EP1222378A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung einer antriebseinheit - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur steuerung einer antriebseinheit

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EP1222378A1
EP1222378A1 EP00956109A EP00956109A EP1222378A1 EP 1222378 A1 EP1222378 A1 EP 1222378A1 EP 00956109 A EP00956109 A EP 00956109A EP 00956109 A EP00956109 A EP 00956109A EP 1222378 A1 EP1222378 A1 EP 1222378A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
processor
processors
drive unit
functional scope
Prior art date
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Granted
Application number
EP00956109A
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English (en)
French (fr)
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EP1222378B1 (de
Inventor
Ruediger Jautelat
Rainer Sommer
Taskin Ege
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1222378A1 publication Critical patent/EP1222378A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1222378B1 publication Critical patent/EP1222378B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/105—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the function converting demand to actuation, e.g. a map indicating relations between an accelerator pedal position and throttle valve opening or target engine torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0082—Controlling each cylinder individually per groups or banks

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for controlling a drive unit, in particular an internal combustion engine in a vehicle.
  • DE 42 31 449 AI proposes a device for controlling the output of an engine with at least two control units, a first control unit being connected to a first group of measuring devices and a second control unit being connected to a second group of measuring devices of the same measuring device.
  • the system shown with two control units has an asymmetrical range of functions and program code and originally shows a heavily used main and a weakly used emergency running computer. To optimize computing time and memory, individual functions of the main computer are moved to the emergency running computer.
  • a computer system with two processors for regulating parameters of an internal combustion engine is proposed in DE 35 39 407 AI.
  • the two processors share the computer load in normal operation, and in the event of a fault, each of the two processors can maintain emergency operation as an emergency computer. This means that only the functions required in emergency operation are implemented on both processors. However, these functions in emergency operation have a reduced performance and compared to normal operation
  • Control of a drive unit, in particular an internal combustion engine, with a control unit is specified, the control unit containing at least two computers.
  • the range of functions of the control unit or of the control unit, which is too complex for a computer, is divided between the at least two computers in the one control unit.
  • the program memories of the two computers or arithmetic units contain the same program code, whereby both computers have an identical possible range of functions.
  • the individual functional scopes are thus advantageously less complex than the total functional scope required, which nevertheless results in the complex overall functional scope across all computers or processors.
  • the identical program code is also largely run through, although there may be individual parts which are present in both memories or computers but are asymmetrically processed only in or out of a memory.
  • the division of functions can advantageously take place on more than two computers or there can be further computers in the overall system which, however, execute a different program code, that is to say have a different scope of functions.
  • the computers can then expediently be accommodated in various control units.
  • the two computers can expediently exchange information with an identical possible range of functions, for example via a serial or parallel bus system such as CAN or other serial interfaces or a DPRAM.
  • a serial or parallel bus system such as CAN or other serial interfaces or a DPRAM.
  • Another advantage is that the symmetrical function division or the identical functional scope means that the functional scope only has to be defined, implemented, documented, tested and maintained once, but can be used for both computers or computing units.
  • the program memory which contains the program code and thus the range of functions, is advantageously simply populated twice in the control unit, as a result of which there can be no confusion.
  • Control unit program enables.
  • Further developments by changing the existing functions and / or introducing new functions compared to an asymmetrical structure are possible much more easily and quickly, since there are no interface and / or timing problems between the functions distributed to the computers. This then results in lower development costs and shorter development times.
  • FIG. 1 shows an overview block diagram of a control unit with two computing elements or computers which control at least one operating variable in the vehicle, preferably the power of a drive unit, in particular an internal combustion engine.
  • FIG. Figure 3 shows the specific implementation in
  • FIG. 1 shows an electronic control device 100 which comprises at least two computers 101 and 102, an input module 103, an output module 104 and a bus system 105.
  • additional components and / or assemblies, indicated by element 106 can be coupled to the bus system 105.
  • These additional optional elements are, for example, additional memory elements and / or an additional bus input / output interface z. B. for diagnosis or to connect the control unit 100 with other control units.
  • the input module 103 can also be combined with the output module 104 as an input / output module.
  • the computer 101 contains, inter alia, a processor 109 and a program memory 107 assigned to this processor 109.
  • the program code stored in the program memory 107 corresponds to the possible range of functions with regard to the control or regulation of the at least one operating variable as can be processed by the processor 109.
  • the first computer 101 and the second computer 102 are also constructed completely identically with a processor 110 and a program memory 108 assigned to them.
  • different computers could optionally be used as long as the possible range of functions of both computing units is identical.
  • the input module 103 is supplied with signals which represent measured operating variables of the drive unit, the drive train and / or the vehicle or from which such operating variables can be derived. In particular, these are operating variables that are used to control a
  • the signals mentioned are detected by measuring devices 111 to 113, in particular sensors, and fed to the input module 103 via input lines 114 to 116.
