DE102011080986A1

DE102011080986A1 - Steuereinrichtung für ein Einspritzsystem, Einspritzsystem mit einer Brennkraftmaschine und Notstromaggregat

Info

Publication number: DE102011080986A1
Application number: DE102011080986A
Authority: DE
Inventors: Andreas Mehr; Jan Henker; Jörg Barrho
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: DE102011080986B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung (500) für ein Einspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-System, einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, aufweisend: eine erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530), die zueinander redundant, insbesondere gleich, ausgestaltet sind und zum Erzeugen jeweils eines Motorsteuersignals ausgebildet sind; eine Schaltereinheit (570) mit wenigstens einem Aktoranschluss (571; 572); wobei die Schaltereinheit (570) ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Auswahlsignals aktuell nur das Motorsteuersignal einer einzigen der drei Steuereinheiten (510; 520; 530) als Stellgröße (734; 764) an den wenigstens einen Aktoranschluss (571; 572) anzulegen; und eine am wenigstens einen Aktoranschluss (572) anliegende aktuelle Stellgröße (734) an die das Motorsteuersignal aktuell liefernde einzige Steuereinheit der drei Steuereinheiten (510; 520; 530) als, insbesondere gefiltertes, Stellgrößensignal (739) rückführbar ist und an die anderen der drei Steuereinheiten (510; 520; 530), deren Motorsteuersignal aktuell nicht an dem wenigstens einen Aktoranschluss (571; 572) anliegt als, insbesondere ungefiltertes, Stellgrößensignal (739) rückführbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Einspritzsystem, insbesondere zur Bildung eines Common-Rail-Regelsystem, und ein Einspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-System, mit einer Brennkraftmaschine. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Notstromaggregat, insbesondere ein Notstromaggregat für ein Kraftwerk oder ein Wasserfahrzeug.
Kraftwerke, insbesondere Atomkraftwerke oder sonstige Kraftwerke mit die Sicherheit betreffenden Systemen, wie Kühlsysteme od. dgl., unterliegen hohen Sicherheitsanforderungen. Beispielsweise ist ein Kraftwerk mit einem Notstromaggregat auszustatten, das im Falle eines Stromausfalls einen für den Betrieb der die Sicherheit betreffenden Systeme des Kraftwerkes notwendigen Strom bereitstellt. Eine ähnlich gelagerte Problematik ergibt sich bei Wasserfahrzeugen, insbesondere Spezialschiffen, die für einen Noteinsatz oder einen Spezialeinsatz ähnliche die Sicherheit betreffende Systeme betriebsbereit zu halten haben.
Notstromaggregate können mittels Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, realisiert werden, die einen elektrischen Generator antreiben; diese werden auch als Motor-Generator-Einheiten bezeichnet und können autark von einer Netzstromversorgung – im Falle eines Kraftwerkes die Land-Netzstromversorgung und im Falle eines Wasserfahrzeugs die Hauptnetzstromversorgung – eine eigene unabhängige zusätzliche Stromversorgung zur Verfügung stellen. Der Kraftstoff für eine derartige Brennkraftmaschine wird vorliegend über ein Einspritzsystem bereitgestellt; in besonders geeigneter Weise ist das Einspritzsystem ein Common-Rail-System. Im Falle einer unterbrochenen Stromversorgung sollte ein kontinuierlicher Betrieb der Brennkraftmaschine sichergestellt sein. Dies resultiert hat hohe Zuverlässigkeitsanforderungen an eine Steuereinrichtung, die eine solche Brennkraftmaschine steuert, zur Folge. Der Gesetzgeber hat derartige Zuverlässigkeitsanforderungen normiert, welche die Vorrausetzungen zur Zulassung eines Notstromaggregat bilden.
Aus DE 39 35 958 A1 ist ein Mehrkanalregler bekannt. Dieser Mehrkanalregler hat einen ersten und einen zweiten Regler, denen verschiedene Regelabweichungssignale als Eingangssignale zugeführt sind. Ausgangssignale der beiden Regler sind einer Auswahlschaltung zugeführt, die auswahlweise eines der beiden Ausgangsignale als Stellgröße an eine Regelstrecke weiterleitet. Um Signalsprünge bei einem Wechsel von dem einen auf den anderen Regler zu vermeiden, ist ein Ausgangssignal des ersten Reglers auf einen Eingang des zweiten Reglers zurückgekoppelt und ein Ausgangssignal des zweiten Reglers auf einen Eingang des ersten Reglers. Das dargestellte System regelt zwei unterschiedliche Regelgrößen. Zudem genügt das System den heutigen Sicherheitsstandards nicht mehr. Ein Unsicherheitsfaktor ist beispielsweise, dass den beiden Reglern des bekannten Mehrkanalreglers zwei verschiedene Regelabweichungssignale zugeführt sind. Außerdem lässt sich bei diesem Mehrkanalregler allein anhand nicht identischer Ein- oder Ausgangssignale nicht überprüfen, welcher der beiden Regler einen Defekt aufweist.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2008 004 208 A1 zeigt ein Motorsteuergerät für ein Kraftfahrzeug. Das Steuergerät hat zwei Stelleinrichtungen zum Steuern eines Motors, wobei sich die Stelleinrichtungen hinsichtlich eines korrekten Funktionierens gegenseitig überwachen. Stellt eine der Stelleinrichtungen fest, dass die jeweils andere Stelleinrichtung einen Defekt aufweist, so wird der Motor in einen sicheren Zustand überführt. Das Überführen in einen sicheren Zustand heißt nachteiliger Weise zum Beispiel, dass der Motor abgeschaltet wird und/oder, dass er nicht mehr auf Steueranweisungen der als defekt erkannten Stelleinrichtung reagiert. Das vorbekannte Motorsteuergerät ist damit ungeeignet zum Steuern einer Brennkraftmaschine eines Notstromaggregats, da ein Abschalten der Brennkraftmaschine im Falle eines Defekts einer der Stelleinrichtungen keinesfalls erfolgen darf.
DE 10 2004 023 365 A offenbart ein Verfahren zur Druckregelung eines Speichereinspritzsystems einer Brennkraftmaschine über eine veränderliche Saugdrossel, bei dem ein erster Ist-Raildruck über ein erstes Filter aus einem gemessenen Raildruck bestimmt wird und ein zweiter Ist-Raildruck über ein zweites Filter aus dem gemessenen Raildruck bestimmt wird. Eine erste Regelabweichung wird dann unter Berücksichtigung eines Soll-Raildrucks bestimmt und ein Volumenstrom wird über einen Hochdruckregler als Stellgröße in Abhängigkeit der ersten Regelabweichung festgelegt; der zweite Ist-Raildruck ist maßgeblich für die Berechnung von Regleranteilen des Hochdruck-Reglers. Daraus wird die Problematik einer Hochdruckregelung über eine veränderliche Saugdrossel und eine Drehzahlregelung deutlich.
In DE 10 2004 061 474 A1 ist eine Einrichtung zur Regelung eines Raildrucks eines Common-Rail-Systems beschrieben. Dort ist ein Raildruck-Regelkreis mit nachgeordnetem Strom-Regelkreis vorgesehen, bei dem die Stellgröße des Raildruck-Reglers die Führungsgröße des Strom-Regelkreises und zugleich die Eingangsgröße für eine Vorsteuerung ist. Zur Absicherung von Fehlern ist vorgesehen, dass bei nichtplausiblen Strom-Ist-Werten der Strom-Regler deaktiviert wird und ein PWM-Signal zur Beaufschlagung einer Saugdrossel ausschließlich durch die Vorsteuerung bestimmt wird. Der nachgelagerte Strom-Regelkreis wird somit deaktiviert. Die Saugdrossel entspricht dem Stellglied in diesem Regelkreis. Da der Spulenwiderstand der Saugdrossel temperaturabhängig ist, ist dem Raildruck-Regelkreis ein Strom-Regler zur Regelung des Spulenstroms, welcher durch die Saugdrossel fließt, unterlagert. Der Ist-Saugdrosselstrom ist nicht bekannt. Um die Stabilität des Strom-Reglers zu erhöhen, sind im Rückkopplungszweig ein Filter vorgesehen. Problematisch bei diesem Ansatz ist, dass ein Einzelfehler innerhalb der vorbekannten Einrichtung zur Regelung eines Raildrucks zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann. Die vorbekannte Einrichtung ist allenfalls tolerant gegenüber Fehlern bei einer Druck- oder Strommessung. Tritt aber ein Fehler im Raildruck-Regelkreis selbst auf, beispielsweise ein Ausfall einer Schaltungskomponente, so geht damit ein Ausfall der Brennkraftmaschine einher.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung, ein Einspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-System, und ein Notstromaggregat vorzuschlagen, welches sich durch eine besonders hohe Betriebssicherheit auszeichnet, insbesondere einer solchen, die über der Sicherheit der oben beschriebenen vorbekannten Vorrichtungen liegt. Die Steuereinrichtung soll bevorzugt zur Ausbildung eines Common-Rail-Regelsystems mit einem Anlagenregler, wenigstens einem Aktor und wenigstens einem Sensorsatz dienen.
Betriebssicherheit meint im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung, dass ein kontinuierlicher und ein bestimmungsgemäßer Betrieb einer von der Steuereinrichtung mit dem Common-Rail-System ausgestatteten Brennkraftmaschine, beziehungsweise des Notstromaggregats in verbesserter Weise abgesichert ist und insofern gewährleistet werden kann.
