DE2845357C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es wurden bereits elektronische Steuereinrichtungen entwickelt, um die Konzentration der Schadstoffe im Abgas von Brennkraftmaschinen zu verringern, ohne dabei den Wirkungsgrad zu verschlechtern, z. B. elektronisch geregelte Kraftstoffeinspritzeinrichtungen und elektronisch geregelte Zündzeitpunktsteuereinrichtungen, wobei in letzter Zeit auch Mikroprozessoren eingesetzt werden.

Üblicherweise sind bisher derartige Steuereinrichtungen aus den reinen Ersatz einer mechanischen Steuerung durch eine elektrische Steuerung gerichtet; dabei müssen die einzelnen gesteuerten bzw. geregelten Objekte mit separaten elektronischen Steuereinrichtungen versehen werden. Um die Brennkraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad zu betreiben, ist eine zentrale Steuerung erforderlich. Dies bietet sich auch deshalb an, da wichtige Steueraufgaben, z. B. Einspritzsteuerung und Zündzeitpunktsteuerung, in einem engen zeitlichen Zusammenhang stehen. Um dabei eine Überlastung der Zentraleinheit durch zeitdringliche Verarbeitungen zu vermeiden, ist es erforderlich, diese hardwaremäßig in der Peripherie der Zentraleinheit z. B. in einer Ein-Ausgabeeinheit durchzuführen, wobei die in der Zentraleinheit ablaufende Verarbeitung laufend zu der in der Peripherie ablaufende hardwaremäßige Verarbeitung zugreift.

Ein Problem können dabei durch Fehlverarbeitungen verursachte Fehlzündungen und Fehlkraftstoffeinspritzungen sein.

Die DE-OS 27 32 781, die einen gemäß § 3 (2) PatG fingierten Stand der Technik darstellt, und von der der Anspruch 1 abgegrenzt wurde, zeigt eine Einrichtung zum Steuern von von Betriebsparametern abhängigen und sich wiederholenden Vorgängen beim Betrieb von Brennstoffkraftmaschinen, wobei in einem Mikroprozessor über äußere Fühler zugeführte betriebsparameter-abhängige Signale zu entsprechenden Steuergrößen für die Brennkraftmaschine verarbeitet werden. Die Ausgabe dieser Signale an die Brennkraftmaschine vollzieht sich in Abhängigkeit von deren Drehzahl, die zu diesem Zweck über Zeitintervalle unterschiedlicher Länge hinweg erfaßt wird.

Die DE-OS 24 58 859 zeigt eine bekannte Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, die zur Steuerung zeitdringlicher Verarbeitungsaufgaben, z. B. Zündzeitpunkteinstellung und Kraftstoffeinspritzung von einem Zentralprozessor separate Steuerglieder aufweist, die in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle und der Belastung der Brennkraftmaschine steuerbar sind. Von der Kurbelwelle abgeleitete Bezugsimpulse stellen einen Vorwärtszähler auf einen zuvor gesetzten Voreinstellwert ein. Der Vorwärtszähler zählt dann auf jedes Eintreffen eines Bezugsimpulses aufwärts, bis er überfließt. Dabei wird ein Übertragssignal erzeugt, das zur Zeitbemessung eines Steuersignals (z. B. Zündzeitpunkt und -dauer) dient, das mit Beginn des Zählvorgangs beginnt und beim Erzeugen des Übertragssignals endet.

Auch die DE-OS 23 49 670 zeigt eine bekannte Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine. Diese bekannte Steuervorrichtung enthält ebenfalls eine programmgesteuerte digitale Steuereinheit, jedoch keinen Mikroprozessor. Zur hardwaremäßigen Steuerung der oben beispielhaft genannten Funktionen verwendet die aus der DE-OS 23 49 670 bekannte Vorrichtung einen Rückwärtszähler, der beim Eintreffen von von der Kurbelwelle abgeleiteten Bezugsimpulsen von einem vorher eingestellten Zählwert an bis zum Auftreten eines Übertragssignals rückwärts zählt. Das Übertragssignal wird für die zeitliche Steuerung eines mit Zählbeginn startenden Steuersignals verwendet. Ein zeitlich verlängertes Steuersignal wird erzeugt, wenn der Zähler auf einen höheren Wert eingestellt wird.

Den aus der DE-OS 24 58 859 und der DE-OS 23 49 670 bekannten Steuervorrichtungen ist gemeinsam, daß die jeweils verwendeten Digitalprozessoren je nach den durch sie durchgeführten von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine abhängigen Verarbeitungsergebnissen die Voreinstellwerte für den Vorwärts- bzw. Rückwärtszähler in zeitlicher Folge mit den von der Kurbelwelle abgeleiteten Bezugsimpulsen erzeugen und ausgeben müssen.

Das kann nachteilig insbesondere bei sich schnell ändernden Zuständen der Brennkraftmaschine eine Überlastung des Digitalprozessors verursachen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs von Brennkraftmaschinen so anzugeben, daß eine in der Steuereinrichtung vorgesehene Zentraleinheit entlastet wird, und eine sichere und schnelle Reaktion der Steuereinrichtung auch auf schnell veränderliche Zustände der Brennkraftmaschine erreichtbar ist, wobei Fehleinstellungen von Stellgliedern, die z. B. zu Fehlzündungen und Fehlkraftstoffeinspritzungen, führen würden, vermieden werden sollen.

Die Aufgabe wird bei einer elektronischen Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 11 kennzeichnen jeweils vorteilhafte Ausbildungen davon.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielshaft näher erläutert; es zeigt

Fig. 1: Eine schematische Darstellung der Anordnung verschiedener Fühler und Stellglieder bei einer Ausführung einer erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung,

Fig. 2: den zeitlichen Verlauf der Kraftstoffeinspritzung und Zündung abhängig vom Kurbelwinkel,

Fig. 3: ein Blockschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung,

Fig. 4: ein Blockschaltbild eines Teils einer Ein-/Ausgabeeinheit (E/A-Einheit) der in Fig. 3 gezeigten Steuerschaltung,

Fig. 5: ein Blockschaltbild des Stufenwählers der E/A-Einheit,

Fig. 6: eine Tabelle mit den Beziehungen zwischen den Zeitstufenimpulsen und den Inhalten des Stufenwählers,

Fig. 7: den Verlauf von Taktimpulsen und der Zeitstufenimpulse,

Fig. 8A: Schaltbilder jeweils der Bezugswertregistereinheit und

Fig. 8B: der Momentanwertregistereinheit der E/A-Einheit,

Fig. 9: ein Blockschaltbild mit einem Taktimpulsgenerator und einem Adreß-Decodierer,

Fig. 10: die Ausgaberegistergruppe der E/A-Einheit,

Fig. 11: ein Logikglied zur Synchronisierung des Kurbelwellenbezugssignals PR mit den Taktimpulsen,

Fig. 12: den Verlauf von Signalen an bestimmten Punkten des in Fig. 11 gezeigten Logikgliedes,

Fig. 13: ein Logikglied zur Synchronisierung des Winkelbezugssignals PC mit den Taktimpulsen,

Fig. 14: den Verlauf von Signalen an bestimmten Punkten des in Fig. 13 gezeigten Logikgliedes,

Fig. 15: ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs der von der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung gesteuerten Brennkraftmaschine,

Fig. 16: ein Inkrementsteuerglied,

Fig. 17: ein Logikglied zum Erzeugen eines Rücksetzsignals,

Fig. 18: ein Blockschaltbild eines Ausgangs-Logikgliedes,

Fig. 19 und 20 und 21: Signalverläufe zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig. 22: ein Blockschaltbild eines als ein Teil des Ausgangs-Logikgliedes vorgesehenen Logikgliedes, und

Fig. 23 bis 26: Signalverläufe zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau einer Einspritzbrennkraftmaschine mit Fühlern und Stellgliedern in einem Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinrichtung. Der Durchsatz der über einen Luftreiniger 12 angesaugten Luft wird durch einen Luftmengenmesser 14 gemessen, der ein die Luftmenge darstellendes Ausgangssignal QA an eine Steuerschaltung 10 abgibt. Der Luftmengenmesser 14 ist mit einem Temperaturfühler 16 versehen, der die Temperatur der angesaugten Luft erfaßt und ein entsprechendes Ausgangssignal TA an die Steuerschaltung 10 abgibt.

