EP2961973A1 - Verfahren und anordnung zur steuerung einer brennkraftmaschine mit mindestens zwei steuereinheiten - Google Patents

Verfahren und anordnung zur steuerung einer brennkraftmaschine mit mindestens zwei steuereinheiten

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EP2961973A1
EP2961973A1 EP14701921.0A EP14701921A EP2961973A1 EP 2961973 A1 EP2961973 A1 EP 2961973A1 EP 14701921 A EP14701921 A EP 14701921A EP 2961973 A1 EP2961973 A1 EP 2961973A1
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EP
European Patent Office
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control unit
internal combustion
engine
combustion engine
engine control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP14701921.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Mehr
Christoph Hirschle
Roger ELZE
Jan Henker
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.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
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Filing date
Publication date
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Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
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    • F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/08—Redundant elements, e.g. two sensors for measuring the same parameter

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, a switching device for use for the
  • an engine control unit which generates at least one control signal to control at least one function of the internal combustion engine, typically a plurality or all functions of the internal combustion engine.
  • Engine control unit an operatively connected to the engine control unit or a wiring cabling to a malfunction, which is a proper operation of
  • Speed control and / or a high pressure control for the high-pressure accumulator, in particular the rail, an injection device are simply available, therefore can not be installed redundantly. If, therefore, mutually redundant controllers or engine control units are provided to intercept a malfunction or a failure of a controller, they must be connected to a single set of actuators, namely a so-called actuators, without influencing each other.
  • European Patent EP 0 979 189 B1 discloses a circuit arrangement for a motor vehicle control system, in particular a brake control system, comprising two redundant microprocessor systems, each microprocessor system receiving all the input data directly or via communication units containing the individual microprocessor Connect systems, be supplied. In case of failure of a microprocessor system, a Notlauffunktion is performed such that a
  • Actuator is turned on to the independent microprocessor system.
  • the defective microprocessor system sends out an error signal for this purpose.
  • This is disadvantageous because a complete failure of the microprocessor system can result in not even sending out the error signal. In this case, the malfunction remains unnoticed and can not be intercepted.
  • EP 2 418 580 B1 discloses a method for operating a network and a network, wherein two redundant control devices are provided. One of the controllers acts as the main controller, with the other controller performing a backup function. The main controller sends synchronization signals to the backup controller at regular intervals.
  • the invention has for its object to provide a method and an arrangement for
  • the invention is also based on the object, a switching device for
  • the object is achieved by providing a method having the features of claim 1. This is characterized by the fact that a switching device is provided. This leads to the activation of the at least one function of
  • the at least one control signal of the first engine control unit to this.
  • the first engine control unit does not transmit its control signal directly to the internal combustion engine, but mediates the switching device.
  • the first engine control unit sends a live signal to the switching device, which indicates the operability of the first engine control unit. It is provided that the live signal from the first engine control unit continuously or periodically, ie permanently or at regular time intervals, to the
  • Switching device is sent. If an error or a malfunction occurs, whereby the proper control of the at least one function of the
  • the first engine control unit does not transmit the live signal or not correct to the switching device, so that it is no longer or no longer correctly received by the latter.
  • the first engine control unit preferably ends the transmission of the live signal.
  • the switching device ends the forwarding of the control signals of the first
  • Engine control unit to the internal combustion engine. It starts from the second
  • Motor control unit for controlling the at least one function of
  • the switching device thus switches the control of the internal combustion engine of the first engine control unit in case of failure to the second engine control unit, which can be done seamlessly. Due to the fact that the first engine control unit does not emit an error signal in the event of a fault, but rather does not transmit the live signal correctly or correctly, preferably terminating the transmission of the live signal, a complete failure of the first engine control unit is noticed by the switching device, in particular a seamless switch to the second
  • Engine control unit is possible. In this case, no two-stage test is required because not the second engine control unit for checking a failure of the first engine control unit is active, if no information transmission takes place, but rather the
  • Engine control unit reacts without further action being taken. The process is therefore very simple and safe.
  • the live signal it is possible for the live signal to be identical to the at least one control signal.
  • the live signal is preferably a signal generated independently of the control signal and transmitted to the switching device.
  • the live signal is superimposed on the control signal, or the live signal is a property of the control signal, for example a correct timing of a pulse width modulated control signal. The live signal is detected by the switching device as not or no longer correctly received when the control signal either fails, or if the
  • Live signal representing property of the control signal is no longer given, for example, when the timing of the pulse width modulated signal, in particular a temporal arrangement of edges thereof is no longer detected correctly.
  • the first engine control unit preferably generates a pulse-width-modulated signal as a control signal and / or as a separate live signal from a software.
  • a pulse-width-modulated signal in so far as typically an electronic element, for example a comparator or a microcontroller, are used, which are driven accordingly only by software.
  • the pulse width modulation is generated by the software itself, ie that an algorithm is provided in a program provided for generating the signal is provided, by which the signal representing time sequence of
  • Pulse width is calculated and generated. Such a solution is usually perceived as disadvantageous, because it is hardly possible or difficult to program-based to generate a defined pulse width modulated signal. In the method referred to here, however, this weakness is specifically used by the pulse width modulated signal is detected in the switching device by a suitable hardware and examined for deviations in its timing. If the software of the first engine control unit malfunctions, it is no longer able to properly clock the pulse width modulated signal. This is detected in the switching device as no longer correct receiving the live signal, so that the
  • Errors which endanger the proper control of the at least one function of the internal combustion engine by the first engine control unit can occur in many ways. For example, it is possible for a fault to occur in a sensor system that is operatively connected to the first engine control unit, so that no correct measured values are no longer available to the first engine control unit for controlling the internal combustion engine. It is also possible that an operative connection between the first
  • Engine control unit and the corresponding sensors is interrupted. It is also possible that the operative connection between the first engine control unit and the switching device, in particular the wiring between them, is interrupted. In this case, of course, the live signal of the first engine control unit is no longer received by the switching device. Finally, it is possible that a hardware-related or software-related malfunction occurs in the engine control unit itself, through which a proper control of the internal combustion engine is endangered. In particular, it is possible that the first engine control unit fails completely. In this case, of course, the live signal is no longer the
  • the first engine control unit does not terminate the transmission or the correct transmission of the live signal at every fault or every malfunction, but only at those which are actually a proper one
  • Triggering the at least one function of the internal combustion engine endanger so that, for example, a regulation to certain operating points, compliance with certain exhaust emission limits or even safe operation is no longer possible.
  • Engine control unit therefore preferably analyzes the detected errors
  • Decision criterion used based on which the first engine control unit decides whether it ends the transmission or the correct transmission of the live signal. In this decision can enter in particular as a criterion whether the first engine control unit receives a live signal from the second engine control unit.
  • the second engine control unit also emits a live signal, which at least also transmits it to the first engine control unit. It is possible then that the first
  • Engine control unit stops the transmission or the correct transmission of the live signal only when it receives the live signal of the second engine control unit correctly.
  • a control of the at least one function is preferably responsive to a control and / or regulation of at least one size.
  • the engine control units are therefore preferably designed as a controller.
  • a method is preferred, which is characterized in that the first
  • Motor control unit for controlling the at least one function of Internal combustion engine information necessary once preferably transmitted immediately after or at a start of the internal combustion engine to the second engine control unit.
  • the information available at the beginning of the operation of the internal combustion engine is also available to the second engine control unit so that it can take over the control in the event of a fault.
  • the first engine control unit periodically to
  • the transmission thus takes place according to preferably predetermined time intervals, wherein a first transmission preferably takes place immediately after or at a starting of the internal combustion engine.
  • the second engine control unit is updated in this embodiment of the method at regular intervals, so that changes in the information to the second engine control unit are transmitted and then available to control or regulation of the internal combustion engine in case of failure.
  • Function of the internal combustion engine necessary information can be transmitted depending on demand to the second engine control unit.
  • these are transmitted to the second engine control unit after a change in the information.
  • the information is first transmitted to or stored in the second engine control unit immediately after or during a starting of the internal combustion engine. A further transmission takes place then
  • Engine control unit are stored, in particular, they are kept permanently at predetermined values.
  • the information is retrieved when the control of the at least one function of the internal combustion engine to the second Engine control unit is switched. This has the advantage that it requires no communication between the first and the second engine control unit.
  • the term "retrieving” comprises that the parameters corresponding to the information are initialized with the stored values when the control is accepted, whereby the parameters may previously have undefined and / or variable values the "retrieve” a procedure in which the parameters are held on the stored values until the second engine control unit the
  • the second engine control unit detects when the activation of the at least one function is switched to it.
  • the information necessary for controlling the at least one function preferably comprises, in particular, load points, characteristic map points and / or complete characteristic diagrams which are used to control the internal combustion engine, in particular for
  • the first and the second engine control unit are designed as regulators, which take into account integral elements or integral components in the control. Of the information necessary for controlling the at least one function, such integral parts are then preferably also included. Since the second engine control unit sees an open loop as long as the switching device has not switched over the control of the internal combustion engine, the integral parts in the second engine control device increasingly deviate over time from the integral parts in the first engine control device. This can lead to problems with the switching to the second engine control unit, in particular because the integral components do not change in the short term, but only over a certain period of time, so that a rapid control after switching is not possible. To avoid such problems, it is provided in a preferred embodiment of the method that the second Engine control unit detects when the switching device controlling the
  • the integral parts in this case initialized to predetermined, in particular by test bench tests and / or experience given values that are stored in the second engine control unit.
  • the integral components in the second engine control unit are permanently held at the predetermined values as long as the control responsibility is not switched to the second engine control unit.
  • a method is also preferred, which is characterized in that the second engine control unit displays a live signal indicating its functionality
  • the second engine control unit preferably transmits a live signal to the first engine control unit.
  • the first engine control unit it is possible for the first engine control unit to use the live signal of the second engine control unit as the criterion for actively ending the transmission or correctly transmitting its live signal.
  • the assignment of the live signals to the first and the second engine control unit is encoded in the signals themselves.
  • the live signals are identical, but are received by different inputs of the switching device, the inputs corresponding to the first one
  • a method is preferred that is characterized in that the switching means a forwarding of the control signals of the second
  • Engine control unit to the internal combustion engine only begins when, on the one hand, the live signal of the first engine control unit is no longer or no longer correctly received, on the other hand at the same time the live signal of the second
  • Engine control unit is received correctly.
  • the switching of the control of the internal combustion engine to the second engine control unit is thus carried out only if on the one hand a malfunction actually occurs in the region of the first engine control unit and on the other hand it is ensured that the second engine control unit is functional.
  • both engine control units are not functioning properly or have failed, other measures are preferably taken to ensure safe operation of the internal combustion engine
  • a method is also preferred, which is characterized in that the
  • Internal combustion engine by the first engine control unit switches back when the live signal of the second engine control unit is no longer received, at the same time the live signal of the first engine control unit is received again.
  • Embodiment is based on the consideration that the malfunction in the first engine control unit may be temporary, so after a certain time no longer occurs.
  • the first engine control unit preferably starts again to transmit its live signal, which is received by the switching device. Now occurs in the area of the second engine driving the internal combustion engine
  • Switching device is detected. In the event that the first engine control unit is functional again and its live signal is correctly received by the switching device, this switches back to the first engine control unit, so that in turn controlling the at least one function of the internal combustion engine, preferably the control or regulation of the entire
  • a method is also preferred, which is characterized in that the second engine control unit continuously generates at least one control signal during an operation of the internal combustion engine, and it also does so at a time when this control signal is not transmitted to the internal combustion engine by the switching device
  • the second engine control unit does not begin to generate control signals until it takes over control of the at least one function of the internal combustion engine. Rather, the second begins
  • This procedure is preferably also used to make the second
  • Engine control unit can recognize whether it has the responsibility for the control of the internal combustion engine, so whether the switching device, the forwarding of
  • the second engine control unit preferably generates a voltage, due to which a current flows when the second engine control unit, the at least one function of
  • Engine control unit is not forwarded by the switching device to the internal combustion engine, no current flows.
  • the second engine controller monitors the flow of current and preferably determines whether the current exceeds a predetermined threshold, for example 0 A or 1A. If this is not the case, that is, the measured current is below the threshold value, the at least one control signal of the second engine control unit is currently not by the switching device to the
  • the second engine control unit recognizes that the Control of the at least one function of the internal combustion engine by the
  • Switching device was transferred to it. This is essential, especially in connection with a correct initialization of integral parts of a second engine control unit designed as a controller, so that the integral parts can be correctly initialized at the right time, or so that the second engine control device can stop sticking the integral parts to predetermined values in time if it is the control the internal combustion engine takes over.
  • the second engine control unit generates no control signals, as long as it is not used for driving by the switching device.
  • the switching device transmits a signal to the latter when switching to the second engine control unit, so that it is caused to generate control signals, which are then forwarded by the switching device to the internal combustion engine.
  • a method is preferred which is characterized in that an actuator system of the internal combustion engine is controlled and / or regulated by the first or the second engine control unit.
  • the actuator system comprises at least one injector and / or at least one suction throttle of the internal combustion engine.