Die oben genannten technischen Aufgaben werden gelöst durch eine Steuereinrichtung, insbesondere ein Common-Rail-Regelsystem, gemäß dem Anspruch 1, ein Einspritz-System gemäß Anspruch 17 sowie ein Notstromaggregat gemäß dem Anspruch 21.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung, insbesondere ein Common-Rail-Regelsystem, weist eine erste, zweite und dritte Steuereinheit, die zueinander redundant, insbesondere gleich, ausgestaltet sind und zum Erzeugen jeweils eines Motorsteuersignals ausgebildet sind. Es ist eine Schaltereinheit mit wenigstens einem Aktoranschluss vorgesehen. Die Schaltereinheit ist ausgebildet, in Abhängigkeit des Auswahlsignals nur das Motorsteuersignal einer einzigen der drei Steuereinheiten als Stellgröße an dem wenigstens einen Aktoranschluss anzulegen.
Erfindungsgemäß wird bei der Steuereinrichtung eine am wenigstens einen Aktoranschluss anliegende aktuelle Stellgröße an die das Motorsteuersignal aktuell liefernde einzige Steuereinheit der drei Steuereinheiten als, insbesondere gefiltertes, Stellgrößensignal rückgeführt und an die anderen der drei Steuereinheiten, deren Motorsteuersignal aktuell nicht an dem wenigstens einen Aktoranschluss anliegt als, insbesondere ungefiltertes, Stellgrößensignal rückgeführt.
Die vorliegende Erfindung schließt die Überlegung ein, dass die eingangs erwähnte, vorbekannten Regeleinrichtung zum Ausbilden redundanter Schaltungsstrukturen Nachteile hat. Würden beispielsweise zwei identische vorbekannte Regeleinrichtungen zum Regeln eines Raildrucks eingesetzt, so wäre der Regelkreis der aktuell nicht regelnden Regeleinrichtung offen. Eine nicht aktuell regelnde Steuereinheit (Backup-Steuereinheit) – nämlich diejenige der drei Steuereinheiten, deren Motorsteuersignal aktuell nicht an dem wenigstens einen Aktoranschluss anliegt, d.h. eine Backup-Steuereinheit, die aktuell nicht auf die Brennkraftmaschine zugreift – kennt aufgrund einer offenen Einspritzregelkreisstrecke nicht den aktuellen Lastpunkt des Motors. Muss die Backup-Steuereinheit nun plötzlich im Falle, dass die Schaltereinheit dies vorgibt (insbesondere auf Veranlassung einer Logikeinheit mit einem Zwei-Aus-Drei-Redundanzmodul) die Regelung des Motors von derjenigen Steuereinheit übernehmen, die aktuell das Motorsteuersignal als einzige Steuereinheit der drei Steuereinheiten an den Aktoranschluss liefert (dominante Steuereinheit), so können bei der offenen Regelstrecke möglicherweise falsche Regelparameter vorliegen. Dadurch könnte der Motor ggf abgewürgt werden.
Würde nämlich bei einer Umschaltung zwischen den zuvor genannten regelnden Steuereinheiten (auch Engine Control Unit oder Advanced Diesel Engine Control) der aktuelle Kennfeldpunkt des Motores nicht für alle Steuereinheiten – d.h. die erste, zweite und dritte Steuereinheit – bekannt sein, so wäre eine Regelung des Hochdrucksystems nicht in jedem Falle zuverlässig möglich. Dies hätte zur Folge, dass beim Wechsel von der einen aktuell regelnden Steuereinheit auf eine andere anschließend zur Regelung vorgesehene Backup-Steuereinheit in der Ausgangsstellgröße Signalsprünge od. dgl. auftreten können. Derartige Signalsprünge können im Ergebnis einen kontinuierlichen und bestimmungsgemäßen Betrieb einer Brennkraftmaschine gefährden. Eine mögliche Folge wäre, z. B. dass ein Überdruckventil des Common-Rail Kreises anspricht und schlimmstenfalls der Motorbetrieb nicht mehr möglich ist. Durch die Erfindung wird nun aber auch der nicht aktiv regelnden Backup-Steuereinheit und einer Rückübermittlung eines aktuellen Stellgrößensignals, der aktuelle Kennfeldpunkt zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise wird das aktuelle Stellgrößensignal über eine einfache Messung von relevanten Motordaten und/oder dem Abgreifen von direkt relevanten Steuersignalen gewonnen. Die Erfindung hat erkannt, dass damit vollständig redundante Schaltungsstrukturen, insbesondere vollständig doppelt redundante Schaltungsstrukturen, die Betriebssicherheit signifikant erhöhen. Selbst mehrere Einzelfehler im gesamten Steuersystem würden nicht zum Ausfall des Systems führen.
Ein Wechsel von einer aktuell regelenden Steuereinheit auf eine andere Backup-Steuereinheit wird nur vollzogen, wenn die beschriebene Zurückführung des aktuellen Stellgrößensignals implementiert ist. Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird eine Zurückführung des Stellgrößensignals bewirkt, so dass Regelkreise der drei Steuereinheiten immer geschlossen sind, insbesondere auch dann, wenn eine Backup-Steuereinheit aktuell keinen Zugriff auf Stellglieder des Common-Rail-Regelsystems hat. Damit ist ein Wechsel von einer aktuell regelnden dominanten Steuereinheit auf eine andere danach regelende Backup-Steuereinheit möglich, ohne dass die am Aktoranschluss anliegende Stellgröße durch den Wechsel verursachte Signalsprünge zeigt.
Mit anderen Worten zeichnet sich die Steuereinrichtung durch eine besonders fehlertolerant gestaltete zweifache Redundanzstruktur aus. Während des Betriebes der Steuereinrichtung ist mehrfach abgesichert, dass zu jedem Zeitpunkt ein Motorsteuersignal am Aktoranschluss anliegt, und damit als Stellgröße für den Motor zur Verfügung steht. Selbst ein erkannter Defekt in allen Steuereinheiten führt nicht notwendigerweise zu einem Ausbleiben eines Anliegens eines Motorsteuersignals am Aktoranschluss.
Ein am Aktoranschluss anliegendes Motorsteuersignal stammt von einer der drei Steuereinheiten, für dessen korrektes Funktionieren die Mehrheit der Statussignale spricht. Damit ist ein kontinuierlicher und bestimmungsgemäßer Betrieb des Motors mehrfach abgesichert und insofern gewährleistet. Ein Einzelfehler in der Steuereinrichtung hat keine Auswirkungen auf den Betrieb der mittels des Common-Rail-Regelsystems geregelten Brennkraftmaschine. Ein weiterer Vorteil der Steuereinrichtung ist es, dass diese den funktionalen Zulassungsvoraussetzungen nach SIL3 IEC61508 (3. Sicherheitsstufe der Sicherheitsnorm IEC 61508) genügt.
Bevorzugt sind die das Motorsteuersignal aktuell liefernde einzige Steuereinheit der drei Steuereinheiten und auch die anderen der drei Steuereinheiten, deren Motorsteuersignal aktuell nicht an dem wenigstens einen Aktoranschluss anliegt (Backup-Steuereinheiten) also jeweils ausgebildet, das Motorsteuersignal in Abhängigkeit des Stellgrößensignal zu erzeugen. Bevorzugt ist der ersten, zweiten und dritten Steuereinheit die am wenigstens einen Aktoranschluss anliegende aktuelle Stellgröße über eine erste, zweite oder dritte Stellgrößensignalleitung als Stellgrößensignal zuführbar. Dabei sind die erste, zweite, dritte Steuereinheit jeweils ausgebildet, das Motorsteuersignal in Abhängigkeit des an der ersten, zweiten, dritten Stellgrößensignalleitung anliegenden Stellgrößensignals zu erzeugen.
Bevorzugt gibt das Stellgrößensignal den Wert eines aktuellen Saugdrosselstromes (z.B. an oder nach der Saugdrossel gemessen oder abgegriffen) und/oder den Wert eines aktuellen pulsweitenmodulierten Saudrosselsteuersignals (z. B. vor oder an der Saugdrossel gemessen oder abgegriffen) an. Insbesondere sind die erste, zweite und dritte Steuereinheit jeweils ausgebildet, ein erstes, zweites beziehungsweise drittes Saugdrosselansteuersignal als erstes, zweites beziehungsweise drittes Motorsteuersignal in Abhängigkeit des Wertes des aktuellen Saugdrosselstromes und/oder den Wert eines aktuellen pulsweitenmodulierten Saudrosselsteuersignals zu erzeugen.
Betreffend das Einspritzsystem wird die Aufgabe gelöst durch ein Einspritzsystem, insbesondere Common-Rail-System, mit einer Brennkraftmaschine und einer Steuereinrichtung, insbesondere mit einem Anlagenregler, wenigstens einem Aktor und wenigstens einem Sensorsatz, weiter aufweisend:

– eine Kraftstoffversorgung mit einer Pumpenanordnung (720, 740) und einer Saug drossel,
– einen an die Kraftstoffversorgung angeschlossenen Kraftstoffhochdruckspeicher (Common Rail),
– einen über eine Injektorleitung an den Kraftstoffhochdruckspeicher angeschlosse nen Injektor der Brennkraftmaschine, wobei
– der Injektor zum Empfangen eines an einem ersten Aktoranschluss der Schalter einheit anliegenden Injektoransteuersignals über eine erste Aktorsteuerleitung mit der Steuereinrichtung verbunden ist und
– die Saugdrossel zum Empfangen eines an einem zweiten Aktoranschluss der Schaltereinheit anliegenden Saugdrosselansteuersignals über eine zweite Aktorsteuerlei tung mit der Steuereinrichtung verbunden ist, wobei
– der ersten, zweiten und dritten Steuereinheit die am wenigstens einen Aktoran schluss anliegende aktuellen Stellgröße als Stellgrößensignal zuführbar ist und die erste, zweite und dritte Steuereinheit jeweils ausgebildet sind, das Motorsteuersignal in Abhän gigkeit des Stellgrößensignals zu erzeugen.

Besonders bevorzugt ist, dass einem pulsweitenmoduliertes Saugdrosselansteuersignal, das aktuell an der Saugdrossel anliegt, die Steuereinheiten, die keinen Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine haben, in Abhängigkeit des gemessenen Drucks im Common Rail eine aktuelle Kraftstofffördermenge berechnen, insbesondere daraus ein aktuelles Drehmoment und/oder einen Lastpunkt der Brennkraftmaschine.
