DE19640432C2

DE19640432C2 - Method for monitoring an internal combustion engine

Info

Publication number: DE19640432C2
Application number: DE1996140432
Authority: DE
Inventors: Achim Przymusinski; Dirk Heinitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: DE19640432A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for monitoring a Internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Die Steuerung und Regelung einer modernen Brennkraftmaschine erfolgt heute in der Regel über eine elektronische Rechenein heit. Diese Recheneinheit hat die Aufgabe, aus den Betriebs parametern und den Größen, die der Führer eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges vorgibt, ein ge wünschtes Verhalten zu erzeugen. Dies geschieht z. B. durch Ansteuerung von verschiedenen Aktuatoren, Stellgliedern und bestimmten Regelventilen, beispielsweise Einspritzventilen einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung.The control and regulation of a modern internal combustion engine usually takes place today via an electronic computer Ness. This computing unit has the task of operating parameters and the sizes that the leader of one of the Internal combustion engine driven vehicle pretends a ge to produce desired behavior. This happens e.g. B. by Control of various actuators, actuators and certain control valves, such as injectors a fuel injector.

Durch elektrische Fehler, wie beispielsweise Kurzschluß gegen die Fahrzeugmasse, Leitungsunterbrechung oder mechanisches Versagen der Aktuatoren kann es im weiteren Prozeßverlauf zu einem unerwünschten Fehlverhalten der Brennkraftmaschine kom men, so daß die Brennkraftmaschine in einen nicht mehr be herrschbaren Zustand kommen kann. Aus Gründen der Betriebssi cherheit und der Verfügbarkeit werden Steuereinrichtungen der Fahrzeuge, die mit Brennkraftmaschinen ausgerüstet sind, oft mit zwei Rechenelementen ausgestattet. Dies gilt insbesondere für den bevorzugten Anwendungsbereich solcher Steuereinrich tungen in Verbindung mit einer elektronischen Motorleistungs steuerung für Kraftfahrzeuge.By electrical faults, such as short circuit against the vehicle mass, line break or mechanical The actuators may fail in the further course of the process an undesirable malfunction of the internal combustion engine men, so that the internal combustion engine no longer be in one prevailing condition. For operational reasons security and availability become control devices of the Vehicles that are equipped with internal combustion engines, often equipped with two computing elements. This is especially true for the preferred application of such Steuereinrich in connection with an electronic engine power control for motor vehicles.

Aus der DE 37 00 986 A1 ist ein Rechnersystem mit zwei Prozes soren in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem die beiden Prozessoren völlig unabhängig voneinander arbeiten, sich ge genseitig anhand verschiedener Überwachungskriterien, beispielsweise anhand eines vorgeschriebenen Datenaustauschpro tokolls überwachen und im Fehlerfall sich gegenseitig neu starten können. Vorschläge im Hinblick auf ein Sicherheits konzept bei der Anwendung eines derartigen Rechensystems auf eine elektronische Motorleistungssteuerung werden nicht be schrieben.DE 37 00 986 A1 describes a computer system with two processes sensors known in a motor vehicle in which the two Processors work completely independently, ge mutually based on various monitoring criteria, for example based on a prescribed data exchange pro tokolls monitor and mutually new in the event of an error can start. Security proposals concept when using such a computing system an electronic engine power control will not be wrote.

Die DE 35 39 407 A1 beschreibt ebenfalls ein Rechnersystem mit zwei Prozessoren für ein Kraftfahrzeug, wobei vorgeschlagen ist, daß im Normalbetrieb eine Arbeitsaufteilung unter den Rechnern zur Verbesserung der Sicherheit und der Arbeitsge schwindigkeit vorgenommen wird. Diese Arbeitsteilung sieht dabei vor, daß in einem ersten Prozessor die Bestimmung des Sollwertes für eine Regelung vorgenommen wird, während im an deren, zweiten Prozessor die Berechnung der Stellgröße in Ab hängigkeit von der Differenz zwischen Sollwert und Istwert erfolgt. Dadurch wird durch Verteilung der Rechnerbelastung die Rechnergeschwindigkeit, sowie die Geschwindigkeit der Re gelung erhöht. Als Sicherheitskonzept ist ferner vorgesehen, daß alle Überwachungsaufgaben, welche der Betriebssicherheit, sowie der Verfügbarkeit des Systems dienen, von beiden Pro zessoren in redundanter Weise parallel zueinander durchge führt werden.DE 35 39 407 A1 also describes a computer system two processors for a motor vehicle, being proposed is that in normal operation, a division of labor among the Computers to improve security and working conditions speed is made. This division of labor sees thereby, that in a first processor the determination of the Setpoint for a regulation is made while in on whose second processor calculates the manipulated variable in Ab dependence on the difference between setpoint and actual value he follows. This is done by distributing the computer load the computer speed, as well as the speed of the re success increased. As a security concept, it is also provided that that all monitoring tasks related to operational safety, as well as the availability of the system, by both Pro cessors in a redundant way parallel to each other leads.

