CN103161574A - 用于操作一种控制仪的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作内燃机(200)用的控制仪(100)的方法，其中，所述控制仪在第一运行模式下连同至少一个另外的控制仪(100a)共同控制所述内燃机(200)，其特征在于，所述控制仪(100)监控(300)所述至少一个另外的控制仪(100a)的故障和/或失灵的情况，并且所述控制仪(100)即使在所述至少一个另外的控制仪(100a)发生故障和/或失灵的情况下由所述第一运行模式更换(310)至第二运行模式，所述控制仪(100)在第二运行模式下能够不依赖于所述至少一个另外的控制仪(100a)地维持所述内燃机(200)的运转。

Description

用于操作一种控制仪的方法
技术领域
本发明涉及一种用于操作内燃机用的控制仪的方法，其中，所述控制仪在第一运行模式下连同至少一个另外的控制仪一起共同控制所述内燃机。
本发明还涉及一种根据权利要求9的前序部分所述的内燃机用的控制仪。
背景技术
这种方法和设备为已知的，并且例如被用来控制船用发动机或者大型固定式发动机。上述已知的系统的不足之处在于，在控制仪失灵时，剩余的、仍然发挥功效的控制仪无法单独地确保内燃机的继续运行。因此，通常在唯一一个控制仪失灵时即已经完全地关闭了整个控制仪组合，内燃机由此不能够继续运行。
发明内容
据此，本发明的任务在于，对开头所述类型的方法和设备进行如下改进，使得即便在控制仪发生故障时，也确保内燃机可靠的运行。
对于开头所述类型的方法而言，上述目的根据本发明由此得以实现，即：所述控制仪在故障和/或失灵方面监控所述至少一个另外的控制仪，并且所述控制仪在所述至少一个另外的控制仪发生故障和/或失灵的情况下由第一运行模式更换为第二运行模式，所述控制仪在所述第二运行模式下能够不依赖于所述至少一个另外的控制仪地维持内燃机的运行。由此有利地确保了：所述内燃机即便在控制仪组合的至少一个或更多个控制仪失灵的情况下仍然能够继续运行。
在一种有利的实施方式中设定为，所述控制仪在所述第一运行模式下与所述控制仪组合中的所述至少一个另外的控制仪一起按照主从原理共同协作，其中，所述控制仪选择地用作为从动控制仪或者用作为主动控制仪。
通常用作为从动控制仪的控制仪的功能要取决于控制该控制仪的主动控制仪的功能。主动控制仪可以例如为从动控制仪的运行或者为内燃机的相应的通过从动控制仪所控制的元件作出规定。这就意味着，只要与从动控制仪所配属的主动控制仪并没有向所述从动控制仪发出任何相应的命令，所述从动控制仪通常就不能够按照规定地控制内燃机或者内燃机的与从动控制仪相配属的功能元件。这在传统的控制仪组合中就导致会由于仅仅主动控制仪的失灵或者故障而引起全部中断。
与此相反的是，作为主动控制仪进行工作的控制仪则通常至少能够控制内燃机的与其相配属的功能元件，而在此不依赖于一个或多个与其相配属的从动控制仪的功能性。然而，这在传统的控制仪组合中通常也会导致内燃机的全部中断或者关机，因为常规的主动控制仪并不能补偿从动控制仪的停机。
与此相反的是，即使当所述组合的一个或多个控制仪发生失灵时，根据本发明的第二运行模式也仍然能够有利地维持所述内燃机的至少一种应急运行(“应急运转”)。
在另一种有利的实施方式中设定为，所述控制仪通过该控制仪触发一种软件重置(Software-Reset)的方式来实现由第一运行模式向第二运行模式的更换。由此非常有利地确保了，所有功能元件、尤其是所述控制仪上所运行的计算机程序的程序模块被置入到既定的初始状态中，以便随后确保内燃机在控制仪的第二运行模式下的运行。
对于软件重置来说的替选方案也可以是，更换所述运行模式的控制仪可全部通过其上所运行的软件的、与运行模式更换相关的程序模块以相应的方式由第一运行模式下的运行转换为第二运行模式下的运行。由此可以有利地放弃用于运行模式更换的一种软件重置。
