumindest näherungsweise die Regelstange dem jeweiligen Betriebszustand entsprechend eingestellt.To monitor the setting of the injection pump or a control path encoder is provided for the position of the control rod, which reports the actual value to the processors. If a defect occurs in the control path encoder, the control rod can via a proportional differential adjuster can be set by the setpoint. Thereby the control rod is at least approximately the respective Operating status set accordingly.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is described below with reference to a drawing illustrated embodiment explained in more detail.  

Das in der Zeichnung dargestellte Blockschaltbild zeigt ein Rechnersystem mit einem ersten Prozessor P 1 und einem zweiten Prozessor P 2, die teilweise identische Steuer- und Regeleinrichtungen aufweisen. Der Prozessor P 1 umfaßt eine Mengenregelung 11, der eingangsseitig Gebersignale von der Bremse, dem Fußfahrgeber FFG und einem ersten Drehzahlgeber D 1 zugeführt werden. Der Drehzahlgeber D 1 ist über einen steuerbaren Umschalter S 11 mit der Mengenregelung 11 verbunden. Das Ausgangssignal der Mengenregelung, welches den Sollwert U SOLL darstellt, wird einem Proportional-Differential-Verstellregler 12 und einem Vergleicher 13 an seinem positiven Eingang zugeführt. Am negativen Eingang des Vergleichers 13 liegt der Istwert U IST an, der die Stellung der Regelstange der Einspritzpumpe repräsentiert. Das ausgangsseitige Differenzsignal des Vergleichers 13 wird einem Stellregler 14 zugeführt. Die Ausgänge des PD-Verstellreglers 12 und des Stellreglers 14 sind wahlweise über einen nachgeschalteten steuerbaren Umschalter S 12 und über zwei weitere externe Umschalter S 1, S 2 mit dem Eingang einer Endstufe E verbindbar, die zur Betätigung der als Einstellorgan dienenden Regelstange einer Einspritzpumpe vorgesehen ist.The block diagram shown in the drawing shows a computer system with a first processor P 1 and a second processor P 2 , some of which have identical control and regulating devices. The processor P 1 comprises a quantity control 11 , to which input signals from the brake, the foot pedal FFG and a first speed sensor D 1 are fed on the input side. The speed sensor D 1 is connected to the quantity control 11 via a controllable changeover switch S 11 . The output signal of the quantity control, which represents the target value U TARGET , is fed to a proportional-differential adjustment controller 12 and a comparator 13 at its positive input. The actual value U IST , which represents the position of the control rod of the injection pump, is present at the negative input of the comparator 13 . The difference signal on the output side of the comparator 13 is fed to a control controller 14 . The outputs of the PD adjuster 12 and the adjuster 14 can optionally be connected via a downstream controllable changeover switch S 12 and two further external changeover switches S 1 , S 2 to the input of an output stage E , which are provided for actuating the control rod of an injection pump which serves as the setting element is.

Der zweite Prozessor P 2 besitzt ebenfalls eine Mengenregelung 21, die jedoch nur bei einem Defekt in der Mengenregelung 11 oder im Prozessor P 1 mittels eines nchgeschalteten Umschalters S 23 wirksam geschaltet wird. Um dies zu veranschaulichen sind entsprechende Signalleitungen, die bei einem Defekt im Prozessor P 1 oder bei einem Defekt in der Mengenregelung 11 eine logisch "I" aufweisen über eine ODER-Schaltung mit dem Steuereingang des Umschalters S 23 verbunden, der bei Anliegen einer logischen "I" die andere, hier nicht dargestellte Schalterstellung einnimmt und den Ausgang der Mengenregelung 21 mit dem Eingang des PD-Verstellreglers 22 verbindet. The second processor P 2 likewise has a quantity control 21 , which, however, is only activated in the event of a defect in the quantity control 11 or in the processor P 1 by means of a toggle switch S 23 . To illustrate this, corresponding signal lines which have a logic "I" in the event of a defect in the processor P 1 or a defect in the quantity control 11 are connected via an OR circuit to the control input of the changeover switch S 23 which, when a logic " I "assumes the other switch position, not shown here, and connects the output of the quantity control 21 to the input of the PD adjustment controller 22 .