  • this controls and / or regulates currently for controlling or regulating the
  • Internal combustion engine used engine control unit all injectors and / or
  • the engine control unit controls the entire functions of the internal combustion engine and / or regulates, in particular the internal combustion engine controls and / or regulates.
  • the internal combustion engine controls and / or regulates.
  • Engine control units are also referred to as engine governor.
  • first or the second engine control unit regulates a rotational speed or a speed of the internal combustion engine by controlling at least one injector of the internal combustion engine as an actuator.
  • first or the second engine control unit regulates a rotational speed or a speed of the internal combustion engine by controlling at least one injector of the internal combustion engine as an actuator.
  • Engine control unit a pressure in a high-pressure accumulator one
  • Fuel injection device in particular a rail pressure in a rail of a common-rail diesel engine, regulates by a suction throttle as an actuator High pressure pump is controlled. It turns out that to control the
  • Suction choke preferably a current flow through them is necessary.
  • the second engine control unit monitors a continuously generated control signal in order to detect whether it actuates the at least one function of the internal combustion engine.
  • the second engine control unit preferably initializes parameters, in particular integral parts, for triggering the at least one function of the internal combustion engine with stored values when it detects that it actuates the at least one function of the internal combustion engine.
  • parameters in particular integral parts, for triggering the at least one function of the internal combustion engine with stored values when it detects that it actuates the at least one function of the internal combustion engine.
  • Engine control unit generates a voltage, due to which a current flows when it drives the at least one function of the internal combustion engine, wherein no current flows when the control signal is not forwarded by the switching device to the internal combustion engine.
  • the second engine control unit monitors whether a current is flowing. In particular, it monitors whether the current is a predetermined one
  • Threshold exceeds.
  • control of the suction throttle according to the procedure already described is used in a preferred embodiment of the method that the second engine control unit can recognize whether it is the
  • Motor control unit preferably continuously to the suction throttle, in particular generates a voltage, wherein no current flows from the second engine control unit through the suction throttle, if this does not have the switching device with the
  • the switching device is characterized in that it can be brought into operative connection with a first engine control unit and with a second engine control unit and with an internal combustion engine.
  • the switching device is designed so that at least one control signal of the first engine control unit or of the second engine control unit can be forwarded to the internal combustion engine through it.
  • the forwarding by the switching device from the first engine control unit to the second engine control unit is switchable.
  • the switching device is therefore designed so that it always forwards either the at least one control signal of the first engine control unit or the at least one control signal of the second engine control unit to the internal combustion engine, where it can switch the transmission from the first engine control unit to the second engine control unit.
  • Switching device is further configured so that it can receive a live signal from the first and / or from the second engine control unit.
  • Switching device is preferably designed such that it terminates the forwarding of the at least one control signal of the first engine control unit to the internal combustion engine and the forwarding of the at least one control signal of the second
  • Engine control unit to the internal combustion engine begins when the live signal of the first engine control unit is not received or incorrectly received by the switching device.
  • the switching means comprises detecting means arranged to detect by the detecting means whether the live signal is received.
  • the switching means also comprises a judging means adapted to judge a correct reception of the live signal.
  • the assessment means it is possible, in particular, for the assessment means to be designed such that it can check the timing of a pulse-width-modulated signal for whether it is correct, in particular satisfies predetermined criteria.
  • a switching device which is characterized in that it has at least one switch.
  • This is preferably designed as an electromechanical switch, in particular as a relay.
  • the switch is particularly preferably designed as a semiconductor switch.
  • semiconductor switches in the switching device is advantageous because it can be readily ensured that a maximum interruption of the transmission of control signals to the engine is short enough to continue to operate the engine without significant speed drop and without exaggeration of the high pressure even under full load, the interruption preferably in a range below 100 ms. Namely, semiconductor switches can be switched very quickly, and the switching device requires at the same time little space, so that it is readily mountable directly to the internal combustion engine.
  • a switching device which is characterized in that it comprises an interruption preventing means, by which a transmission of at least one control signal from the switching means to the internal combustion engine during a switching between the engine control units is maintained.
  • a switching device is preferably provided for a control signal, which represents a current flow through an actuator. This should not be interrupted when switching to avoid impairment of the function of the internal combustion engine.
  • the interruption preventing means is designed as a freewheel, via which in a known manner a current flow is maintained when the
  • the freewheel preferably comprises at least one diode.
  • the interruption preventing means in particular the freewheel, is designed so that it does not influence a current flow through the actuator during normal operation in order not to falsify a current measurement in the first or the second engine control unit.
  • Switching device which is characterized by at least one feature which is suitable or necessary for carrying out at least one method step which has been described in connection with the method.
  • an embodiment of the method is preferred, which is characterized by at least one step, by at least one in connection with the
  • Switching device described feature is conditional.
  • the object is also solved by an arrangement for controlling a
  • Arrangement is in particular designed for carrying out a method according to one of the previously described embodiments. It comprises a first engine control unit, a second engine control unit and a switching device, in particular one
  • the arrangement is characterized in that the first and the second engine control unit are designed such that they can generate control signals with which at least one function of the internal combustion engine is controlled, preferably the entire engine
  • Internal combustion engine can be controlled and / or regulated.
  • the first and the second engine control unit are mediated via the switching device with a
  • the switching device is designed so that it can switch the forwarding of the control signals, so that optionally only the control signals of the first engine control unit or the second engine control unit are forwarded to the internal combustion engine.
  • the first engine control unit is designed such that it can generate and transmit a live signal indicating its functionality, and at the same time it is designed such that the generation and / or transmission or the correct generation and / or transmission of the live signal can end, wherein the first engine control unit can actively terminate the generation or correct generation and / or the transmission or correct transmission of the live signal, in particular, when an error or a malfunction occurs, which the proper control of the at least one function of
  • the first engine control unit is preferably designed such that the generating and / or
  • the first engine control unit is operatively connected to the switching device so that its live signal is receivable by the latter.
  • Switching device is designed or set up so that it ends the transmission of the at least one control signal of the first engine control unit to the internal combustion engine and the transmission of the at least one control signal of the second engine control unit to the internal combustion engine begins when the living Signal from the first engine control unit is not received or received incorrectly by it.
  • the switching device can thus switch the control of the at least one function of the internal combustion engine from the first engine control unit to the second engine control unit in the event of a fault. This can be done seamlessly, without the operation of the internal combustion engine is disturbed. In particular, the switchover is timely, so that the operation of the internal combustion engine does not stop immediately due to the malfunction, the engine is thus strangled.
  • the first engine control unit is preferably operatively connected to the second engine control unit in such a way that all are responsible for controlling the at least one function of the engine control unit
  • Engine control unit can be transmitted to the second engine control unit.
  • the switching device is preferably designed as an electronic box having inputs for connection to the first and the second engine control unit and at least one output for connection to the internal combustion engine.
  • Engine control unit and the second engine control unit are operatively connected to each other via a fieldbus.
  • the fieldbus is preferably designed as a CAN bus (Controller Area Network Bus). This means a particularly simple and elegant way of an operative connection of the two engine control units for information transmission.
  • the second engine control unit is designed so that it can generate a living signal indicating its functionality, where it can send out the live signal continuously or periodically. It is so operatively connected to the switching device and / or with the first engine control unit that the live signal of this / this is receivable.
  • the switching device is preferably designed such that it performs an activation of the at least one function of the internal combustion engine from the first to the second engine control unit only if, on the one hand, the living signal of the first engine control unit is not received or not correctly received, on the other hand, on the other hand, the living Signal of the second engine control unit is received correctly. If, on the other hand, both live signals are not received or not received correctly, they can other measures are taken to ensure safe operation of the
  • embodiments are preferred which have at least one feature which is predetermined by at least one step described in the context of the method, preferably combinations thereof.
  • embodiments are preferred in which at least one method step is performed, which is predetermined by at least one feature of the arrangement, preferably combinations thereof.
  • the description of the method and arrangement are not to be considered in isolation from each other, but rather as complementary to one another, with process features derivable from the description of the arrangement and apparatus features derivable from the description of the method. The same applies analogously to the method and the
  • Switching device or for the switching device and the arrangement.
  • Internal combustion engine is designed as a common rail engine, in particular as a diesel engine or as a gas engine.
  • the first and the second engine control unit are preferably provided, on the one hand, a high-pressure control with a suction throttle as an actuator and on the other hand, a speed control or a
  • Speed control with at least one injector to perform as an actuator is designed for use in a submarine or in a fire pump.
  • a fire pump which is characterized by an internal combustion engine according to one of the embodiments described above.
  • a submarine is preferred, which is characterized by an internal combustion engine according to one of the embodiments described above.
  • Safety criteria in view of the failure of the internal combustion engine must meet, for example, use in a submarine or in a fire pump.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of an arrangement for controlling an internal combustion engine
  • Figure 2 shows an embodiment of the method for controlling a
  • Figure 3 is a schematic representation of a control diagram for a preferred embodiment
  • FIG. 4 is a schematic representation of an embodiment of an arrangement, wherein a switching means comprises an interruption prevention means.
  • the arrangement 1 shows a schematic representation of an embodiment of an arrangement 1 for controlling an internal combustion engine 3.
  • the arrangement 1 comprises a first engine control unit 5, a second engine control unit 7 and a switching device 9.
  • Control signals can be transmitted to each of these.
  • the switching device 9 is operatively connected to the internal combustion engine 3 for forwarding the control signals to them via a third operative connection 15. In this case, the changeover device 9 forwards at any time only the control signals from one of the two engine control units 5, 7 to the internal combustion engine 3.
  • Each of the engine control units 5, 7 generates in the illustrated embodiment, a living signal indicating its operability, wherein in the case of the first engine control unit 5 via a fourth operative connection 17 and in the case of the second
  • Engine control unit 7 is transmitted via a fifth operative connection 19 to the switching device 9.
  • the second engine control unit 7 all for controlling the at least one function of the internal combustion engine 3, in particular for their control or regulation
  • the first engine control unit 5 is preferably operatively connected to the second engine control unit 7 via a field bus 21, so that the information once just after or at a start of the
  • Engine control unit 7 can be transmitted.
  • Engine control unit 5 is used as the main control unit. So long as the
  • Switching 9 receives the live signal of the first engine control unit 5 after a start of the internal combustion engine 3, it passes the generated by this
  • the second engine control unit 7 also preferably generates all the control signals necessary for triggering, but these are not forwarded by the switching device 9 to the internal combustion engine 3.
  • the second engine control unit 7 is shown in the illustrated
  • Embodiment used as a backup controller which is to the first
  • Motor control unit 5 operates redundantly and in case of failure, the control of at least a function of the internal combustion engine 3 and their control can take over.
  • FIG. 2 schematically represents a preferred embodiment of the method for controlling the internal combustion engine 3.
  • the first engine control unit 5 At regular intervals, so preferably after predetermined time intervals, or continuously, checks the first engine control unit 5, whether an error or malfunction is present, which is a
  • the first engine control unit 5 generates the live signal correctly and sends it to the switching device 9 in a step S2.
  • the switching device 9 passes the
  • step S10 the live signal of the first engine control unit 5 is then no longer or no longer correctly received by the switching device 9, causing it to terminate in a step S11, the forwarding of the control signals of the first engine control unit 5 to the internal combustion engine 3 and instead to start to forward the control signals generated and transmitted by the second engine control unit 7 to the internal combustion engine 3 for controlling and / or regulating them at least with regard to the at least one function.
  • the second engine control unit 7 controls and / or regulates the internal combustion engine 3 at least with regard to the at least one function in a step S12.
  • the method illustrated in the flowchart according to FIG. 2 is preferably likewise carried out for the second engine control unit 7, as was explained above in connection with the first engine control unit 5, when the at least one function of the internal combustion engine 3 is actuated by the second engine control unit 7.
  • the second engine control unit 7 preferably generates a living signal indicating its functionality and transmits it to the switching device 9. Then enters the second engine control unit 7, a fault or malfunction on or off this completely, the switching device 9 can preferably switch back to the first engine control unit 5, if its functionality is restored due to an only temporarily present error, and the live signal of the first engine control unit 5 again is received by the switching device 9.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a control diagram for a preferred embodiment of the method. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the illustration according to FIG. 3 describes the redundant control of a controlled variable 23 to a setpoint value.
  • the first engine control unit 5 and the second engine control unit 7 are arranged parallel to one another. Shown is also the switching device 9, which forwards a control variable 27 either from the first engine control unit 5 or from the second engine control unit 7 to an actuator 29. This affects a manipulated variable 31, which acts on a controlled system 33.
  • two independent measuring elements provided, namely a first measuring element 33, which is associated with the first controller or the first engine control unit 5, and a second measuring element 35, which is assigned to the second controller or the second engine control unit 7.
  • a first actual value 37 of the controlled variable is offset in a known manner with the desired value 25, so that the first controller a first
  • Control deviation 39 is supplied.
  • the second measuring element 35 determines a second actual value 41 from which a second control deviation 43, which is supplied to the second controller, is calculated using the desired value 25. It is advantageous if not only the controller, but also the measuring elements are redundant, because in this way also errors, malfunctions or a complete failure of a sensor can be compensated by switching to a parallel control loop.