  • Signals are also output via the output module 104, which actuating elements or actuators actuate to set at least one operating variable of the drive unit, in particular the internal combustion engine, of the vehicle.
  • Control of the actuators 117 to 119 are output via the output lines 120 to 122.
  • the computers 101 and 102 form values in the programs implemented there for the control variables to be output, which set the control elements in the sense of a predetermined control or regulation strategy.
  • the control device 100 is preferably a control unit for controlling a drive unit, in particular an internal combustion engine, of a vehicle acts, for example in a known manner, the position of a control element which can be actuated by the driver is detected, evaluated and a setpoint value for a torque of the drive unit is determined. This is then determined taking into account setpoint values of other control systems received via input module 103, such as traction control, transmission control, etc. and internally formed setpoints (limits, etc.) a setpoint for the torque. This is then preferred
  • Exemplary embodiment of an internal combustion engine control system converts a setpoint for the position of the throttle valve, which is set in the context of a position control loop. Furthermore, depending on the configuration of the internal combustion engine, further control functions are provided, for example control of a turbocharger, exhaust gas recirculation, idle speed control, etc.
  • This large number of programs is stored in the form of a program code in the respective program memories 107 and 108 of the computers or can be loaded there.
  • the functional scope of a control unit just described, represented by the programs or the program code of the program memory, are in the general very complex. For this reason, these complex functional scopes of the control device are to be distributed symmetrically to at least two computers in the named control device.
  • the computers can exchange information, for example, via a communication system, in particular a bus system such as CAN or another serial or parallel interface or a memory element, in particular a DPRAM.
  • the program memories 107 and 108 of the two computers 101 and 102 contain the same program code.
  • the identical program code is largely run through, although there may be individual justified parts that are processed asymmetrically. For example, the required programs or sections to be processed asymmetrically in the program code are then activated or deactivated by hardware lines and signals transmitted on them. For the sake of simplicity of illustration, these line connections are represented by or integrated into the communication system 105
  • FIG. 2 The procedure just mentioned is shown in FIG. 2 with regard to an exemplary division of functions F1 to F4.
  • the control unit is again designated by 100, and the two computers by 101 and 102.
  • an internal combustion engine with associated sensors and actuators is shown.
  • This specific example shows an internal combustion engine with 12 cylinders, divided into two cylinder banks of 6 cylinders each.
  • the 12 cylinders are only listed by way of example, and each different number of cylinders in the cylinder banks 200a and 200b can also have an associated one
  • Sensor technology and other actuator technology can be provided.
  • each computer operates 6 cylinders in terms of ignition and injection in a gasoline engine.
  • the range of functions is distributed symmetrically on both computers.
  • the functional range Fl controls each a cylinder bank with associated sensors and actuators of the internal combustion engine.
  • Sensor sizes such as an air / fuel ratio, cam or crankshaft position, knock information, air mass, etc. are delivered from the internal combustion engine 200 to the computers 101 and 102, in particular their functional scope F1 (205, 206).
  • Control signals (204, 207) from the functional scope Fl in turn reach the internal combustion engine or its actuator system.
  • the oriented connections 204 to 207 represent the functionality of the transmission itself.
  • circuit parts or sensors by both processors. So the sensor, e.g. a hot film air mass meter, and one
  • the sensor signal e.g. A / D-converted air mass is, however, available for the functions in both computers.
  • an actuator e.g. a secondary air pump with the corresponding output stage in the control unit can only be operated by one computer, the associated motor function, e.g. Secondary air control including diagnostics, but runs symmetrically in both computers and also supplies sizes for other engine functions.
  • actuators such as Secondary air valve, for a first cylinder bank, can be operated by the computer for the other, second cylinder bank, although the associated engine function runs in the computer for the first cylinder bank.
  • the program code for the actuator operation for example for the position control of the throttle valve, runs symmetrically in both computers, whereby but on one cylinder bank actually the power amplifier and the actuator, i.e. the actuator is operated on the other cylinder bank, the signal from the computer is not used for control.
  • FIG. 1 For this purpose, this function F2 is activated or deactivated, for example, by signals from separate hardware lines or by unique signals or data via the communication system. This means that the tank is diagnosed when there is only one tank in the tank
  • the corresponding function F2 is present in the program memory on both computers, but it is only activated on one side.
  • the communication relationship between function F2 in computer 101 and tank system 201 is represented by connections 202 and 203.
  • Communication connection 213 or 214 are read in and processed (F3).
  • control elements, actuators 208 and 211 can also be operated via the communication connections 212 and 215 through the functional scope F4. Sizes can also be increased or from other control systems, such as traction control, transmission control, etc., via the oriented connections 212 to 215. If the sensor element 209 and the actuating element 208 are elements of the same control loop, the functional scope F3 and F4 can also be considered, for example, as a functional scope F34.