Ein im Prozessor P 2 vorgesehener Umschalter S 21, ein Vergleicher 23, ein Stellregler 24 und ein steuerbarer Umschalter S 22 entsprechen in ihrer Funktion den entsprechenden oben beschriebenen Einrichtungen. Entsprechend werden auch der Mengenregelung 21 Gebersignale von einem Drehzahlgeber D 2, vom Fußfahrgeber FFG und von einem die Stellung der Bremse kennzeichnenden Geber zugeführt.A changeover switch S 21 provided in the processor P 2 , a comparator 23 , a positioner 24 and a controllable changeover switch S 22 correspond in their function to the corresponding devices described above. Correspondingly, the quantity control 21 is also supplied with sensor signals from a speed sensor D 2 , from the pedestrian sensor FFG and from a sensor which characterizes the position of the brake.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellten Schalterstellungen entsprechen dem störungsfreien Normalbetrieb. Der Sollwert U SOLL wird in diesem Fall über eine serielle Schnittstelle und über den Umschalter S 23 von der Mengenregelung 11 zum Vergleicher 23 des Prozessors P 2 übertragen. Dort erfolgt der Vergleich mit dem Istwert U IST und in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz gibt der Stellregler 24 über den Umschalter S 22 den Stellwert U STELL an die Endstufe E zur Einstellung der Regelstange weiter. Die Mengenregelung 21 ist in diesem Zustand nicht wirksam.The switch positions shown in the exemplary embodiment correspond to the normal, trouble-free operation. In this case, the setpoint U SOLL is transmitted from the quantity control 11 to the comparator 23 of the processor P 2 via a serial interface and the changeover switch S 23 . There the comparison is made with the actual value U IST and, depending on the difference determined, the control controller 24 passes the control value U SET to the output stage E via the changeover switch S 22 for setting the control rod. The quantity control 21 is not effective in this state.

Ist einer der Drehzahlgeber D 1, D 2 defekt, veranlaßt die jeweils zugehörige Steuerung 15 oder 25 eine Umschaltung des zugehörigen Umschalters S 11 oder S 21. Tritt beispielsweise im Drehzahlgeber D 1 ein Defekt auf, wird der Umschalter S 11 über die zugeordnete Steuerung 15 in die andere, hier nicht dargestellte Stellung gebracht, so daß über eine Brücke die Gebersignale des Drehzahlgebers D 2 zum Eingang der Mengenregelung 11 gelangen können.If one of the speed sensors D 1 , D 2 is defective, the associated control 15 or 25 causes the associated switch S 11 or S 21 to be switched over . If, for example, a defect occurs in the speed sensor D 1 , the changeover switch S 11 is brought into the other position (not shown here) via the associated controller 15 , so that the sensor signals of the speed sensor D 2 can reach the input of the quantity control 11 via a bridge.

Den Umschaltern S 12 und S 22 sind Steuerungen 16 und 26 zugeordnet, die bei einem Defekt am Regelweggeber eine Umschaltung bewirken, so daß die Stellregler 14, 24 wirkungslos und die PD-Verstellregler 12, 22 wirksam werden. The switches S 12 and S 22 are assigned controls 16 and 26 which, in the event of a defect in the regulating path transmitter , cause a switchover, so that the regulators 14, 24 have no effect and the PD regulators 12, 22 become effective.

Die beiden Prozessoren P 1, P 2 werden mittels zugeordneten Überwachungsschaltungen UE 1 und UE 2 in ihrer Funktion überwacht. Stellen beide Überwachungsschaltungen UE 1, UE 2 Störungen in den zugeordneten Prozessoren P 1, P 2 fest, wird über das nachgeschaltete UND-Gatter eine Umschaltung des Schalters S 2 und damit eine Abschaltung der Endstufe E bewirkt. Eine elektronische Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erfolgt auch dann, wenn eine bleibende Regelabweichung im Prozessor P 2 oder eine bleibende Regelabweichung im Prozessor P 1 bei gleichzeitigem Defekt im Prozessor P 2 festgestellt werden. Diese Funktionen sind durch UND-Schaltungen 31, 32 und eine ODER- Schaltung 33 dargestellt. Der ODER-Schaltung 33 ist ein symbolisch als Transistor dargestellter elektronischer Schalter 34 nachgeschaltet, mit dem die elektronische Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erfolgt.The function of the two processors P 1 , P 2 is monitored by means of assigned monitoring circuits UE 1 and UE 2 . If both monitoring circuits UE 1 , UE 2 detect faults in the assigned processors P 1 , P 2 , the switch S 2 is switched over via the downstream AND gate and the output stage E is thus switched off. The fuel supply is also switched off electronically if a permanent control deviation in the processor P 2 or a permanent control deviation in the processor P 1 is detected with a simultaneous defect in the processor P 2 . These functions are represented by AND circuits 31, 32 and an OR circuit 33 . The OR circuit 33 is followed by an electronic switch 34 , symbolically represented as a transistor, by means of which the fuel supply is switched off electronically.