在另一种有利的实施方式中设定为，所述控制仪在触发所述软件重置之前定义了一种标志着所述控制仪由第一运行模式有意地向第二运行模式更换的状态变量，其中，所述控制仪在紧接着所述软件重置的初始化阶段对该状态变量进行分析。通过为所述状态变量分配相应的数值，控制仪可由此除了所述软件重置以外还包含这样的信息，即：要由第一运行模式更换为第二运行模式。通常在控制仪的临时的主存(RAM(随机存储器)——Random Access Memory)中的所有数据在所述软件重置的过程中丢失的同时，根据本发明所定义的状态变量的数值则仍然保留，因此，在所述软件重置之后，所述控制仪就能够在对于状态变量的分析的情况下识别到，现在不应该再以第一运行模式运行，而是应该以能够实现内燃机的至少一种应急运行的第二运行模式来运行。
在另一种有利的实施方式中设定为，所述控制仪在第二运行模式下作为主动控制仪进行工作。这就意味着，根据本发明的第二运行模式就相当于上面已经提到的主从工作原理中的主动运行模式。据此，根据本发明的控制仪尤其可在应急运行的过程中在通过另一个作为主动控制仪进行工作的控制仪进行相应控制的情况下无误地例如作为从动控制仪得到控制，并且连同所述主动控制仪一起首先共同地控制所述内燃机的运行。所述控制仪例如可以控制所述内燃机的第一缸体底座，而所述另一个被构造为主动控制仪的控制仪自身则控制所述内燃机的另一个缸体底座。一旦主动控制仪出现了所述控制仪依靠其他控制仪的根据本发明的监控所能够确定的故障，那么，根据本发明的控制仪就可由当前的从动运行模式有利地更换至根据本实施方式相当于主动运行模式的第二运行模式，因此，现在就能够基本上独立地、尤其是不依赖于目前失灵的其他控制仪来控制内燃机的功能元件。另外，作为对传统的主动运行的补充，这样来设置根据本发明的控制仪，使得它并不是必需需要至少一个另外的(从动)控制仪来使内燃机运转。根据本发明的控制仪更多的是至少在应急运转中能够完全自给自足地、即在不需要失灵的控制仪的辅助的情况下而使得内燃机在第二运行模式下运行。
为了避免存在故障或完全失灵的另外的控制仪干扰所述控制仪与内燃机之间的通信，或者整体地干扰由按照规定地工作的控制仪对内燃机的控制，在另一种有利的实施方式中设定为，所述控制仪在第二运行模式下，尤其是通过该控制仪使得所述所述至少一个另外的控制仪的电力供应去除激活的方式，来锁住所述至少一个另外的控制仪的运转。由此有利地确保了，在通过控制仪将运行模式更换为第二运行模式之后，有利地避免由于有缺陷的控制仪而干扰了对第二运行模式下的内燃机的控制。例如，对于被控制仪所共用的数据总线(例如CAN总线)而言，由此就避免了有缺陷的或者失灵的控制仪对于共用的数据总线的干扰。
在另一种有利的实施方式中设定为，所述控制仪尤其是通过声音信号和/或视觉信号来表明更换为第二运行模式。同样可以设想，通过数据连接通知其他的控制仪等等。例如可使用内燃机控制台或者类似装置的信号灯来进行通知。也可在整个第二运行模式的期间或者在所述第二运行模式内至少周期性地、即不仅在运行模式更换的范围中进行类似的通知。
根据权利要求9所述的控制仪给出了本发明的目的的另一种解决方案。
本发明的其他优选方案为从属权利要求的主题。
附图说明
本发明的其他特征、应用可行方案和优点由下面对如附图中所示的本发明的实施例所进行的描述中得出。其中，所描述的或者附图所示的全部特征均以单个独立的或者以任意组合的形式构成本发明的主题，无论其所涉及的是权利要求中的概要性描述还是相关内容以及无论其所涉及的是说明书中的表述还是附图中的图示。
在附图中示出：
图1为本发明的第一种实施方式的框图的图示；
图2为根据本发明的方法的实施方式简化了的流程图；
图3为根据本发明的方法的另一种实施方式的简化了的流程图的图示。
具体实施方式
图1示出了内燃机200的图示，所述内燃机配置有总共两个用于控制该内燃机200的控制仪100、100a。所述内燃机200例如是一种具有两个分别有6个气缸(未示出)的缸体底座的柴油发动机。
通过两个控制仪100、100a实现对该内燃机200的控制。在此，控制仪100、100a在控制仪组合中按照主从原理(Master-Slave-Prinzip)以这样的方式工作，使得另外的控制仪100a承担主动功能，并且控制仪100承担从动功能。