  • FIG. 3 shows a very special embodiment of a 12-cylinder engine with specific functionality.
  • the 12-cylinder engine mentioned has 4 parallel exhaust gas lines with 4 control probes 310 to 313, combined as lambda probes 300.
  • a so-called quadrolambda control would have to be provided, which due to its high complexity, besides the increased effort, also involves risks Malfunctions, in particular security risks, involve.
  • the signals supplied by the probes 310 to 313 reach the hardware preparation via the interfaces 314 to 317. This signal processing is carried out for computer 101 by elements 308 and 309 for
  • Computer 102 through elements 306 and 307.
  • the computer 102 is supplied with the probe signals US1 and US2 and the computer 101 with the probe signals US3 and US4.
  • the lambda control factors only act on 6 injectors via the injection calculation.
  • the same stereo lambda control is carried out.
  • the processed probe signals US1 and US2 included as probe signals USX and USY in the control.
  • the processed probe signals US3 and US4 in block 304b are also included as USX and USY in the same stereo lambda control.
  • FRY are transmitted to the following blocks 305a and 305b for computers 102 and 101, respectively.
  • the injection valves 301 are then controlled from the output stage blocks 320 and 321 via interface 302 and 303, respectively.
  • FIGS. 1, 2 and 3 thus show the symmetrical function distribution already mentioned, although parts may be processed asymmetrically. Nevertheless, the functionality and range of functions or program code are identical for both computers and are run independently in both computers. There is no redundancy and also no emergency running properties for encoders, power amplifiers or functionality. Such redundancy would have to be generated independently of the concept according to the invention.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei wenigstens eine Betriebsgrösse der Antriebseinheit erfasst wird und abhängig von der Betriebsgrösse wenigstens ein Aktuator der Antriebseinheit gemäss vorgebbarer bzw. auswählbarer Funktionsumfänge mit Steuergrössen angesteuert wird. Dabei arbeiten in einem Steuergerät wenigstens zwei Prozessoren die möglichen Funktionsumfänge ab, wobei die Funktionsumfänge durch Programmcode jeweils in je Prozessor wenigstens einem zugeordneten Programmspeicher vorgegeben sind. Diese möglichen Funktionsumfänge der Prozessoren, also die Programmcodes in den, den Prozessoren zugeordneten Programmspeichern sind identisch.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschme in einem Fahrzeug.
In der DE 42 31 449 AI wird eine Vorrichtung zur Steuerung der Antπebsleistung eines Motors mit wenigstens zwei Steuereinheiten vorgeschlagen, wobei eine erste Steuereinheit mit einer ersten Gruppe von Meßeinrichtungen und eine zweite Steuereinheit mit einer zweiten Gruppe von Meßeinrichtungen des selben Meßorgans verbunden ist. Dabei ergeben s ch spezielle Vorteile, bei einem Motor der aus zwei unabhängigen Zylinderbänken besteht und von zwei Steuereinheiten bzw. Steuergeräten gesteuert wird. Durch d e Kopplung mehrerer Steuereinheiten mit nur einem Meßorgan zur Erfassung der Betriebsgröße wird eine hohe Verfügbarkeit und Betriebssicherheit gewährleistet. Das dargestellte System mit zwei Steuereinheiten besitzt unsymmetrischen Funktionsumfang und Programmcode und zeigt ursprünglich einen stark ausgelasteten Haupt- und einen schwach ausgelasteten Notlaufrechner. Zur Optimierung von Rechenzeit und Speicher werden einzelne Funktionen des Hauptrechners m den Notlaufrechner verschoben. Statt zweier Steuergeräte wird in der DE 35 39 407 AI ein Rechnersystem mit zwei Prozessoren zur Regelung von Kenngrößen einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die beiden Prozessoren teilen sich im Normalbetrieb die Rechnerbelastung, wobei im Störungsfall jeder der beiden Prozessoren als Notrechner einen Notbetrieb aufrecht erhalten kann. Somit sind ausschließlich die im Notbetrieb benötigten Funktionen auf beiden Prozessoren implementiert. Diese Funktionen im Notbetrieb weisen aber gegenüber dem Normalbetrieb einen reduzierten Leistungs- und
Funktionsumfang auf. Durch diese Erhöhung der Redundanz und eine im Rahmen der Notfunktion mögliche Arbeitsaufteilung im normalen Rechnerbetrieb können die Sicherheit und die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht werden.