  • the first engine control unit 5 As long as the first engine control unit 5 is active as a controller, it sees a closed controlled system because the control variable generated by it 27 is forwarded by the switching device 9 to the actuator 29.
  • Manipulated variable 23 by a speed of the internal combustion engine or by a speed of a vehicle driven by the internal combustion engine.
  • the actuator 29 is in this case at least one injector.
  • all injectors are the
  • the manipulated variable 23 is preferably the pressure in a high-pressure accumulator
  • Injection device of the internal combustion engine in particular to the pressure control for a rail of a common rail diesel engine formed internal combustion engine.
  • the actuator 29 is in this case the suction throttle of a high pressure pump whose
  • Passage cross section is varied to control the rail pressure.
  • first engine control unit 5 or the second engine control unit 7 both a speed or a speed of the internal combustion engine and a high pressure for a
  • Engine control unit 7 generate two control variables, namely a first for
  • Control of the at least one injector and a second for controlling the suction throttle Accordingly, separate measuring elements for the speed or speed on the one hand and the high pressure on the other hand are provided. Furthermore, the engine control unit 5, 7 respectively have two inputs for two
  • a changeover from the first engine control unit 5 to the second engine control unit 7 has to be carried out within a short time interval, preferably within a time interval of less than 100 ms, in order to avoid that the internal combustion engine is strangled, for example because none or little
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an arrangement 1 in which the
  • Switching 9 has such interruption preventing means 45.
  • the first engine control unit 5 and the second engine control unit 7 are identical here, so that only the structure of the first engine control unit 5 is explained in more detail.
  • This comprises a switch 47, by which a voltage source 49 can be connected to an output 51, which is connected to a first input 53 of the switching device 9.
  • a control variable a current flows from the voltage source 49 via the output 51 and the input 53 of the switching device 9 is forwarded to serving as an actuator, not shown suction throttle whose opening or
  • Passage cross section is controlled by the current flow through a coil 55.
  • the current flows back via a first output 57 of the switching device 9 to an input 59 of the first motor control device 5.
  • This preferably comprises a measuring device 61 for measuring the current flowing through the coil 55 current. With the aid of the measuring device 61, it is also possible for the first engine control unit 5 to decide whether it is currently actuating the suction throttle or not. This will be explained in more detail below
  • both engine control units 5, 7 detect whether they currently have the control responsibility or actuate the actuators, for example the intake throttle.
  • a free-wheeling diode 63 is arranged in a known manner between the output 51 and the input 59.
  • the second engine control unit 7 is identical to the first engine control unit 5.
  • the measuring device 61 is used to detect whether the suction throttle, not shown, is controlled by the second engine control unit 7. As long as this is not the case, an output 51 'is not with the
  • the switching device 9 in the illustrated embodiment comprises a first switch 65 and a second switch 67.
  • the first switch 65 By the first switch 65, the connection between the output 51 and the input 53 is separable, and it a connection can be established between the first output 51 "and the input 53.
  • a connection between the input 59 'and the output 57 can be established by the second switch 67, while a connection between the input 59 and the output 57 can be separated
  • the circuit of the second motor control device 7 is closed via the output 51 ', the input 53, the coil 55, the output 57 and the input 59' is greater than a predetermined threshold, which the second recognizes
  • Engine control unit 7 that the control of the suction throttle was switched to it.
  • the integral parts of the second motor control device 7 are then initialized according to one of the previously described embodiments.
  • the current flow through the coil 55 must preferably be maintained when switching from the first engine control unit 5 to the second engine control unit 7, so that the internal combustion engine does not stall or no impermissible pressure in the
  • Freewheel means 69 is formed. This is designed such that the circuit remains closed via the freewheeling means 69 or the current flow through the coil 55 is maintained via the freewheeling means 69, while the first switch 65 and the second switch 67 are switched.
  • the freewheeling means 69 comprises at least one diode, here three diodes 71/1, 71/2, 71/3.
  • the interruption prevention means 45 is preferably designed to measure the current in the measuring device 61 or the corresponding
  • Measuring device in the second engine control unit 7 is not affected.
  • Internal combustion engine regulating engine control unit has a malfunction hazardous to the proper operation of the internal combustion engine. It is then possible to switch from one engine control unit to another in a timely and seamless manner, without a relevant disturbance of the operation of the internal combustion engine occurring, for example being strangled. The process is straightforward and very safe.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (3), wobei ein erstes Motorsteuergerät (5) mindestens ein Steuersignal erzeugt, um mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine (3) anzusteuern, vorgeschlagen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Umschalteinrichtung (9) zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) das mindestens eine Steuersignal des ersten Motorsteuergeräts (5) an die Brennkraftmaschine (3) weiterleitet, wobei das erste Motorsteuergerät (5) kontinuierlich oder periodisch ein seine Funktionsfähigkeit anzeigendes Lebend-Signal an die Umschalteinrichtung (9) übermittelt, wobei das erste Motorsteuergerät (5) das Lebend-Signal nicht oder nicht korrekt übermittelt, wenn ein Fehler auftritt, der die ordnungsgemäße Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) durch das erste Motorsteuergerät (5) gefährdet, und wobei die Umschalteinrichtung (9) die Weiterleitung der Steuersignale des ersten Motorsteuergeräts (5) an die Brennkraftmaschine (3) beendet und beginnt, mindestens ein von einem zweiten Motorsteuergerät (7) zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) erzeugtes Steuersignal an die Brennkraftmaschine (3) weiterzuleiten, wenn das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts (5) nicht oder nicht korrekt durch die Umschalteinrichtung (9) empfangen wird.

Description

VERFAHREN UND ANORDNUNG ZUR STEUERUNG EINER BRENNKRAFTMASCHINE MIT MINDESTENS ZWEI STEUEREINHEITEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Umschalteinrichtung zur Verwendung für die
Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8, eine
Anordnung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 11 , und eine Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 12.
Verfahren und Anordnungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Es ist ein Motorsteuergerät vorgesehen, welches mindestens ein Steuersignal erzeugt, um mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine, typischerweise eine Vielzahl oder auch alle Funktionen der Brennkraftmaschine, anzusteuern. Tritt in dem
Motorsteuergerät, einer mit dem Motorsteuergerät wirkverbundenen Sensorik oder einer Verkabelung eine Fehlfunktion auf, welche einen ordnungsgemäßen Betrieb der
Brennkraftmaschine gefährdet, kann dies nicht oder zumindest nicht nahtlos oder nicht mit der gewünschten Sicherheit abgefangen werden.
Insbesondere bei Brennkraftmaschinen, die als Common-Rail-Motor, insbesondere als Common-Rail-Dieselmotor, ausgebildet sind, ergibt sich bauartbedingt das Problem, dass Stellglieder für notwendige Regelkreise, beispielsweise eine Drehzahl- oder
Geschwindigkeitsregelung und/oder eine Hochdruckregelung für den Hochdruckspeicher, insbesondere das Rail, einer Einspritzeinrichtung, nur einfach verfügbar sind, mithin nicht redundant verbaut werden können. Sollen daher zueinander redundante Regler beziehungsweise Motorsteuergeräte vorgesehen werden, um eine Fehlfunktion oder einen Ausfall eines Reglers abzufangen, müssen diese an einen einzigen Satz von Stellgliedern, nämlich eine sogenannte Aktorik, angeschlossen werden, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Weiterhin darf eine Unterbrechung einer Ansteuerung der Stellglieder bei Übertragung der Regelverantwortlichkeit von einem ersten Regler auf einen zweiten Regler nur höchstens eine kurze Zeitspanne, beispielsweise ungefähr 100 ms, betragen, die höchstens so lang ist, dass die Brennkraftmaschine noch ohne signifikanten Drehzahleinbruch und zugleich ohne Überhöhung des Hochdrucks, bei welcher ein Überdruckventil auslösen würde, auch unter Volllast weiter betrieben werden kann. Zugleich sollte das komplette Regelsystem mit den redundanten
Motorsteuergeräten an der Brennkraftmaschine selbst montierbar, also motormontierbar sein.
Aus der europäischen Patentschrift EP 0 979 189 B1 geht eine Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug-Regelsystem, insbesondere ein System zur Bremsregelung, hervor, welche zwei redundante Mikroprozessor-Systeme umfasst, wobei jedem Mikroprozessor- System alle Eingangsdaten direkt oder über Kommunikationseinheiten, welche die einzelnen Mikroprozessor-Systeme verbinden, zugeführt werden. Bei Ausfall eines Mikroprozessor-Systems wird eine Notlauffunktion derart durchgeführt, dass eine
Aktuatorbetätigung an das unabhängige Mikroprozessor-System angeschaltet wird. Im Fehlerfall sendet hierzu das defekte Mikroprozessor-System ein Fehlersignal aus. Dies ist nachteilig, weil ein vollständiger Ausfall des Mikroprozessor-Systems dazu führen kann, dass nicht einmal mehr das Fehlersignal ausgesandt wird. In diesem Fall bleibt die Fehlfunktion unbemerkt und kann nicht abgefangen werden.
Aus der europäischen Patentschrift EP 2 418 580 B1 geht ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks sowie ein Netzwerk hervor, wobei zwei redundante Steuergeräte vorgesehen sind. Eines der Steuergeräte fungiert als Hauptsteuergerät, wobei das andere Steuergerät eine Backup-Funktion übernimmt. Das Hauptsteuergerät sendet in regelmäßigen Abständen Synchronisationssignale an das Backup-Steuergerät.
Außerdem sendet es in regelmäßigen Abständen Aktivitätssignale an ein angesteuertes Peripheriegerät. Tritt eine Fehlerfunktion auf, werden von dem Hauptsteuergerät keine Synchronisationssignale mehr ausgesendet, wodurch das Backup-Steuergerät, welches nun keine Synchronisationssignale mehr empfängt, veranlasst wird, zu prüfen, ob das Peripheriegerät innerhalb eines weiteren vorgegebenen Zeitraums ein Aktivitätssignal von dem Steuergerät empfangen hat. Ist auch dies nicht der Fall, wird darauf geschlossen, dass das Hauptsteuergerät ausgefallen ist, und das Backup-Steuergerät übernimmt die Steuerung. Nachteilig hierbei ist, dass eine zweistufige Prüfung durch das Backup- Steuergerät erfolgt: In einem ersten Schritt muss dieses feststellen, dass kein Synchronisationssignal mehr empfangen wird. In einem zweiten Schritt erfolgt dann eine Abfrage an das Peripheriegerät, ob von diesem noch das Aktivitätssignal des
Hauptsteuergeräts empfangen wird. Diese Vorgehensweise ist vergleichsweise kompliziert und zu langsam.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur
Steuerung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei insbesondere eine
Ausfallsicherheit erhöht und eine nahtlose Umschaltung auf eine redundante Steuerung bei einer Fehlerfunktion möglich ist, ohne dass es einer komplizierten Prüfung bedarf. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Umschalteinrichtung zur
Verwendung für die Steuerung einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei insbesondere die genannten Probleme gelöst beziehungsweise die genannten Vorteile verwirklicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist. Diese leitet zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der
Brennkraftmaschine das mindestens eine Steuersignal des ersten Motorsteuergeräts an diese weiter. Das erste Motorsteuergerät übermittelt sein Steuersignal also nicht unmittelbar an die Brennkraftmaschine, sondern vermittelt über die Umschalteinrichtung. Das erste Motorsteuergerät sendet ein Lebend-Signal an die Umschalteinrichtung, welches die Funktionsfähigkeit des ersten Motorsteuergeräts anzeigt. Dabei ist vorgesehen, dass das Lebend-Signal von dem ersten Motorsteuergerät kontinuierlich oder periodisch, also dauerhaft oder in regelmäßigen Zeitintervallen, an die
Umschalteinrichtung gesendet wird. Tritt ein Fehler beziehungsweise eine Fehlfunktion auf, wobei die ordnungsgemäße Ansteuerung der mindestens einen Funktion der
Brennkraftmaschine durch das erste Motorsteuergerät gefährdet ist, übermittelt das erste Motorsteuergerät das Lebend-Signal nicht oder nicht korrekt an die Umschalteinrichtung, sodass es nicht mehr oder nicht mehr korrekt von dieser empfangen wird. Bevorzugt beendet das erste Motorsteuergerät das Aussenden des Lebend-Signals. In diesem Fall beendet die Umschalteinrichtung die Weiterleitung der Steuersignale des ersten
Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine. Sie beginnt, von dem zweiten
Motorsteuergerät zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der
Brennkraftmaschine erzeugte Steuersignale an die Brennkraftmaschine weiterzuleiten. Die Umschalteinrichtung schaltet also die Steuerung der Brennkraftmaschine von dem ersten Motorsteuergerät im Fehlerfall auf das zweite Motorsteuergerät um, wobei dies nahtlos erfolgen kann. Dadurch, dass das erste Motorsteuergerät im Fehlerfall kein Fehlersignal aussendet, sondern vielmehr das Lebend-Signal nicht oder nicht mehr korrekt übermittelt, wobei es bevorzugt die Aussendung des Lebend-Signals beendet, wird insbesondere auch ein Komplettausfall des ersten Motorsteuergeräts durch die Umschalteinrichtung bemerkt, sodass ein nahtloses Umschalten auf das zweite
Motorsteuergerät möglich ist. Dabei ist keine zweistufige Prüfung erforderlich, weil nicht das zweite Motorsteuergerät zur Prüfung eines Ausfalls des ersten Motorsteuergeräts aktiv wird, falls keine Informationsübermittlung erfolgt, sondern vielmehr die
Umschalteinrichtung unmittelbar auf ein Ausbleiben oder nicht korrektes Empfangen des Lebend-Signals des ersten Motorsteuergeräts durch Umschalten auf das zweite
Motorsteuergerät reagiert, ohne dass weitere Maßnahmen getroffen werden. Das Verfahren ist daher sehr einfach und sicher.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass das Lebend-Signal mit dem mindestens einen Steuersignal identisch ist. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist das Lebend-Signal bevorzugt ein von dem Steuersignal unabhängig erzeugtes und an die Umschalteinrichtung übermitteltes Signal. Bei wieder einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist das Lebend-Signal dem Steuersignal überlagert, oder es handelt sich bei dem Lebend-Signal um eine Eigenschaft des Steuer-Signals, beispielsweise um eine korrekte Taktung eines pulsweitenmodulierten Steuersignals. Das Lebend-Signal wird von der Umschalteinrichtung als nicht oder nicht mehr korrekt empfangen erkannt, wenn das Steuersignal entweder ausfällt, oder wenn die das
Lebend-Signal darstellende Eigenschaft des Steuersignals nicht mehr gegeben ist, beispielsweise wenn die Taktung des pulsweitenmodulierten Signals, insbesondere eine zeitliche Anordnung von Flanken desselben nicht mehr korrekt detektiert wird.
Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrens von dem ersten Motorsteuergerät ein pulsweitenmoduliertes Signal als Steuersignal und/oder als separates Lebend-Signal von einer Software erzeugt. Dies weicht von der üblichen Weise, ein pulsweitenmoduliertes Signal zu erzeugen, insoweit ab, als typischerweise ein elektronisches Element, beispielsweise ein Komparator oder ein MikroController verwendet werden, die lediglich durch eine Software entsprechend angesteuert werden. Vorliegend wird jedoch bevorzugt, dass die Pulsweitenmodulation durch die Software selbst erzeugt wird, dass also in einem zur Erzeugung des Signals vorgesehenen Programm ein Algorithmus vorgesehen ist, durch welchen die das Signal darstellende zeitliche Abfolge von
Pulsweiten berechnet und erzeugt wird. Eine solche Lösung wird üblicherweise als nachteilig empfunden, weil es kaum oder nur schwierig möglich ist, programmbasiert ein definiertes pulsweitenmoduliertes Signal zu erzeugen. In dem hier angesprochenen Verfahren wird diese Schwäche jedoch gezielt genutzt, indem das pulsweitenmodulierte Signal in der Umschalteinrichtung durch eine geeignete Hardware erfasst und auf Abweichungen in seiner zeitlichen Taktung untersucht wird. Weist die Software des ersten Motorsteuergeräts eine Fehlfunktion auf, ist sie nicht mehr in der Lage, das pulsweitenmodulierte Signal sauber zu takten. Dies wird in der Umschalteinrichtung als nicht mehr korrektes Empfangen des Lebend-Signals erkannt, sodass die
Umschalteinrichtung dann auf das zweite Motorsteuergerät umschaltet. Mithilfe des softwaregenerierten pulsweite.nmodulierten Signals ist es daher möglich, auch
Fehlfunktionen der Software des ersten Motorsteuergeräts in die Überwachung mit einzubeziehen.
Fehler, welche die ordnungsgemäße Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine durch das erste Motorsteuergerät gefährden, können in vielfältiger Weise auftreten. Beispielsweise ist es möglich, dass ein Fehler in einer mit dem ersten Motorsteuergerät wirkverbundenen Sensorik auftritt, sodass dem ersten Motorsteuergerät keine korrekten Messwerte mehr zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehen. Es ist auch möglich, dass eine Wirkverbindung zwischen dem ersten
Motorsteuergerät und der entsprechenden Sensorik unterbrochen wird. Es ist auch möglich, dass die Wirkverbindung zwischen dem ersten Motorsteuergerät und der Umschalteinrichtung, insbesondere die Verkabelung zwischen diesen, unterbrochen wird. In diesem Fall wird selbstverständlich das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts nicht mehr von der Umschalteinrichtung empfangen. Schließlich ist es möglich, dass in dem Motorsteuergerät selbst eine hardwarebedingte oder softwarebedingte Fehlfunktion auftritt, durch die eine ordnungsgemäße Ansteuerung der Brennkraftmaschine gefährdet ist. Insbesondere ist es möglich, dass das erste Motorsteuergerät komplett ausfällt. Auch in diesem Fall wird selbstverständlich das Lebend-Signal nicht mehr an die
Umschalteinrichtung übermittelt.
Zu unterscheiden ist demnach zwischen solchen Fehlern oder Fehlfunktionen, bei welchen die Übermittlung des Lebend-Signals an die Umschalteinrichtung aufgrund des Fehlers oder der Fehlfunktion selbst zwingend scheitert, weil beispielsweise eine Wirkverbindung abreißt, und solchen Fehlern oder Fehlfunktionen, welche aktiv durch das erste Motorsteuergerät erkannt werden, woraufhin das erste Motorsteuergerät entweder vollständig das Aussenden oder zumindest das korrekte Aussenden des Lebend-Signals einstellt. In den Fällen, in denen die Übermittlung des Lebend-Signals zwingend scheitert, erfolgt quasi eine automatische Umschaltung auf das zweite Motorsteuergerät. In den anderen Fällen überträgt das erste Motorsteuergerät quasi vermittelt über die
Umschalteinrichtung die Ansteuerung selbst auf das zweite Motorsteuergerät, indem es das Aussenden oder das korrekte Aussenden des Lebend-Signals beendet.
Vorzugsweise beendet das erste Motorsteuergerät das Aussenden oder das korrekte Aussenden des Lebend-Signals nicht bei jedem Fehler beziehungsweise bei jeder Fehlfunktion, sondern nur bei solchen, die tatsächlich eine ordnungsgemäße
Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine gefährden, sodass beispielsweise eine Regelung auf bestimmte Betriebspunkte, ein Einhalten bestimmter Abgasgrenzwerte oder gar ein sicherer Betrieb nicht mehr möglich ist. Das erste
Motorsteuergerät analysiert demnach vorzugsweise die erkannten Fehler
beziehungsweise Fehlfunktionen in Hinblick auf deren Potenzial, die ordnungsgemäße Ansteuerung der Brennkraftmaschine zu gefährden. Dabei wird vorzugsweise ein
Entscheidungskriterium herangezogen, anhand dessen das erste Motorsteuergerät entscheidet, ob es das Aussenden oder das korrekte Aussenden des Lebendsignals beendet. In dieser Entscheidung kann insbesondere als Kriterium eingehen, ob das erste Motorsteuergerät ein Lebend-Signal von dem zweiten Motorsteuergerät empfängt. Hierzu ist bei einer Ausführungsform des Verfahrens vorzugsweise vorgesehen, dass auch das zweite Motorsteuergerät ein Lebend-Signal aussendet, welches es zumindest auch an das erste Motorsteuergerät übermittelt. Es ist dann möglich, dass das erste
Motorsteuergerät das Aussenden oder das korrekte Aussenden des Lebend-Signals nur dann beendet, wenn es das Lebend-Signal des zweiten Motorsteuergeräts korrekt empfängt.
Eine Ansteuerung der mindestens einen Funktion spricht dabei bevorzugt eine Steuerung und/oder Regelung mindestens einer Größe an. Die Motorsteuergeräte sind demnach bevorzugt als Regler ausgebildet.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das erste
Motorsteuergerät zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine notwendige Informationen einmalig vorzugsweise unmittelbar nach oder bei einem Starten der Brennkraftmaschine an das zweite Motorsteuergerät übermittelt. In diesem Fall stehen die zu Beginn des Betriebs der Brennkraftmaschine vorliegenden Informationen auch dem zweiten Motorsteuergerät zur Verfügung, sodass dieses im Fehlerfall die Ansteuerung übernehmen kann.
Alternativ wird bevorzugt, dass das erste Motorsteuergerät periodisch die zur
Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine notwendigen Informationen an das zweite Motorsteuergerät übermittelt. Die Übermittlung erfolgt somit nach vorzugsweise vorherbestimmten Zeitintervallen, wobei eine erste Übermittlung vorzugsweise unmittelbar nach oder bei einem Starten der Brennkraftmaschine erfolgt. Das zweite Motorsteuergerät wird bei dieser Ausführungsform des Verfahren in regelmäßigen Abständen auf einen aktuellen Stand gebracht, sodass auch Änderungen in den Informationen an das zweite Motorsteuergerät übermittelt werden und dann zur Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschine im Fehlerfall zur Verfügung stehen.
Weiter alternativ wird bevorzugt, dass die zur Ansteuerung der mindestens einen
Funktion der Brennkraftmaschine notwendigen Informationen bedarfsabhängig an das zweite Motorsteuergerät übermittelt werden. Insbesondere werden diese nach einer Änderung der Informationen an das zweite Motorsteuergerät übermittelt. Auch bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass die Informationen erstmalig unmittelbar nach oder bei einem Starten der Brennkraftmaschine an das zweite Motorsteuergerät übermittelt werden oder in diesem hinterlegt sind. Eine weitere Übermittlung erfolgt dann
vorzugsweise bedarfsabhängig jeweils nach einer Änderung der Informationen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die in dem zweiten Motorsteuergerät vorliegenden Informationen stets aktuell sind, sodass im Fehlerfall eine nahtlose Weiterregelung beziehungsweise Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine durch das zweite Motorsteuergerät auf der Grundlage der aktuell zur Ansteuerung, Steuerung
beziehungsweise Regelung notwendigen Informationen erfolgen kann.
Alternativ wird bevorzugt, dass die zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine notwendigen Informationen von Beginn an in dem zweiten
Motorsteuergerät hinterlegt sind, wobei sie insbesondere dauerhaft auf vorher festgelegten Werten gehalten werden. Die Informationen werden abgerufen, wenn die Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine auf das zweite Motorsteuergerät umgeschaltet wird. Dies hat den Vorteil, dass es keiner Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten Motorsteuergerät bedarf.
Dabei umfasst der Begriff des„Abrufens" gemäß einer ersten Alternative, dass die den Informationen entsprechenden Parameter bei Übernahme der Ansteuerung mit den hinterlegten Werten initialisiert werden, wobei die Parameter zuvor Undefinierte und/oder veränderliche Werte aufweisen können. Gemäß einer zweiten Alternative umfasst der Begriff des„Abrufens" eine Vorgehensweise, bei der die Parameter so lange auf den hinterlegten Werten festgehalten werden, bis das zweite Motorsteuergerät die
Ansteuerung übernimmt. Ab diesem Zeitpunkt werden die Parameter freigegeben, so dass sie im Betrieb veränderbar und insbesondere an sich ändernde
Betriebsbedingungen anpassbar sind.
Insbesondere bei einer Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher das erste und das zweite Motorsteuergerät nicht miteinander kommunizieren, ist es vorteilhaft, wenn das zweite Motorsteuergerät erkennt, wenn die Ansteuerung der mindestens einen Funktion auf es umgeschaltet wird.
Die zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion notwendigen Informationen umfassen vorzugsweise insbesondere Lastpunkte, Kennfeldpunkte und/oder komplette Kennfelder, welche zur Steuerung der Brennkraftmaschine, insbesondere zur
Ansteuerung der mindestens einen Funktion derselben nötig sind.
Vorzugsweise sind das erste und das zweite Motorsteuergerät als Regler ausgebildet, die bei der Regelung Integralglieder beziehungsweise Integralanteile berücksichtigen. Von den zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion notwendigen Informationen sind dann vorzugsweise auch solche Integralanteile umfasst. Da das zweite Motorsteuergerät einen offenen Regelkreis sieht, solange die Umschalteinrichtung die Ansteuerung der Brennkraftmaschine nicht auf es umgeschaltet hat, weichen die Integralanteile in dem zweiten Motorsteuergerät mit der Zeit zunehmend von den Integralanteilen in dem ersten Motorsteuergerät ab. Dies kann zu Problemen bei der Umschaltung auf das zweite Motorsteuergerät führen, insbesondere weil sich die Integralanteile nicht kurzfristig ändern, sondern nur über eine gewisse Zeit, sodass eine schnelle Ausregelung nach dem Umschalten nicht möglich ist. Um solche Probleme zu vermeiden, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass das zweite Motorsteuergerät erkennt, wenn die Umschalteinrichtung die Ansteuerung der
Brennkraftmaschine auf es umschaltet, wobei es die Integralanteile in diesem Fall auf vorherbestimmte, insbesondere durch Prüfstandsversuche und/oder Erfahrung gegebene Werte, die in dem zweiten Motorsteuergerät hinterlegt sind, initialisiert. Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Integralanteile in dem zweiten Motorsteuergerät dauerhaft auf den vorherbestimmten Werten festgehalten werden, solange die Regelverantwortlichkeit nicht auf das zweite Motorsteuergerät umgeschaltet ist. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die
Integralanteile von dem ersten Motorsteuergerät an das zweite Motorsteuergerät übermittelt, wobei eine der zuvor beschriebenen Alternativen zur Übermittlung der zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine notwendigen Informationen gewählt wird. Insoweit wird hierauf verwiesen. Insbesondere ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens möglich, dass die Integralanteile periodisch von dem ersten Motorsteuergerät an das zweite Motorsteuergerät übermittelt werden, wobei bevorzugt bei einem Ausfall der Übermittlung von dem zweiten
Motorsteuergerät auf die vorherbestimmten, hinterlegten Werte zurückgegriffen wird.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das zweite Motorsteuergerät ein seine Funktionsfähigkeit anzeigendes Lebend-Signal an die
Umschalteinrichtung übermittelt, wobei dies kontinuierlich oder periodisch geschieht. Damit ist es möglich, auch einen Fehler beziehungsweise eine Fehlfunktion in dem zweiten Motorsteuergerät beziehungsweise gegebenenfalls auch dessen kompletten Ausfall festzustellen.