Die durch den Luftmengenmesser 14 strömende Luft strömt weiter durch eine Drosselkammer 18 und wird von einem Sammelsaugrohr 26 über ein Einlaßventil 32 in eine Brennkammer 34 einer Maschine 30 gesaugt. Die in die Brennkammer 34 zu saugende Luftmenge wird durch Verändern des Öffnungsgrades einer Drosselklappe 20 in der Drosselkammer 18 gesteuert, die mechanisch mit dem Gaspedal 22 verbunden ist. Die Winkelstellung der Drosselklappe 20 wird durch einen Drosselklappenstellungsfühler erfaßt. Ein die Stellung der Drosselklappe 20 darstellendes Signal QTH wird vom Drosselklappenstellungsfühler 24 an die Steuerschaltung 10 abgegeben.

Die Drosselkammer 18 ist mit einem Bypass 42 für den Leerlauf und einer Leerlauf-Einstellschraube 44 zum Einstellen der durch den Bypass 42 zu schickenden Luftmenge versehen. Im Leerlauf ist die Drosselklappe 20 vollständig geschlossen. Die durch den Luftmengenmesser 14 strömende Luft strömt dann durch den Bypass 42 und wird in die Brennkammer 34 gesaugt. Entsprechend wird die angesaugte Luftmenge im Leerlaufbetrieb durch Einstellen der Leerlauf-Einstellschraube 44 verändert. Da dann die in der Brennkammer zu erzeugende Energie im wesentlichen von der durch den Bypass strömenden Luftmenge abhängt, kann die Maschinendrehzahl im Leerlaufbetrieb auf einen geeigneten Wert durch Einstellen der Leerlauf-Einstellschraube 44 eingestellt bzw. verändert werden.

Die Drosselkammer 18 ist ferner mit einem weiteren Bypass 46 und einem Luftmengensteller 48 ausgestattet. Der Luftmengensteller 48 steuert die durch den Bypass 46 strömende Luftmenge abhängig von einem Ausgangssignal NIDL des Steuergliedes 10, um die Steuerung der Maschinendrehzahl beim Aufheizbetrieb und die Einspeistung einer geeigneten Luftmenge in die Maschine bei einer plötzlichen Änderung der Drosselklappe 20 auszuführen. Der Luftdurchsatz im Leerlaufbetrieb kann ebenfalls durch den Luftmengensteller 48 verändert werden, wenn dies erforderlich ist.

Im folgenden wird die Kraftstoffzufuhr näher erläutert. Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 50 wird von einer Kraftstoffpumpe 52 unter Druck an einen Kraftstoffspeicher 54 abgegeben. Der Kraftstoffspeicher 54 absorbiert die durch die Kraftstoffpumpe 52 hervorgerufene Druckschwankung des Kraftstoffes, um Kraftstoff eines vorbestimmten Druckes an einen Kraftstoffdrucksteller 62 über einen Kraftstoffilter 56 abzugeben. Der Kraftstoff vom Kraftstoffdrucksteller 62 wird unter Druck über eine Kraftstoffleitung 60 zu einem Kraftstoffinjektor (Kraftstoffeinspritzventil) 66 gespeist. Durch ein Ausgangssignal INJ von der Steuerschaltung 10 wird der Kraftstoffinjektor 66 geöffnet, um Kraftstoff einzuspritzen.

Die Menge des vom Kraftstoffinjektor 66 eingespritzten Kraftstoffes ist durch die Offenzeit des Injektors 66 und den Unterschied zwischen dem Druck des unter Druck zum Injektor gespeisten Kraftstoffs und dem Druck der Ansaugleitung 26 bestimmt, in die der Kraftstoff eingespritzt wird. Es ist jedoch günstiger, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs nur von der Offenzeit des Kraftstoffinjektors 66 abhängt die durch das Signal von der Steuerschaltung 10 festgelegt ist. Daher wird der Druck des zum Kraftstoffinjektor 66 gespeisten Kraftstoffs durch den Kraftstoffdrucksteller 62 so gesteuert, daß die oben erwähnte Druckdifferenz immer konstant gehalten wird. Der Druck in der Ansaugleitung 26 liegt über eine Druckleitung 64 an am Kraftstoffdrucksteller 62. Wenn der Kraftstoffdruck der Kraftstoffleitung 60 diesen Druck um einen bestimmten Wert übersteigt, stehen die Kraftstoffleitung 60 und eine Kraftstoffrückführleitung 58 miteinander in Verbindung, und Kraftstoff entsprechend dem Überdruck fließt in den Kraftstofftank 50 über die Kraftstoffrückführleitung 58 zurück. Auf diese Weise kann die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 60 und dem Druck in der Ansaugleitung 26 immer konstant gehalten werden.

Der Kraftstofftank 50 ist außerdem mit einer Leitung 68 und einem Behälter 70 versehen, um verdampften Kraftstoff zu absorbieren. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird Luft über einen Frischlufteinlaß 74 aufgenommen, und das absorbierte Kraftstoffgas wird durch eine Leitung 72 zur Ansaugleitung 26 und dann zur Maschine 30 geführt.

Wie oben erläutert, wird der Kraftstoff vom Kraftstoffinjektor eingespritzt, und das Einlaßventil 32 öffnet synchron zur Bewegung eines Kolbens 75, so daß ein Luft- und Kraftstoffgemisch zur Brennkammer 34 geführt wird. Das Gemisch wird komprimiert und durch den Funken von einer Zündkerze 36 gezündet, wodurch die Verbrennungsenergie des Gemisches in mechanische Energie umgesetzt wird.

Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase werden von einem (nicht gezeigten) Abgasventil über ein Abgasrohr 76, einen Katalysator 82 und einen Auspufftopf 86 abgeführt. Das Abgasrohr 76 ist mit einer Abgasrückführleitung 78 (EGR-Leitung) versehen, durch die ein Teil des Abgases zur Ansaugleitung 26 geführt ist, d. h., ein Teil der Abgase wird zur Ansaugseite der Maschine zurückgeführt. Die Menge der rückgeführten Abgase wird durch den Öffnungsgrad eines Abgasrückführventils 28 bestimmt, der durch ein Ausgangssignal EGR der Steuerschaltung 10 gesteuert wird. Die Ventilstellung des Abgasrückführventils 28 wird in ein elektrisches Signal umgesetzt und als ein Signal QE die Steuerschaltung 10 eingegeben.