Durch die unsymmetrische Funktionsaufteilung jedes Steuergerätes bzw. jedes Prozessors muß der jeweilige Funktionsumfang getrennt definiert, realisiert, dokumentiert, getestet und gewartet werden. Ebenso müssen beide Steuergeräte bzw. Rechner in der Entwicklung mit teuren Meßmitteln und/oder Emulationsmitteln ausgestattet werden. Durch die unsymmetrische Definition des Funktionsumfangs und damit der Systeme können beispielsweise bei der Bauteilebestückung zusätzliche Fehler durch Verwechslung auftreten. Gleichzeitig zwingt eine
Weiterentwicklung oder Veränderung der Funktionalität im bestehenden System zu einer Berücksichtigung beider Steuergeräte bzw. Rechner bzw. deren jeweiligen Funktionsumfängen, was demzufolge sehr aufwendig und sehr zeit- und kostenintensiv ist.
Daraus ergibt sich die Aufgabe der Realisierung einer gegenüber dem Stand der Technik optimierten Motorsteuerung mit einem sehr hohen Funktionsumfang. Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
Vorteile der Erfindung
Es wird eine Steuerung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Steuereinheit angegeben, wobei die Steuereinheit wenigstens zwei Rechner enthält. Der dabei für einen Rechner zu komplexe Funktionsumfang der Steuereinheit bzw. des Steuergerätes wird auf die wenigstens zwei Rechner in dem einen Steuergerät aufgeteilt. Dabei enthalten die Programmspeicher der beiden Rechner bzw. Recheneinheiten den gleichen Programmcode wodurch beide Rechner einen identischen möglichen Funktionsumfang aufweisen. Damit sind die einzelnen Funktionsumfänge vorteilhafterweise weniger komplex als der nötige Gesamtfunktionsumfang wählbar, wodurch sich dennoch der komplexe Gesamtfunktionsumfang über alle Rechner bzw. Prozessoren ergibt. Beim Einsatz wird dabei auch weitgehend der identische Programmcode durchlaufen, wobei es jedoch einzelne Teile geben kann, die zwar in beiden Speichern bzw. Rechnern vorhanden sind aber unsymmetrisch also nur jeweils in bzw. aus einem Speicher abgearbeitet werden.
Vorteilhafter Weise kann die Funktionsaufteilung dabei auf mehr als zwei Rechner erfolgen oder es können weitere Rechner im Gesamtsystem vorhanden sein, die jedoch einen anderen Programmcode ausführen, also anderen Funktionsumfang aufweisen. Die Rechner können dann zweckmäßigerweise in verschiedenen Steuergeräten untergebracht sein.
Zweckmäßiger Weise können die beiden Rechner mit identischem möglichen Funktionsumfang beispielsweise über ein serielles oder paralleles Bussystem wie z.B. CAN bzw. andere serielle Schnittstellen oder ein DPRAM, Informationen austauschen. Von Vorteil ist weiterhin, daß durch die symmetrische Funktionsaufteilung bzw. die identischen Funktionsumfänge der Funktionsumfang nur einmal definiert, realisiert, dokumentiert, getestet und gewartet werden muß, aber für beide Rechner bzw. Recheneinheiten eingesetzt werden kann.
Bei der Fertigung des Steuergerätes z.B. im Musterbau oder in der Produktion wird der Programmspeicher, der den Programmcode und damit den Funktionsumfang enthält vorteilhafter Weise einfach zweimal im Steuergerät bestückt, wodurch es nicht zu Verwechslungen kommen kann.
In der Entwicklungs- und Applikationsphase kann man sich zweckmäßiger Weise auf eine der symmetrischen Seiten konzentrieren. So genügt es eine Seite mit teuren Meßhilfsmitteln oder Emulationsvorrichtungen auszustatten. Durch die symmetrische Aufteilung der Funktionen bzw. den symmetrischen Funktionsumfang auf beiden Rechnern wird ein modularer Aufbau des Steuergerätes und des
Steuergeräteprogramms ermöglicht. Dadurch sind Weiterentwicklungen durch Ändern der bestehenden Funktionen und/oder Einbringen neuer Funktionen gegenüber einer unsymmetrischen Struktur sehr viel einfacher und schneller möglich, da es keine Schnittstellen- und/oder Timingprobleme zwischen den auf die Rechner verteilten Funktionen gibt. Daraus resultieren dann geringere Entwicklungskosten und kürzere Entwicklungszeiten.
Der Kernpunkt ist somit die Symmetrie der Funktionalität des Rechnersystems und der Einsatz von Programmspeichern mit völlig identischem Programmcode für die wenigstens zwei Rechner bzw. Recheneinheiten im Steuergerät. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der Beschreibung und den Ansprüchen gezeigt.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuereinheit mit zwei Rechenelementen bzw. Rechnern, welche wenigstens eine Betriebsgröße im Fahrzeug steuern, vorzugsweise die Leistung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine .
In Figur 2 sind dazu funktionale Zusammenhänge der beiden Rechner im Steuergerät und ihrer Umgebung dargestellt. Figur 3 zeigt dazu die konkrete Ausführung in
Funktionszusammenhängen bezogen auf eine Lambda-Regelung zur Einspritzberechnung in der Brennkraf maschine.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein elektronisches Steuergerät 100, welches wenigstens zwei Rechner 101 und 102, eine Eingangsbaugruppe 103, eine Ausgangsbaugruppe 104 sowie ein Bussystem 105 umfaßt. Optional können weitere Bauelemente und/oder Baugruppen angedeutet durch Element 106 an das BusSystem 105 angekoppelt sein. Diese zusätzlichen optionalen Elemente sind beispielsweise zusätzliche Speicherelemente und/oder eine zusätzliche Bus Eingangs-/Ausgangsschnittstelle z. B. für Diagnose oder zur Verbindung des Steuergerätes 100 mit anderen Steuergeräten. Die Eingangsbaugruppe 103 kann zusammen mit der Ausgangsbaugruppe 104 auch als Eingangs- /Ausgangsbaugruppe zusammengefaßt sein. Der Rechner 101 enthält dabei unter anderem einen Prozessor 109 und einen diesem Prozessor 109 zugeordneten Programmspeicher 107. Der in dem Programmspeicher 107 abgelegte Programmcode entspricht dem möglichen Funktionsumfang bezüglich der Steuerung bzw. Regelung der wenigstens einen Betriebsgröße wie er durch den Prozessor 109 abgearbeitet werden kann. Dabei ist es aus oben genannten Gründen vorteilhaft, wenn der erste Rechner 101 und der zweite Rechner 102 ebenfalls mit einem Prozessor 110 und einem diesen zugeordneten Programmspeicher 108 völlig identisch aufgebaut sind. Allerdings könnten optional unterschiedliche Rechner eingesetzt werden, solange der mögliche Funktionsumfang beider Recheneinheiten identisch ist. Der Eingangsbaugruppe 103 werden Signale zugeführt, welche gemessene Betriebsgrößen der Antriebseinheit, des Triebstrangs und/oder des Fahrzeugs repräsentieren oder aus welchen solche Betriebsgrößen abgeleitet werden können. Insbesondere sind dies Betriebsgrößen, die zur Steuerung einer
Brennkraftmaschine ausgewertet werden können. Die genannten Signale werden von Meßeinrichtungen 111 bis 113, insbesondere Sensoren, erfaßt und über Eingangsleitungen 114 bis 116 der Eingangsbaugruppe 103 zugeführt.
Über die Ausgangsbaugruppe 104 werden ferner Signale ausgegeben, welche Stellelemente bzw. Aktuatoren zur Einstellung wenigstens einer Betriebsgröße der Antriebseinheit, insbesondere der Brennkraftmaschine, des Fahrzeugs betätigen. Die entsprechenden Signale zur
Ansteuerung der Aktuatoren 117 bis 119 werden über die Ausgangsleitungen 120 bis 122 abgegeben. In Abhängigkeit der Eingangssignale, daraus abgeleiteter Betriebsgrößen und/oder interner Größen bilden die Rechner 101 und 102 im Rahmen dort implementierter Programme Werte für die auszugebenden Steuergrößen, die die Stellelemente im Sinne einer vorgegebenen Steuer- bzw. Regelstrategie einstellen. Da es sich bei dem Steuergerät 100 bevorzugterweise um eine Steuereinheit zur Steuerung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine, eines Fahrzeugs handelt, wird beispielsweise m bekannter Weise die Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelementes erfaßt, ausgewertet und ein Sollwert für ein Drehmoment der Antriebseinheit ermittelt. Dieses wird dann unter Berücksichtigung von über die Eingangsbaugruppe 103 empfangenen Sollwerten anderer Steuersysteme, wie beispielsweise einer Antriebsschlupfregelung, einer Getriebesteuerung, u.s.w. sowie intern gebildeter Sollwerte (Begrenzungen, etc.) ein Sollwert für das Drehmoment ermittelt . Diese wird dann im bevorzugten
Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschinensteuerung m einen Sollwert für die Stellung der Drosselklappe, der im Rahmen eines Lageregelkreises eingestellt wird, umgewandelt Ferner sind je nach Ausstattung der Brennkraftmaschme weitere leitstungsbestimmende Funktionen vorgesehen, beispielsweise Steuerung eines Turboladers einer Abgasrückführung, einer Leerlaufdrehzahlregelung u.s.w.