Alternativ oder zusätzlich übermittelt das zweite Motorsteuergerät vorzugsweise ein Lebend-Signal an das erste Motorsteuergerät. In diesem Fall ist es möglich - wie bereits beschrieben - dass das erste Motorsteuergerät als Kriterium für das aktive Beenden des Aussendens oder des korrekten Aussendens seines Lebend-Signals den korrekten Empfang des Lebend-Signals des zweiten Motorsteuergeräts heranzieht.
Es ist möglich, dass die Zuordnung der Lebend-Signale zu dem ersten beziehungsweise zu dem zweiten Motorsteuergerät in den Signalen selbst kodiert ist. Alternativ ist es möglich, dass die Lebend-Signale identisch sind, jedoch von verschiedenen Eingängen der Umschalteinrichtung empfangen werden, wobei die Eingänge dem ersten
beziehungsweise dem zweiten Motorsteuergerät zugeordnet sind. Jedenfalls wird sichergestellt, dass die Lebend-Signale ordnungsgemäß demjenigen Motorsteuergerät zugeordnet werden können, von welchem sie ausgesendet werden.
In diesem Zusammenhang wird ein Verfahren bevorzugt, dass sich dadurch auszeichnet, dass die Umschalteinrichtung eine Weiterleitung der Steuersignale des zweiten
Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine nur dann beginnt, wenn einerseits das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts nicht mehr oder nicht mehr korrekt empfangen wird, wobei andererseits zugleich das Lebend-Signal des zweiten
Motorsteuergeräts korrekt empfangen wird. Die Umschaltung der Ansteuerung der Brennkraftmaschine auf das zweite Motorsteuergerät wird somit nur dann durchgeführt, wenn einerseits tatsächlich eine Fehlfunktion im Bereich des ersten Motorsteuergeräts auftritt und wenn andererseits sichergestellt ist, dass das zweite Motorsteuergerät funktionsfähig ist. Wird dagegen festgestellt, dass beide Motorsteuergeräte nicht ordnungsgemäß funktionieren oder ausgefallen sind, werden vorzugsweise anderweitige Maßnahmen getroffen, um einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine zu
gewährleisten, oder die Brennkraftmaschine wird gegebenenfalls abgestellt.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die
Umschalteinrichtung auf eine Ansteuerung der mindestens einen Funktion der
Brennkraftmaschine durch das erste Motorsteuergerät zurückschaltet, wenn das Lebend- Signal des zweiten Motorsteuergeräts nicht mehr empfangen wird, wobei zugleich das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts wieder empfangen wird. Dieser
Ausführungsform liegt die Überlegung zugrunde, dass die Fehlfunktion in dem ersten Motorsteuergerät möglicherweise temporärer Art ist, also nach einer gewissen Zeit nicht mehr auftritt. In diesem Fall beginnt das erste Motorsteuergerät vorzugsweise erneut, sein Lebend-Signal auszusenden, welches von der Umschalteinrichtung empfangen wird. Tritt nun im Bereich des die Brennkraftmaschine ansteuernden zweiten
Motorsteuergeräts eine Fehlfunktion auf, beendet diese vorzugsweise das Aussenden oder das korrekte Aussenden des Lebend-Signals, wobei dies von der
Umschalteinrichtung festgestellt wird. In dem Fall, dass das erste Motorsteuergerät wieder funktionsfähig ist und sein Lebend-Signal von der Umschalteinrichtung korrekt empfangen wird, schaltet diese auf das erste Motorsteuergerät zurück, sodass dieses wiederum die Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine, vorzugsweise die Steuerung beziehungsweise Regelung der gesamten
Brennkraftmaschine übernimmt. Es ist offensichtlich, dass das Verfahren bevorzugt in dieser Weise weiter fortgesetzt wird, sodass gerade beim Auftreten temporärer
Fehlfunktionen ein mehrfacher Wechsel zwischen den beiden Motorsteuergeräten erfolgen kann.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das zweite Motorsteuergerät während eines Betriebs der Brennkraftmaschine kontinuierlich mindestens ein Steuersignal erzeugt, wobei es dies auch zu einer Zeit tut, zu der dieses Steuersignal nicht durch die Umschalteinrichtung an die Brennkraftmaschine
weitergeleitet werden. Dies spricht an, dass das zweite Motorsteuergerät nicht erst mit dem Erzeugen von Steuersignalen beginnt, wenn es die Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine übernimmt. Vielmehr beginnt das zweite
Motorsteuergerät unabhängig von dem ersten Motorsteuergerät beim Starten der Brennkraftmaschine mit der Erzeugung von Steuersignalen, sodass stets - außer im Fehlerfall - redundant von beiden Motorsteuergeräten Steuersignale erzeugt werden, wobei die Umschalteinrichtung jedoch nur die Steuersignale eines der Motorsteuergeräte an die Brennkraftmaschine weiterleitet. Auf diese Weise ist ein besonders rasches, nahtloses Umschalten der Steuerung durch die Umschalteinrichtung auf das zweite Motorsteuergerät möglich, weil dieses nicht erst mit der Erzeugung der Steuersignale beginnen muss.
Diese Vorgehensweise wird bevorzugt auch dazu genutzt, dass das zweite
Motorsteuergerät erkennen kann, ob es die Verantwortlichkeit für die Ansteuerung der Brennkraftmaschine hat, ob also die Umschalteinrichtung die Weiterleitung der
Steuersignale von dem ersten Motorsteuergerät auf es umgeschaltet hat. Hierzu erzeugt das zweite Motorsteuergerät vorzugsweise eine Spannung, aufgrund derer ein Strom fließt, wenn das zweite Motorsteuergerät die mindestens eine Funktion der
Brennkraftmaschine ansteuert. Wird dagegen das Steuersignal des zweiten
Motorsteuergeräts nicht von der Umschalteinrichtung an die Brennkraftmaschine weitergeleitet, fließt kein Strom. Das zweite Motorsteuergerät überwacht den Stromfluss und stellt vorzugsweise fest, ob der Strom einen vorherbestimmten Schwellenwert, beispielsweise 0 A oder 1 A überschreitet. Ist dies nicht der Fall, liegt also der gemessene Strom unterhalb des Schwellenwerts, wird das mindestens eine Steuersignal des zweiten Motorsteuergeräts momentan nicht durch die Umschalteinrichtung an die
Brennkraftmaschine weitergeleitet. Liegt dagegen der gemessene Strom oberhalb des vorherbestimmten Schwellenwerts, erkennt das zweite Motorsteuergerät, dass die Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine durch die
Umschalteinrichtung auf es übertragen wurde. Dies ist insbesondere in Zusammenhang mit einer korrekten Initialisierung von Integralanteilen eines als Regler ausgebildeten zweiten Motorsteuergeräts wesentlich, damit die Integralanteile zur richtigen Zeit korrekt initialisiert werden können, oder damit das zweite Motorsteuergerät ein Festhalten der Integralanteile auf vorherbestimmte Werte rechtzeitig beenden kann, wenn es die Regelung der Brennkraftmaschine übernimmt.
Alternativ ist es möglich, dass das zweite Motorsteuergerät keine Steuersignale erzeugt, solange es nicht zur Ansteuerung durch die Umschalteinrichtung herangezogen wird. In diesem Fall übermittelt die Umschalteinrichtung beim Umschalten auf das zweite Motorsteuergerät ein Signal an dieses, sodass es veranlasst wird, Steuersignale zu erzeugen, die daraufhin von der Umschalteinrichtung an die Brennkraftmaschine weitergeleitet werden.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass durch das erste oder das zweite Motorsteuergerät eine Aktorik der Brennkraftmaschine gesteuert und/oder geregelt wird. Insbesondere umfasst die Aktorik mindestens einen Injektor und/oder mindestens eine Saugdrossel der Brennkraftmaschine. Insbesondere steuert und/oder regelt das aktuell zur Steuerung beziehungsweise Regelung der
Brennkraftmaschine herangezogene Motorsteuergerät alle Injektoren und/oder
Saugdrosseln der Brennkraftmaschine. Bei einer besonders bevorzugten
Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Motorsteuergerät die gesamten Funktionen der Brennkraftmaschine steuert und/oder regelt, insbesondere die Brennkraftmaschine insgesamt steuert und/oder regelt. Insoweit können die
Motorsteuergeräte auch als Motorregler bezeichnet werden.
Insbesondere wird ein Verfahren bevorzugt, bei welchem das erste oder das zweite Motorsteuergerät eine Drehzahl oder eine Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine regelt, indem mindestens ein Injektor der Brennkraftmaschine als Stellglied angesteuert wird. Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt, dass das erste oder das zweite
Motorsteuergerät einen Druck in einem Hochdruckspeicher einer
Brennstoffeinspritzvorrichtung, insbesondere einen Raildruck in einem Rail eines Common-Rail-Dieselmotors, regelt, indem als Stellglied eine Saugdrossel einer Hochdruckpumpe angesteuert wird. Dabei zeigt sich, dass zur Ansteuerung der
Saugdrossel vorzugsweise ein Stromfluss durch diese nötig ist.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem das zweite Motorsteuergerät ein kontinuierlich erzeugtes Steuersignal überwacht, um zu erkennen, ob es die mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine ansteuert. Dabei initialisiert das zweite Motorsteuergerät bevorzugt Parameter, insbesondere Integralanteile, zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine mit hinterlegten Werten, wenn es erkennt, dass es die mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine ansteuert. Alternativ oder zusätzlich gibt es vorherbestimmte, festgehaltene Werte der Parameter zur Variation frei, wenn es erkennt, dass es die mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine ansteuert.
In diesem Zusammenhang wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem das zweite
Motorsteuergerät eine Spannung erzeugt, aufgrund derer ein Strom fließt, wenn es die mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine ansteuert, wobei kein Strom fließt, wenn das Steuersignal nicht von der Umschalteinrichtung an die Brennkraftmaschine weitergeleitet wird. Vorzugsweise überwacht das zweite Motorsteuergerät, ob ein Strom fließt. Dabei überwacht es insbesondere, ob der Strom einen vorherbestimmten
Schwellenwert überschreitet.
Insbesondere die Ansteuerung der Saugdrossel gemäß der bereits beschriebenen Vorgehensweise wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dazu genutzt, dass das zweite Motorsteuergerät erkennen kann, ob es die
Regelverantwortlichkeit übertragen bekommen hat. Hierzu steuert das zweite
Motorsteuergerät vorzugsweise kontinuierlich die Saugdrossel an, erzeugt dabei insbesondere eine Spannung, wobei kein Strom von dem zweiten Motorsteuergerät durch die Saugdrossel fließt, wenn dieses nicht über die Umschalteinrichtung mit der
Brennkraftmaschine wirkverbunden ist. Schaltet dagegen die Umschalteinrichtung auf das zweite Motorsteuergerät um, fließt ein Strom von diesem durch die Saugdrossel, welcher von dem zweiten Motorsteuergerät gemessen und insbesondere als oberhalb eines vorherbestimmten Schwellenwerts liegend erkannt wird. In diesem Fall erkennt das zweite Motorsteuergerät vorzugsweise, dass die Umschalteinrichtung die Ansteuerung der Brennkraftmaschine auf es umgeschaltet hat. Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Umschalteinrichtung zur Verwendung für die Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, mit den Merkmalen des Anspruchs 8 geschaffen wird. Die Umschalteinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit einem ersten Motorsteuergerät und mit einem zweiten Motorsteuergerät sowie mit einer Brennkraftmaschine in Wirkverbindung bringbar ist. Die Umschalteinrichtung ist so ausgebildet, dass durch sie mindestens ein Steuersignal des ersten Motorsteuergeräts oder des zweiten Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine weiterleitbar ist. Dabei ist die Weiterleitung durch die Umschalteinrichtung von dem ersten Motorsteuergerät auf das zweite Motorsteuergerät umschaltbar. Die Umschalteinrichtung ist demnach so ausgebildet, dass sie stets entweder das mindestens eine Steuersignal des ersten Motorsteuergeräts oder das mindestens eine Steuersignal des zweiten Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine weiterleitet, wobei sie die Weiterleitung von dem ersten Motorsteuergerät auf das zweite Motorsteuergerät umschalten kann. Die
Umschalteinrichtung ist weiterhin so ausgebildet, dass sie ein Lebend-Signal von dem ersten und/oder von dem zweiten Motorsteuergerät empfangen kann. Die
Umschalteinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie die Weiterleitung des mindestens einen Steuersignals des ersten Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine beendet und die Weiterleitung des mindestens einen Steuersignals des zweiten
Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine beginnt, wenn das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts nicht oder nicht korrekt durch die Umschalteinrichtung empfangen wird.