Im Abgasrohr 76 ist eine λ-Sonde 80 vorgesehen, die ds Kraftstoff-Luft-Mischungsverhältnis des in die Brennkammer 43 gesaugten Gemisches erfaßt. Als λ-Sonde wird gewöhnlich ein O₂-Fühler (Sauerstoff-Fühler) verwendet. Die λ-Sonde erfaßt die Sauerstoffkonzentration im Abgas und erzeugt eine entsprechende Spannung V λ. Das Ausgangssignal V λ der λ-Sonde 80 wird die Steuerschaltung 10 eingegeben. Der Katalysator 82 ist mit einem Temperaturfühler 84 versehen, dessen Ausgangssignal TE entsprechend der Abgastemperatur des Steuerschalters 10 eingegeben wird.

Die Steuerschaltung 10 ist mit dem negativen Anschluß 88 und dem positiven Anschluß 90 einer Spannungsquelle verbunden. Die Steuerschaltung 10 gibt ein Signal IGN an die Primärwicklung einer Zündspule 40 ab und die in deren Sekundärwicklung erzeugte Hochspannung liegt an der Zündkerze 36 über einen Zündverteiler 38, so daß Zündfunken für die Verbrennung in der Brennkammer 34 erzeugt werden. Die Zündspule 40 ist mit einem positiven Anschluß 92 der Spannungsquelle verbunden, und die Steuerschaltung 10 ist mit einem Leistungstransistor ausgestattet, der den Strom durch die Primärwicklung der Zündspule 40 steuert. Die Primärwicklung der Zündspule 40 liegt mit dem Leistungstransistor zwischen dem positiven Spannungsquellen-Anschluß 92 der Zündspule 40 und dem negativen Spannungsquellen-Anschluß 88 der Steuerschaltung 10 in Reihe. Wenn der Leistungstransistor leitend ist, wird elektromagnetische Energie in der Zündspule 40 gespeichert. Sobald der Leistungstransistor nichtleitend wird, wird die elektromagnetische Energie als Hochspannung an die Zündkerze 36 gelegt.

Die Maschine 30 ist mit einem Wassertemperaturfühler 96 ausgestattet, der die Temperatur des Kühlwassers 94 erfaßt und der ein entsprechendes Signal TW an die Steuerschaltung 10 abgibt. Ein Winkelfühler 98 erfaßt die Winkelstellung der Kurbelwelle der Maschine. Der Fühler 98 erzeugt ein Bezugssignal PR z. B. alle 120° synchron zur Drehung der Maschine und ein Winkelstellungssignal PC, sooft sich die Maschine um einen vorbestimmten Winkel (z. B. 0,5°) weiter dreht. Die Signale PR und PC werden an die Steuerschaltung 10 abgegeben.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten System kann ein Unterdruckfühler anstelle des Luftmengenmessers 14 verwendet werden. Ein durch Strichlinien angedeutetes Bauteil 100 ist in Fig. 1 der Unterdruckfühler, von dem eine Spannung VD entsprechend dem Unterdruck in der Ansaugleitung 26 erzeugt und an die Steuerschaltung 10 abgegeben wird.

Als Unterdruckfühler wird vorzugsweise ein Halbleiter-Unterdruckfühler 100 verwendet, bei dem der Ladedruck der Ansaugleitung auf eine Seite eines Siliciumkörpers einwirkt, während der Atmosphärendruck oder ein konstanter Druck die andere Seite beaufschlagt. Der konstante Druck kann in bestimmten Fällen Vakuum sein. Mit einem derartigen Aufbau wird die Spannung VD entsprechend dem Ansaugleitungsdruck mittels des Piezowiderstandseffektes oder dgl. erzeugt und an die Steuerschaltung 10 gelegt.

In Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen den Zündzeitpunkten und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkten einer Maschine mit sechs Zylindern in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel. Fig. 2(a) zeigt den Kurbelwinkel. Das Bezugssignal PR wird vom Winkelfühler 98 alle 120° des Kurbelwinkels erzeugt. Das heißt, das Bezugssignal PR wird an die Steuerschaltung 10 alle 0°, 120°, 240°, 360°, 480°, 600° oder 720° des Kurbelwinkels abgegeben.

Die Fig. 2(b), (c), (d), (e), (f) und (g) zeigen den Betrieb des ersten, fünften, dritten, sechsten zweiten und vierten Zylinders. Während den Perioden J 1-J 6 sind die Einlaßventile der jeweiligen Zylinder offen. Diese Perioden sind um 120° des Kurbelwinkels gegeneinander verschoben. Bei verschiedenen Brennkraftmaschinentypen unterscheiden sich Anfang und Dauer der Öffnungszeiten der Einlaßventile, so daß Fig. 2 nur die wesentlichen Zeitrelationen zeigt.

A 1 bis A 5 in Fig. 2 zeigen die Kraftstoffeinspritzzeitpunkte und Dauern des Kraftstoffinjektors 66. Die Zeitdauer JD jedes Einspritzaktes A 1 bis A 5 stellt die Offenzeit des Kraftstoffinjektors 66 dar. Die Zeitdauer JD entspricht der Menge des vom Kraftstoffinjektor 66 eingespritzten Kraftstoffes. Die Kraftstoffinjektoren 66 sind entsprechend den jeweiligen Zylindern angeordnet, und sie sind parallel mit den Ansteuerglied der Steuerschaltung 10 verbunden. Demgemäß öffnen die Kraftstoffinjektoren und injizieren den Kraftstoff gleichzeitig für alle Zylinder durch das Signal INJ von der Steuerschaltung 10. Der Betrieb wird für den ersten Zylinder anhand Fig. 2 näher erläutert. Synchron mit dem bei 360° des Kurbelwinkels erzeugten Bezugssignal INTLD (die Zeitbeziehung zwischen PR und INTLD wird weiter unten näher erläutert), liegt das Ausgangssignal INJ von der Steuerschaltung 10 an den Kraftstoffinjektoren 66, die in den Ansaugleitungen der jeweiligen Zylinder vorgesehen sind. Auf diese Weise wird der Kraftstoff bei A 2 (vgl. Fig. 2) für die durch die Steuerschaltung 10 berechnete Zeitdauer JD eingespritzt. Da jedoch der erste Zylinder sein Einlaßventil geschlossen hat, wird der eingespritzte Kraftstoff nahe der Einlaßöffnung des ersten Zylinders gehalten und nicht in den ersten Zylinder gesaugt. Bei 720° des Kurbelwinkels wird das Bezugssignal INTLD von der Steuerschaltung wieder zu den Kraftstoffinjektoren 66 angelegt, und es erfolgt die bei A 3 gezeigte Kraftstoffeinspritzung. Im wesentlichen gleichzeitig mit der Einspritzung wird das Einlaßventil des ersten Zylinders geöffnet. Dadurch werden der bei A 2 eingespritzte Kraftstoff und der bei A 3 eingespritzte Kraftstoff in die Brennkammer gesaugt. Entsprechendes geschieht für die übrigen Zylinder. Im fünften Zylinder [vgl. Fig. 2(c)] wird der bei A 2 und A 3 eingespritzte Kraftstoff bei der Offenstellung J 5 des Einlaßventiles eingesaugt. Im dritten Zylinder [vgl. Fig. 2(d)] werden ein Teil des bei A 2 eingespritzten Kraftstoffes, der bei A 3 eingespritzte Kraftstoff und ein Teil des bei A 4 eingespritzten Kraftstoffes bei der Ventil-Offenstellung J 3 des Saugventils eingesaugt. Zusammen bilden der Teil des bei A 2 eingespritzten Kraftstoffes und der Teil des bei A 4 eingespritzten Kraftstoffes die Einspritzmenge entsprechend einer Einspritzoperation. Auch wird bei jedem Saughub des dritten Zylinders demgemäß die Einspritzmenge entsprechend den beiden Einspritzoperationen eingesaugt. Auf ähnliche Weise wird im sechsten Zylinder, im zweiten Zylinder oder im vierten Zylinder [vgl. Fig. 2(e), (f) oder (g)] die Einspritzmenge entsprechend den beiden Einspritzoperationen des Kraftstoffinjektors durch einen Saughub eingesaugt. Aus den obigen Erläuterungen folgt, daß die durch das Kraftstoffeinspritzsignal INJ von der Steuerschaltung 10 bestimmte Menge der Kraftstoffeinspritzung die Hälfte der notwendigen Kraftstoffmenge ist, die anzusaugen ist. Demnach wird die erforderliche Kraftstoffmenge entsprechend der in die Brennkammer 34 gesaugten Luft durch zweimalige Einspritzung durch den Kraftstoffinjektor 66 erhalten.