In der DE 41 14 999 A1 wird ein System zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs beschrieben, das eine erste Einrichtung zur Bestimmung von zur Steuerung des Kraftfahrzeuges benötigten Steuerdaten aufweist. Die zweite Einrichtung dient zur Über wachung der ersten Einrichtung. Die erste Einrichtung ermit telt ausgehend von ersten Daten zweite Daten gemäß einer Prüffunktion. Die zweite Einrichtung ermittelt ebenfalls aus gehend von den ersten Daten dritte Daten gemäß der Prüffunk tion. Die erste und/oder die zweite Einrichtung erkennt ab hängig von dem Vergleich zwischen den zweiten Daten und den dritten Daten einen sicherheitsrelevanten Fehlerzustand. DE 41 14 999 A1 describes a system for controlling a Motor vehicle described that a first device for Determination of those required to control the motor vehicle Has tax data. The second facility is used for over guarding the first facility. The first establishment based on first data, second data according to a Check feature. The second facility also determines from starting from the first data, third data according to the test radio tion. The first and / or the second device detects depending on the comparison between the second data and the third data a safety-relevant error state.

Aus der DE 42 29 774 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei eine oder mehrere Stellungsinformationen bezüglich der Position der Verstell einrichtung durch Plausibilitätsüberprüfung mit einem, die Last des Motors repräsentierenden Signalwert ermittelt und gegebenenfalls im Rahmen einer elektronischen Motorleistungs steuerung bei nicht zuverlässigen Stellungsinformationen ein Notlauf auf der Basis eines vom Fahrer vorgegebenen, die Last des Motors repräsentierenden Sollwert und einem entsprechen den Istwert erfolgt.DE 42 29 774 A1 describes a control device known an internal combustion engine, wherein one or more Position information regarding the position of the adj establishment by plausibility check with one who Signal value representing the load of the motor is determined and if necessary in the context of electronic engine power control with unreliable position information Run flat on the basis of a driver-specified load of the motor representative setpoint and one the actual value takes place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung einer Brennkraftmaschine anzugeben, mit dem fest gestellt werden kann, ob das vom Bediener gewünschte Verhal ten der Brennkraftmaschine eintritt oder ob es zu ungewünsch ten Störungen mechanischer oder elektrischer Art kommt.The invention has for its object a method for Monitoring an internal combustion engine to specify the fixed can be set whether the behavior desired by the operator ten of the internal combustion engine occurs or whether it is too undesirable mechanical or electrical interference.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.This object is achieved by the features of Pa claim 1 solved. Advantageous further training and Refinements can be found in the subclaims.

Um ein unerwünschtes Verhalten der Brennkraftmaschine zu de tektieren, sind zwei getrennte Recheneinheiten vorgesehen. Die zweite Recheneinheit erhält von der ersten Recheneinheit ein Signal über das gewünschte Verhalten der Brennkraftma schine, das sich aus den Betriebsparametern der Brennkraftma schine und den Bedienparametern, die vom Fahrer eingestellt werden können, zusammensetzt. Dieses Signal wird mit einem am Prozeß gemessenen Wert, aus dem direkt oder indirekt das Si gnal bestimmt werden kann, in der zweiten Recheneinheit ver glichen. Kommt es zu unerwünschten Fehlern, weicht das direkt vom Prozeß gemessene und rekonstruierte Signal von dem, aus der ersten Recheneinheit übertragenen gewünschten Signal ab. Die zweite Recheneinheit kann in gewünschter Weise auf dieses Fehlverhalten reagieren und den Prozeß in einen stabilen Zu stand überführen.To de undesired behavior of the internal combustion engine tect, two separate processing units are provided. The second processing unit receives from the first processing unit a signal about the desired behavior of the internal combustion engine machine that results from the operating parameters of the internal combustion engine machine and the operating parameters set by the driver can be put together. This signal is sent with an am Process measured value from which the Si gnal can be determined in the second processing unit ver equalized. If there are undesirable errors, this immediately gives way signal measured and reconstructed by the process from that desired signal transmitted from the first computing unit. The second processing unit can access this in the desired manner Misconduct respond and the process in a stable state stood over.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nicht nur mög lich, den Ausfall von Aktuatoren und Stellgliedern zu detek tieren, sondern auch Fehlfunktionen der ersten Recheneinheit festzustellen.The method according to the invention is not only possible Lich to detect the failure of actuators and actuators animals, but also malfunctions of the first computing unit determine.