Vorzugsweise weist die Umschalteinrichtung ein Erfassungsmittel auf, das so ausgebildet ist, dass durch das Erfassungsmittel feststellbar ist, ob das Lebend-Signal empfangen wird. Vorzugsweise weist die Umschalteinrichtung auch ein Beurteilungsmittel auf, das so ausgebildet ist, dass es einen korrekten Empfang des Lebend-Signals beurteilen kann. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass das Beurteilungsmittel so ausgebildet ist, dass es die zeitliche Taktung eines pulsweitenmodulierten Signals darauf prüfen kann, ob diese korrekt ist, insbesondere vorherbestimmten Kriterien genügt.
Es wird auch eine Umschalteinrichtung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass sie mindestens einen Schalter aufweist. Dieser ist bevorzugt als elektromechanischer Schalter, insbesondere als Relais ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Schalter allerdings als Halbleiterschalter ausgebildet. Die Verwendung von Halbleiterschaltern in der Umschalteinrichtung ist vorteilhaft, weil hierdurch ohne weiteres gewährleistet werden kann, dass eine maximale Unterbrechung der Weiterleitung von Steuersignalen an die Brennkraftmaschine kurz genug ist, um die Brennkraftmaschine ohne signifikanten Drehzahleinbruch und ohne Überhöhung des Hochdrucks auch unter Volllast weiter betreiben zu können, wobei die Unterbrechung vorzugsweise in einem Bereich unter 100 ms liegt. Halbleiterschalter können nämlich sehr schnell geschaltet werden, und die Umschalteinrichtung erfordert zugleich wenig Bauraum, sodass sie ohne Weiteres unmittelbar an der Brennkraftmaschine montierbar ist.
Schließlich wird eine Umschalteinrichtung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass sie ein Unterbrechungsverhinderungsmittel aufweist, durch welches eine Übertragung von mindestens einem Steuersignal von der Umschalteinrichtung an die Brennkraftmaschine während eines Umschaltens zwischen den Motorsteuergeräten aufrechterhaltbar ist. Eine solche Umschalteinrichtung ist bevorzugt für ein Steuersignal vorgesehen, welches einen Stromfluss durch ein Stellglied darstellt. Dieser soll beim Umschalten nicht unterbrochen werden, um eine Beeinträchtigung der Funktion der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Vorzugsweise ist das Unterbrechungsverhinderungsmittel als Freilauf ausgebildet, über den in an sich bekannter Weise ein Stromfluss aufrechterhalten bleibt, wenn die
Umschaltung von dem ersten Motorsteuergerät auf das zweite Motorsteuergerät erfolgt. Hierzu umfasst der Freilauf vorzugsweise mindestens eine Diode. Besonders bevorzugt ist das Unterbrechungsverhinderungsmittel, insbesondere der Freilauf, so ausgebildet, dass es einen Stromfluss durch das Stellglied im normalen Betrieb nicht beeinflusst, um eine Strommessung in dem ersten oder dem zweiten Motorsteuergerät nicht zu verfälschen.
Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Umschalteinrichtung andererseits sind als komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere wird eine
Umschalteinrichtung bevorzugt, die durch mindestens ein Merkmal gekennzeichnet ist, welches zur Durchführung mindestens eines Verfahrensschrittes geeignet oder nötig ist, der im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurde. In gleicher Weise wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, welche sich durch mindestens einen Schritt auszeichnet, der durch mindestens ein in Zusammenhang mit der
Umschalteinrichtung beschriebenes Merkmal bedingt ist. Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Anordnung zur Steuerung einer
Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 geschaffen wird. Die
Anordnung ist insbesondere ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Sie umfasst ein erstes Motorsteuergerät, ein zweites Motorsteuergerät und eine Umschalteinrichtung, insbesondere eine
Umschalteinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste und das zweite Motorsteuergerät so ausgebildet sind, dass sie Steuersignale erzeugen können, mit denen mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine angesteuert, vorzugsweise die gesamte
Brennkraftmaschine gesteuert und/oder geregelt werden kann. Das erste und das zweite Motorsteuergerät sind vermittelt über die Umschalteinrichtung mit einer
Brennkraftmaschine in Wirkverbindung bringbar, um die Steuersignale an diese weiterzuleiten. Insbesondere sind das erste und das zweite Motorsteuergerät
vorzugsweise mit der Umschalteinrichtung derart wirkverbunden, dass die Steuersignale des ersten oder des zweiten Motorsteuergeräts durch die Umschalteinrichtung an die Brennkraftmaschine weiterleitbar sind. Dabei ist die Umschalteinrichtung so ausgebildet, dass sie die Weiterleitung der Steuersignale umschalten kann, sodass wahlweise nur die Steuersignale des ersten Motorsteuergeräts oder des zweiten Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine weitergeleitet werden. Das erste Motorsteuergerät ist so ausgebildet, dass es ein seine Funktionsfähigkeit anzeigendes Lebend-Signal erzeugen und aussenden kann, wobei es zugleich so ausgebildet ist, dass die Erzeugung und/oder Aussendung oder die korrekte Erzeugung und/oder Aussendung des Lebend-Signals enden kann, wobei das erste Motorsteuergerät die Erzeugung oder korrekte Erzeugung und/oder die Aussendung oder korrekte Aussendung des Lebend-Signals insbesondere aktiv beenden kann, wenn ein Fehler beziehungsweise eine Fehlfunktion auftritt, welche die ordnungsgemäße Ansteuerung der mindestens einen Funktion der
Brennkraftmaschine durch das erste Motorsteuergerät gefährdet. Insbesondere ist das erste Motorsteuergerät bevorzugt so ausgebildet, dass das Erzeugen und/oder
Aussenden des Lebend-Signals beendet wird, wenn das erste Motorsteuergerät vollständig ausfällt. Das erste Motorsteuergerät ist mit der Umschalteinrichtung so wirkverbunden, dass sein Lebend-Signal von dieser empfangbar ist. Die
Umschalteinrichtung ist so ausgebildet beziehungsweise eingerichtet, dass sie die Weiterleitung des mindestens einen Steuersignals des ersten Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine beendet und die Weiterleitung des mindestens einen Steuersignals des zweiten Motorsteuergeräts an die Brennkraftmaschine beginnt, wenn das Lebend- Signal des ersten Motorsteuergeräts nicht oder nicht korrekt durch sie empfangen wird. Die Umschalteinrichtung kann also im Fehlerfall die Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine von dem ersten Motorsteuergerät auf das zweite Motorsteuergerät umschalten. Dies kann nahtlos erfolgen, ohne dass der Betrieb der Brennkraftmaschine gestört wird. Insbesondere erfolgt die Umschaltung rechtzeitig, sodass der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht unmittelbar aufgrund der Fehlfunktion beendet, die Brennkraftmaschine mithin abgewürgt wird.
Das erste Motorsteuergerät ist vorzugsweise mit dem zweiten Motorsteuergerät so wirkverbunden, dass alle zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der
Brennkraftmaschine notwendigen Informationen, insbesondere Lastpunkte,
Kennfeldpunkte, ganze Kennfelder und/oder Integral-Anteile von dem ersten
Motorsteuergerät an das zweite Motorsteuergerät übermittelbar sind.
Die Umschalteinrichtung ist vorzugsweise als elektronische Box ausgebildet, welche Eingänge zur Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Motorsteuergerät und mindestens einen Ausgang zur Verbindung mit der Brennkraftmaschine aufweist.
Es wird eine Anordnung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das erste
Motorsteuergerät und das zweite Motorsteuergerät über einen Feldbus miteinander wirkverbunden sind. Vorzugsweise ist der Feldbus als CAN-Bus (Controller Area Network- Bus) ausgebildet. Dies bedeutet eine besonders einfache und elegante Möglichkeit einer Wirkverbindung der beiden Motorsteuergeräte zur Informationsübertragung.
Schließlich wird eine Anordnung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das zweite Motorsteuergerät so ausgebildet ist, dass es ein Lebend-Signal erzeugen kann, welches seine Funktionsfähigkeit anzeigt, wobei es das Lebend-Signal kontinuierlich oder periodisch aussenden kann. Es ist dabei mit der Umschalteinrichtung und/oder mit dem ersten Motorsteuergerät so wirkverbunden, dass das Lebend-Signal von dieser/diesem empfangbar ist. Die Umschalteinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine von dem ersten auf das zweite Motorsteuergerät nur dann durchführt, wenn einerseits das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts nicht oder nicht korrekt empfangen wird, wobei zugleich andererseits das Lebend-Signal des zweiten Motorsteuergeräts korrekt empfangen wird. Werden dagegen beide Lebend-Signale nicht oder nicht korrekt empfangen, können anderweitige Maßnahmen getroffen werden, um einen sicheren Betrieb der
Brennkraftmaschine zu gewährleisten beziehungsweise kontrolliert abzustellen. Auch ein Zurückschalten der Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine auf das erste Motorsteuergerät im Falle einer Fehlfunktion des zweiten Motorsteuergeräts und einer zwischenzeitlich nicht mehr vorliegenden, temporären Fehlfunktion des ersten Motorsteuergeräts ist so möglich, wie es bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurde.
In Hinblick auf die Anordnung werden Ausführungsbeispiele bevorzugt, welche mindestens ein Merkmal aufweisen, das durch mindestens einen im Rahmen des Verfahrens beschriebenen Schritt, vorzugsweise Kombinationen hiervon, vorgegeben ist. In Hinblick auf das Verfahren werden Ausführungsformen bevorzugt, bei welchen mindestens ein Verfahrensschritt durchgeführt wird, der durch mindestens ein Merkmal der Anordnung, vorzugsweise Kombinationen hiervon, vorgegeben ist. Insoweit sind die Beschreibung des Verfahrens und der Anordnung nicht isoliert voneinander, sondern vielmehr komplementär zueinander zu sehen, wobei Verfahrensmerkmale aus der Beschreibung der Anordnung und Vorrichtungsmerkmale aus der Beschreibung des Verfahrens ableitbar sind. Ein Gleiches gilt analog für das Verfahren und die
Umschalteinrichtung, beziehungsweise für die Umschalteinrichtung und die Anordnung.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12 geschaffen wird. Diese zeichnet sich durch eine Anordnung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aus. Hierdurch verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren, der
Umschalteinrichtung und der Anordnung erläutert wurden.
Bevorzugt wird eine Brennkraftmaschine, die sich dadurch auszeichnet, dass die
Brennkraftmaschine als Common-Rail-Motor, insbesondere als Dieselmotor oder als Gasmotor, ausgebildet ist. Gerade in diesem Fall sind vorzugsweise das erste und das zweite Motorsteuergerät vorgesehen, um einerseits eine Hochdruckregelung mit einer Saugdrossel als Stellglied und andererseits eine Drehzahlregelung oder eine
Geschwindigkeitsregelung mit mindestens einem Injektor als Stellglied durchzuführen. Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschine zur Verwendung in einem Unterseeboot oder in einer Feuerlöschpumpe ausgebildet. Bevorzugt wird auch eine Feuerlöschpumpe, die sich durch eine Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auszeichnet.
Auch wird ein Unterseeboot bevorzugt, welches sich durch eine Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auszeichnet.
Sowohl Feuerlöschpumpen als auch Unterseeboote müssen besonders hohen
Sicherheitsstandards insbesondere in Hinblick auf einen Ausfall einer Brennkraftmaschine genügen, sodass sich hier in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens, der
Umschalteinrichtung, der Anordnung sowie der Brennkraftmaschine verwirklichen.
Bevorzugt wird auch die Verwendung einer Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen einer Anwendung, die erhöhte
Sicherheitskriterien in Hinblick auf den Ausfall der Brennkraftmaschine erfüllen muss, beispielsweise eine Verwendung in einem Unterseeboot oder in einer Feuerlöschpumpe.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine;
Figur 2 ein eine Ausführungsform des Verfahrens zur Steuerung einer
Brennkraftmaschine darstellendes Flussdiagramm;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Regeldiagramms für eine bevorzugte
Ausführungsform des Verfahrens; und
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung, wobei eine Umschalteinrichtung ein Unterbrechungsverhinderungsmittel aufweist.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung 1 zur Steuerung einer Brennkraftmaschine 3. Die Anordnung 1 umfasst ein erstes Motorsteuergerät 5, ein zweites Motorsteuergerät 7 und eine Umschalteinrichtung 9.