Besonders bevorzugt ist, dass aus dem Stellgrößensignal in Form eines Saugdrosselstromes, der aktuell an der Saugdrossel gemessen wird, die Steuereinheiten, die keinen Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine haben, in Abhängigkeit des gemessenen Drucks im Common Rail eine aktuelle Kraftstofffördermenge berechnen, insbesondere daraus ein aktuelles Drehmoment und/oder einen Lastpunkt der Brennkraftmaschine.
Weitere besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhaften weitere Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Bevorzugt ist das erste und das zweite und das dritte Motorsteuersignal in Form eines ersten, eines zweiten und dritten Injektoransteuersignals sowie eines ersten, eines zweiten und eines dritten Saugdrosselansteuersignals gebildet ist.
Bevorzugt gibt ein erstes, zweites und drittes Messsignal jeweils den Wert eines Kraftstoffspeicherdrucks an, insbesondere eines Kraftstoffspeicherdrucks, der in einem mittels des Common-Rail-Regelsystems zu regelnden Common-Rail-System anliegt. Bevorzugt ist die erste, zweite und dritte Steuereinheit jeweils ausgebildet sind, das erste, zweite und dritte Motorsteuersignal in Abhängigkeit eines Kennfeldes über eine aktuelle Kraftstofffördermenge zu erzeugen, insbesondere in Abhängigkeit eines im Anlagenregler hinterlegten Kennfeldes.
Bevorzugt weist die erste, zweite und dritte Steuereinheit jeweils einen Drehzahlregler zum Regeln einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine auf, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, bei einem Wechsel der Steuereinheit, dessen Motorsteuersignal am Aktoranschluss anliegt, auf eine andere der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit (Backup-Steuereinheit), den Drehzahlregler der anderen Steuereinheit mit dem Stellgrößensignal zu initialisieren.
In einer besonders bevorzugten beispielhaften Weiterbildung erfolgt wenigstens eine Messung eines PWM-Signals für eine Saugdrossel der aktuell motorregelnden Steuereinheit und/oder eine Rückübermittlung eines Saugdrosselstromes als aktuelle Stellgröße, eine Messung des Hochdrucks im Common-Railsystem und dann ein Aufschluss – über Kennfeld – über die aktuelle Kraftstoff-Fördermenge der Einspritzpumpe sowie des Druckes der Einspritzpumpe; so kann in einer besonders bevorzugten Weise auch für die Backup-Steuereinheit eine exakte Bestimmung der relevanten Einspritzdaten über Kennfelder erfolgen.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist eine Logikeinheit vorgesehen. Bevorzugt sind die erste, zweite und dritte Steuereinheit zum Durchführen einer Funktionsdiagnose über einen Diagnosebus miteinander und jeweils zum Übermitteln eines aus der Funktionsdiagnose gewonnenen Statussignals über einen Datenbus mit der Logikeinheit verbunden sind. Die Logikeinheit ist zum Ermitteln eines Auswahlsignals aus den Statussignalen ausgebildet und mit der Schaltereinheit über eine Auswahlsignalleitung zum Übermitteln des Auswahlsignals verbunden.
Die Statussignale werden von Steuereinheiten bevorzugt selbst mittels einer Funktionsdiagnose hinsichtlich des korrekten Funktionierens, die insbesondere eine Eigendiagnose und eine Fremddiagnose umfasst, erzeugt. Die Steuereinheiten überwachen sich so stetig selbst und gegenseitig. Es ist demnach keine zusätzliche Überwachungseinrichtung notwendig, die im Übrigen einen Unsicherheitsfaktor darstellen würde.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Logikeinheit ein Zwei-Aus-Drei-Redundanzmodul auf, mit dem das Auswahlsignal derart erzeugbar ist, dass wenn die Statussignale mehrheitlich einen Defekt einer einzigen der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit anzeigen, die Schaltereinheit das Motorsteuersignal von einer der zwei anderen der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit als Stellgröße am Aktoranschluss anlegt. Somit ist abgesichert, dass ein am Aktoranschluss anliegendes Motorsteuersignal aller Wahrscheinlichkeit nach von einer korrekt funktionierenden Steuereinheit stammt. Mit anderen Worten ist mit dem Zwei-Aus-Drei-Redundanzmodul das Auswahlsignal derart erzeugbar, dass das Motorsteuersignal derjenigen Steuereinheit am Aktoranschluss angelegt wird, für deren korrektes Funktionieren die Mehrheit der Statussignale spricht.
Außerdem ist es bevorzugt, dass mit dem Zwei-Aus-Drei-Redundanzmodul das Auswahlsignal derart erzeugbar ist, dass wenn die Statussignale einen Defekt der ersten und der zweiten und der dritten Steuereinheit anzeigen oder wenn die Statussignale ein korrektes Funktionieren der ersten und der zweiten und der dritten Steuereinheit anzeigen, die Schaltereinheit das Motorsteuersignal einer vorherbestimmten Standardsteuereinheit als Stellgröße am Aktoranschluss anlegt, wobei die vorherbestimmte Standardsteuereinheit entweder die erste, die zweite oder die dritte Steuereinheit ist. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass selbst der Fall, bei dem bei allen Steuereinheiten ein Defekt erkannt wird, nicht notwendigerweise zu einem Ausbleiben eines am Aktoranschluss anliegenden Motorsteuersignals führt und somit auch nicht zum Betriebsstopp einer zu regelnden Brennkraftmaschine. Der angesprochene Fall könnte beispielsweise dann auftreten, wenn alle Steuereinheiten nominell voneinander abweichende Motorsteuersignale erzeugen. Dann wäre möglicherweise unklar, welche einzige der Steuereinheiten korrekt funktioniert und welche Steuereinheiten defekt sind. Aus diesem Grund wird standardmäßig das Motorsteuersignal der Standardsteuereinheit am Aktoranschluss angelegt. Ein Ausfall der Brennkraftmaschine ist damit sicher vermieden.
Bevorzugt zur Ausbildung eines Common-Rail-Regelsystems – mit einem Anlagenregler, wenigstens einem Aktor und wenigstens einem Sensorsatz – ist vorgesehen, dass die erste bzw. zweite bzw. dritte Steuereinheit ein erstes bzw. zweites bzw. drittes Filter und einen ersten bzw. zweiten bzw. dritten Umschalter aufweist, wobei der erste bzw. zweite bzw. dritte Umschalter und das erste bzw. zweite bzw. dritte Filter mit einer ersten bzw. zweiten bzw. dritten Stellgrößensignalleitung verbunden sind. Bevorzugt ist der ersten bzw. zweiten bzw. dritten Steuereinheit mittels des ersten Umschalters wahlweise ein ungefiltertes Stellgrößensignal oder ein gefiltertes Stellgrößensignal zuführbar. Bevorzugt ist die erste Steuereinheit ausgebildet, das erste Motorsteuersignal wahlweise in Abhängigkeit des gefilterten oder des ungefilterten Stellgrößensignals zu erzeugen.
Insbesondere ist die erste, zweite und dritte Steuereinheit jeweils ausgebildet, das erste, zweite und dritte Motorsteuersignal in Abhängigkeit des gefilterten Stellgrößensignals zu erzeugen, wenn das von der jeweiligen Steuereinheit erzeugte Motorsteuersignal am Aktoranschluss anliegt, und in Abhängigkeit des ungefilterten Stellgrößensignals, wenn das von der jeweiligen Steuereinheit erzeugte Motorsteuersignal nicht am Aktoranschluss anliegt. Dadurch wird erreicht, dass die auf die Brennkraftmaschine zugreifende Steuereinheit ein gefiltertes rückgeführtes Stellgrößensignal als Ist-Wert nutzt, sodass Einspritzparameter in vorteilhafterweise ohne die Berücksichtigung von störenden Fluktuationen ermittelt werden. Andererseits wird ebenfalls vorteilhafterweise für die Nachführung der nicht auf die Brennkraftmaschine zugreifenden Steuereinheiten die echten Werte des Stellgrößensignals verwendet, um bei einem betriebsbedingten Umschaltvorgang von der auf die Brennkraftmaschine zugreifenden Steuereinheit auf eine andere Steuereinheit, die andere Steuereinheit möglichst genau am aktuellen Kennfeldpunkt einzusetzen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
1 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung im Rahmen eines Common-Rail-Regelsystems mit einem Common-Rail-System und einer Brennkraftmaschine;
2 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung der 1 in zweifacher Redundanzstruktur;
3A eine schematische Darstellung einer ersten, zweiten und dritten Regeleinheit einer ersten, zweiten bzw. dritten Steuereinheit der Steuereinrichtung der 2 für den Fall, dass die erste Steuereinheit Zugriff auf ein Stellglied der Brennkraftmaschine hat;
3B eine schematische Darstellung der ersten, zweiten und dritten Regeleinheit der ersten, zweiten bzw. dritten Steuereinheit der Steuereinrichtung der 2 für den Fall, dass die zweite Steuereinheit Zugriff auf ein Stellglied der Brennkraftmaschine hat.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Steuereinrichtung 500 mit einem Common-Rail-System 700 und einer Brennkraftmaschine 600, vorliegend beispielhaft in Gestalt eines V-Motors. Die Steuereinrichtung 500 dient dem Regeln der Brennkraftmaschine 600 mittels des Common-Rail-Systems 700. Das Common-Rail-System 700 umfasst in der in 1 dargestellten Ausführungsform einen Kraftstoffspeicher 710, eine mit diesem verbundene Kraftstoffpumpe 720, eine Saugdrossel 730 sowie einer Hochdruckpumpe 740, welche zum Kraftstoffhochdruckspeicher 750 (im Folgenden auch als Common-Rail 750 bezeichnet) führt. Mittels der Kraftstoffpumpe 720 und der Hochdruckpumpe 740 sowie insbesondere mit der Saugdrossel 730 wird der Druck im Common-Rail 750 gesteuert. Dazu ist die Steuereinheit 500 ausgebildet, ein entsprechendes Saugdrosselansteuersignal 734 über eine zweite Aktorsteuerleitung 736 der Saugdrossel zuzuführen. An dem Common-Rail 750 ist ein Injektor 760 angeschlossen, der den unter Druck stehenden Kraftstoff einem Zylinder der Brennkraftmaschine 600 zuführt. Dazu ist die Steuereinrichtung 500 ausgebildet, dem Injektor 760 ein Injektoransteuersignal 764 über eine erste Aktorsteuerleitung 766 zuzuführen.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Common-Rail-System 700 zweifach ausgeführt, d. h., dass für jede Seite der als V-Motor ausgeführten Brennkraftmaschine 600 jeweils ein Kraftstoffspeicher 710, eine Kraftstoffpumpe 720, eine Saugdrossel 730, eine Hochdruckpumpe 740 sowie ein Common-Rail 750 vorgesehen ist. An dem Common-Rail 750 ist jeweils wenigstens ein Injektor 760 angeschlossen. 1 zeigt auf den beiden Seiten der Brennkraftmaschine 600 jeweils nur einen Injektor 760. Es versteht sich, dass an das Common-Rail 750 in Abhängigkeit der Zylinderanzahl der Brennkraftmaschine 600 mehrere Injektoren angeschlossen sein können. Ebenso versteht sich, dass ein Befüllen der Common-Rails 750 mit Kraftstoff auf den beiden Seiten der Brennkraftmaschine 600 auch durch eine einzige Anordnung aus einem Kraftstoffspeicher 710, einer Kraftstoffpumpe 720, einer Saugdrossel 730 sowie einer Hochdruckpumpe 740 erfolgen kann.