In Fig. 2 zeigen die Bezugszeichen G 1 bis G 6 die Zündphasen jeweils des ersten bis sechsten Zylinders. Indem der in der Steuerschaltung 10 vorgesehene Leistungstransistor nichtleitend gemacht wird, wird der Primärwicklungsstrom der Zündspule 40 unterbrochen, um in der Sekundärwicklung die Hochspannung zu erzeugen. Die Erzeugung der Hochspannung erfolgt in den Zündzeichen G 1, G 5, G 6, G 2 und G 4, und die Leistung wird durch den Zünd-Verteiler 38 auf die Zündkerzen verteilt, die in den jeweiligen Zylindern angeordnet sind. Auf diese Weise zünden die Zündkerzen in der Reihenfolge des ersten, fünften dritten, sechten, zweiten und vierten Zylinders.

Steuerschaltung 10

Der genaue Schaltungsaufbau der Steuerschaltung 10 von Fig. 1 ist in Fig. 3 gezeigt. Der positive Spannungsquellen-Anschluß 90 ist mit dem positiven Pol 110 einer Batterie verbunden, um eine Versorgungs-Spannung VB der Steuerschaltung 10 anzulegen. Die Versorgungsspannung VB wird durch einen Spannungsregler 112 konstant gehalten, der eine konstante Spannung PVCC, z. B. 5 V, einer Zentraleinheit (CPU) 114 einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 116 und einem Festspeicher (ROM) 118 anlegt. Weiterhin liegt die Spannung PVCC der E/A-Einheit 120 an.

Die E/A-Einheit 120 umfaßt einen Multiplexer 122, einen Analog/Digital-Umsetzer 124, ein Impuls-Ausgabeglied 126, ein Impuls-Eingabeglied 128, ein diskretes Eingabe/Ausgabe-Glied 130 usw.

Der Multiplexer 122 empfängt mehrere Analogsignale und wählt eines der Eingangssignale aufgrund eines Befehles von der Zentraleinheit und gibt dieses an den Analog/Digital-Umsetzer 124. Die Analog-Eingangssignale sind jeweils das Kühlwassertemperatursignal TW, das Ansauglufttemperatursignal TA, das Abgastemperatursignal TE, das Drosselklappenöffnungssignal QTH, das den Ventil-Öffnungsgrad des Abgas-Rückführgliedes darstellende Signal QE, das dem Luftüberschuß der angewandten Luftmenge entsprechende Signal V λ und das Signal vom Luftströmungsmesser QA, und werden über Filter 132 bis 144 in den Multiplexer 122 eingegeben. Das Ausgangssignal V λ der λ-Sonde 80 wird in den Multiplexer 122 über einen Verstärker 142 eingespeist, der ein Filterglied aufweist.

Außerdem wird ein den Atmosphärendruck darstellendes Analogsignal VPA von einem Druckfühler 146 in den Multiplexer 122 eingespeist. Die Spannung VB wird vom positiven Spannungsquellen-Anschluß 90 über einen Widerstand 160 an eine Reihenschaltung aus Widerständen 150, 152 und 154 gelegt. Weiterhin wird die Klemmenspannung der aus den Widerständen bestehenden Reihenschaltung durch eine Z-Diode (Zener-Diode) 148 konstantgehalten. Die Spannungen VH und VL an jeweiligen Verbindungspunkten 156 und 158 zwischen den Widerständen 150 und 152 und den Widerständen 152 und 154 werden in den Multiplexer 122 eingegeben.

Die CPU 114, der RAM-Speicher 116, der ROM-Speicher 118 und die E/A-Einheit 120 (vgl. oben) sind jeweils durch einen Datenbus 162, einen Adreßbus 164 und einen Steuerbus 166 gekoppelt. Weiterhin liegt ein Freigabesignal E von der CPU 114 am RAM-Speicher, am ROM-Speicher und an der E/A-Einheit 120. Synchron zum Freigabesignal E erfolgt die Datenübertragung durch den Datenbus 162.

Der Analogsignal bezüglich Wassertemperatur, Sauglufttemperatur TA, Abgastemperatur TE, Drosselklappenöffnung QTH, Menge der Abgasrückführmenge QE, das λ-Fühler-Ausgangssignal V λ, der Atmosphärendruck VPA, die Menge der Ansaugluft QA, die Bezugsspannung VH bzw. VL sowie der Unterdruck VD anstelle der Menge der Saugluft QA werden jeweils in den Multiplexer 122 der E/A-Einheit 120 eingespeist. Aufgrund eines im ROM 118 gespeicherten Programms setzt die CPU 114 die Adressen dieser Eingangssignale durch den Adreßbus fest, und die Eingangssignale entsprechend den festgesetzten Adressen werden gewählt. Die jeweiligen Eingangssignale werden vom Multiplexer 122 zum Analog-Digital-Umsetzer 124 übertragen. Die Digitalwerte werden in Registern entsprechend den jeweiligen Eingangssignalen zwischengespeichert und in die Zentraleinheit 114 oder den RAM-Speicher 116 aufgrund von Befehlen von der Zentraleinheit 114 eingegeben, die ggf. durch den Steuerbus 116 zugeführt sind.

Die Bezugsimpulse PR und das Winkelsignal PC werden vom Impuls-Eingabeglied 128 über ein Filter 168 vom Winkelfühler 98 als Impulsfolgen empfangen. Weiterhin werden von einem Fahrzeug-Geschwindigkeitsfühler 170 Impulse PS, deren Folgefrequenz der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, in das Impuls-Eingabeglied 128 über ein Filter 172 eingespeist.

Die von der CPU 114 verarbeiteten Signale werden in Bezugswertregistern im Impuls-Ausgabeglied 126 gehalten. Ein Ausgangssignal vom Impuls-Ausgabeglied 126 liegt an einem Leistungsverstärkerglied 186, das die Kraftstoffinjektoren ansteuert.