Durch das erste Motorsteuergerät 5 und das zweite Motorsteuergerät 7 sind
Steuersignale erzeugbar, die der Ansteuerung mindestens einer Funktion der
Brennkraftmaschine dienen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Funktionen oder die Brennkraftmaschine komplett steuern und/oder regeln. Dabei sind das erste
Motorsteuergerät 5 über eine Wirkverbindung 11 und das zweite Motorsteuergerät 7 über eine Wirkverbindung 13 so mit der Umschalteinrichtung 9 verbunden, dass die
Steuersignale jeweils an diese übermittelbar sind. Die Umschalteinrichtung 9 ist mit der Brennkraftmaschine 3 zur Weiterleitung der Steuersignale an diese über eine dritte Wirkverbindung 15 wirkverbunden. Dabei leitet die Umschalteinrichtung 9 zu jeder Zeit jeweils nur die Steuersignale von einem der beiden Motorsteuergeräte 5, 7 an die Brennkraftmaschine 3 weiter.
Jedes der Motorsteuergeräte 5, 7 erzeugt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Lebend-Signal, welches seine Funktionsfähigkeit anzeigt, wobei es im Fall des ersten Motorsteuergeräts 5 über eine vierte Wirkverbindung 17 und im Fall des zweiten
Motorsteuergeräts 7 über eine fünfte Wirkverbindung 19 an die Umschalteinrichtung 9 übermittelt wird.
Damit das zweite Motorsteuergerät 7 alle zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine 3, insbesondere zu deren Steuerung oder Regelung
notwendigen Informationen zur Verfügung hat, ist das erste Motorsteuergerät 5 vorzugsweise mit dem zweiten Motorsteuergerät 7 über einen Feldbus 21 wirkverbunden, sodass die Informationen einmalig unmittelbar nach oder bei einem Starten der
Brennkraftmaschine 3, periodisch oder bedarfsabhängig, insbesondere nach einer Änderung der Informationen, von dem ersten Motorsteuergerät 5 an das zweite
Motorsteuergerät 7 übermittelt werden können.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das erste
Motorsteuergerät 5 als Hauptsteuergerät verwendet wird. Solange daher die
Umschalteinrichtung 9 nach einem Start der Brennkraftmaschine 3 das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts 5 empfängt, leitet sie die von diesem erzeugten
Steuersignale an die Brennkraftmaschine 3 weiter. Bevorzugt erzeugt zur selben Zeit auch das zweite Motorsteuergerät 7 alle zur Ansteuerung nötigen Steuersignale, diese werden jedoch nicht durch die Umschalteinrichtung 9 an die Brennkraftmaschine 3 weitergeleitet. Das zweite Motorsteuergerät 7 wird bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel als Backup-Steuergerät verwendet, welches zu dem ersten
Motorsteuergerät 5 redundant arbeitet und im Fehlerfall die Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine 3 beziehungsweise deren Regelung übernehmen kann.
Die Funktionsweise der Anordnung 1 wird erläutert anhand des in Figur 2 dargestellten Flussdiagramms, welches schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Steuerung der Brennkraftmaschine 3 darstellt. In regelmäßigen Abständen, also vorzugsweise nach vorherbestimmten Zeitintervallen, oder kontinuierlich, prüft das erste Motorsteuergerät 5, ob ein Fehler oder eine Fehlfunktion vorliegt, welche eine
ordnungsgemäße Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine 3 gefährdet. Solange kein solcher Fehler oder eine solche Fehlfunktion vorliegt, erzeugt das erste Motorsteuergerät 5 das Lebend-Signal korrekt und sendet dieses an die Umschalteinrichtung 9 in einem Schritt S2. Die Umschalteinrichtung 9 leitet die
Steuersignale des ersten Motorsteuergeräts 5 an die Brennkraftmaschine 3 weiter, sodass diese in einem Schritt S3 durch das erste Motorsteuergerät 5 zumindest in Hinblick auf die mindestens eine Funktion gesteuert und/oder geregelt wird.
Tritt dagegen ein Fehler beziehungsweise eine Fehlfunktion auf, oder fällt das erste Motorsteuergerät 5 vollständig aus, beendet dieses das Erzeugen und/oder Aussenden des Lebend-Signals oder das korrekte Erzeugen und/oder das korrekte Aussenden desselben in einem Schritt S10. Das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts 5 wird daraufhin nicht mehr oder nicht mehr korrekt von der Umschalteinrichtung 9 empfangen, wodurch diese veranlasst wird, in einem Schritt S11 die Weiterleitung der Steuersignale des ersten Motorsteuergeräts 5 an die Brennkraftmaschine 3 zu beenden und stattdessen zu beginnen, die von dem zweiten Motorsteuergerät 7 erzeugten und übermittelten Steuersignale an die Brennkraftmaschine 3 zu deren Steuerung und/oder Regelung zumindest in Hinblick auf die mindestens eine Funktion weiterzuleiten. Daraufhin steuert und/oder regelt das zweite Motorsteuergerät 7 die Brennkraftmaschine 3 zumindest in Hinblick auf die mindestens eine Funktion in einem Schritt S12.
Das in dem Flussdiagramm gemäß Figur 2 dargestellte Verfahren wird vorzugsweise genauso für das zweite Motorsteuergerät 7 durchgeführt, wie es zuvor in Zusammenhang mit dem ersten Motorsteuergerät 5 erläutert wurde, wenn die mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine 3 durch das zweite Motorsteuergerät 7 angesteuert wird. Hierfür erzeugt auch das zweite Motorsteuergerät 7 vorzugsweise ein seine Funktionsfähigkeit anzeigendes Lebend-Signal und sendet dieses an die Umschalteinrichtung 9. Tritt dann in dem zweiten Motorsteuergerät 7 ein Fehler beziehungsweise eine Fehlfunktion auf oder fällt dieses komplett aus, kann die Umschalteinrichtung 9 vorzugsweise auf das erste Motorsteuergerät 5 zurückschalten, falls dessen Funktionsfähigkeit aufgrund eines nur temporär vorliegenden Fehlers wiederhergestellt ist, und das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts 5 wieder von der Umschalteinrichtung 9 empfangen wird.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Regelungsdiagramms für eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die Darstellung gemäß Figur 3 beschreibt die redundante Regelung einer Regelgröße 23 auf einen Sollwert 25. Als redundante Regler sind das erste Motorsteuergerät 5 und das zweite Motorsteuergerät 7 parallel zueinander angeordnet. Dargestellt ist auch die Umschalteinrichtung 9, die eine Steuergröße 27 entweder von dem ersten Motorsteuergerät 5 oder von dem zweiten Motorsteuergerät 7 an ein Stellglied 29 weiterleitet. Dieses beeinflusst eine Stellgröße 31 , welche auf eine Regelstrecke 33 wirkt.
Zur Messung der Regelgröße 23 sind bei der dargestellten Ausführungsform des
Verfahrens beziehungsweise bei einem Ausführungsbeispiel der Anordnung zwei unabhängige Messglieder vorgesehen, nämlich ein erstes Messglied 33, welches dem ersten Regler beziehungsweise dem ersten Motorsteuergerät 5 zugeordnet ist, und ein zweites Messglied 35, welches dem zweiten Regler beziehungsweise dem zweiten Motorsteuergerät 7 zugeordnet ist. Ein erster Istwert 37 der Regelgröße wird in bekannter Weise mit dem Sollwert 25 verrechnet, sodass dem ersten Regler eine erste
Regelabweichung 39 zugeführt wird. Das zweite Messglied 35 ermittelt einen zweiten Istwert 41 , aus dem mit dem Sollwert 25 eine zweite Regelabweichung 43 berechnet wird, welche dem zweiten Regler zugeführt wird. Es ist vorteilhaft, wenn nicht nur die Regler, sondern auch die Messglieder redundant ausgebildet sind, weil auf diese Weise auch Fehler, Fehlfunktionen oder ein kompletter Ausfall einer Sensorik durch Umschalten auf einen parallelen Regelkreis kompensiert werden können.
Solange das erste Motorsteuergerät 5 als Regler aktiv ist, sieht es eine geschlossene Regelstrecke, weil die von ihm erzeugte Steuergröße 27 durch die Umschalteinrichtung 9 an das Stellglied 29 weitergeleitet wird. Das zweite Motorsteuergerät 7 sieht dagegen einen offenen Regelkreis, weil keine Wirkverbindung zu dem Stellglied 29 besteht, solange die Umschalteinrichtung die Steuergröße 27 des ersten Motorsteuergeräts 5 an dieses weiterleitet. Hierdurch ergibt sich die Problematik, dass mit zunehmender Zeit die Integralanteile in dem zweiten Motorsteuergerät 7 Werte annehmen, die nicht zu einer Regelung der Regelgröße 23 brauchbar sind. Um dieses Problem zu lösen, wird beim Umschalten der Regelung auf das zweite Motorsteuergerät 7 auf eine der zuvor beschriebenen alternativen Vorgehensweisen zurückgegriffen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei der
Stellgröße 23 um eine Drehzahl der Brennkraftmaschine oder um eine Geschwindigkeit eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs. Das Stellglied 29 ist in diesem Fall mindestens ein Injektor. Vorzugsweise werden alle Injektoren der
Brennkraftmaschine als Stellglieder verwendet. Alternativ handelt es sich bei der Stellgröße 23 vorzugsweise um den Druck in einem Hochdruckspeicher einer
Einspritzvorrichtung der Brennkraftmaschine, insbesondere um die Druckregelung für ein Rail einer als Common-Rail-Dieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine. Das Stellglied 29 ist in diesem Fall die Saugdrossel einer Hochdruckpumpe, deren
Durchtrittsquerschnitt variiert wird, um den Raildruck zu regeln.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher das erste Motorsteuergerät 5 oder das zweite Motorsteuergerät 7 sowohl eine Drehzahl oder eine Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine als auch einen Hochdruck für eine
Einspritzvorrichtung regeln. In diesem Fall ist das Schema gemäß Figur 3 quasi zu duplizieren, beziehungsweise das erste Motorsteuergerät 5 und das zweite
Motorsteuergerät 7 erzeugen jeweils zwei Steuergrößen, nämlich eine erste zur
Ansteuerung des mindestens einen Injektors und eine zweite zur Ansteuerung der Saugdrossel. Entsprechend sind auch separate Messglieder für die Drehzahl oder Geschwindigkeit einerseits und den Hochdruck andererseits vorgesehen. Weiterhin weisen die Motorsteuergerät 5, 7 entsprechend jeweils zwei Eingänge für zwei
Regelabweichungen in den beiden Regelkreisen auf.
Es zeigt sich, dass eine Umschaltung von dem ersten Motorsteuergerät 5 auf das zweite Motorsteuergerät 7 innerhalb eines kurzen Zeitintervalls, vorzugsweise innerhalb eines Zeitintervalls von weniger als 100 ms durchgeführt werden muss, um zu vermeiden, dass die Brennkraftmaschine abgewürgt wird, beispielsweise weil kein oder zu wenig
Brennstoff eingespritzt wird, oder dass eine Überhöhung des Hochdrucks eintritt. Hierzu ist es insbesondere notwendig, die Saugdrossel der Hochdruckpumpe unterbrechungsfrei zu bestromen. Um dies zu gewährleisten, umfasst die Umschalteinrichtung 9
vorzugsweise ein Unterbrechungsverhinderungsmittel.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 , bei welcher die
Umschalteinrichtung 9 ein solches Unterbrechungsverhinderungsmittel 45 aufweist.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das erste Motorsteuergerät 5 und das zweite Motorsteuergerät 7 sind hier identisch ausgebildet, sodass lediglich der Aufbau des ersten Motorsteuergeräts 5 näher erläutert wird. Dieses umfasst einen Schalter 47, durch den eine Spannungsquelle 49 mit einem Ausgang 51 verbindbar ist, der mit einem ersten Eingang 53 der Umschalteinrichtung 9 verbunden ist. Als Steuergröße fließt ein Strom von der Spannungsquelle 49 über den Ausgang 51 und den Eingang 53 von der Umschalteinrichtung 9 weitergeleitet zu einer als Stellglied dienenden, nicht dargestellten Saugdrossel, deren Öffnung beziehungsweise
Durchtrittsquerschnitt über den Stromfluss durch eine Spule 55 gesteuert wird. Der Strom fließt zurück über einen ersten Ausgang 57 der Umschalteinrichtung 9 zu einem Eingang 59 des ersten Motorsteuergeräts 5. Dieses umfasst vorzugsweise eine Messeinrichtung 61 zur Messung des durch die Spule 55 fließenden Stroms. Mithilfe der Messeinrichtung 61 ist es für das erste Motorsteuergerät 5 auch möglich zu entscheiden, ob es momentan die Saugdrossel ansteuert oder nicht. Dies wird im Folgenden noch näher in
Zusammenhang mit dem zweiten Motorsteuergerät 7 erläutert. Bevorzugt erfassen allerdings beide Motorsteuergeräte 5, 7, ob sie momentan die Regelverantwortlichkeit aufweisen beziehungsweise die Aktorik, beispielsweise die Saugdrossel, ansteuern. Um überhöhte Spannungsspitzen beim Öffnen des Schalters 47, also beim Trennen der Spannungsquelle 49 von dem Ausgang 51 zu vermeiden, ist in bekannter Weise eine Freilaufdiode 63 zwischen dem Ausgang 51 und dem Eingang 59 angeordnet.