所述控制仪100例如可被设置用于控制内燃机200的第一个缸体底座。与此不同的是，所述另外的控制仪100a例如可被设置用于控制内燃机200的至少另一个缸体底座。因为所述控制仪200在这里被设计为从动控制仪，因此要根据由主动控制仪100a向控制仪100所传输(参见黑箭头B)的控制信息B来实现对于内燃机200的与其相配属的缸体底座的控制。
通过各个控制仪100、100a对内燃机200的相关功能元件(例如气缸体、喷油阀)的控制通过在图1中未进一步示出的、由每个控制仪100、100a朝向内燃机200的箭头示出。
根据本发明设定为，所述控制仪100监控所述至少一个另外的控制仪100a的故障和/或失灵的情况。根据本发明的方法的一个相应的步骤300在如图2的流程图中给出。
如果所述控制仪100识别到主动控制仪100a的故障和/或失灵，就在接下来的方法步骤310中有利地更换至第二运行模式，所述控制仪100在该运行模式下能够不依赖于所述至少一个另外的控制仪100a而维持内燃机200的运行。
这就意味着，在主动控制仪100a中出现故障之前，该主动控制仪100a就以控制命令B控制了所述控制仪100，以便让当前作为从动控制仪进行工作的控制仪100能够从其自身这方面来控制内燃机200的相应的功能元件(气缸体)。与此并列地，所述主动控制仪100a还专门地直接控制内燃机200本身的与其所配属的功能元件(其他的缸体底座)。
然而一旦控制仪100依照根据本发明的方法确定了其主动控制仪100a的故障或者完全失灵(图2中的步骤300)，那么所述控制仪100(图1)有利地由从动运行模式(“第一运行模式”)更换至根据本发明所设置的第二运行模式，所述控制仪100在该第二运行模式下就内燃机200的控制方面而言不再与主动控制仪100a有任何功能上的相关性(图1中的黑箭头B)，因此所述控制仪100由此就能够有利地控制内燃机200，而不是为此必需通过主动控制仪100a实现按照规定的运转或者控制。由此可有利地实现内燃机200的至少一种应急运转。所述第二运行模式在控制仪100中例如可由此实现，即：所述控制仪100按照之前那样控制、但却尽量以其他的控制参数来控制在第一运行模式期间与其相配属的内燃机200的功能元件，而这些控制参数即便在所述另外的控制仪100a的功能取消之后，也仍然能够实现可靠的运行。补充一点是，所述控制仪100在第二运行模式下也可以至少部分地实现在应急运行的过程期间、也就是在第一运行模式的过程期间直接通过主动控制仪100a所控制的功能元件的控制。
由此有利地确保，能够可靠地识别到所述另外的控制仪100a的失灵，并且能够采取相应的对策(第二运行模式或者说应急运行)。
在本发明的另一种有利的实施方式中，控制仪100定义了一种表示出有意地将控制仪100由第一运行模式至第二运行模式的更换的状态变量，参见图3中的步骤400。
接着、即在步骤410中，控制仪100执行软件重置。最后，在接下来的步骤420中，控制仪100在软件重置之后经过初始化阶段，在该初始化阶段中对之前定义的状态变量进行分析。通过这种方式，所述控制仪100在除了软件重置410之外，还能够识别到其由第一运行模式更换为第二运行模式。相应地，控制仪100可使用相对于第一运行模式所修改的程序流程控制等等来用于第二运行模式下的运行，因此，即便在控制仪100a失灵的情况下，也仍然能够维持内燃机200的运转。
在另一种有利的实施方式中设定为，两个控制仪100、100a均使用同样的软件来控制其运行。通过读取相关控制仪100、100a的数字输入，例如可在控制仪100、100a初始化阶段的过程中来识别，相关的控制仪100、100a是需要以主动运行模式工作，还是需要以从动运行模式工作。为此分别转换到固有的程序流程控制(进度)和相应固有的数据记录上。另外可根据软件中的运行模式(主/从)转换到实现运行或者说控制所述内燃机200的功能中的特殊分支上。