Weiterhin sind Leistungsverstärkerglieder 188, 194 und 198 vorgesehen, die jeweils den Primärwicklungsstrom der Zündspule 40, den Öffnungsgrad des Abgas-Rückführventils 28 und den Öffnungsgrad des Luftstellers 48 abhängig von den Ausgangsimpulsen vom Impuls-Ausgabeglied 126 steuern. Das diskrete Eingabe/Ausgabe-Glied 130 empfängt und hält Signale von einem Drosselklappenschalter 174, um zu erfassen, daß die Drosselklappe 20 im vollständig geschlossenen Zustand ist, von einem Starterschalter 176 und einem Getriebeschalter 178, der anzeigt, daß das Übersetzungsgetriebe in der oberen Stellung ist, jeweils über Filter 180, 182 und 184. Weiterhin hält es die verarbeiteten Signale von der CPU 114. Die Signale, mit denen sich das diskrete Eingabe/Ausgabe-Glied 130 beschäftigt, sind Ein-Bit-Signale. Die Signale vom diskreten Eingabe/Ausgabe-Glied werden mittels Signalen von der CPU 114 zu Leistungsverstärkergliedern 196, 200, 202 und 204 geleitet. Die verstärkten Signale dienen zum Schließen des Abgas-Rückführventils 28, um die Rückführung des Abgases zu unterbrechen, zum Steuern der Kraftstoffpumpe, zum Anzeigen einer ungewöhnlichen Temperatur des Katalysators bzw. zum Anzeigen einer Überhitzung der Maschine.

Impuls-Ausgabeglied 126

Fig. 4 zeigt eine konkrete Schaltung des Impuls-Ausgabegliedes 126. Eine Bezugswertregistergruppe 470 umfaßt die genannten Bezugswertregister, die die von der CPU 114 verarbeiteten Daten als Bezugswerte, bzw. vorgegebene Bezugswerte speichern. Die Daten werden über den Datenbus 162 von der Zentraleinheit 114 übertragen. Die Bezugswertregister werden zum Halten der Daten über den Adreßbus 164 angesteuert und die Daten werden zu den zugewiesenen Registern übertragen und in diesen gespeichert.

Eine Momentanwertregistergruppe 472 umfaßt Momentanwertregister, die Signale halten, die den momentanen Maschinenzustand 472 bilden zusammen mit einem Verriegelungsglied 476 und einem Inkrementierglied 478 einer Zählerfunktion.

Eine weitere Registergruppe 474 weist z. B. ein Register zum Halten der Drehzahl der Maschine und ein Register zum Halten der Fahrzeug-Geschwindigkeit auf. Diese Werte werden bei Erfüllung bestimmter Bedingungen von der zweiten Momentanwertregistergruppe eingegeben. Ein bestimmtes Register wird durch ein über den Adreßbus von der CPU 114 gegebenes Signal gewählt, und die im gewählten Register dieser Registergruppe 474 gehaltenen Daten werden zur CPU 114 über den Datenbus 162 übertragen.

Ein Vergleicher 480 empfängt jeweils einen Bezugswert von einem gewählten Register der Momentanwertregistergruppe und einen Momentanwert von einem gewählten Register von der zweiten Registereinheit und führt einen Vergleich durch. Das Vergleichsergebnis wird in ein gewähltes Register der Ausgaberegistergruppe 502 gesetzt, das als Vergleichsergebnis-Halteglied arbeitet. Anschließend wird das Vergleichsergebis in ein gewähltes Register einer zweiten Ausgaberegistergruppe 504 gesetzt.

Lesen und Schreiben der Bezugswertregister 470, der Momentanwertregister 472 und der Registergruppe 470, 472, 474, das Imkrementieren durch das Inkrementierglied 478 sowie das Vergleichen durch den Vergleicher 480 und das Setzen der Ausgangssignale in die erste und zweite Ausgangsregistergruppe 502, 504 erfolgen in gewissen vorbestimmten Zeitstufen in Übereinstimmung mit der Stufenfolge eines Stufenwählers 570. In jeder Stufe werden vorbestimmte Register aus der Momentanwert- und der Bezugswertregistergruppe und der ersten und zweiten Ausgangsregistergruppe und ggf. ein vorbestimmtes Register aus der Registergruppe 474 gewählt. Das Inkrementierglied 478 und der Vergleicher 480 werden gemeinsam verwendet.

Die das Impuls-Ausgabeglied 126 bildenden Einheiten werden weiter unten noch näher erläutert.

Stufenwähler 570

In Fig. 5 hat der Stufenwähler 570 einen Stufenzähler 570 a, einen Festspeicher 570 b (ROM) und ein Verriegelungsglied 572. Wenn ein Freigabesignal E am Taktgenerator 574 (vgl. Fig. 9) liegt, erzeugt der Taktgenerator 574 in Fig. 7 gezeigte Taktimpulse ϕ₁ und ϕ₂. Die Impulse ϕ₁ und ϕ₂ sind phasenverschoben und überlappen sich zeitlich nicht. Wie aus Fig. 5 folgt, liegt der Taktimpuls ϕ₁ am Stufenzähler 570 a, während der Taktimpuls ϕ₂ dem Festspeicher 570 b zugeführt wird. Der Stufenzähler 570 a hat z. B. 10 Bits und zählt die angelegten Taktimpulse ϕ₁ aufwärts. Der Zählwert des Stufenzählers 570 a wird zusammen mit einem Ausgangssignal von einem Register 600 (im folgenden als T-Register bezeichnet) zum Festspeicher 570 b gespeist. Der Festspeicher 570 b ist so ausgelegt, daß er Stufenimpulse INTL-P-STAGE 7-P entsprechend den Zählwerten des Stufenzählers 570 a und des T-Registers 600 erzeugt. Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen verschiedenen Arten der Stufenimpulse und den Inhalten des Stufenzählers 570 a und des T-Registers 600. In der Tabelle der Fig. 6 bezeichnet X, daß "1" oder "0" zum Erzeugen eines Stufenimpulses verwendet werden kann, sofern das Bit von X betroffen ist. Wenn z. B. die niedersten drei Bits C₂, C₁, C₀ des Stufenzählers 570 a den Wert "0", "0" bzw. "1" haben, wird ein Stufenimpuls INTL-P abgegeben. Der gesetzte Wert des T-Registers 600 dient zum Bestimmen der Intervalle zwischen Stufenimpulsen INJ-P, was aus der Tabelle folgt. Der so erzeugte Stufenimpuls wird in das Verriegelungsglied 572 synchron mit dem Taktimpuls d₂ verschoben. Der Stufenimpuls wird vom Verriegelungsglied 572 abgegeben, wenn das niederste Bit 2⁰ eines Mode-Registers 602 eine logische "1" ist. Das Mode-Register 602 wird mit der logischen "1" gesetzt, wenn die CPU 114 ein GO-Signal erzeugt, und es wird mit der logischen "0" gesetzt, wenn die CPU 114 ein Nicht-GO-Signal abgibt. Wenn das niederste Bit 2⁰ des Mode-Registers 602 eine logische "0" ist, gibt das Verriegelungsglied 572 keinen Stufenimpuls ausgenommen für vorbestimmte Stufenimpulse STAGE 0-P und STAGE 7-P ab. Das heißt, lediglich die Stufenimpulse STAGE 0-P und STAGE 7-P können unabhängig vom gesetzten Wert des Mode-Registers 602 auftreten. Jeder Stufenimpuls hat vorzugsweise eine Impulsbreite von 1 µs. Alle Elementaroperationen, wie z. B. die Zündsteuerung, die Kraftstoff-Injektionssteuerung und die Erfassung des Maschinen-Anhaltens erfolgen mit Hilfe des Stufenimpulses.