Darüber hinaus sind bei Brennkraftmaschinen mit Benzindirekteinspritzung nicht nur die Lufte stellung, sondern auch die Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse, die Bestimmung eines einzustellenden Luft/KraftstoffVerhältnisses , die Vorgabe des Einspritzverlaufes (Voreinspritzung, Nacheinspritzung) , die Steuerung einer Ladungsbewegungsklappe, u.s.w. leistungsbestimmend, so daß dort neben den geschilderten eine Vielzahl weiterer Programme vorzusehen sind, die Einfluß auf die Leistung der Brennkraftmasch e und somit auf die Sicherheit des Fahrzeugs haben
Diese Vielzahl an Programmen ist m Form eines Programmcodes in den jeweiligen Programmspeichern 107 und 108 der Rechner abgelegt oder dorthin ladbar. Die eben beschriebenen, durch die Programme bzw. den Programmcode dem Programmspeicher repräsentierten Funktionsumfänge eines Steuergerätes sind im allgemeinen sehr komplex. Deshalb sollen diese komplexen Funktionsumfänge des Steuergerätes symmetrisch auf wenigstens zwei Rechner in dem benannten Steuergerät aufgeteilt werden. Die Rechner können z.B. über ein Kommunikationssystem, insbesondere ein Bussystem wie CAN bzw. eine andere serielle oder parallele Schnittstelle oder ein Speicherelement, insbesondere ein DPRAM Informationen austauschen. Die Programmspeicher 107 und 108 der beiden Rechner 101 und 102 enthalten den gleichen Programmcode. Weiterhin wird auch weitgehend der identische Programmcode durchlaufen, wobei es jedoch einzelne begründete Teile geben kann, die unsymmetrisch abgearbeitet werden. Beispielsweise durch Hardwareleitungen und auf diesen übertragene Signale werden dann die benötigten unsymmetrisch abzuarbeitenden Programme bzw. Abschnitte im Programmcode aktiviert bzw. deaktiviert. Der Einfachheit der Darstellung halber seien diese Leitungsverbindungen durch das Kommunikationssystem 105 dargestellt bzw. in dieses integriert.
Die eben genannte Vorgehensweise wird in Figur 2 in Hinblick auf eine beispielhafte Funktionsaufteilung Fl bis F4 gezeigt. Dabei ist mit 100 wieder das Steuergerät bezeichnet, und mit 101 und 102 die beiden Rechner. Dabei ist mit 200 eine Brennkraftmaschine mit zugehöriger Sensorik und Aktuatorik dargestellt. In diesem speziellen Beispiel ist eine Brennkraftmaschine mit 12 Zylindern, aufgeteilt in zwei Zylinderbänke zu je 6 Zylindern dargestellt. Dabei sind die 12 Zylinder nur beispielhaft aufgeführt, ebenso kann jede davon unterschiedliche Zylinderzahl in den Zylinderbänken 200a und 200b jeweils mit zugehöriger
Sensorik und sonstiger Aktuatorik vorgesehen sein. So werden beispielsweise bei einem 12 Zylinder Motor von jedem Rechner 6 Zylinder bezüglich Zündung und Einspritzung bei einem Ottomotor bedient. Dabei ist der Funktionsumfang symmetrisch auf beide Rechner verteilt. Der Funktionsumfang Fl steuert dabei jeweils eine Zylinderbank mit zugehöriger Sensorik und Aktuatorik der Brennkraf maschine . Dabei werden Sensorgrößen wie beispielsweise ein Luft/KraftstoffVerhältnis , Nockenoder Kurbelwellenposition, KlopfInformation, Luftmasse, u.s.w. aus der Brennkraftmaschine 200 zu den Rechnern 101 bzw. 102, insbesondere deren Funktionsumfang Fl geliefert (205, 206) . Stellsignale (204, 207) aus den Funktionsumfängen Fl erreichen ihrerseits die Brennkraftmaschine bzw. deren Aktuatorik. Die orientierten Verbindungen 204 bis 207 stellen dabei die Funktionalität der Übertragung an sich dar.
Dabei ist auch die Möglichkeit gegeben Schaltungsteile bzw. Sensorik durch beide Prozessoren zu nützen. So kann der Sensor, z.B. ein Heißfilmluftmassenmesser , und eine
Eingangsschaltung, z.B. ein Tiefpaß, insbesondere aus Kostengründen nur einmal vorhanden sein, das Sensorsignal, z.B. A/D-gewandelte Luftmasse steht jedoch den Funktionsumfängen in beiden Rechnern zur Verfügung.
Gleichermaßen kann ein Steller, z.B. eine Sekundärluftpumpe, mit der entsprechenden Endstufe im Steuergerät nur von einem Rechner bedient werden, die zugehörige Motorfunktion, z.B. Sekundärluftsteuerung inklusive Diagnose, läuft aber symmetrisch in beiden Rechnern und liefert auch Größen für weitere Motorfunktionen.
Außerdem können Steller, wie z.B. Sekundärluftventil, für eine erste Zylinderbank, durch den Rechner für die andere, zweite Zylinderbank bedient werden, obwohl die zugehörige Motorfunktion im Rechner für die erste Zylinderbank läuft.