Das Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen: The procedure is described below using the drawing figures explained in more detail. Show it:

Fig. 1: Ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerein richtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei Re cheneinheiten und Fig. 1: A block diagram of an electronic Steuerein direction for an internal combustion engine with two Re computing units and

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel zum Verdeutlichen des Zu sammenwirkens der beiden Recheneinheiten Fig. 2: an embodiment to illustrate the interaction of the two computing units

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen BKM eine Brennkraftma schine bezeichnet, deren aktueller Betriebszustand mittels geeigneter Meßeinrichtungen, beispielsweise Sensoren SEN er fasst wird. Hierzu zählen vor allem ein Lastsensor, bei spielsweise ein Luftmassenmesser oder ein Saugrohrdrucksen sor, ein Drehzahlsensor, Temperatursensoren für die Tempera tur des Kühlmittels und der Ansaugluft, sowie weitere für die Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschine nötigen Senso ren. Die Ausgangssignale dieser Sensoren, im nachfolgenden als Betriebsparameter BETP bezeichnet, werden entweder direkt oder nach einer Aufbereitung einer ersten Recheneinheit RE1 zugeführt.In Fig. 1, the reference number BKM denotes an internal combustion engine, the current operating state of which it is detected by means of suitable measuring devices, for example sensors SEN. These include, above all, a load sensor, for example an air mass meter or an intake manifold pressure sensor, a speed sensor, temperature sensors for the temperature of the coolant and the intake air, and other sensors necessary for the control or regulation of the internal combustion engine. The output signals of these sensors, hereinafter referred to as operating parameters BETP, are fed either directly or after preparation to a first computing unit RE1.

Der Fahrer eines mit dieser Brennkraftmaschine BW ausgestat teten Fahrzeugs kann über verschiedene Bedienparameter BEDP das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine und damit das Verhalten des Fahrzeugs beeinflussen. Stellvertretend für ei nen Bedienparameter des Fahrers sei ein Pedalwert eines Pe dalwertgebers genannt, der ein der Stellung des Gaspedals entsprechendes Signal darstellt. Auch die Bedienparameter werden als Eingangsgrößen der ersten Recheneinheit RE1 zuge führt. Diese erste Recheneinheit erzeugt aus den Betriebspa rametern und den Bedienparametern ein gewünschtes Verhalten der Brennkraftmaschine BKM, indem aus diesen Parametern An steuersignale ANS für verschiedene, das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine beeinflussende Aktuatoren AKT, z. B. Ein spritzventile gebildet werden. Außerdem wird in der ersten Recheneinheit RE1 ein Signal GWS über das gewünschte Verhal ten erzeugt, da sich aus den Betriebsparametern BETP und den Bedienparametern BEDP zusammensetzt. The driver equipped with this internal combustion engine BW vehicle can be operated using various operating parameters BEDP the operating behavior of the internal combustion engine and thus that Influence the behavior of the vehicle. Representing egg The driver's operating parameters are a pedal value of a Pe dalwertgeber called the one of the position of the accelerator represents the corresponding signal. The operating parameters too are fed as input variables to the first computing unit RE1 leads. This first arithmetic unit generates from the operating pa desired parameters and the operating parameters the internal combustion engine BKM by using An control signals ANS for different, the operating behavior of the Internal combustion engine influencing actuators AKT, z. B. A spray valves are formed. In addition, in the first Processing unit RE1 a signal GWS on the desired behavior ten generated because the operating parameters BETP and the Operating parameters BEDP.