Claims (7)

1. Rechnersystem mit zwei Prozessoren zur Regelung von Kenngrößen einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Regelung eines digitalen Stellreglers einer Diesel- Einspritzpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß im störungsfreien Betrieb die Rechnerbelastung auf beide Prozessoren (P 1, P 2) möglichst gleichmäßig verteilt ist, und daß bei Auftreten einer Störung im einen Prozessor (P 1; P 2) oder im Bereich seiner Peripherie der andere Prozessor (P 1; P 2) eine entsprechende Notfunktion übernimmt.1. Computer system with two processors for controlling parameters of an internal combustion engine, in particular for controlling a digital controller of a diesel injection pump, characterized in that the computer load on both processors ( P 1 , P 2 ) is distributed as evenly as possible in trouble-free operation, and that if a fault occurs in one processor ( P 1 ; P 2 ) or in the area of its periphery, the other processor ( P 1 ; P 2 ) takes over a corresponding emergency function. 2. Rechnersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wesentlichen Betriebszustände eines Fahrzeugs und/oder einer Brennkraftmaschine über jeweils duplizierte Geber (D 1, D 2) den Prozessoren (P 1, P 2) mitgeteilt werden.2. Computer system according to claim 1, characterized in that the essential operating states of a vehicle and / or an internal combustion engine are communicated to the processors ( P 1 , P 2 ) via duplicated sensors ( D 1 , D 2 ). 3. Rechnersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Prozessoren (P 1, P 2) ein Drehzahlgeber (D 1, D 2), ein Fußfahrgeber (FFG) und ein die Stellung des Bremsenpedals überwachender Geber zugeordnet ist.3. Computer system according to one of claims 1 or 2, characterized in that each of the two processors ( P 1 , P 2 ) is assigned a speed sensor ( D 1 , D 2 ), a pedestrian sensor ( FFG ) and a sensor monitoring the position of the brake pedal is. 4. Rechnersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im störungsfreien Betrieb der erste Prozessor (P 1) den Sollwert (U SOLL ) für die Kraftstoffmenge und der zweite Prozessor (P 2) aus der Differenz zwischen dem Sollwert (U SOLL ) und dem Istwert (U IST ) die Stellgröße (U STELL ) für die Einspritzpumpe bestimmt.4. Computer system according to one of the preceding claims, characterized in that in the trouble-free operation of the first processor ( P 1 ) the target value ( U TARGET ) for the fuel quantity and the second processor ( P 2 ) from the difference between the target value ( U TARGET ) and the actual value ( U IST ) determines the manipulated variable ( U STELL ) for the injection pump. 5. Rechnersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelweggeber (RWG) den Istwert (U IST ) der Regelstange der Einspritzpumpe den Prozessoren (P 1, P 2) mitteilt, daß ein Stellregler (14, 24) in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Sollwert (U SOLL ) und dem Istwert (U IST ) die Regelstange betätigt, und daß bei einem Defekt am Regelweggeber (RWG) der Sollwert (U SOLL ) einem Proportional- Differential-Verstellregler (12, 22) direkt zugeführt wird, dessen Ausgangssignal die Regelstange einstellt.5. Computer system according to one of the preceding claims, characterized in that a control transmitter ( RWG ) the actual value ( U IST ) of the control rod of the injection pump notifies the processors ( P 1 , P 2 ) that a control controller ( 14, 24 ) as a function of the difference between the setpoint ( U TARGET ) and the actual value ( U ACTUAL ) actuates the control rod, and that in the event of a defect in the control position sensor ( RWG ) the setpoint value ( U TARGET ) is fed directly to a proportional differential adjuster ( 12, 22 ) whose output signal adjusts the control rod. 6. Rechnersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Prozessor (P 1, P 2) eine Überwachungsschaltung (UE 1, UE 2) zugeordnet ist, die bei gleichzeitigem Auftreten einer Störung in beiden Prozessoren (P 1, P 2) die für die Kraftstoffmengeneinstellung vorgesehene Endstufe (E) abschalten.6. Computer system according to one of the preceding claims, characterized in that each processor ( P 1 , P 2 ) is assigned a monitoring circuit ( UE 1 , UE 2 ) which, if a fault occurs simultaneously in both processors ( P 1 , P 2 ) switch off the power amplifier ( E ) provided for the fuel quantity setting. 7. Rechnersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten einer bleibenden Regelabweichung in beiden Prozessoren (P 1, P 2), eine elektrische Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erfolgt.7. Computer system according to one of the preceding claims, characterized in that when a permanent control deviation occurs in both processors ( P 1 , P 2 ), an electrical shutdown of the fuel supply takes place.
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