Bezugswert- und Momentanwertregistergruppen 470 und 472

In Fig. 4 liegen von der CPU 114 abgegebene Daten über den Datenbus 162 an einem Datenverriegelungsglied 471 und werden in dieses im Takt des Taktimpulses ϕ₂ gesetzt. Dann werden die Daten zur Registergruppe 470 gespeist und im Takt des Taktimpulses ϕ₁ in dem Register gesetzt, das durch ein Register-Wählsignal REG SEL ausgewählt ist, das von der CPU 114 eingespeist ist. Die Registereinheit 470 hat mehrere Register 402, 404 . . . 428, wie dies in Fig. 8A gezeigt ist. Diese Register sind so ausgelegt, daß sie die gespeicherten Daten bei Einspeistung des entsprechenden Stufenimpulses abgeben. Wenn z. B. der Stufenimpuls CYL-P am Ausgang des Stufenimpuls-Verriegelungsgliedes 572 auftritt, wird das Register 404 gewählt, um seinen gesetzten Datenwert CYL REG als ein Ausgangssignal abzugeben.

Andererseites weist die Momentanwertregistergruppe 472 mehrere als Zähler und Zeitgeber 442, 444 . . . 468 arbeitende Momentanwertregister auf, wie dies in Fig. 8B gezeigt ist. Diese Momentanwertregister zählen jeweils Impulse aufwärts, die Maschinen-Betriebszustände im momentanen Zeitpunkt darstellen. In der gleichen Weise, wie dies für die Momentanwertregistergruppe beschrieben wurde, wird eines der Momentanwertregister gewählt, um seinen Zählerinhalt abzugeben, wenn der entsprechende Stufenimpuls anliegt. Auf diese Weise geben die gewählten Bezugswertregister und die Momentanwertregister 472 ihre jeweiligen Inhalte an den Vergleicher 480 ab, die darin miteinander verglichen werden. Der Vergleicher 480 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn der Inhalt als Zähler oder Zeitgeber arbeitendes Momentanwertregisters gleich oder größer wird als der gesetzte Wert des Registers. Wenn z. B. der Stufenimpuls CYL-P auftritt, wird der Inhalt des Bezugswertregisters 404 mit dem Momentanwertregister 442 verglichen, wie dies aus den Fig. 8A und 8B folgt. Die einzelnen Bezugswertregister 470 und Momentanwertregister 472 haben die in der folgenden Tabelle gezeigten Funktionen:

Tabelle 1

Register-Nummer
und BezeichnungFunktion des Registers

402 (Null)Es speichert einen dem Nullwert entsprechenden Bezug und speist das den Nullwert darstellende Datum bei Bedarf zum Vergleicher. 404 (CYL-REG)Es speichert einen der Anzahl der Zylinder entsprechenden Bezugswert CYL. Der Datenwert CYL dient zur Erzeugung eines Signales entsprechend z. B. einer Umdrehung der Kurbelwelle. 406 (INTL-REG)Es speichert den Bezugswert INTL, der den Kurbelwinkel darstellt. Mit dem Bezugswert INTL wird das Bezugssignal PR vom Fühler 98 zu einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung verschoben. 408 (INTV-REG)Es speichert den Bezugswert INTV, der die Zeitdauer darstellt, die durch den Zeitgeber INTV-Timer gemessen werden soll. Wenn der Bezugswert INTV gesetzt ist, kann ein Unterbrechungssignal nach Ablauf der Zeitdauer abgegeben werden. 410 (ENST-REG)Es speichert den Bezugswert ENST, der die vorbestimmte Zeitdauer darstellt, die zum Erfassen des Stillstands der Maschine verwendet wird. 412 (INJD-REG)Es speichert den Bezugswert INJD, der die Offenzeit des Kraftstoffinjektorventiles darstellt. 414 (ADV-REG)Es speichert den Bezugswert ADV, der den Kurbelwinkelbereich vom Bezugswinkelsignal zum Abschaltwinkel des Primärstromes der Zündspule darstellt. 416 (DWL-REG)Es speichert den Bezugswert DWL, der den Kurbelwinkel vom unmittelbar vorhergehenden Bezugssignalwinkel bis zum Beginn der Leitung des Primärstromes der Zündspule darstellt, in der der Primärspulenstrom im abgeschalteten Zustand gehalten ist. 418 (EGRP-REG)Es speichert den Bezugswert EGRP, der die Periode des Impulssignals EGR zum Steuern der Öffnung des EGR-Ventiles darstellt. 420 (EGRD-REG)Es speichert den Bezugswert EGRD, der die Impulsdauer des Impulssignals EGR zum Steuern der Öffnung des EGR-Ventiles darstellt. 422 (NIDLP-REG)Es speichert den Bezugswert NIDLP, der die Periode des Impulssignales NIDL zum Steuern des Luftmengenstellers, der im Bypass die Luftmenge steuert. 424 (NIDLD-REG)Es speichert den Bezugswert NIDLD, der die Impulsdauer des Impulssignales NIDL darstellt. 426 (RPMW-REG)Es speichert den Bezugswert RPMW, der eine konstante Zeitdauer darstellt, die zur Erfassung der Maschinen-Drehzahl verwendet wird. 428 (VSPW-REG)Es speichert den Bezugswert VSPW, der eine konstante Zeitdauer darstellt, die zur Erfassung der Fahrzeug-Geschwindigkeit verwendet wird. 442 (CYL-Zähler)Er speichert den Momentanwert entsprechend der Anzahl der Bezugssignalimpulse, die erzeugt wurden. 444 (INTL-Zähler)Er speichert den Momentanwert entsprechend der Anzahl der Kurbelwinkelimpulse, die nach den Bezugsimpulsen vom Kurbelwinkelfühler 98 erzeugt wurden. 446 (INTV-Zähler)Er speichert den Momentanwert, der in bestimmten Zeitabschnitten, z. B. 1024 µs, nachdem ein Datenwert in das INTV-Register 408 gesetzt wurde, erhöht wird. 448 (ENST-Zeitgeber)Er speichert einen Momentanwert, der in bestimmten Zeitabschnitten, z. B. 1024 µs, erhöht wird, nachdem der Bezugsimpuls vom Winkelfühler 98 eingespeist wurde. Der Inhalt dieses Registers 448 wird auf Null gesetzt, wenn der nächste Bezugsimpuls empfangen wird. 450 (INJ-Zeitgeber)Er speichert einen Momentanwert, der in bestimmten festen Zeitabschnitten nach Abgabe des CYL-Signals erhöht wird, z. B. alle 8 µs, 16 µs, 32 µs, 64 µs, 128 µs und 256 µs. Die Auswahl der festen Zeitabschnitte erfolgt aufgrund des T-Registers. 452 (ADV-Zähler)Er speichert einen Momentanwert, der immer erhöht wird, wenn das einen festen Kurbelwinkel, z. B. 0,5°, nach dem Bezugssignal darstellende Signal PC vom Kurbelwinkelfühler 98 erzeugt wird. 454 (DWL-Zähler)Er speichert einen Momentanwert, der immer erhöht wird, wenn das Kurbelwinkelsignal PC vom Winkelfühler 98 erzeugt wird, nachdem das unmittelbar vorhergehende Bezugssignal abgegeben wurde. 456 (EGR-Zeitgeber)Er speichert einen Momentanwert, der in festen Zeitabschnitten, z. B. 256 µs, erhöht wird, nachdem das Signal EGR-P abgegeben wurde. 458 (NIDL-Zeitgeber)Er speichert einen Momentanwert, der in festen Zeitabschnitten, z. B. 256 µs, erhöht wird, nachdem das Signal NIDL-P abgegeben wurde. 460 (RPMW-Zeitgeber)Er speichert einen Momentanwert, der in festen Zeitabschnitten erhöht wird, nachdem der Ausgangsimpuls der zweiten Ausgangsregistergruppe 552 erzeugt wurde. 462 (RPM-Zähler)Er speichert einen Momentanwert, der immer erhöht wird, wenn das einen festen Kurbelwinkel darstellende Winkelsignal PC vom Winkelfühler 98 nach der Erzeugung des Ausgangsimpulses der zweiten Ausgangsregistergruppe 552 erzeugt wird. 464 (VSPW-Zeitgeber)Er speichert einen Momentanwert, der in festen Zeitabschnitten erhöht wird, nachdem der Ausgangsimpuls des zweiten Vergleichsergebnis-Halteregisters 556 erzeugt wurde. 468 (VSP-Zähler)Er speichert einen Momentanwert, der immer erhöht wird, wenn ein Impuls entsprechend der Drehzahl der Räder nach Erzeugung des Ausgangsimpulses der zweiten Ausgangsregistergruppe 556 erzeugt wird.