Injektor 760 und Saugdrossel 730 bilden jeweils ein Stellglied eines Regelkreises.
Die Steuereinrichtung 500 weist für ihre Aktivierung bzw. Deaktivierung einen Anlagenreglerhaupteingang 501 sowie einen Anlagenreglerhauptausgang 502 auf. Die in 2 näher dargestellte Steuereinrichtung 500 hat eine zweifache Redundanzstruktur und damit drei Steuereinheiten, die zu einander redundant, insbesondere gleich aufgebaut sind. Jeder dieser drei Steuereinheiten der Steuereinrichtung 500 ist jeweils ein Sensorsatz zugeordnet. In den in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies die Sensorsätze 752.1, 752.2. und 752.3, die auf dem Common-Rail 750 angebracht sind. Über entsprechende Messsignalleitungen 756.1, 756.2 und 756.3 stellen diese Sensorsätze ihrer jeweilig zugeordneten Steuereinheit der Steuereinrichtung 500 ein erstes, zweites bzw. drittes Messsignal zur Verfügung, welches regelmäßig einen Wert eines im Common-Rail 750 herrschenden Drucks angibt. Die Sensorsätze 752.1, 752.2 und 752.3 sind ebenfalls zueinander redundant, insbesondere gleich, ausgestaltet.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine Steuereinrichtung 500 in zweifacher Redundanzstruktur. Die Steuereinrichtung 500 umfasst eine erste Steuereinheit 510, eine zweite Steuereinheit 520 und eine dritte Steuereinheit 530 auf, die zueinander redundant, insbesondere gleich, ausgestaltet sind. Eine Logikeinheit 550 weist ein Zwei-Aus-Drei-Redundanzmodul auf, mit dem das Auswahlsignal derart erzeugbar ist, dass wenn Statussignale einen Defekt der ersten und der zweiten und der dritten Steuereinheit 510, 520, 530 anzeigen oder wenn die Statussignale ein korrektes Funktionieren der ersten und der zweiten und der dritten Steuereinheit 510, 520, 530 anzeigen, eine Schaltereinheit 570 das Motorsteuersignal einer vorherbestimmten Standardsteuereinheit als Stellgröße 734; 736 am Aktoranschluss 571; 572 anlegt, wobei die vorherbestimmte Standardsteuereinheit entweder die erste, die zweite oder die dritte Steuereinheit 510; 520; 530 ist.
Jede dieser Steuereinheiten 510, 520 und 530 ist ausgebildet, ein Motorsteuersignal zu erzeugen und einer Schaltereinheit 570 der Steuereinrichtung 500 über eine erste Motorsteuersignalleitung 514, eine zweite Motorsteuersignalleitung 524 bzw. eine dritte Motorsteuersignalleitung 534 zuzuführen. Dazu umfasst jede der drei Steuereinheiten 510, 520, 530 übliche Bestandteile eines Mikrocomputersystems, wie z. B. einen I/O-Baustein, einen Speicherbaustein, einen Mikroprozessor.
Jede der Steuereinheiten 510, 520 und 530 erzeugt ihr Motorsteuersignal auf gleiche Weise. Dies kann z. B. auch in Verbindung mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung erfolgen. Jede der Steuereinheiten 510, 520 und 530 hat einen Sensoranschluss 513, 523 bzw. 533. Diesen Sensoranschlüssen 513, 523 und 533 sind über die Messsignalleitungen 756.1, 756.2 und 756.3 ein erstes, ein zweites bzw. ein drittes Messsignal zugeführt. Messsignale stammen von den den Steuereinheiten 510, 520, 530 jeweils zugeordneten Sensorsätzen 752.1, 752.2 und 752.3. Zur Ausbildung eines Common-Rail-Regelsystems ist an einem ersten, zweiten und dritten Anlagenreglereingang 511, 521, 531, insbesondere auch an einem Anlagenreglerausgang 551 der Logikeinheit 550, der Anlagenregler angeschlossen, wobei die Steuereinrichtung 500 die Funktion einer Stelleinrichtung für wenigstens einen Aktor – hier eine Saugdrossel 730 und einen Injektor 760 – des Common-Rail-Regelsystems hat.
Konkret weist die Steuereinrichtung zur Ausbildung eines Common-Rail-Regelsystems mit einem Anlagenregler, neben dem wenigstens einen Aktor auch wenigstens einen Sensorsatz 752.1; 752.2; 752.3 auf. Zur Ausbildung des Common-Rail-Regelsystems ist ein über eine erste Messsignalleitung 756.1 angeschlossener erster Sensorsatz 752.1 und ein über eine zweite Messsignalleitung 756.2 angeschlossener zweiter Sensorsatz 752.2 und ein über eine dritte Messsignalleitung 752.3 angeschlossener dritter Sensorsatz 756.3 vorgesehen, wobei der erste, zweite und dritte Sensorsatz 752.1, 752.2, 752.3 mit einer Anzahl Sensoren zueinander redundant, insbesondere gleich, als Teil des Common-Rail-Regelsystems ausgebildet sind. Dabei weist die erste Steuereinheit 510 einen ersten Anlagenreglereingang 511 zum Anschluss eines Anlagenreglers und einen ersten Sensoranschluss 513 zum Anschluss eines ersten Sensorsatzes 752.1 auf. Die zweite Steuereinheit 520 weist einen zweiten Anlagenreglereingang 521 zum Anschluss des Anlagenreglers und einen zweiten Sensoranschluss 523 zum Anschluss eines zweiten Sensorsatzes 752.2 auf. Die dritte Steuereinheit 530 weist einen dritten Anlagenreglereingang 531 zum Anschluss des Anlagenreglers und einen dritten Sensoranschluss 533 zum Anschluss eines dritten Sensorsatz 752.3 auf.
Die Schaltereinheit 570 ist mit der ersten, zweiten und dritten Steuereinheit 510, 520, 530 über eine erste, zweite und dritte Motorsteuersignalleitung 514, 524, 534 verbunden.
Die erste Steuereinheit 510 ist ausgebildet, ein erstes Motorsteuersignal in Abhängigkeit eines am ersten Sensoranschluss 513 anliegenden, von dem ersten Sensorsatz 752.1 bereitgestellten ersten Messsignals zu erzeugen und der Schaltereinheit 570 über die erste Motorsteuersignalleitung 514 zuzuführen und eine Eigendiagnose und bei der zweiten und der dritten Steuereinheit 520, 530 eine Fremddiagnose durchzuführen und in Abhängigkeit eines wenigstens daraus gewonnenen ersten Diagnoseergebnisses hinsichtlich eines korrekten Funktionierens ein erstes Statussignal zu erzeugen und der Logikeinheit 550 über den ersten Datenbus 514 zuzuführen.
Die zweite Steuereinheit 520 ist ausgebildet, ein zweites Motorsteuersignal in Abhängigkeit eines am zweiten Sensoranschluss 523 anliegenden, von dem zweiten Sensorsatz 752.2 bereitgestellten zweiten Messsignals zu erzeugen und der Schaltereinheit 570 über die zweite Motorsteuersignalleitung 524 zuzuführen und eine Eigendiagnose und bei der ersten und der dritten Steuereinheit 510, 530 eine Fremddiagnose durchzuführen und in Abhängigkeit eines wenigstens daraus gewonnenen zweiten Diagnoseergebnisses hinsichtlich eines korrekten Funktionierens ein zweites Statussignal zu erzeugen und der Logikeinheit 550 über den zweiten Datenbus 524 zuzuführen.
Die dritte Steuereinheit 530 ist ausgebildet, ein drittes Motorsteuersignal in Abhängigkeit eines am dritten Sensoranschluss 533 anliegenden, von dem dritten Sensorsatz 752.3 bereitgestellten dritten Messsignals zu erzeugen und der Schaltereinheit 570 über die dritte Motorsteuersignalleitung 534 zuzuführen und eine Eigendiagnose und bei der ersten und der zweiten Steuereinheit 510, 520 eine Fremddiagnose durchzuführen und in Abhängigkeit eines wenigstens daraus gewonnenen dritten Diagnoseergebnisses hinsichtlich eines korrekten Funktionierens ein drittes Statussignal zu erzeugen und der Logikeinheit 550 über den dritten Datenbus 534 zuzuführen.
