JP2609266B2 - 計算機制御される操作素子の制御方法およびこの操作素子と結合された計算機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求の範囲第１項に記載の上位概念に記載の
計算機制御される操作素子の制御方法に関する。

計算機制御される操作素子は、操作量が目標値および
調整量を含む多くの他の境界条件に依存する多くの技術
分野に用いられる。

高い演算能力と、膨大なデータ流を確実に処理できる
性能が計算機に要求される。これは、計算機側での高い
メモリ需要を要求する。

複雑さが高まるにもかかわらず計算機システムの故障
率を常に低減することに成功したけれどもなおも回路技
術的誤りの可能性を考慮しなくてはならない。以前には
通常であつたアナログ回路では回路技術的誤りはいかな
る場合でも直ちに検出可能であつたのに対し、デジタル
計算機システムでの誤りの場合には事情が異なる。デジ
タル計算機では、例えば稀に呼出されるプログラムルー
チンのためのメモリ場所における誤りは比較的長い間に
わたり検出されず突然出現することがある。その結果、
著しい損害を招く操作命令が発生されることがある。

このような誤りを早期に検出できるように、複雑で安
全性に関わる計算機制御操作素子の場合には計算機を時
々自己テストすることが通常行われている。その際、す
べてのユニツトに順次に、前もつて与えられているデー
タが供給され、データの処理が正しい場合のみ自己テス
トの終了後に主プログラムに移行するテストプログラム
が実行される。複雑な計算機システムの場合、このよう
な自己テストは、計算機がその実際のタスクを実行する
ことのできないある時間を要する。この時間の間に操作
素子が計算機により制御されずに作動されるのを回避す
るために操作素子は、所定の基準位置に固定され、自己
テストの終了後に初めてまたは再び計算機の制御信号に
より制御される。

計算機制御操作素子のための利用分野は、例えばディ
ーゼル内燃機関の電子ディーゼル噴射装置である。この
場合に計算機制御操作素子は、噴射装置の調整棒を作動
する制御器の中に配置される。この場合に調整棒がとる
べき位置は、内燃機関の温度、燃料の温度、空気の温
度、トルク、回転数に依存する。

計算機の自己テストは好適には各始動動作の初めに行
われる。しかしこの場合にこのために必要な時間は不利
に作用することが分かつた。例えば、長い始動時間が気
の短い運転手を不安にさせ、故障があると想定するよう
になる。すでに始動特性を熟知している運転手は、交通
渋滞、赤信号での停止、踏切の前での停止の際に遅延時
間を避けるために、内燃機関を環境汚染の理由から停止
する気は余りないであろう。頻繁に短い区間の走行を行
うと始動装置とバツテリーに高い負荷が生ずる。極度の
低温または微弱なバツテリーがこれに加わると長い自己
テスト時間は、バツテリーにより供給される内燃機関を
始動するためのエネルギーは早期に消耗されることにな
る。

製造装置における計算機制御操作素子、線路を走行す
る公共交通手段または船舶または航空機の駆動技術等の
他の分野でも長い自己テスト時間は不利に作用する。

本発明の課題は、操作素子の制御のための時間的に規
模の大きい自己テストの不利な作用を、自己テストによ
り得られる安全性が制限されることなく回避するように
計算機制御操作素子の制御方法を改善することにある。

この課題は請求の範囲第１項に記載の上位概念に記載
の方法では請求の範囲第１項に記載の特徴部分に記載の
特徴により解決される。

本発明は、計算機制御操作素子の自己テストがいずれ
にせよ首尾よく終わり、従つて自己テストのために必要
であつた時間が後から浪費であつたとみなさざるをえな
いという認識を利用している。この時間を短縮するため
に操作素子を暫定制御信号により制御する。このように
して例えば操作素子が、この操作素子により作動される
機器の一時的な機能を保証するように選択することがで
きる。暫定制御信号が操作素子に印加されている時間が
短いため、この値が多かれ少なかれ最適値からずれるこ
とは甘受しなければならない。しかしこの方法の場合に
確実性を損なわないように第１の部分期間で、テストの
実行を担当する計算機の構成部品を自己テストを行。こ
のようにして自己テストのこの第１の期間の終了後に初
めて操作素子は暫定制御信号により制御される。