Im folgenden wird erläutert, wie die Bezugswerte in die Bezugswertregistergruppe 470 gesetzt werden. Die Register 402, 404, 406 und 410 erhalten ihre Bezugswerte jeweils beim Betriebsbeginn der vorliegenden Steuereinrichtung. Sobald diese Register gesetzt sind, werden ihre gesetzten Werte nicht mehr geändert. Das Setzen der Daten in das Register 408 erfolgt durch die Programmverarbeitung.

Der die Ventiloffenzeit des Kraftstoffinjektors 66 darstellende Bezugswert INJD wird in das Bezugswertregister 412 eingegeben. Dieser Datenwert INJD wird z. B. wie folgt erzeugt: Das Ausgangssignal QA des Luftmengenmessers 14 wird in den Analog/Digital-Umsetzer 124 über den Multiplexer 122 eingespeist. Es wird hier in einen Digital-Datenwert umgesetzt, und der Digital-Datenwert wird in einem (nicht dargestellten) Register gehalten. Der Last-Datenwert TP wird durch Berechnen und Verarbeiten von Daten, die die angesaugte Luftmenge darstellen, oder aus Daten, die in Form eines Kennfelds gespeichert sind, gewonnen. Weiterhin werden die Ausgangssignale des Temperaturfühlers 16, des Wassertemperaturfühlers und des Atmosphärendruckfühlers einer Digitalumsetzung unterworfen, und es erfolgen Korrekturen mit den Lastdaten TP und Daten über den Betriebszustand der Maschine. Der Korrekturkoeffizient sei K₁. Weiterhin wird die Batteriespannung digitalisiert und entsprechend den Daten korrigiert. Der Koeffizient dieser Korrektur sei TS. Sodann erfolgt eine Korrektur durch das Ausgangssignal der λ-Sonde 80. Dieser Korrekturkoeffizient sei α. Der Datenwert INJD ergibt sich also aus der folgenden Gleichung:

INJD = α (K₁ · TP + TS).

Auf diese Weise wird die Ventiloffenzeit des Kraftstoffinjektors bestimmt. Jedoch ist diese Methode lediglich ein Beispiel, und selbstverständlich kann die Ventiloffenzeit auch durch andere Methoden festgestellt werden.

Der den Zündzeitpunkt (Zündwinkel) darstellende Bezugswert ADV wird in das Bezugswertregister 414 gesetzt. Dieser Bezugswert ADV wird z. B. auf die folgende Weise erzeugt. Ein Kennfeld-Zünddatenwert R IG, dessen Variablen der Lastdatenwert TP und die Drehzahl sind, ist im Festspeicher 118 gespeichert, und wird aus dem Kennfeld ausgelesen. Weiterhin wird der Datenwert R IG einer Startkompensation, einer Wassertemperaturkompensation, einer Beschleunigungskompensation usw. unterworfen. Auf diese Weise wird der Bezugswert ADV erzeugt.

In das Bezugswertregister 416 wird der Bezugswert DWL zum Steuern der Ladezeit des Primärstromes der Zündspule gesetzt. Dieser Datenwert DWL wird aus dem Wert des Datenwertes ADV und dem Digitalwert der Batteriespannung berechnet.

In die Bezugswertregister 418 und 422 wird der die Periode des Signales EGR darstellende Bezugswert EGRP und der die Periode des Signales NIDL darstellende Bezugswert NIDLP gesetzt. Diese Bezugswerte sind vorbestimmt.

In das Bezugswertregister 420 wird der die Leitungsdauer des EGR-Ventiles darstellende Bezugswert EGRD gesetzt. Wenn die Leitungsdauer groß wird, nimmt die Ventil-Offendauer der Abgas-Rückführeinrichtung und die Menge des zurückgeführten Abgases zu. Der Bezugswert EGRD wird im Festspeicher 118 z. B. in einem Kennfeld gehalten, dessen Variable der Lastdatenwert TP und die Drehzahl sind. Weiterhin wird dieser Bezugswert mit der Wassertemperatur usw. kompensiert.

In das Bezugswertregister 424 wird der die Dauer der Betätigung des Luftmengenstellers 48 darstellende Bezugswert NIDLD gesetzt. Dieser Datenwert ist rückkopplungsgesteuert, so daß z. B. die Drehzahl der Maschine im unbelasteten Zustand einen vorbestimmten Wert annimmt. Sie wird als Rückkopplungsgröße festgesetzt.

In die Bezugswertregister 426 und 428 werden die festen Zeiten darstellenden Bezugswerte RPMW und VSPW jeweils gesetzt, wenn die Steuereinrichtung dieses Ausführungsbeispieles startet.

Bei der obigen Erläuterung wurde das Ausgangsmaterial des Luftmengenmessers 14 als Eingangsgröße für die Steuerungen der eingespritzten Kraftstoffmenge, des Zündvoreilwinkels, der Menge des zurückgeführten Abgases usw. verwendet. Jedoch kann auch ein anderer Fühler als der Luftmengenmesser verwendet werden.

Beispielsweise kann ein Druckfühler benutzt werden, der den Druck der Ansaugleitung erfaßt.