Eine weitere Möglichkeit ist, daß der Programmcode zur Stellerbedienung, z.B. für die Lageregelung der Drosselklappe, symmetrisch in beiden Rechnern läuft, wobei aber auf einer Zylinderbank tatsächlich Endstufe und Steller, also der Aktuator bedient wird auf der anderen Zylinderbank, das Signal vom Rechner nicht zur Ansteuerung eingesetzt wird.
Durch die obigen Ausführungen wie die nachfolgende Darstellung des Tanksystems wird deutlich, daß trotz der Identität der Funktionsumfänge und des Programmcodes gewisse Unsymmetrien möglich sind.
Weitere Peripherie wie beispielsweise ein Tanksystem 201 wird von einem weiteren Funktionsumfang F2 gesteuert und überwacht. Dieser Funktionsumfang F2 ist gleichermaßen symmetrisch in beiden Rechnern 101 und 102 enthalten. Er wird jedoch beispielsweise nur durch Rechner 101, also unsymmetrisch abgearbeitet. Dazu wird diese Funktion F2 beispielsweise durch Signale gesonderter Hardwareleitungen oder durch eindeutige Signale bzw. Daten über das Kommunikationssystem aktiviert bzw. deaktiviert. Somit erfolgt die Diagnose des Tanks, wenn es nur einen Tank im
Fahrzeug gibt nur in einem Rechner. Die entsprechende Funktion F2 ist zwar auf beiden Rechnern im Programmspeicher vorhanden, aber sie wird nur auf einer Seite aktiviert. Die Kommunikationsbeziehung zwischen Funktion F2 in Rechner 101 und dem Tanksystem 201 wird durch die Verbindungen 202 und 203 dargestellt.
Daneben können für weitere Peripherieelemente Funktionsumfänge F3 bzw. F4 vorgesehen sein, wodurch einerseits Sensorelemente 209 und 210 mittels
Kommunikatiosverbindung 213 bzw. 214 eingelesen und verarbeitet werden (F3) . Andererseits können ebenso Stellelemente, Aktuatorik 208 und 211 über die KommunikationsVerbindungen 212 und 215 durch die Funktionsumf nge F4 bedient werden. Ebenso können Größen zu oder von anderen Steuersysteme, wie beispielsweise einer Antriebsschlupfregelung, einer Getriebesteuerung, u.s.w. über die orientierten Verbindungen 212 bis 215 übermittelt werden. Wenn es sich bei dem Sensorelement 209 und dem Stellelement 208 um Elemente des gleichen Regelkreises handelt, können die Funktionsumfänge F3 und F4 beispielsweise auch zusammengefaßt als Funktionsumfang F34 betrachtet werden.
In Figur 3 ist ein sehr spezielles Ausführungsbeispiel eines 12-Zylinder-Motors mit konkreter Funktionalität dargestellt. So besitzt der genannte 12 -Zylinder-Motor beispielsweise 4 parallele Abgasstränge mit 4 Regelsonden 310 bis 313, zusammengefaßt als Lambda-Sonden 300. In der Motorsteuerung müßte somit eine sogenannte Quadrolambdaregelung vorgesehen werden, welche aufgrund ihrer hohen Komplexität neben dem erhöhten Aufwand auch Risiken bezüglich Fehlfunk ionen, insbesondere Sicherheitsrisiken, birgt. Durch die symmetrische Funktionsaufteilung auf zwei Rechner erhält man in jedem Rechner 101 bzw. 102 im Steuergerät 100 lediglich eine Stereo-Lambda-Regelung also einen weit weniger komplexen Funktionsumfang. Die von den Sonden 310 bis 313 gelieferten Signale gelangen über die Schnittstellen 314 bis 317 zur Hardwareaufbereitung. Diese Signalaufbereitung erfolgt für Rechner 101 durch die Elemente 308 und 309 für
Rechner 102 durch die Elemente 306 und 307. Somit werden dem Rechner 102 die Sondensignale US1 und US2 und dem Rechner 101 die Sondensignale US3 und US4 geliefert.
In jedem Rechner werden somit nur zwei Sondensignale ausgewertet und die Lambda-Regelfaktoren wirken wie später ausgeführt über die Einspritzberechnung jeweils nur auf 6 Einspritzventile. In Block 304a bzw. 304b wird nun wie bereits gesagt jeweils die gleiche Stereo-Lambda-Regelung durchgeführt. Dazu werden die aufbereiteten Sondensignale US1 und US2 als Sondensignale USX und USY in die Regelung aufgenommen. Ebenso werden die aufbereiteten Sondensignale US3 und US4 in Block 304b ebenfalls als USX und USY in die gleiche Stereo-Lambda-Regelung aufgenommen. Die aus der Stereo-Lambda-Regelung entstehenden Regelfaktoren FRX und
FRY werden jeweils den nachfolgenden Blöcken 305a bzw. 305b für Rechner 102 bzw. Rechner 101 übermittelt.