この方法により、自己テストの後続の第２の部分期間
は検査されて実行することができ、エラー通報の場合に
暫定制御信号は再び遮断することができることも保証さ
れる。この措置により操作素子の制御のための遅延時間
の著しい短縮が得らえる、何故ならば、自己テストのた
めに必要なメモリ場所をテストするために必要な時間
と、これに対応するユニツトをテストするための時間は
双方ともに残りのプログラムメモリのすべてをテストす
る時間より大幅に短かいからである。実際上、本発明の
方法により操作素子の最初の制御までの遅延時間は、自
己テスト全体のために必要とされる時間の1/10ないし1/
30に低減することが可能である。

本発明の方法の有利な実際例は請求の範囲第２項ない
し第11項に記載されている。

さらに本発明は、請求の範囲第12項に記載の上位概念
に記載の操作素子と結合された計算機に関する。

これに関して本発明の課題は、計算機の制御信号によ
り操作素子が遅延して制御されることによる不利な作用
が、自己テストにより得られる安全性が制限されること
なく回避されるように前記の形式の操作素子と結合され
ている計算機を改善することにある。

本発明はこの課題を、請求の範囲第12項に記載の上位
概念に記載の操作素子と結合された計算機において請求
の範囲第12項に記載の特徴部分に記載の特徴により解決
する。

操作素子をこの構成により自己テストの終了の前にす
でに暫定制御信号により制御することが可能である。こ
のようにして、計算機の制御信号によつて操作素子を制
御するまでの時間を橋絡することができる。制御信号は
原則的には自由に選択することができる。好適には制御
信号はこの制御信号が、操作素子により作動される機器
の動作能力を一時的に確実に保証するように選択され
る。安全性の低減はこの措値とは結びつかない、何故な
らば暫定制御信号による操作素子の制御の後に自己テス
トが続行されることが可能であり、エラーのある場合に
は操作素子を再び、所定の基準位置をとるように切換え
ることができるからである。

次に本発明を実施例に基づき図を参照しながら説明す
る。

第１図はデイーゼル内燃機関における電子燃料噴射装
置のための制御機器の構成部分としての計算機制御操作
素子における自己テストのシーケンスのフローチヤー
ト、第２図は第１図に類似しているが監視回路のための
自己テストのシーケンスが設けられている第１図と類似
のフローチヤート、第３図は本発明の計算機制御操作素
子のブロツク回路図である。

第１図に示されているフローチヤートは計算機の初期
状態10で始まる。初期状態10に計算機は例えば動作電圧
印加後にリセツト命令により設定される。次のステツプ
12で操作素子は、所定の基準位置に設定され、その位置
に固定される。この位置はデイーゼル燃料量の零に相応
する。すなわちこのフエーズでは始動装置は内燃機関
を、この内燃機関が始動することなしに回転する。次の
ステツプ14でプログラムメモリの第１の区間の自己テス
トルーチンが実行される。この際、計算機側のメモリの
メモリ場所は、自己テストプログラムのプログラム区間
を記憶している機能について検査される。

このようなメモリテストは例えば、プログラムメモリ
全体が加算され比較和と比較されるかまたは比較和がプ
ログラムメモリセルの中に格納され、プログラムメモリ
内容全体を加算すると０が得られるように選択される。

ついでステツプ16で誤り検出のための比較が実行され
る。誤りが検出されると計算機は再び初期状態10にリセ
ツトされる。誤りが検出されないとステツプ18が実行さ
れる。ステツプ18では計算機のその他の構成部分例えば
RAM、タイマ、A/D変換器等の機能の検査が行われる。エ
ラーが検出された場合には、計算機を再びその初期状態
10にリセツトするリセツト命令が発生される。エラーが
検出されない場合には次のステツプに進む。

