DE19640432C2

DE19640432C2 - Verfahren zum Überwachen einer Brennkraftmaschine

Info

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

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die Steuerung und Regelung einer modernen Brennkraftmaschine erfolgt heute in der Regel über eine elektronische Rechenein heit. Diese Recheneinheit hat die Aufgabe, aus den Betriebs parametern und den Größen, die der Führer eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges vorgibt, ein ge wünschtes Verhalten zu erzeugen. Dies geschieht z. B. durch Ansteuerung von verschiedenen Aktuatoren, Stellgliedern und bestimmten Regelventilen, beispielsweise Einspritzventilen einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung.

Durch elektrische Fehler, wie beispielsweise Kurzschluß gegen die Fahrzeugmasse, Leitungsunterbrechung oder mechanisches Versagen der Aktuatoren kann es im weiteren Prozeßverlauf zu einem unerwünschten Fehlverhalten der Brennkraftmaschine kom men, so daß die Brennkraftmaschine in einen nicht mehr be herrschbaren Zustand kommen kann. Aus Gründen der Betriebssi cherheit und der Verfügbarkeit werden Steuereinrichtungen der Fahrzeuge, die mit Brennkraftmaschinen ausgerüstet sind, oft mit zwei Rechenelementen ausgestattet. Dies gilt insbesondere für den bevorzugten Anwendungsbereich solcher Steuereinrich tungen in Verbindung mit einer elektronischen Motorleistungs steuerung für Kraftfahrzeuge.

Aus der DE 37 00 986 A1 ist ein Rechnersystem mit zwei Prozes soren in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem die beiden Prozessoren völlig unabhängig voneinander arbeiten, sich ge genseitig anhand verschiedener Überwachungskriterien, beispielsweise anhand eines vorgeschriebenen Datenaustauschpro tokolls überwachen und im Fehlerfall sich gegenseitig neu starten können. Vorschläge im Hinblick auf ein Sicherheits konzept bei der Anwendung eines derartigen Rechensystems auf eine elektronische Motorleistungssteuerung werden nicht be schrieben.

Die DE 35 39 407 A1 beschreibt ebenfalls ein Rechnersystem mit zwei Prozessoren für ein Kraftfahrzeug, wobei vorgeschlagen ist, daß im Normalbetrieb eine Arbeitsaufteilung unter den Rechnern zur Verbesserung der Sicherheit und der Arbeitsge schwindigkeit vorgenommen wird. Diese Arbeitsteilung sieht dabei vor, daß in einem ersten Prozessor die Bestimmung des Sollwertes für eine Regelung vorgenommen wird, während im an deren, zweiten Prozessor die Berechnung der Stellgröße in Ab hängigkeit von der Differenz zwischen Sollwert und Istwert erfolgt. Dadurch wird durch Verteilung der Rechnerbelastung die Rechnergeschwindigkeit, sowie die Geschwindigkeit der Re gelung erhöht. Als Sicherheitskonzept ist ferner vorgesehen, daß alle Überwachungsaufgaben, welche der Betriebssicherheit, sowie der Verfügbarkeit des Systems dienen, von beiden Pro zessoren in redundanter Weise parallel zueinander durchge führt werden.

In der DE 41 14 999 A1 wird ein System zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs beschrieben, das eine erste Einrichtung zur Bestimmung von zur Steuerung des Kraftfahrzeuges benötigten Steuerdaten aufweist. Die zweite Einrichtung dient zur Über wachung der ersten Einrichtung. Die erste Einrichtung ermit telt ausgehend von ersten Daten zweite Daten gemäß einer Prüffunktion. Die zweite Einrichtung ermittelt ebenfalls aus gehend von den ersten Daten dritte Daten gemäß der Prüffunk tion. Die erste und/oder die zweite Einrichtung erkennt ab hängig von dem Vergleich zwischen den zweiten Daten und den dritten Daten einen sicherheitsrelevanten Fehlerzustand.