Die Logikeinheit 550 ist mit der ersten, zweiten und dritten Steuereinheit 510, 520, 530 über einen ersten, zweiten und dritten Datenbus 514, 524, 534 verbunden und weist einen Anlagenreglerausgang 551 zum Anschluss des Anlagenreglers auf. Die Logikeinheit 550 ist mittels diskreter Bauteile, insbesondere mittels Logikgattern, ausgebildet, in Abhängigkeit des ersten, zweiten und dritten Statussignals das Auswahlsignal zu erzeugen und der Schaltereinheit 570 über die Auswahlsignalleitung 552 zuzuführen. Die Schaltereinheit 570 umfasst eine diskrete Schalteranordnung 575, insbesondere wenigstens zwei Relais, und ist ausgebildet, in Abhängigkeit des über die Auswahlsignalleitung 552 anliegenden Auswahlsignals auswahlweise nur eines der über die erste, zweite oder dritte Motorsteuersignalleitung 514, 524, 534 anliegenden ersten, zweiten oder dritten Motorsteuersignale als Stellgröße 734; 736 an dem wenigstens einen Aktoranschluss 571; 572 anzulegen.
Beispielsweise geben die Messsignale jeweils einen Wert eines im Common-Rail 750 vorherrschenden Drucks an. Die Sensorsätze können beispielsweise Drucksensoren, wie für einen Raildruck, einen Injektordruck und/oder einen Einzelspeicherdruck umfassen. Es sind aber auch andere Sensoren in den Sensorsätzen vorgesehen, wie z.B. Temperatursensoren oder Leistungssensoren, Volumenmesssensoren oder dgl. Sensoren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, die hier nicht näher genannt sind. Außerdem sind den Steuereinheiten 510, 520 und 530 über einen Splitter 580 und einem jeweiligen Anlagenreglereingang 511, 521 bzw. 531 ein Regelsignal 582 zugeführt. Jede der Steuereinheiten 510, 520 und 530 erzeugt ihr jeweiliges Motorsteuersignal in Abhängigkeit des ihr zugeführten Messsignals und Regelsignals 582.
Die Steuereinheiten 510, 520 und 530 sind miteinander über eine Diagnosebus 540 verbunden. Die Steuereinheiten 510, 520 und 530 sind ausgebildet, eine Eigendiagnose und bei den jeweils anderen Steuereinheiten eine Fremddiagnose durchzuführen. Der Diagnosebus 540 dient der Fremddiagnose; der Diagnosebus 540 übermittelt insofern nur Diagnosesignale, d. h. vorliegend keine Regelparameter. Mit anderen Worten ist der Diagnosebus vorliegend ausschließlich zur Übermittlung der Diagnosesignale ausgelegt und bestimmt – auch dies zur Verbesserung der Sicherheit und Verlässlichkeit der Steuereinrichtung 500. Beispielsweise tauschen die Steuereinheiten 510, 520 und 530 über den Diagnosebus ihnen zugeführte – zuvor als Diagnosesignale bezeichnete – Messsignale aus und vergleichen diese miteinander. Ist beispielsweise der ersten Steuereinheit 510 ein Messsignal zugeführt, dass einen Druck 1800 bar anzeigt und den anderen beiden Steuereinheiten 520 und 530 ein Messsignal zugeführt, dass einen Druck von 1600 bar anzeigt, so stellen die Steuereinheiten 510, 520 und 530 mehrheitlich fest, dass bei der ersten Steuereinheit 510 ein Defekt vorliegt und erzeugen entsprechende Statussignale. Ebenso können die Steuereinheiten 510, 520 und 530 berechnete Motorsteuersignale über den Diagnosebus 540 austauschen und miteinander vergleichen sowie in Abhängigkeit eines solchen Vergleiches Diagnoseergebnisse erstellen. Konkret ist die erste und die zweite und die dritte Steuereinheit 510, 520, 530 ausgebildet, das erste und das zweite und das dritte Messsignal über den Diagnosebus 540 auszutauschen. Die erste Steuereinheit 510 weist ein erstes Vergleichsmodul auf, mit dem das erste Statussignal in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ersten und dem zweiten und dem dritten Messsignal erzeugbar ist. Die zweite Steuereinheit 520 weist ein zweites Vergleichsmodul auf, mit dem das zweite Statussignal in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ersten und dem zweiten und dem dritten Messsignal erzeugbar ist. Die dritte Steuereinheit 530 weist ein drittes Vergleichsmodul auf, mit dem das dritte Statussignal in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ersten und dem zweiten und dem dritten Messsignal erzeugbar ist.
In Abhängigkeit der gewonnenen Diagnoseergebnisses erzeugen die Steuereinheiten 510, 520 und 530 jeweils ein vorgenanntes Statussignal und stellen dieses einer Logikeinheit 550 der Steuereinrichtung 500 über einen ersten Datenbus 512, einen zweiten Datenbus 522 bzw. einen dritten Datenbus 532 einer Logikeinheit 550 bereit. Ein jeweiliges Statussignal umfasst bevorzugt drei Variablen, die in binärer Weise die Status der drei Steuereinheiten 510, 520 und 530 anzeigen. Beispielsweise weist eine Eins auf einen korrekten Zustand hin und eine Null auf einen defekten Zustand. Auch können die die Steuereinheiten 510, 520 und 530 Statussignale miteinander vergleichen und in Abhängigkeit eines solchen Vergleichs korrigieren. Kommt beispielsweise die erste Steuereinheit 510 im Rahmen der Fremddiagnose zunächst zu einem Diagnoseergebnis, dass die zweite Steuereinheit 520 korrekt funktioniert, die zweite Steuereinheit 520 jedoch im Rahmen der Eigendiagnose zu einem Diagnoseergebnis, dass sie (die zweite Steuereinheit 520) einen Defekt aufweist, so korrigiert die erste Steuereinheit 510 ihr Diagnoseergebnis und zeigt mittels des ersten Statussignals ebenfalls an, dass die zweite Steuereinheit 520 einen Defekt aufweist.
Der Diagnosebus 540 hat einen ersten, zweiten und dritten Diagnosebuskanal für eine jeweils paarweise Verbindung der ersten, zweiten und dritten Steuereinheit 510, 520, 530. Bevorzugt ist ein Diagnosebuskanal jeweils durch eine von einer anderen Diagnoseleitung elektrisch isolierten Diagnoseleitung gebildet. Jede Steuereinheit 510, 520, 530 ist auf einem Diagnosebuskanal Sender und auf den anderen beiden Diagnosebuskanälen Sender. Ein Diagnosebuskanalausfall führt damit nicht zum Kommunikationsausfall aller Steuereinheiten 510, 520, 530.
In Abhängigkeit der ihr zugeführten drei Statussignale erzeugt die Logikeinheit 550 ein Auswahlsignal und stellt dieses der Schaltereinheit 570 über eine Auswahlssignalleitung 552 zur Verfügung.
In Abhängigkeit des Auswahlsignals legt die Schaltereinheit 570 fest, welche der Steuereinheiten 510, 520 und 530 tatsächlichen Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine 600 hat. Die Steuereinrichtung 500 ist ausgebildet, abwechselnd eine der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit 510, 520, 530 bei einem Start als Standardsteuereinheit zu bestimmen.
Die Schaltereinheit 570 weist eine Schalteranordnung auf, die es ihr gestattet, in Abhängigkeit des an der Auswahlsignalleitung 552 anliegenden Auswahlsignals nur das Motorsteuersignal einer der drei über die drei Motorsteuersignalleitungen 514, 524 und 534 anliegenden Motorsteuersignale an einem ihrer Aktoranschlüsse 571 oder 572 anzulegen. Beispielsweise kann die Schaltereinheit 570 durch elektrische Relais-Schalter aufgebaut sein.
Die Logikeinheit 550 bestimmt das Auswahlsignal dabei so, dass wenn die Statussignale mehrheitlich einen Defekt einer einzigen der drei Steuereinheiten 510, 520, 530 anzeigen, wie die Schaltereinheit 570 das Motorsteuersignal einer der beiden anderen Steuereinheiten an einem ihrer Aktoranschlüsse anlegt. Zeigen die Statussignale hingegen einen Defekt aller Steuereinheiten 510, 520, 530 an oder ein korrektes Funktionieren aller Steuereinheiten 510, 520, 530, so bestimmt die Logikeinheit 550 das Auswahlsignal derart, dass die Schaltereinheit 570 das Motorsteuersignal einer vorherbestimmten Steuereinheit an einem ihrer Aktoranschlüsse anlegt.
Die Logikeinheit 550 weist ein vorgenanntes Zwei-aus-Drei-Redundanzmodul auf; unterdessen Beteiligung erfolgt eine ständige Selbstüberwachung der Steuereinheiten 510, 520 und 530 und mittels der Schalteinheit 570 kann eine sofortige Umschaltung von einer Steuereinheit auf eine andere im Falle eines Ausfalls der ersteren erfolgen. Die Schalteranordnung der Schaltereinheit 570 kann eine Vielzahl möglicher Schalterpositionen einnehmen, wobei der ersten, zweiten und dritten Steuereinheit 510, 520, 530 eine erste, zweite und dritte Schalterpositionen zugeordnet ist und wobei in Abhängigkeit des Auswahlsignals durch Stellen der Schalterposition das erste, zweite oder dritte Motorsteuersignal als Stellgröße 734, 764 an den wenigstens einen Aktoranschluss anlegbar ist. Die Schaltereinheit 570 ist ausgebildet, im Falle eines Defektes der Schaltereinheit 570 und/oder der Logikeinheit 550 das Motorsteuersignal der Standardsteuereinheit 510; 520; 530 als Stellgröße an dem wenigstens einen Aktoranschluss 571; 572 anzulegen.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Steuereinrichtung 500 zu jedem Zeitpunkt ein Motorsteuersignal an den Aktoranschlüssen 571 und 572 anlegt. Damit ist ein kontinuierlicher und bestimmungsgemäßer Betrieb der Brennkraftmaschine 600 möglich. Bevorzugt ist die Schaltereinheit 570 auch so konzipiert, dass im Falle eines Defektes der Schaltereinheit 570 und/oder der Logikeinheit 550 das Motorsteuersignal der Standardsteuereinheit als Stellgröße 734, 764 an den Aktoranschlüssen 571 und 572 anliegt. Somit kann ein Einzelfehler in der Steuereinrichtung 500 nicht zu einem Ausfall der Motorsteuerung führen.