前もつて与えられている自己ルーチンの形式でステツ
プ12,14,16,18そして再び16を実行することは自己ルー
チンの第１の区間に相応する。次のステツプ20で操作素
子は暫定制御信号により制御される。この利用例の場
合、これは、内燃機関を確実に始動するデイーゼル燃料
における始動量に対応する。このようにして内燃機関が
走行すると、走行中に自己テストの第２の区間が実行さ
れる。これは、第１の区間で行われた自己テストより大
幅に時間がかかる。自己テストの第２の区間では、その
他のプログラムメモリの機能を検査するプログラムルー
チンが実施される。これはステツプ22で示されている。
このステツプ22の終了後に再びステツプ16でエラー検査
が行われる。エラーが検出された場合、計算機はその初
期状態にリセツトされる。そうでない場合、計算機が主
プログラムに移行することにより操作素子が計算機の制
御信号により制御可能になる。これはステツプ24で行わ
れる。自己テストの第２の区間は、ステツプ16で行う検
査の結果が成功であると終了される。

図示のフローチヤートの１つの変形では自己テストの
第２の区間が、ステツプ14に続く検査のステツプ16の終
了後に行うことも可能であり、ステツプ18を自己テスト
の第２の区間に割当てることも可能である。この場合、
操作素子が暫定制御信号により制御されるステツプ20は
上にずらされなければならない。

別の変形では計算機は、多数の自己テストルーチンが
エラーなしに進められた後に発生するエラー通報の場合
に、初期状態とは別の状態に設定されるようにすること
ができる。この場合好適には、誤りのなかつた最後の自
己テスト区間に対応する状態に選択される。

自己テストの第１の区間の間に内燃機関は始動装置に
より回転されるので電圧の落込みによりエラー通報が、
計算機に原因となる障害が発生していないのに行われる
ことがある。この変形された実施例による方法によりこ
の場合は、すでに首尾よく進められたテストルーチンが
繰返されこのようにして不必要に時間が経過することが
阻止される。しかしこの実施例は、プログラムメモリ場
所を必要とする特別の制御手段を必要とする。従つて、
このようなエラーは稀にしか発生しないという考えから
出発し、計算機を一様に初期状態にリセツトすることを
欠点とみなす必要はない。

本発明の有利な実施例では、新しく印加される動作電
圧により計算機がリセツトされることによりこの事実は
切換状態として記憶される。この記憶は例えばステツプ
12で行われる。この場合、操作素子の暫定制御を行うス
テツプ20の前に、切換状態が切換基準として評価される
比較ステツプ26が前に配置されている。ついでステツプ
28でメモリが消去される。メモリの消去は、ステツプ26
での比較の前にすでにエラーが発生している場合でも行
われる。ステツプ26での比較で、自己テストルーチンが
動作電圧の最初の印加の直接後に首尾よく進められたこ
とが検出された場合にはついでステツプ20が実行され
る。そうでない場合にはステツプ20は実行されない。従
つて、エラー通報に基づき計算機を初期状態にリセツト
することは、後続の自己テストルーチンの間に操作素子
が、所定の基準位置に保持されるようにする。この利用
例に関してこれは、内燃機関が自己テストの全部の終了
まで零量を受取ることを意味する。

この手段により、エラー通報の繰返しにより自己テス
トの第２の区間で、操作素子が暫定制御信号により繰返
し制御されるループが実行されるのを阻止する。この例
の場合、このループは、内燃機関に周期的にデイーゼル
燃料の始動量が噴射されるようにする。始動量は無負荷
運転量より大幅に高く定められているのでこれは、内燃
機関が始動し、過回転し従つて著しい損傷を招くことに
つながる。従つてこの場合、安全面が、制御信号による
操作素子の制御のための時間を短縮することより優先さ
れる。

計算機制御されている操作素子の確実性を運転中にも
監視することができるように、しばしば監視回路（ウオ
ツチドグタイマ）が設けられる。ウオツチドグタイマは
例えば演算ルーチンまたは同期パルス検査し、このよう
な信号のない時にはリセツト命令を発生する。このよう
にして、計算機が外乱例えば電圧の落込み、スパイク、
電磁障害等により計算機が自身ではもはやみすごすこと
のできない状態におかれることが阻止される。

ウオツチドグタイマは自己テストに組込まれる場合、
例えば第２図に示されているフローチヤートに従つて実
行することができる。この場合、計算機は自身が、本来
設けられている演算ルーチンまたは同期信号を省きこの
ようにしてウオツチドグタイマがリセツト命令を発生す
るようにプログラミングされる。