Wie bereits angedeutet, ist das zweite Motorsteuergerät 7 identisch zu dem ersten Motorsteuergerät 5 ausgebildet. Hier dient insbesondere die Messeinrichtung 61 dazu, zu erkennen, ob die nicht dargestellte Saugdrossel von dem zweiten Motorsteuergerät 7 angesteuert wird. Solange dies nicht der Fall ist, ist ein Ausgang 51' nicht mit dem
Eingang 53 der Umschalteinrichtung 9 verbunden. Ebenso wenig ist ein Eingang 59' des zweiten Motorsteuergeräts 7 mit dem Ausgang 57 der Umschalteinrichtung 9 verbunden. Daher liegt zwar an dem Ausgang 51 ' die von der nicht dargestellten Spannungsquelle des zweiten Motorsteuergeräts 7 erzeugte Spannung an, es fließt jedoch kein Strom. Zur Umschaltung von dem ersten Motorsteuergerät 5 auf das zweite Motorsteuergerät 7 umfasst die Umschalteinrichtung 9 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten Schalter 65 und einen zweiten Schalter 67. Durch den ersten Schalter 65 ist die Verbindung zwischen dem Ausgang 51 und dem Eingang 53 trennbar, und es ist eine Verbindung zwischen dem ersten Ausgang 51" und dem Eingang 53 herstellbar. In analoger Weise ist durch den zweiten Schalter 67 eine Verbindung zwischen dem Eingang 59' und dem Ausgang 57 herstellbar, während eine Verbindung zwischen dem Eingang 59 und dem Ausgang 57 trennbar ist. Nach erfolgter Umschaltung ist der Stromkreis des zweiten Motorsteuergeräts 7 über den Ausgang 51', den Eingang 53, die Spule 55, den Ausgang 57 und den Eingang 59' geschlossen. In diesem Fall detektiert die Messeinrichtung des zweiten Motorsteuergeräts 7 einen Stromfluss, der vorzugsweise größer ist als ein vorherbestimmter Schwellenwert. Daran erkennt das zweite
Motorsteuergerät 7, dass die Ansteuerung der Saugdrossel auf es umgeschaltet wurde. Vorzugsweise werden dann die Integralanteile des zweiten Motorsteuergeräts 7 nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen initialisiert.
Der Stromfluss durch die Spule 55 muss vorzugsweise beim Umschalten von dem ersten Motorsteuergerät 5 auf das zweite Motorsteuergerät 7 aufrechterhalten bleiben, damit die Brennkraftmaschine nicht abgewürgt oder kein unzulässiger Druck in dem
Hochdruckspeicher aufgebaut wird. Um dies zu gewährleisten, umfasst die
Umschalteinrichtung 9 das Unterbrechungsverhinderungsmittel 45, das hier als
Freilaufmittel 69 ausgebildet ist. Dieses ist so ausgebildet, dass der Stromkreis über das Freilaufmittel 69 geschlossen bleibt beziehungsweise der Stromfluss durch die Spule 55 über das Freilaufmittel 69 erhalten bleibt, während der erste Schalter 65 und der zweite Schalter 67 geschaltet werden. Bevorzugt umfasst das Freilaufmittel 69 mindestens eine Diode, hier drei Dioden 71/1 , 71/2, 71/3.
Das Unterbrechungsverhinderungsmittel 45 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es die Strommessung in der Messeinrichtung 61 beziehungsweise der entsprechenden
Messeinrichtung in dem zweiten Motorsteuergerät 7 nicht beeinflusst. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass das Freilaufmittel 69 entsprechend auf die Freilaufdiode 63 abgestimmt ist. Dies ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch gewährleistet, dass in dem Freilaufmittel 69 drei Dioden 71/1 , 71/2, 71/3 eingesetzt werden, während in dem ersten Motorsteuergerät 5 und entsprechend auch in dem zweiten Motorsteuergerät 7 nur eine Freilaufdiode 63 vorgesehen ist.
Es zeigt sich, dass der Stromfluss durch die Spule 55 mit der Treibstoff-Fördermenge durch die Saugdrossel korreliert. Hierdurch beeinflusst der Stromfluss den Druck in dem Hochdruckspeicher. Durch das Unterbrechungsverhinderungsmittel 45 wird der
Stromfluss auch während des Umschaltens im Wesentlichen konstant gehalten, sodass auch der Druck in dem Hochdruckspeicher während des Umschaltens im Wesentlichen konstant bleibt.
Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Verfahrens und der Anordnung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ohne Weiteres eine Erkennung möglich ist, ob ein die
Brennkraftmaschine regelndes Motorsteuergerät eine den ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine gefährdende Fehlfunktion aufweist. Es ist dann möglich, rechtzeitig und nahtlos von dem einen Motorsteuergerät auf ein anderes umzuschalten, ohne dass eine relevante Störung des Betriebs der Brennkraftmaschine auftritt, wobei diese beispielsweise abgewürgt wird. Das Verfahren ist dabei unkompliziert und sehr sicher.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (3), wobei ein erstes
Motorsteuergerät (5) mindestens ein Steuersignal erzeugt, um mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine (3) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung (9) zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) das mindestens eine Steuersignal des ersten
Motorsteuergeräts (5) an die Brennkraftmaschine (3) weiterleitet, wobei das erste Motorsteuergerät (5) kontinuierlich oder periodisch ein seine Funktionsfähigkeit anzeigendes Lebend-Signal an die Umschalteinrichtung (9) übermittelt, wobei das erste Motorsteuergerät (5) das Lebend-Signal nicht oder nicht korrekt übermittelt, wenn ein Fehler auftritt, der die ordnungsgemäße Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) durch das erste Motorsteuergerät (5) gefährdet, und wobei die Umschalteinrichtung (9) die Weiterleitung der
Steuersignale des ersten Motorsteuergeräts (5) an die Brennkraftmaschine (3) beendet und beginnt, mindestens ein von einem zweiten Motorsteuergerät (7) zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) erzeugtes Steuersignal an die Brennkraftmaschine (3) weiterzuleiten, wenn das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts (5) nicht oder nicht korrekt durch die
Umschalteinrichtung (9) empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste
Motorsteuergerät (5) zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der
Brennkraftmaschine (3) notwendige Informationen einmalig nach oder bei einem Starten der Brennkraftmaschine (3), periodisch oder bedarfsabhängig,
insbesondere nach einer Änderung der Informationen, an das zweite Motorsteuergerät (7) übermittelt, oder dass in dem zweiten Motorsteuergerät (7) zur Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) notwendige Informationen hinterlegt sind, wobei die Informationen abgerufen werden, wenn die Ansteuerung der mindestens einen Funktion der
Brennkraftmaschine (3) auf das zweite Motorsteuergerät (7) umgeschaltet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Motorsteuergerät (7) ein seine Funktionsfähigkeit anzeigendes Lebend-Signal kontinuierlich oder periodisch an die Umschalteinrichtung (9) oder an das erste Motorsteuergerät (5) übermittelt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Motorsteuergerät (7) während eines Betriebs der
Brennkraftmaschine (3) kontinuierlich mindestens ein Steuerungssignal erzeugt, auch wenn dieses nicht durch die Umschalteinrichtung (9) an die
Brennkraftmaschine (3) weitergeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das erste oder das zweite Motorsteuergerät (5,7) eine Aktorik der Brennkraftmaschine (3), insbesondere mindestens ein Injektor und/oder mindestens eine Saugdrossel, angesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Motorsteuergerät (7) ein kontinuierlich erzeugtes Steuersignal überwacht, um zu erkennen, ob es die mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine (3) ansteuert, wobei das zweite Motorsteuergerät (7) bevorzugt Parameter zur
Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) mit hinterlegten Werten initialisiert oder festgehaltene Werte der Parameter zur Variation freigibt, wenn es erkennt, dass es die mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine (3) ansteuert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite
Motorsteuergerät (7) eine Spannung erzeugt, aufgrund derer ein Strom fließt, wenn es die mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine (3) ansteuert, wobei kein Strom fließt, wenn das Steuersignal nicht von der Umschalteinrichtung (9) an die Brennkraftmaschine (3) weitergeleitet wird, wobei das zweite Motorsteuergerät (7) vorzugsweise überwacht, ob ein Strom fließt, insbesondere ob der Strom einen vorherbestimmten Schwellenwert überschreitet, wobei das zweite Motorsteuergerät (7) besonders bevorzugt kontinuierlich eine Saugdrossel ansteuert, wobei es einen von dem zweiten Motorsteuergerät (7) durch die Saugdrossel fließenden Strom überwacht.
8. Umschalteinrichtung (9) zur Verwendung für die Steuerung einer
Brennkraftmaschine (3), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Umschalteinrichtung (9) mit einem ersten Motorsteuergerät (5) und mit einem zweiten Motorsteuergerät (7) sowie mit einer Brennkraftmaschine (3) in
Wirkverbindung bringbar ist, wobei die Umschalteinrichtung (9) ausgebildet ist, mindestens ein Steuersignal des ersten Motorsteuergeräts (5) oder des zweiten Motorsteuergeräts (7) an die Brennkraftmaschine (3) weiterzuleiten, wobei die Weiterleitung durch die Umschalteinrichtung (9) von dem ersten Motorsteuergerät (5) auf das zweite Motorsteuergerät (7) umschaltbar ist, wobei die
Umschalteinrichtung (9) ausgebildet ist, um ein Lebend-Signal von dem ersten und/oder von dem zweiten Motorsteuergerät (5,7) zu empfangen, und wobei die Umschalteinrichtung (9) so ausgebildet ist, dass sie die Weiterleitung des mindestens einen Steuersignals des ersten Motorsteuergeräts (5) an die
Brennkraftmaschine (3) beendet und die Weiterleitung des mindestens einen Steuersignals des zweiten Motorsteuergeräts (7) an die Brennkraftmaschine (3) beginnt, wenn das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts (5) nicht oder nicht korrekt durch die Umschalteinrichtung (9) empfangen wird.
9. Umschalteinrichtung (9) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (9) mindestens einen Schalter, vorzugsweise einen
Halbleiterschalter oder einen elektromechanischen Schalter, insbesondere ein Relais, aufweist.
10. Umschalteinrichtung (9) nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (9) ein
Unterbrechungsverhinderungsmittel (45) aufweist, durch welches eine Übertragung von mindestens einem Steuersignal von der Umschalteinrichtung (9) an die Brennkraftmaschine (3) während eines Umschaltens zwischen den
Motorsteuergeräten (5,7) aufrechterhaltbar ist.
11. Anordnung (1 ) zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (3), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem ersten Motorsteuergerät (5), einem zweiten Motorsteuergerät (7) und einer
Umschalteinrichtung (9), insbesondere einer Umschalteinrichtung (9) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Motorsteuergerät (5,7) eingerichtet sind zur Erzeugung von Steuersignalen, um mindestens eine Funktion der Brennkraftmaschine (3) anzusteuern, wobei das erste und das zweite Motorsteuergerät (5,7) vermittelt über die Umschalteinrichtung (9) mit einer Brennkraftmaschine (3) zur Weiterleitung der Steuersignale an die Brennkraftmaschine (3) in Wirkverbindung bringbar sind, wobei das erste
Motorsteuergerät (5) eingerichtet ist zur Erzeugung und Aussendung eines seine Funktionsfähigkeit anzeigenden Lebend-Signals, wobei das erste Motorsteuergerät (5) so eingerichtet ist, dass das Lebend-Signal nicht oder nicht korrekt erzeugt und/oder ausgesendet wird, wenn ein Fehler auftritt, der die ordnungsgemäße Ansteuerung der mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine (3) durch das erste Motorsteuergerät (5) gefährdet, wobei das erste Motorsteuergerät (5) mit der Umschalteinrichtung (9) so wirkverbunden ist, dass das Lebend-Signal von der Umschalteinrichtung (9) empfangbar ist, und wobei die Umschalteinrichtung (9) ausgebildet ist, um die Weiterleitung des mindestens einen Steuersignals des ersten Motorsteuergeräts (5) an die Brennkraftmaschine (3) zu beenden und die Weiterleitung des mindestens einen Steuersignals des zweiten Motorsteuergeräts (7) an die Brennkraftmaschine (3) zu beginnen, wenn das Lebend-Signal des ersten Motorsteuergeräts (5) nicht oder nicht korrekt durch die Umschalteinrichtung (9) empfangen wird.
12. Brennkraftmaschine (3), gekennzeichnet durch eine Anordnung nach Anspruch 11.
13. Brennkraftmaschine (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennkraftmaschine als Common-Rail-Motor, insbesondere als Dieselmotor oder als Gasmotor, ausgebildet ist, wobei die Brennkraftmaschine vorzugsweise zur
Verwendung in einem Unterseeboot oder in einer Feuerlöschpumpe ausgebildet ist.
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