Aus der DE 42 29 774 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei eine oder mehrere Stellungsinformationen bezüglich der Position der Verstell einrichtung durch Plausibilitätsüberprüfung mit einem, die Last des Motors repräsentierenden Signalwert ermittelt und gegebenenfalls im Rahmen einer elektronischen Motorleistungs steuerung bei nicht zuverlässigen Stellungsinformationen ein Notlauf auf der Basis eines vom Fahrer vorgegebenen, die Last des Motors repräsentierenden Sollwert und einem entsprechen den Istwert erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung einer Brennkraftmaschine anzugeben, mit dem fest gestellt werden kann, ob das vom Bediener gewünschte Verhal ten der Brennkraftmaschine eintritt oder ob es zu ungewünsch ten Störungen mechanischer oder elektrischer Art kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Um ein unerwünschtes Verhalten der Brennkraftmaschine zu de tektieren, sind zwei getrennte Recheneinheiten vorgesehen. Die zweite Recheneinheit erhält von der ersten Recheneinheit ein Signal über das gewünschte Verhalten der Brennkraftma schine, das sich aus den Betriebsparametern der Brennkraftma schine und den Bedienparametern, die vom Fahrer eingestellt werden können, zusammensetzt. Dieses Signal wird mit einem am Prozeß gemessenen Wert, aus dem direkt oder indirekt das Si gnal bestimmt werden kann, in der zweiten Recheneinheit ver glichen. Kommt es zu unerwünschten Fehlern, weicht das direkt vom Prozeß gemessene und rekonstruierte Signal von dem, aus der ersten Recheneinheit übertragenen gewünschten Signal ab. Die zweite Recheneinheit kann in gewünschter Weise auf dieses Fehlverhalten reagieren und den Prozeß in einen stabilen Zu stand überführen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nicht nur mög lich, den Ausfall von Aktuatoren und Stellgliedern zu detek tieren, sondern auch Fehlfunktionen der ersten Recheneinheit festzustellen.

Das Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerein richtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei Re cheneinheiten und

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel zum Verdeutlichen des Zu sammenwirkens der beiden Recheneinheiten

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen BKM eine Brennkraftma schine bezeichnet, deren aktueller Betriebszustand mittels geeigneter Meßeinrichtungen, beispielsweise Sensoren SEN er fasst wird. Hierzu zählen vor allem ein Lastsensor, bei spielsweise ein Luftmassenmesser oder ein Saugrohrdrucksen sor, ein Drehzahlsensor, Temperatursensoren für die Tempera tur des Kühlmittels und der Ansaugluft, sowie weitere für die Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschine nötigen Senso ren. Die Ausgangssignale dieser Sensoren, im nachfolgenden als Betriebsparameter BETP bezeichnet, werden entweder direkt oder nach einer Aufbereitung einer ersten Recheneinheit RE1 zugeführt.

Der Fahrer eines mit dieser Brennkraftmaschine BW ausgestat teten Fahrzeugs kann über verschiedene Bedienparameter BEDP das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine und damit das Verhalten des Fahrzeugs beeinflussen. Stellvertretend für ei nen Bedienparameter des Fahrers sei ein Pedalwert eines Pe dalwertgebers genannt, der ein der Stellung des Gaspedals entsprechendes Signal darstellt. Auch die Bedienparameter werden als Eingangsgrößen der ersten Recheneinheit RE1 zuge führt. Diese erste Recheneinheit erzeugt aus den Betriebspa rametern und den Bedienparametern ein gewünschtes Verhalten der Brennkraftmaschine BKM, indem aus diesen Parametern An steuersignale ANS für verschiedene, das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine beeinflussende Aktuatoren AKT, z. B. Ein spritzventile gebildet werden. Außerdem wird in der ersten Recheneinheit RE1 ein Signal GWS über das gewünschte Verhal ten erzeugt, da sich aus den Betriebsparametern BETP und den Bedienparametern BEDP zusammensetzt.