この場合、ステツプ12と14の間で、リセツト命令がウ
オツチドグタイマにより行われたかどうかを検査するた
めの比較が行われるステツプ34が実行される。イエスで
ある場合、計算機は主プログラム24に移行するすなわち
操作素子は計算機の制御命令により制御できるようにな
る。しかしこの比較は、残りのすべての自己テスト区間
が首尾よく行われた後初めて実行される。この際、これ
らのステツプは、第１図の場合と同一の順序で実行され
る。第１及び第２の区間の自己テストがエラーなく行わ
れた場合、まず再びステツプ30で操作素子が一時的に、
所定の基準位置に移動されその位置に固定される。これ
は、デイーゼル燃料量の零量に相応する。つぎのステツ
プ32では、ウオツチドグタイマから発生されなければな
らないリセツト命令の到来を待つ。このようなリセツト
命令に基づきステツプ12を実行した後、ステツプ34で、
リセツト命令がウオツチドグタイマにより発生されたか
どうかの検査が行われ、イエスの場合には主プログラム
に移行する。第３図にブロツク回路図として示されてい
る計算機制御される操作素子の実施例を最後に説明す
る。

このブロツク回路図は、電子デイーゼル燃料噴射装置
の調整棒を作動する操作素子34と、計算機36を含む。操
作素子34の制御線38にはスイツチ40が挿入接続されてい
る。スイツチ40は計算機36から制御線50を介し切換えら
れ、３つの状態をとることができる。

切換信号がスイツチ40に印加されないかぎり、スイツ
チ40は図示の位置にある。この位置でスイツチは基準電
位42につながり、これは、所定の基準位置への固定に相
応する。第１の区間のテストルーチンの実行が首尾よく
行われ、計算機が自己テストを開始する際の初期状態
が、動作電圧の最初の印加により引き起こされた場合、
スイツチ44は第２の位置に切換えられる。この位置では
操作素子34は線44を介して、暫定制御信号を発生する信
号発生器46と接続されている。この例の場合、これはデ
イーゼル燃料における始動量に相応する。計算機が自己
テストのすべての区間を首尾よく実行した後初めてスイ
ツチ40は第３の位置に達する。第３の位置で操作素子34
は、制御線48を介して受取る計算機36の制御信号により
制御可能となる。

このようにして本発明の方法と、操作素子と結合され
ている計算機は、自己テストにより開始される操作素子
34の制御の時間を著しく短縮することを可能にする。こ
の例ではデイーゼル燃料の噴射が行われない時間である
残りの時間は、始動装置が内燃機関を始動回転数に加速
するために必要とする時間にほぼ相当する。内燃機関が
起動した後、後続の自己テストは、始動装置により発生
される電圧の落込みによる電位的障害なしに行われる。
この際、この後続の自己テストの進行中に発生すること
のあるエラーは、暫定制御信号の即座の遮断すなわちデ
イーゼル燃料量の零の即座の遮断に導く。従つて動作確
実性は損なわれない。

従つて、デイーゼル内燃機関における本発明の実施例
では本発明により達せられる手段は、内燃機関の迅速な
始動特性が運転手を、短時間の停止の場合には内燃機関
を遮断しこのようにして環境汚染を低減するように励ま
すことに寄与する。これに加え、始動装置の寿命が高め
られ、特に短い走行区間の場合にはバツテリーの負荷が
軽減され、弱いバツテリーの場合でも内燃機関の始動が
可能にされる。