Ausgehend von den Regelf ktoren FRX und FRY erfolgt dann in den Blöcken 305a bzw. 305b die gleiche Einspritzberechnung für in diesem Ausführungsbeispiel jeweils 6 Einspritzventile. Die dabei entstehenden Ausgangsgrößengruppen 318 bzw. 319 werden dann den Endstufenblöcken 320 und 321 übermittelt.
Aufgrund des gleichen Programmcodes bzw. der identischen Funktionsumfänge sind die Funktionsblöcke ebenfalls identisch. Ebenso besitzen Eingangs-, Ausgangs- und Zwischengrößen der Rechner 101 und 102 identische Bezeichnungen. So sind die Ausgangsgrößen 318 bzw. 319 gleichermaßen mit til bis ti6 bezeichnet, obwohl diese physikalisch unterschiedliche Bedeutung besitzen. So wird til einmal zur Ansteuerung von Einspritzventil 1, EV1 und einmal zur Ansteuerung von Einspritzventil 7, EV7 verwendet. Dies hat jedoch keine Relevanz für Funktion oder
Funktionsumfang bzw. Programmcode. Aus den Endstufenblöcken 320 bzw. 321 werden dann die Einspritzventile 301 über Schnittstelle 302 bzw. 303 angesteuert.
In den Figuren 1, 2 und 3 zeigt sich somit die bereits angesprochene symmetrische FunktionsVerteilung obwohl Teile möglicherweise unsymmetrische abgearbeitet werden. Dennoch sind Funktionalität und Funktionsumfänge bzw. Programmcode für beide Rechner identisch und werden in beiden Rechnern unabhängig voneinander durchlaufen. Es gibt keine Redundanz und auch keine Notlaufeigenschaften bei Gebern, Endstufen oder Funktionalität. Eine solche Redundanz wäre unabhängig vom erfindungsgemäßen Konzept zusätzlich zu erzeugen.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, mit wenigstens einem Sensor und wenigstens einem Aktuator sowie einem Steuergerät, wobei die Vorrichtung wenigstens zwei Prozessoren enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der wenigstens zwei Prozessoren wenigstens ein Programmspeicher zugeordnet ist, welcher Programmcode enthält und daß der Programmcode in den wenigstens zwei Programmspeichern identisch ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sensor mit einem ersten Prozessor verbunden ist und der wenigstens eine Aktuator mit dem ersten oder mit wenigstens einen zweiten Prozessor verbunden ist, wobei die Prozessoren ebenfalls verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Sensoren und wenigstens zwei Aktuatoren vorhanden sind und jeder Sensor und jeder Aktuator jeweils einem Prozessor und dem diesen zugeordneten Programmspeicher zugeordnet ist .
4. Steuereinheit zur Steuerung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, welche zwei Prozessoren enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der wenigstens zwei Prozessoren wenigstens ein Programmspeicher zugeordnet ist, welcher Programmcode enthält und daß der Programmcode in den wenigstens zwei Programmspeichern identisch ist.
5. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei wenigstens eine Betriebsgröße der Antriebseinheit ermittelt wird und abhängig von der Betriebsgröße wenigstens ein Aktuator der Antriebseinheit gemäß vorgebbarer bzw. auswählbarer Funktionsumfänge mit Steuergrößen angesteuert wird, wobei in wenigstens einem
Steuergerät wenigstens zwei Prozessoren die möglichen Funktionsumfänge abarbeiten und die Funktionsumfänge durch Programmcode jeweils in je Prozessor wenigstens einem zugeordneten Programmspeicher vorgegeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die möglichen
Funktionsumfänge pro Prozessor und die Programmcodes in den, den Prozessoren zugeordneten Programmspeichern identisch sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Betriebsgröße in einem ersten Prozessor verarbeitet wird und der wenigstens eine Aktuator mit wenigstens einer Steuergröße aus dem ersten oder aus einem wenigstens zweiten Prozessor angesteuert wird, wobei die Prozessoren Informationen austauschen.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Betriebsgrößen erster Art und zweiter Art unterschieden wird, wobei die Betriebsgrößen erster Art in den Funktionsumfängen beider Prozessoren verarbeitet werden und die Betriebsgrößen zweiter Art jeweils nur in den Funktionsumfängen jeweils eines Prozessors verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 7 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Steuergrößen erster Art und Steuergrößen zweiter Art unterschieden wird, wobei die Steuergrößen erster Art von den Funktionsumfängen eines ersten Prozessors aus den Betriebsgrößen gebildet werden die in den Funktionsumfängen eines ersten Prozessors verarbeitet werden und die Steuergrößen zweiter Art von den Funktionsumfängen des ersten Prozessors aus den Betriebsgrößen gebildet werden die in den Funktionsumfängen eines zweiten Prozessors verarbeitet werden, wobei die Funktionsumfänge der wenigstens zwei
Prozessoren Informationen austauschen.
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