Unabhängig von dem Auswahlsignal der Logikeinheit 550 führt die Schaltereinheit 570 den Steuereinheiten 510, 520 und 530 über eine Schaltersignalleitung 574 ein Schaltersignal zu, das anzeigt, welche der Steuereinheiten 510, 520, 530 tatsächlich Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine 600 hat. Insbesondere ist die Schaltereinheit 570 mit der ersten und der zweiten und der dritten Steuereinheit 510, 520, 530 über wenigstens eine Schaltersignalleitung 574 verbunden ist, und ausgebildet ist, der ersten und zweiten und dritten Steuereinheit 510, 520, 530 über die Schaltersignalleitung 574 ein Schaltersignal zuzuführen, welches geeignet ist, eine aktuelle Schalterposition der Schalteranordnung 575 in der Schaltereinheit 570 unabhängig von dem Auswahlsignal anzuzeigen.
Mit anderen Worten: Das Schaltersignal gibt eine Schalterposition einer Schalteranordnung der Schaltereinheit 570 an. Das an den Aktoranschlüssen 571 und 572 anliegenden Motorsteuersignal wird der Brennkraftmaschine 600 als Stellgröße 734, 764 zugeführt. Beispielsweise ist das am ersten Aktoranschluss anliegende Motorsteuersignal 571 ein Injektoransteuersignal und das am zweiten Aktoranschluss 572 anliegende Motorsteuersignal ein Saugdrosselansteuersignal.
Zum Signalisieren der Status der Steuereinheiten 510, 520 und 530 umfasst die Logikeinheit 550 einen Anlagenreglerausgang 551, über den sie einem in 2 nicht dargestellten übergeordneten Anlagenregler ein entsprechendes Anzeigesignal zuführt. Außerdem umfasst die Logikeinheit 550 zum Signalisieren des Betriebszustands der Steuereinrichtung 500 eine erste und eine zweite Farblampe 553 und 554. Beispielsweise zeigt die Logikeinheit 550 über die erste Lampe an, dass eine der drei Steuereinheiten 510, 520, 530 einen Defekt aufweist und über die zweite Lampe, dass zwei der Steuereinheiten 510, 520, 530 einen Defekt aufweisen.
Die Spannungsversorgung der Komponenten der Steuereinrichtung 500 erfolgt ebenfalls redundant: Jeder spannungsbedürftigen Komponente, insbesondere jeder Steuereinheit 510, 520, 530, sind wenigstens zwei voneinander unabhängige Versorgungsspannungen zugeführt.
Die Stellgröße 764 ist als Stellgrößensignal 739 – hier als gemessenes Stellgrößensignal 739 – über eine erste, zweite und dritte Stellgrößensignalleitung 518, 528 und 538 den drei Steuereinheiten 510, 520 und 530 zurückgeführt. Beispielsweise gibt das zurückgeführte Stellgrößensignal 739 den Wert eines in einer Spule 738 der Saugdrossel 730 fließenden elektrischen Stromes (Saugdrosselstrom) an. Die Steuereinheiten 510, 520 und 530 erzeugen bevorzugt ihr jeweiliges Motorsteuersignal in Abhängigkeit dieses zurückgeführten Stellgrößensignals 739. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Wechsel der Aktivität von einer Steuereinheit auf eine andere Steuereinheit keine Signalsprünge im System entstehen und somit ein kontinuierlicher und bestimmungsgemäßer Betrieb der Brennkraftmaschine 600 gewährleistet ist. In einem weiteren – zusätzlichen oder alternativen – Beispiel ist das zurückgeführte Stellgrößensignal 739 ein pulsweitenmoduliertes Saugdrosselansteuersignal 734, das aktuell an der Saugdrossel 730 anliegt. Daraus – d.h. aus dem gemessenen Saugdrosselstrom und/oder dem pulsweitenmoduliertes Saugdrosselansteuersignal – berechnen auch die Steuereinheiten, die aktuell keinen Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine 600 haben, in Abhängigkeit des gemessenen Drucks im Common Rail 750 eine aktuelle Kraftstofffördermenge und daraus ein aktuelles Drehmoment und/oder einen Lastpunkt der Brennkraftmaschine 600.
Das rückgeführte Stellgrößensignal 739 wird dabei den Steuereinheiten, die aktuell keinen Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine 600 haben, ungefiltert zugeführt. Das rückgeführte Stellgrößensignal 739 wird der dominanten Steuereinheit, die aktuell Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine 600 hat, gefiltert zugeführt. Dies wird weiter aus 3A und 3B ersichtlich.
3A und 3B zeigen in schematischen Darstellungen eine erste Regeleinheit 510.1 der ersten Steuereinheit 510, eine zweite Regeleinheit 520.1 der zweiten Steuereinheit 520 sowie eine dritte Regeleinheit 530.1 der dritten Steuereinrichtung 530. 3A zeigt den Fall, bei dem die erste Steuereinheit 510 Zugriff auf Stellglieder 730, 760 des Common Rail Systems 700 hat. 3B zeigt den Fall, dass die zweite Steuereinheit 520 Zugriff auf Stellglieder 730, 760 des Common Rail Systems 700 hat.
Im Ergebnis erzeugen die drei Regeleinheiten 501.1, 520.1, 530.1 in Abhängigkeit des Regelsignals 582 und in Abhängigkeit des zurückgeführten Stellgrößensignals 739 das erste, zweite bzw. dritte Motorsteuersignal und führen dieses über die erste Motorsteuersignalleitung 514, die zweite Motorsteuersignalleitung 524 bzw. die dritte Motorsteuersignalleitung 534 einer Schalteranordnung 575 der Schaltereinheit 570 zu. Die Schalteranordnung 575 der Schaltereinheit 570 kann eine Vielzahl Schalterpositionen (1, 2, 3) einnehmen, wobei jede Schalterposition entweder der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit 510, 520, 530 zugeordnet ist. Die Schalteranordnung 575 nimmt eine Schalterposition in Abhängigkeit des in 2 dargestellten Auswahlsignals auf der Auswahlsignalleitung 552 ein.
3A und 3B zeigen den Fall, dass eines der Motorsteuersignale der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit als Saugdrosselansteuersignal 734 einer Spule 738 der Saugdrossel 730 zugeführt ist. In Folge des Saugdrosselansteuersignals nimmt ein in der Spule 738 fließender Strom einen bestimmten Wert ein. Dieser Wert ist den drei Steuereinheiten 510, 520, 530, genauer der ersten Regeleinheit 510.1, der zweiten Regeleinheit 520.1 und der dritten Regeleinheit 530.1, als Stellgrößensignal 739 zurückgeführt. Beispielsweise kann ein Stellgrößensignal 739 als PWM-Signal, also ein Tastgrad, zurückgeführt werden. Es kann in einer Abwandlung auch ein tatsächlich gemessener Stromwert für die Stellgröße 734 als Stellgrößensignal 739 zurückgeführt werden.
Die Steuereinheiten 510, 520, 530 sind zueinander redundant, insbesondere gleich, ausgestaltet. Folglich sind auch die erste Regeleinheit 510.1, die zweite Regeleinheit 520.1 und die dritte Regeleinheit 530.1 zueinander redundant ausgestaltet. Jede Regeleinheit 510.1, 520.1, 530.1 umfasst einen Stromregler 515, 525, 535 eine PWM-Signalbestimmungseinheit 516, 526, 536 und einen Filter 517, 527, 537. Der ersten Regeleinheit ist das Regelsignal 582, hier ein Stromsollsignal, für den ersten Anlagenregler-Eingang 511 zugeführt. Ebenso ist der zweiten Regeleinheit 520.1 das Regelsignal 582 über den Anlagenregler-Eingang 521 und der dritten Regeleinheit 530.1 über den dritten Anlagenregler-Eingang 531 zuführbar. Das Regelsignal 582 kann Regelsignale u.a. für Regelparameter wie Druck, Drehzahl, Temperatur und dergleichen betreffen.
Eingangsseitig erfolgt bei jeder Regeleinheit 510.1, 520.1 und 530.1 eine Differenzbildung von Regelsignal 582, also Strom-Soll-Signal, und Stellgrößensignal 739, also Strom-Ist-Signal. Dabei umfasst jede der Regeleinheiten 510.1, 520.1 und 530.1 einen jeweiligen Umschalter 519, 529 bzw. 539. Wie aus den 3A und 3B hervorgeht, erfolgt die Differenzbildung auswahlsweise mit einem mittels des Filters 517, 527 bzw. 537 gefilterten Stellgrößensignal oder mit einem ungefilterten Stellgrößensignal. Im ersteren Fall nimmt der jeweilige Umschalter 519, 529 bzw. 539 die Position „1“ ein – um ein gefiltertes Stellgrößensignal rückzuführen – ein, anderenfalls die Position „2“ – um ein ungefiltertes Stellgrößensignal rückzuführen.