Zusätzlich zu der ersten Recheneinheit RE1 ist eine zweite Recheneinheit RE2 vorgesehen, die als eine Eingangsgröße die ses Signal GWS über das gewünschte Verhalten zugeführt wird. Das Signal GWS wird mit einem am Prozeß gemessenen Wert, im nachfolgenden als gemessenes Signal MSS bezeichnet, aus dem entweder direkt oder indirekt das Signal GWS bestimmt werden kann, in der zweiten Recheneinheit verglichen. Kommt es zu unerwünschten Fehlern während des Betriebes der Brennkraftma schine, so weicht das direkt vom Prozeß gemessene oder re konstruierte, dh. abgeleitete Signal MSS von dem, aus der er sten Recheneinheit RE1 übertragenen, gewünschten Signal GWS ab. Die zweite Recheneinheit RE2 kann in diesem Fall in ge wünschter Weise auf dieses Fehlverhalten der Brennkraftma schine reagieren und den Prozeß in einen stabilen Zustand überführen. Dies kann beispielsweise durch Deaktivieren be stimmter Aktuatoren geschehen oder durch Übergang in einen sogenannten Notlaufbetrieb der Brennkraftmaschine.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem in der ersten Recheneinheit RE1 aus verschiedenen Eingangs größen, z. B. Lastparameter L, mittlere Drehzahl N, externe Anforderungen usw. (Betriebsparameter) und eines Signales PW eines Pedalwertgebers (Bedienparameter) mittels eines geeig neten, an sich bekannten mathematischen Modells ein abgegebe nes Drehmoment, beispielsweise ein Solldrehmoment MSOLL er rechnet wird. Ein mögliches Momentenmodell, das aus den ver schiedenen Eingangsgrößen ein gewünschtes Solldrehmoment be rechnet, ist in der nachveröffentlichten DE 196 12 455 A1 derselben Anmelderin beschrie ben.

Die zweite Recheneinheit RE2 ermittelt z. B. aus der zylinder individuellen Momentandrehzahl N auf bekannte Weise Werte für die Beschleunigungen. Diese Werte werden in Beziehung zu dem mittels des Momentenmodells in der ersten Recheneinheit RE1 errechneten Solldrehmoment MSOLL gesetzt. Bei fehlerfreiem Betrieb der Brennkraftmaschine BKM und ordnungsgemäßer Funk tion der ersten Recheneinheit RE1 besteht zwischen der Be schleunigung und dem Drehmoment ein vorgegebener, plausibler Zusammenhang. Sind aber die berechneten Beschleunigungen un plausibel zu dem über das Momentenmodell ermittelten Sollmo ment, so wird auf einen Fehler erkannt und es können geeigne te, z. B. die oben bereits erwähnten Maßnahmen ergriffen wer den.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen einer Brennkraftmaschine
mit mehreren Meßeinrichtungen (SEN) zum Erfassen verschie denster Betriebsparameter (BETP) der Brennkraftmaschine (BKM),
mit mindestens einer Einrichtung (PWG) zur Ausgabe von Be dienparametern (BEDP), mittels derer das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine (BKM) beeinflußbar ist und
mit zwei voneinander unabhängigen Recheneinheiten (RE1, RE2) zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine (BKM) auf der Grundlage der Betriebs- und Bedienparameter (BETP, BEDP)
dadurch gekennzeichnet, daß
der ersten Recheneinheit (RE1) als Eingangsgrößen die Be triebsparameter (BETP) und die Bedienparameter (BEDP) zuge führt werden,
die erste Recheneinheit (RE1) aus den Betriebsparametern (BETP) und den Bedienparametern (BEDP) sowohl Ansteuersi gnale (ANS) für das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschi ne (BKM) beeinflussende Aktuatoren (AKT), als auch ein Sig nal (GWS) erzeugt, das ein gewünschtes Verhalten der Brennkraftmaschine (BKM) repräsentiert,

- der zweiten Recheneinheit (RE2) als Eingangsgrößen dieses Signal (GWS) und ein weiteres, von den der ersten Rechen einheit (RE1) zugeführten Betriebsparametern (BETP) unter schiedliches, das momentane Betriebsverhalten der Brenn kraftmaschine (BKM) widerspiegelndes Signal (MSS) zugeführt wird, aus dem das gewünschte Signal (GWS) direkt oder indi rekt herleitbar ist,
- die zweite Recheneinheit (RE2) die beiden Signale (GWS, MSS) im Sinne einer Plausibilitätsprüfung vergleicht und
- bei unplausibler Beziehung der Signale (GWS, MSS) zueinander auf ein Fehlverhalten der Brennkraftmaschine (BKM) ge schlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei erkanntem Fehlverhalten der Brennkraftmaschine (BKM) in der zweiten Recheneinheit (RE2) Steuerungsmaßnahmen eingeleitet werden, die dem Fehlverhalten der Brennkraftmaschine(BKM) entgegenwirken, wie beispielsweise Deaktivieren von Aktua toren (AKT) oder der Übergang in einen Notlaufbetrieb.