在根据本发明识别到控制仪100a的故障或者说失灵之后，优选通过被定义的、用于状态变量的编码在仍然起到功能作用的控制仪100上执行上面所述的软件重置410(图3)。在紧接着软件重置所进行的初始化阶段中，通过对状态变量的分析，就忽略了上面所述的对于在主动-从动运行之间的差异所提到的数字输入。这就意味着，控制仪100会识别到，其现在不再被用在按照规定地进行工作的主动-从动-组合之中，并且能够选择地作为主动控制仪或者从动控制仪进行工作。根据本发明而定义的状态变量则通过信号告知控制仪100，希望更换至第二运行模式(应急运行)。相应地，控制仪100的程序流程控制也被设置为用于向第二运行模式更换。例如可将程序流程控制转到相当于主动运行的程序流程控制上，其中，可能要考虑的是，现在作为“主动控制仪”进行工作的控制仪100无法控制失灵的作为其从动控制仪的控制仪100a，而更多的是必须单独实现内燃机200的运行。
在另一种有利的实施方式中，可另外确保，有缺陷的控制仪100a不再能够主动地参与推动或者控制所述内燃机200，这例如以通过仍然工作着的控制仪100来使得有缺陷的控制仪100a的电力供应去除活性的方式来实现。替选或补充方案是，也可以使用在控制仪100、100a所共用的数据或者通信总线(例如CAN总线)上的锁定消息或者通过IO线路的硬件锁。
另外，尤其优选的是，内燃机200的通过第二运行模式所实现的应急运行无法自动地重新解除。这可以例如通过使得由传统的控制仪已知的故障修复得以去除激活而得以确保。这就意味着，在一旦识别到控制仪100a的失误或者故障或者完全失灵(这已经导致仍然工作的控制仪100更换至第二运行模式中)之后，控制仪组合无法自动地重新转为无故障的运行，由此就如所不期望的那样将会通过控制仪100离开根据本发明的第二运行模式。
在另一种有利的实施方式中设定为，所述控制仪100通过声音信号和/或视觉信号例如向设有内燃机200的机动车的驾驶员表明向第二运行模式的更换。在第二运行模式中的运行同样也能够以信号显示出来。
为了实现根据本发明的功能，优选的是，使得尽量所有的对于内燃机200运转来说所需要的数据或者信号冗余地存在于控制仪100、100a内，由此使得控制仪100、100a的每个控制仪就能够在需要的情况下采用根据本发明的第二运行模式，并且能够读取内燃机200的相应的运行参数，以便即便在控制仪组合的至少一个另外的控制仪失灵时也仍然能够例如对内燃机200的喷油阀等等实现相应的控制。
尤其优选地通过控制仪组合的所有控制仪100、100a来读取转数、驾驶员期望扭矩、空气质量这些信号。
根据本发明的原理能够有利地提高内燃机200的可用性。尤其是即使在控制仪组合的一个或多个控制仪100a失灵的情况下，一如既往地按照规定地工作着的控制仪100也能够实现内燃机200的应急运行。根据本发明的原理尤其是优选地应用于航船或者航空应用中、或者甚至应用于固定的发动机中，以便确保尽可能长时间地推动含有内燃机200的机动车，或者确保固定发动机的维护间隔时间尽可能地大。
本发明尤其最好还能够以计算机程序的形式应用于被设置在相应的控制仪100、100a内的计算单元(例如微处理器或者数字信号处理器、DSP)中。

Claims (14)

1.用于操作内燃机(200)用的控制仪(100)的方法，其中，所述控制仪(100)在第一运行模式下连同至少一个另外的控制仪(100a)共同控制所述内燃机(200)，其特征在于，所述控制仪(100)在故障和/或失灵方面监控(300)所述至少一个另外的控制仪(100a)，并且所述控制仪(100)在所述至少一个另外的控制仪(100a)发生故障和/或失灵的情况下由第一运行模式更换(310)至第二运行模式中，所述控制仪(100)在第二运行模式下能够不依赖于所述至少一个另外的控制仪(100a)地维持所述内燃机(200)的运转。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制仪(100)在第一运行模式下与控制仪组合中的所述至少一个另外的控制仪(100a)一起按照主从原理共同协作，其中，所述控制仪(100)选择地用作为从动控制仪或者用作为主动控制仪。