Zum Erzeugen des ersten, zweiten bzw. dritten Motorsteuersignals, also der Stellgröße 734, ist das Differenzsignal zunächst einem jeweiligen Stromregler 515, 525 bzw. 535 zugeführt. Ein jeweiliger Stromregler kann beispielsweise einen P-(proportional), einen I-(integral) und/oder einen D-(differential) Anteil umfassen. Das Ausgangssignal eines jeweiligen Reglers 515, 525 bzw. 535 ist dann der jeweiligen PWM-Signalbestimmungseinheit 516, 526 bzw. 536 zugeführt, welche in Abhängigkeit des Ausgangssignals des vorgeschalteten Reglers ein pulsweitenmoduliertes Ausgangssignal als erstes, zweites bzw. drittes Motorsteuersignal erzeugt. Die Ausgangssignale aller PWM-Signalbestimmungseinheiten 516, 526 und 536 sind der Schalteranordnung 575 der Schalteinheit 570 zugeführt.
Aus den 3A und 3B geht unmittelbar hervor, dass die Regeleinheiten 510.1, 520.1 und 530.1 der drei Steuereinheiten 510, 520 und 530 zu jedem Zeitpunkt einen geschlossenen Regelkreis bilden. In 3A ist die Steuereinheit 510 und in 3B ist die Steuereinheit 520 die dominante Steuereinheit. Beispielsweise haben aber dennoch die beiden Regeleinheiten 520.1 und 530.1, die entsprechend der Schalterposition der Schalteranordnung 575 keinen tatsächlichen Zugriff auf die Spule 738 der Saugdrossel 730 als Stellglied haben, Kenntnis von dem Wert des aktuellen Stellgrößensignals 739, also Kenntnis des aktuellen Spulenstroms. Hervorgerufen durch eine Änderung im von der Logikeinheit 550 erzeugten Auswahlsignal, haben also bei einem Wechsel der Schalterposition der Schalteranordnung 575 der Schaltereinheit 570 beispielsweise von der Position „1“ auf die Position „2“ – und ein damit einhergehender Wechsel der Schalterposition des ersten Umschalters 519 von „1“ auf „2“ und ein Wechsel des zweiten Umschalters 529 von der Schalterposition „2“ in die Schalterposition „1“, wie in 3B dargestellt – keinen signifikanten Signalsprung im Saugdrosselansteuersignal 734 erzeugt. Konkreter heißt dies beispielsweise auch, dass eine nicht aktive Steuereinheit aufgrund der geschlossenen Regelkreisstrecken den aktuellen Lastpunkt der Brennkraftmaschine 600 kennen. In 3A sind die Steuereinheiten 520 und 530 und in 3B sind die Steuereinheiten 510 und 530 Backup-Steuereinheiten. Dies hat zur Folge, dass einer Steuereinheit, die durch Wechsel der Schalterposition der Schalteranordnung 575 plötzlich die Steuerung der Brennkraftmaschine 600 übernimmt, richtige Regelparameter vorliegen. Dadurch wird beispielsweise verhindert, dass die Brennkraftmaschine 600 abgewürgt wird.
Insgesamt wird somit durch die Zurückführung des aktuellen Stellgrößensignals 739 erreicht, dass eine zuverlässige Steuerung/Regelung des Common Rail Systems 700 möglich ist. Insbesondere kann damit verhindert werden, dass ein Überdruckventil (in 1 nicht dargestellt) des Common Rail Systems 700 anspricht und einen Betriebsabbruch der Brennkraftmaschine 600 verursacht.
Bezugszeichenliste

500: Steuereinrichtung
501: Anlagenreglerhaupteingang
502: Anlagenreglerhauptausgang
510: erste Steuereinheit
510.1: erste Reglereinheit
511: erster Anlagenreglereingang
512: erster Datenbus
513: erster Sensoranschluss
514: erste Motorsteuersignalleitung
515: erster Stromregler
516: erste PWM-Signalbestimmungseinheit
517: erstes Filter
518: erste Stellgrößensignalleitung
519: erster Umschalter
520: zweite Steuereinheit
520.1: zweite Reglereinheit
521: zweiter Anlagenreglereingang
522: zweiter Datenbus
523: zweiter Sensoranschluss
524: zweite Motorsteuersignalleitung
525: zweiter Stromregler
526: zweite PWM-Signalbestimmungseinheit
527: zweites Filter
528: zweite Stellgrößensignalleitung
529: zweiter Umschalter
530: dritte Steuereinheit
530.1: dritter Regler
531: dritter Anlagenreglereingang
532: dritter Datenbus
533: dritter Sensoranschluss
534: dritte Motorsteuersignalleitung
535: dritter Stromregler
536: dritte PWM-Signalbestimmungseinheit
537: drittes Filter
538: dritte Stellgrößensignalleitung
539: dritter Umschalter
540: Diagnosebus
550: Logikeinheit
551: Anlagenreglerausgang
552: Auswahlsignalleitung
553: erste Farblampe
554: zweite Farblampe
555: Auswahlmodul
556: Sperrmodul
570: Schaltereinheit
571: erster Aktoranschluss
572: zweiter Aktoranschluss
574: Schaltersignalleitung
575: Schalteranordnung
580: Splitter
582: Regelsignal
600: Brennkraftmaschine
700: Common-Rail-System
710: Kraftstoffspeicher
720: Kraftstoffpumpe
730: Saugdrossel
734: Saugdrosselansteuersignal / erstes Stellgrößensignal
736: zweite Aktorsteuerleitung
738: Spule der Saugdrossel
739: Stellgrößensignal
740: Hochdruckpumpe
750: Kraftstoffhochdruckspeicher, auch Common-Rail
752.1: erster Sensorsatz
752.2: zweiter Sensorsatz
752.3: dritter Sensorsatz
756.1: erste Messsignalleitung
756.2: zweite Messsignalleitung
756.3: dritte Messsignalleitung
760: Injektor
764: Injektoransteuersignal / zweites Stellgrößensignal
766: erste Aktorsteuerleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3935958 A1 [0004]
DE 102008004208 A1 [0005]
DE 102004023365 A [0006]
DE 102004061474 A1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

SIL3 IEC61508 [0017]

Claims

Steuereinrichtung (500) für ein Einspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-System, einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, aufweisend: – eine erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530), die zueinander redundant, insbesondere gleich, ausgestaltet sind und zum Erzeugen jeweils eines Motorsteuersignals ausgebildet sind, – eine Schaltereinheit (570) mit wenigstens einem Aktoranschluss (571; 572), wobei – die Schaltereinheit (570) ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Auswahlsignals aktuell nur das Motorsteuersignal einer einzigen der drei Steuereinheiten (510; 520; 530) als Stellgröße (734; 764) an den wenigstens einen Aktoranschluss (571; 572) anzulegen und – eine am wenigstens einen Aktoranschluss (572) anliegende aktuelle Stellgröße (734) an die das Motorsteuersignal aktuell liefernde einzige Steuereinheit der drei Steuereinheiten (510; 520; 530) als, insbesondere gefiltertes, Stellgrößensignal (739) rückführbar ist und an die anderen der drei Steuereinheiten (510; 520; 530), deren Motorsteuersignal aktuell nicht an dem wenigstens einen Aktoranschluss (571; 572) anliegt, als, insbesondere ungefiltertes, Stellgrößensignal (739) rückführbar ist.
Steuereinrichtung (500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Motorsteuersignal aktuell liefernde einzige Steuereinheit der drei Steuereinheiten (510; 520; 530) und die anderen der drei Steuereinheiten (510; 520; 530), deren Motorsteuersignal aktuell nicht an dem wenigstens einen Aktoranschluss (571; 572) anliegt jeweils ausgebildet sind, das Motorsteuersignal in Abhängigkeit des Stellgrößensignals (739) zu erzeugen.