Zusätzlich zu der ersten Recheneinheit RE1 ist eine zweite Recheneinheit RE2 vorgesehen, die als eine Eingangsgröße die ses Signal GWS über das gewünschte Verhalten zugeführt wird. Das Signal GWS wird mit einem am Prozeß gemessenen Wert, im nachfolgenden als gemessenes Signal MSS bezeichnet, aus dem entweder direkt oder indirekt das Signal GWS bestimmt werden kann, in der zweiten Recheneinheit verglichen. Kommt es zu unerwünschten Fehlern während des Betriebes der Brennkraftma schine, so weicht das direkt vom Prozeß gemessene oder re konstruierte, dh. abgeleitete Signal MSS von dem, aus der er sten Recheneinheit RE1 übertragenen, gewünschten Signal GWS ab. Die zweite Recheneinheit RE2 kann in diesem Fall in ge wünschter Weise auf dieses Fehlverhalten der Brennkraftma schine reagieren und den Prozeß in einen stabilen Zustand überführen. Dies kann beispielsweise durch Deaktivieren be stimmter Aktuatoren geschehen oder durch Übergang in einen sogenannten Notlaufbetrieb der Brennkraftmaschine.In addition to the first computing unit RE1, there is a second one Computing unit RE2 provided as an input variable ses signal GWS is supplied via the desired behavior. The signal GWS is with a value measured at the process, in hereinafter referred to as the measured signal MSS, from which the signal GWS can be determined either directly or indirectly can be compared in the second processing unit. It comes to undesirable errors during the operation of the internal combustion engine shine, so that deviates directly or measured directly from the process constructed, ie. derived signal MSS from that from which it Most arithmetic unit RE1 transmitted, desired signal GWS from. The second computing unit RE2 can in this case in ge desirably on this malfunction of the internal combustion engine seem to react and the process in a stable state convict. This can be done, for example, by deactivating certain actuators happen or by transition into one so-called emergency operation of the internal combustion engine.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem in der ersten Recheneinheit RE1 aus verschiedenen Eingangs größen, z. B. Lastparameter L, mittlere Drehzahl N, externe Anforderungen usw. (Betriebsparameter) und eines Signales PW eines Pedalwertgebers (Bedienparameter) mittels eines geeig neten, an sich bekannten mathematischen Modells ein abgegebe nes Drehmoment, beispielsweise ein Solldrehmoment MSOLL er rechnet wird. Ein mögliches Momentenmodell, das aus den ver schiedenen Eingangsgrößen ein gewünschtes Solldrehmoment be rechnet, ist in der nachveröffentlichten DE 196 12 455 A1 derselben Anmelderin beschrie ben.In Fig. 2, an embodiment is shown in which in the first computing unit RE1 from different input sizes, for. B. load parameters L, average speed N, external requirements, etc. (operating parameters) and a signal PW of a pedal value transmitter (operating parameters) by means of a suitable, known mathematical model a given torque, for example a target torque MSOLL he is calculated. A possible torque model that calculates a desired target torque from the various input variables is described in the subsequently published DE 196 12 455 A1 by the same applicant.

Die zweite Recheneinheit RE2 ermittelt z. B. aus der zylinder individuellen Momentandrehzahl N auf bekannte Weise Werte für die Beschleunigungen. Diese Werte werden in Beziehung zu dem mittels des Momentenmodells in der ersten Recheneinheit RE1 errechneten Solldrehmoment MSOLL gesetzt. Bei fehlerfreiem Betrieb der Brennkraftmaschine BKM und ordnungsgemäßer Funk tion der ersten Recheneinheit RE1 besteht zwischen der Be schleunigung und dem Drehmoment ein vorgegebener, plausibler Zusammenhang. Sind aber die berechneten Beschleunigungen un plausibel zu dem über das Momentenmodell ermittelten Sollmo ment, so wird auf einen Fehler erkannt und es können geeigne te, z. B. die oben bereits erwähnten Maßnahmen ergriffen wer den.The second computing unit RE2 determines z. B. from the cylinder individual instantaneous speed N values for the accelerations. These values are related to that by means of the torque model in the first computing unit RE1 calculated target torque MSOLL set. If there are no errors Operation of the internal combustion engine BKM and proper radio tion of the first computing unit RE1 exists between the loading acceleration and the torque a predetermined, more plausible Context. But are the calculated accelerations un plausible for the target mo determined using the moment model ment, an error is recognized and suitable te, e.g. B. who took the measures already mentioned above the.

Claims

1. Method for monitoring an internal combustion engine
with several measuring devices (SEN) for recording various operating parameters (BETP) of the internal combustion engine (BKM),
with at least one device (PWG) for outputting operating parameters (BEDP), by means of which the operating behavior of the internal combustion engine (BKM) can be influenced and
with two mutually independent computing units (RE1, RE2) for controlling and regulating the internal combustion engine (BKM) on the basis of the operating and operating parameters (BETP, BEDP)
characterized in that
the operating parameters (BETP) and the operating parameters (BEDP) are fed to the first computing unit (RE1) as input variables,
the first arithmetic unit (RE1) from the operating parameters (BETP) and the operating parameters (BEDP) both control signals (ANS) for the operating behavior of the internal combustion engine (BKM) influencing actuators (AKT), as well as a signal (GWS) that generates represents a desired behavior of the internal combustion engine (BKM),

- The second arithmetic unit (RE2) as input variables of this signal (GWS) and another, from the first arithmetic unit (RE1) supplied operating parameters (BETP) under different, reflecting the current operating behavior of the internal combustion engine (BKM) signal (MSS) from which the desired signal (GWS) can be derived directly or indirectly,
- The second computing unit (RE2) compares the two signals (GWS, MSS) in the sense of a plausibility check and
- In the event of an implausible relationship between the signals (GWS, MSS), a faulty behavior of the internal combustion engine (BKM) is concluded.

2. The method according to claim 1, characterized in that at detected malfunction of the internal combustion engine (BKM) in the second computing unit (RE2) initiated control measures the malfunction of the internal combustion engine (BKM) counteract such as deactivating Aktua gates (AKT) or the transition to emergency operation.