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，如此实现所述控制仪(100)由第一运行模式向第二运行模式的更换：该控制仪(100)触发(410)软件重置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述控制仪(100)在触发(410)所述软件重置之前，定义(400)一种标志着有意地将该控制仪(100)由第一运行模式向第二运行模式进行更换的状态变量，并且其中，所述控制仪(100)在紧接着所述软件重置的初始化阶段(420)对该状态变量进行分析。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述控制仪(100)在第二运行模式下用作为主动控制仪。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制仪(100)在第二运行模式下，尤其是通过该控制仪使得所述至少一个另外的控制仪(100a)的电力供应去除激活的方式，锁住了所述至少一个另外的控制仪(100a)的功能。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制仪(100)尤其是声音地和/或光学地将所述更换用信号通告。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在第一运行模式期间，所述控制仪(100)控制了具有内燃机(200)至少一个气缸的第一缸体底座，并且其中，在第一运行模式期间，所述另外的控制仪(100a)控制了与所述第一缸体底座所不同的第二缸体底座，所述第二缸体底座具有内燃机(200)的至少一个气缸。
9.用于内燃机(200)的控制仪(100)，其中，所述控制仪(100)被构造为用于在第一运行模式下连同至少一个另外的控制仪(100a)共同控制所述内燃机(200)，其特征在于，所述控制仪(100)用于在故障和/或失灵方面监控(300)所述至少一个另外的控制仪(100a)，并且所述控制仪(100)在所述至少一个另外的控制仪(100a)发生故障和/或失灵的情况下由第一运行模式更换(310)至第二运行模式，所述控制仪(100)在第二运行模式下能够不依赖于所述至少一个另外的控制仪(100a)地维持所述内燃机(200)的运转。
10.根据权利要求9所述的控制仪(100)，其中，所述控制仪(100)被构造为用于在第一运行模式下与控制仪组合中的所述至少一个另外的控制仪(100a)一起按照主从原理共同协作，其中，所述控制仪(100)能够选择地用作为从动控制仪或者用作为主动控制仪。
11.根据权利要求9或10所述的控制仪(100)，其中，所述控制仪(100)被构造为通过该控制仪(100)触发(410)一中软件重置的方式来实现由第一运行模式向第二运行模式的更换。
12.根据权利要求11所述的控制仪(100)，其中，所述控制仪(100)被构造为用于在触发(410)所述软件重置之前定义(400)了一种标志着有意地将该控制仪由第一运行模式向第二运行模式进行更换的状态变量，并且，在紧接着所述软件重置的初始化阶段(420)对该状态变量进行分析。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的控制仪(100)，其中，所述控制仪(100)被构造为用于在第二运行模式下，尤其是通过该控制仪使得所述至少一个另外的控制仪(100a)的电力供应去除激活的方式，锁住了所述至少一个另外的控制仪(100a)的功能。
14.根据权利要求9至12中任一项所述的控制仪(100)，其中，所述控制仪(100)被构造为用于尤其是声音地和/或光学地将所述更换用信号来通告。
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