Steuereinrichtung (500) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten, zweiten und dritten Steuereinheit (510, 520, 530) die am wenigstens einen Aktoranschluss (572) anliegende aktuelle Stellgröße (734) über eine erste, zweite beziehungsweise dritte Stellgrößensignalleitung (518, 528, 538) als Stellgrößensignal (739) zuführbar ist und die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) jeweils ausgebildet sind, das Motorsteuersignal in Abhängigkeit des an der ersten, zweiten beziehungsweise dritten Stellgrößensignalleitung (518, 528, 538) anliegenden Stellgrößensignals (739) zu erzeugen.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch – eine Logikeinheit (550) wobei die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) zum Durchführen einer Funktionsdiagnose über einen Diagnosebus (540) miteinander und jeweils zum Übermitteln eines aus der Funktionsdiagnose gewonnenen Statussignals über einen Datenbus (514, 524, 534) mit der Logikeinheit (550) verbunden sind, und – die Logikeinheit (550) zum Ermitteln eines Auswahlsignals aus den Statussignalen ausgebildet und mit der Schaltereinheit (570) über eine Auswahlsignalleitung (552) zum Übermitteln des Auswahlsignals verbunden ist.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinheit (550) ein Zwei-Aus-Drei-Redundanzmodul aufweist, mit dem das Auswahlsignal derart erzeugbar ist, dass – wenn die Statussignale mehrheitlich einen Defekt einer einzigen der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit (510, 520, 530) anzeigen, die Schaltereinheit (570) das Motorsteuersignal von einer der zwei anderen der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit (510, 520, 530) als Stellgröße (734; 736) am Aktoranschluss (571; 572) anlegt.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Steuereinheit (510) ein erstes Filter (517) und einen ersten Umschalter (519) aufweist, wobei der erste Umschalter (519) und das erste Filter (517) mit der ersten Stellgrößensignalleitung (518) verbunden sind und der ersten Steuereinheit (510) mittels des ersten Umschalters (519) wahlweise ein ungefiltertes Stellgrößensignal oder ein gefiltertes Stellgrößensignal zuführbar ist und die erste Steuereinheit (510) ausgebildet ist, das erste Motorsteuersignal wahlweise in Abhängigkeit des gefilterten oder des ungefilterten Stellgrößensignals zu erzeugen und – die zweite Steuereinheit (520) ein zweites Filter (527) und einen zweiten Umschalter (529) aufweist, wobei der zweite Umschalter (529) und das zweite Filter (527) mit der zweiten Stellgrößensignalleitung (528) verbunden sind und der zweiten Steuereinheit (520) mittels des zweiten Umschalters (529) wahlweise ein ungefiltertes Stellgrößensignal oder ein gefiltertes Stellgrößensignal zuführbar ist und die zweite Steuereinheit (520) ausgebildet ist, das zweite Motorsteuersignal wahlweise in Abhängigkeit des gefilterten oder des ungefilterten Stellgrößensignals zu erzeugen und – die dritte Steuereinheit (530) ein drittes Filter (537) und einen dritten Umschalter (539) aufweist, wobei der dritte Umschalter (539) und das dritte Filter (537) mit der dritten Stellgrößensignalleitung (538) verbunden sind und der dritten Steuereinheit (530) mittels des dritten Umschalters (539) wahlweise ein ungefiltertes Stellgrößensignal oder ein gefiltertes Stellgrößensignal zuführbar ist und die dritte Steuereinheit (530) ausgebildet ist, das dritte Motorsteuersignal wahlweise in Abhängigkeit des gefilterten oder des ungefilterten Stellgrößensignals zu erzeugen.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) jeweils ausgebildet sind, das erste, zweite beziehungsweise dritte Motorsteuersignal in Abhängigkeit des gefilterten Stellgrößensignals zu erzeugen, wenn das von der jeweiligen Steuereinheit (510, 520, 530) erzeugte Motorsteuersignal am Aktoranschluss (571; 572) anliegt, und in Abhängigkeit des ungefilterten Stellgrößensignals, wenn das von der jeweiligen Steuereinheit (510, 520, 530) erzeugte Motorsteuersignal nicht am Aktoranschluss (571; 572) anliegt.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgrößensignal (739) den Wert eines aktuellen Saugdrosselstromes angibt, insbesondere die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) jeweils ausgebildet sind, ein erstes, zweites beziehungsweise drittes Saugdrosselansteuersignal (734) als erstes, zweites beziehungsweise drittes Motorsteuersignal in Abhängigkeit des Wertes des aktuellen Saugdrosselstromes zu erzeugen.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgrößensignal (739) den Wert eines aktuellen pulsweitenmodulierten Saugdrosselsteuersignals angibt, insbesondere die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) jeweils ausgebildet sind, ein erstes, zweites beziehungsweise drittes Saugdrosselansteuersignal (734) als erstes, zweites beziehungsweise drittes Motorsteuersignal in Abhängigkeit des Wertes des aktuellen pulsweitenmodulierten Saugdrosselsteuersignals zu erzeugen.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgrößensignal (739), insbesondere der Wert eines aktuellen Saugdrosselstromes, gemessen ist.
Steuereinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – insbesondere zur Ausbildung eines Common-Rail-Regelsystems mit einem Anlagenregler, wenigstens einem Aktor (730; 760) und wenigstens einem Sensorsatz (752.1; 752.2; 752.3) – ein von dem wenigstens einen Sensorsatz (752.1; 752.2; 752.3) bereitgestelltes erstes, zweites und drittes Messsignal jeweils den Wert eines Kraftstoffspeicherdrucks angeben, insbesondere eines Kraftstoffspeicherdrucks, der in einem mittels des Common-Rail-Regelsystems zu regelnden Common-Rail-System (700) anliegt.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) jeweils ausgebildet sind, das erste, zweite und dritte Motorsteuersignal in Abhängigkeit eines Kennfeldes über eine aktuelle Kraftstofffördermenge zu erzeugen, insbesondere in Abhängigkeit eines im Anlagenregler hinterlegten Kennfeldes.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) jeweils einen Drehzahlregler zum Regeln einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine (600) aufweisen, wobei – die Steuereinrichtung (500) ausgebildet ist, bei einem Wechsel der Steuereinheit (510), dessen Motorsteuersignal am Aktoranschluss anliegt, auf eine andere der ersten, zweiten oder dritten Steuereinheit (520, 530), den Drehzahlregler der anderen Steuereinheit (520, 530) mit dem Stellgrößensignal (739) zu initialisieren.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinheit (570) mit der ersten und der zweiten und der dritten Steuereinheit (510, 520, 530) über wenigstens eine Schaltersignalleitung (574) verbunden ist, und ausgebildet ist, der ersten und zweiten und dritten Steuereinheit (510, 520, 530) über die Schaltersignalleitung (574) ein Schaltersignal zuzuführen, welches geeignet ist, eine aktuelle Schalterposition der Schalteranordnung (575) in der Schaltereinheit (570) unabhängig von dem Auswahlsignal anzuzeigen.
Steuereinrichtung (500) nach einem Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste und die zweite und die dritte Steuereinheit (510, 520, 530) ausgebildet sind, das erste und das zweite und das dritte Messsignal über den Diagnosebus (540) auszutauschen, wobei – die erste Steuereinheit (510) ein erstes Vergleichsmodul aufweist, mit dem das erste Statussignal in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ersten und dem zweiten und dem dritten Messsignal erzeugbar ist, – die zweite Steuereinheit (520) ein zweites Vergleichsmodul aufweist, mit dem das zweite Statussignal in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ersten und dem zweiten und dem dritten Messsignal erzeugbar ist und – die dritte Steuereinheit (530) ein drittes Vergleichsmodul aufweist, mit dem das dritte Statussignal in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ersten und dem zweiten und dem dritten Messsignal erzeugbar ist.
Steuereinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass – ein erster, zweiter und dritter Anlagenreglereingang (511, 521, 531) zum Anschluss des Anlagenreglers mit einer jeweiligen ersten, zweiten und dritten Regelsignalleitung mit einem Splitter (580) verbunden ist, wobei über der jeweiligen ersten, zweiten und dritten Steuereinheit (510, 520, 530) ein gleiches am Splitter anliegendes Regelsignal (582) des Anlagenreglers zuführbar ist und wobei die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) jeweils ausgebildet sind, das erste, zweite beziehungsweise dritte Motorsteuersignal in Abhängigkeit des Regelsignals (582) zu erzeugen.
Steuereinrichtung (500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite und das dritte Motorsteuersignal in Form eines ersten, eines zweiten und dritten Injektoransteuersignals sowie eines ersten, eines zweiten und eines dritten Saugdrosselansteuersignals gebildet ist.
Einspritzsystem, insbesondere Common-Rail-System (700), mit einer Brennkraftmaschine (600) und einer Steuereinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, insbesondere mit einem Anlagenregler, wenigstens einem Aktor (730; 760) und wenigstens einem Sensorsatz (752.1; 752.2; 752.3), weiter aufweisend: – eine Kraftstoffversorgung (710, 720, 730, 740, 750) mit einer Pumpenanordnung (720, 740) und einer Saugdrossel (730), – einen an die Kraftstoffversorgung (710, 720, 730, 740, 750) angeschlossenen Kraftstoffhochdruckspeicher (Common Rail) (750), – einen über eine Injektorleitung an den Kraftstoffhochdruckspeicher (750) angeschlossenen Injektor (760) der Brennkraftmaschine (600), wobei – der Injektor (760) zum Empfangen eines an einem ersten Aktoranschluss (571) der Schaltereinheit (570) anliegenden Injektoransteuersignals (764) über eine erste Aktorsteuerleitung (766) mit der Steuereinrichtung (500) verbunden ist und – die Saugdrossel (730) zum Empfangen eines an einem zweiten Aktoranschluss (572) der Schaltereinheit (570) anliegenden Saugdrosselansteuersignals über eine zweite Aktorsteuerleitung (736) mit der Steuereinrichtung (500) verbunden ist, wobei – der ersten, zweiten und dritten Steuereinheit (510, 520, 530) die am wenigstens einen Aktoranschluss (572) anliegende aktuellen Stellgröße (734) als Stellgrößensignal (739) zuführbar ist und die erste, zweite und dritte Steuereinheit (510, 520, 530) jeweils ausgebildet sind, das Motorsteuersignal in Abhängigkeit des Stellgrößensignals (739) zu erzeugen.
Einspritzsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens jeweils ein Sensor des ersten, zweiten und dritten Sensorsatzes (752.1, 752.2, 752.3) zum Erfassen eines Drucks in der Kraftstoffversorgung (710, 720, 730, 740, 750) und/oder im Kraftstoffhochdruckspeicher und/oder am Injektor ausgebildet ist.
Einspritzsystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem pulsweitenmoduliertes Saugdrosselansteuersignal (734), das aktuell an der Saugdrossel (730) anliegt, die Steuereinheiten, die keinen Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine (600) haben, in Abhängigkeit des gemessenen Drucks im Common Rail (750) eine aktuelle Kraftstofffördermenge berechnen, insbesondere daraus ein aktuelles Drehmoment und/oder einen Lastpunkt der Brennkraftmaschine (600).
Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Stellgrößensignal (739) in Form eines Saugdrosselstromes, der aktuell an der Saugdrossel (730) gemessen wird, die Steuereinheiten, die keinen Zugriff auf Stellglieder der Brennkraftmaschine (600) haben, in Abhängigkeit des gemessenen Drucks im Common Rail (750) eine aktuelle Kraftstofffördermenge berechnen, insbesondere daraus ein aktuelles Drehmoment und/oder einen Lastpunkt der Brennkraftmaschine (600).
Einspritzsystem (700) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, zweite und dritte Motorsteuersignal jeweils ein Stellgrößensignal umfassen und die Schaltereinheit (570) ausgebildet ist, das erste, zweite oder dritte Stellgrößensignal über die zweite Aktorsteuerleitung einer Vorrichtung zum Stellen eines elektrischen Stromes zuzuführen, wobei das Stellgrößensignal einen aktuellen Wert eines in einer Spule (738) der Saugdrossel (730) fließenden elektrischen Stromes angibt und/oder ein pulsweitenmoduliertes Saugdrosselsteuersignal ist.
Notstromaggregat, insbesondere für ein Kraftwerk oder ein Wasserfahrzeug, mit einem Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 18 bis 22.