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作素子がまず、所定の基準位置に自己テ
   ストの間は固定され、自己テスト合格後に、例えばディ
   ーゼル内燃機関のための電子ディーゼル噴射装置を制御
   するために計算機の制御信号により制御可能となる、計
   算機の自己テストの際の計算機制御操作素子の制御方法
   において、 操作素子を自己テストの第１の区間の間だけ固定し、つ
   いで自己テストの第２の区間の終了時点までまたは事前
   に生じるエラー通報時点までこの操作素子を暫定制御信
   号によって制御することを特徴とする計算機の自己テス
   トの際の計算機制御操作素子の制御方法。
2. 【請求項２】自己テストの第１の区間を、自己テストプ
   ログラムのためのプログラムメモリ部分の検査のための
   テストルーチンにより少なくとも構成する、請求の範囲
   第１項に記載の計算機の自己テストの際の計算機制御操
   作素子の制御方法。
3. 【請求項３】自己テストの第１の区間を、自己テストプ
   ログラムのためのプログラムメモリ部分と、残りのプロ
   グラムメモリ部分を除いた計算機のその他の構成部分と
   の検査のためのテストルーチンから構成する、請求の範
   囲第２項に記載の計算機の自己テストの際の計算機制御
   操作素子の制御方法。
4. 【請求項４】自己テストの第２の区間を、残りのプログ
   ラムメモリ部分の検査のためのテストルーチンから構成
   する、請求の範囲第３項に記載の計算機の自己テストの
   際の計算機制御操作素子の制御方法。
5. 【請求項５】エラー通報の際に自己テストを、自己テス
   トが開始される計算機の初期状態から繰返し、エラーの
   ない場合には続行し、 自己テストが繰返され続行されている間にわたり操作素
   子を、所定の基準位置に固定する、請求の範囲第１項か
   ら第４項までのいずれか１項に記載の計算機の自己テス
   トの際の計算機制御操作素子の制御方法。
6. 【請求項６】エラー通報の際に自己テストを、最後にエ
   ラーのなかったテストルーチンから繰返し、エラーのな
   い場合には続行し、 自己テストが繰返され続行されている間にわたり操作素
   子を、所定の基準位置に固定する請求の範囲第１項から
   ４項までのいずれか１項に記載の計算機の自己テストの
   際の計算機制御操作素子の制御方法。
7. 【請求項７】計算機が動作電圧の新しい各印加により、
   自己テストが開始される初期状態に設定され、 動作電圧の新たな印加を切換状態として記憶し、自己テ
   ストの第１の区間のエラーのない完了の後に暫定制御信
   号のための切換基準として評価し、 暫定制御信号による操作素子の制御の後またはエラー通
   報の後に動作電圧の新たな印加の切換状態のためのメモ
   リを消去する、請求の範囲第５項に記載の計算機の自己
   テストの際の計算機制御操作素子の制御方法。
8. 【請求項８】自己テストの第３の区間を、所定の基準位
   置に操作素子が再び固定される監視回路（ウオッチドグ
   タイマ）のテストルーチンにより構成し、 監視回路のテストに合格した後初めて計算機の制御信号
   により操作素子を制御可能にする、請求の範囲第３項か
   ら第７項までのいずれか１項に記載の計算機の自己テス
   トの際の計算機制御操作素子の制御方法。
9. 【請求項９】自己テストプログラムから主プログラムへ
   の計算機の移行の際に制御信号が制御可能となる、請求
   の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の計
   算機の自己テストの際の計算機制御操作素子の制御方
   法。
10. 【請求項１０】テストプログラムからリセット動作を介
    して主プログラムの初期状態への計算機の移行後に制御
    信号が制御可能になる、請求の範囲第８項または第９項
    に記載の計算機の自己テストの際の計算機制御操作素子
    の制御方法。
11. 【請求項１１】ディーゼル内燃機関のための電子ディー
    ゼル噴射装置の制御のために、操作素子における所定の
    基準位置が、ディーゼル内燃機関に噴射するディーゼル
    燃料量の零に対応し、暫定制御信号によりとる位置がそ
    の始動量に対応する、請求の範囲第１項から第10項まで
    のいずれか１項に記載の計算機の自己テストの際の計算
    機制御操作素子の制御方法。
12. 【請求項１２】基準信号（42）により定まる所定の基準
    位置と計算機（36）の制御信号が制御可能となる位置と
    の間で操作素子（34）を切換えることができ、計算機
    （36）の自己テストの間にわたり所定の基準位置に操作
    素子（34）を固定する、操作素子（34）と結合された計
    算機において、 操作素子（34）と計算機（36）と、信号発生器（46）が
    設けられており、前記信号発生器（46）は、暫定制御信
    号を発生し、計算機（36）によって制御される手段（4
    0）が設けられており、前記手段（40）によって操作素
    子（34）が選択的に信号発生器（46）かまたは計算機
    （36）に接続可能であることを特徴とする、計算機。