Inkrementierglied 478

Das Inkrementierglied 478 empfängt Steuersignale INC und RESET von einem Inkrementiersteuerglied 490 und ist ausgelegt, um das Ausgangsmaterial des Verriegelungsgliedes 476 um 1 bei eingespeistem Steuersignal INC zu inkrementieren und erzeugt ein Ausgangssignal Null bei eingespeistem Steuersignal RESET. Da das Ausgangssignal des Inkrementiergliedes 478 der Momentanwertregistergruppe 472 zugeleitet wird, arbeiten die Momentanwertregister 472 als Zeitgeber oder Zähler, die abhängig vom Steuersignal INC nacheinander um Eins aufwärtszählen. Die Logik eines derartigen Inkrementiergliedes ist bekannt, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird. Das Ausgangssignal des Inkrementiergliedes 478 liegt am Vergleicher 480 zusammen mit dem Ausgangssignal der ersten Registereinheit 470. Der Vergleicher 480 erzeugt eine logische "1", wenn das Ausgangssignal des Inkrementiergliedes 487 gleich oder größer als das Ausgangssignal der Bezugswertregistergruppe 470 ist und er gibt sonst eine logische "0" ab (vgl. oben). Das Eingangssignal des Inkrementierglieds 478 wird in die Registergruppe 474 synchron mit dem Taktimpuls ϕ₁ gesetzt, wenn ein Steuersignal MOVE an der Registergruppe 474 liegt. Die in die Registergruppe 474 gesetzten Daten können über den Datenbus 162 zur Zentraleinheit 114 übertragen werden.

Das Inkrementierglied 478 hat genauer folgende drei Funktionen. Die erste Funktion ist ein Inkrementiervorgang, durch das der Wert 1 zu den Eingangsdaten des Inkrementierglieds 478 addiert wird. Die zweite Funktion ist ein Nicht-Inkrementiervorgang, durch den die Eingangsdaten des Inkrementierglieds 478 ohne Addition durchgelassen werden. Die dritte Funktion ist ein Rücksetzvorgang, durch den das Eingangssignal am Inkrementierglied 478 auf Null zurückgesetzt wird, so daß dieses einen den Nullwert anzeigenden Datenwert unabhängig vom Eingangswert abgibt.

Wenn, wie oben erwähnt wurde, eines der Momentanwertregister 472 gewählt wird, wird der darin gespeicherte Datenwert über das Verriegelungsglied 476 zum Inkrementierglied 478 gespeist, dessen Ausgangssignal zum gewählten Momentanwertregister zurückgeführt wird, so daß der Inhalt des gewählten Momentanwertregisters erneuert wird. Als Ergebnis arbeitet das gewählte Momentanwertregister als Zähler oder Zeitgeber, wenn das Inkrementierglied 478 inkrementiert.

Wenn im geschlossenen Kreis der die Momentanwertregistergruppe 472, das Verriegelungsglied 476 und das Inkrementierglied 478 enthält, das Ausgangssignal des Inkrementiergliedes 478 gerade in das Momentanwertregister 472 gesetzt wird, während dasselbe Momentanwertregister 472 seinen Inhalt ausgibt wird ein Fehler beim Zählen verursacht. Um einen derartigen Fehler auszuschließen, ist das Verriegelungsglied 476 vorgesehen, um zeitlich den Datenfluß von der Momentanwertregistergruppe 472 zum Inkrementierglied 478 von dem Datenfluß vom Inkrementierglied 478 zur Registergruppe 472 zu trennen.

Das Verriegelungsglied 476 wird vom Taktimpuls Φ₂ getaktet und kann Daten von der Registergruppe 472 während der Zeitdauer empfangen, in der der Taktimpuls Φ₂ auftritt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Andererseits wird die Registergruppe 472 vom Taktimpuls Φ₁ getaktet und kann Daten vom Verriegelungsglied 476 über das Inkrementierglied 478 während der Zeitdauer empfangen, in der der Taktimpuls Φ₁ auftritt. Als Ergebnis stören sich die Datenflüsse, die von der Registergruppe 472 abgegeben werden, bzw. dieser zufließen, nicht.

Vergleicher 480, Registergruppe 502, 504 und Ausgangs-Logik 503

Wie das Inkrementierglied 478 arbeitet der Vergleicher 480 nicht synchron mit den Taktimpulsen Φ₁ und Φ₂. Eingangssignale des Vergleichers 480 sind die vom gewählten Register der Bezugswertregistergruppe 470 abgegebenen Daten und die vom gewählten Zähler oder Zeitgeber der Momentanwertregistergruppe 472 durch das Verriegelungsglied 476 und das Inkrementierglied 478 abgegebenen Daten. Das Ausgangssignal des Vergleichers 480 liegt an einer ersten Ausgangsregistergruppe 502, die mehrere Verriegelungsglieder aufweist, die synchron mit dem Taktimpuls Φ₁ gesetzt werden. Der so in die erste Ausgangsregistergruppe 502 gesetzte Datenwert wird dann zu einer zweiten Ausgangsregistergruppe 504 synchron mit dem Taktimpuls Φ₂ verschoben. Eine Ausgangs-Logik 503 empfängt die in die zweite Ausgangsgruppe 504 gesetzen Datenwerte, um Ausgangssignale zur Ansteuerung des Kraftstoffinjektors, der Zündspule, des Abgas-Rückführgliedes und anderer Bauteile zu erzeugen. Dieses Ausgangsglied 503 hat eine Logik 710 (vgl. Fig. 18), deren Betrieb weiter unten näher erläutert wird. Die erste und die zweite Ausgangsregistergruppe 502 und 504 umfassen jeweils mehrere Verriegelungsglieder 506, 510 . . . 554 und 508, 512 . . . 556 (vgl. Fig. 10), wobei die Funktion dieser Verriegelungsglieder (oder Register) in der folgenden Tabelle beschrieben sind.

Tabelle 2

506 (CYLFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des CYL-Registers 404 kleiner oder gleich dem Datenwert des CYL-Zählers 442 ist. 508 (CYLBF) Setzen des Signals vom CYLEF-Register 506 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 510 (INTLEF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des INTL-Registers 406 kleiner oder gleich dem Datenwert des INTL-Zählers 444 ist. 512 (INTLBF) Setzen des Signals vom INTLFF-Register 510 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 514 (INTVFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des INTV-Registers 408 kleiner oder gleich dem Datenwert des INTV-Zeitgebers 446 ist. 516 (INTVBF) Setzen des Signals vom INTVFF-Register 514 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 518 (ENSTFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des ENST-Registers 410 kleiner oder gleich dem Datenwert des ENST-Zeitgebers 448 ist. 520 (ENSTBF) Setzen des Signals vom ENSTFF-Register 518 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 522 (INJFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des INJD-Registers 412 kleiner oder gleich dem Datenwert des INJ-Zeitgebers 450 ist. 524 (INTLBF) Setzen des Signals vom INJFF-Register 522 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 526 (ADVFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des ADV-Registers 414 kleiner oder gleich dem Datenwert des ADV-Zählers 452 ist. 528 (ADVBF) Setzen des Signals vom ADVFF-Register 526 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 530 (DWLFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des DWL-Registers 416 kleiner oder gleich dem Datenwert des DWL-Zählers 454 ist. 532 (DWLBF) Setzen des Signals vom DWLFF-Register 530 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 534 (EGRPFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des EGRP-Registers 418 kleiner oder gleich dem Datenwert des EGRP-Zeitgebers 456 ist. 536 (EGRPBF) Setzen des Signals vom EGRPFF-Register 534 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 538 (EGRDFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des EGRD-Registers 420 kleiner oder gleich dem Datenwert des EGRD-Zeitgebers 456 ist. 540 (EGRDBF) Setzen des Signals vom EGRDFF-Register 538 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 542 (NIDLPFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des NIDLP-Registers 422 kleiner oder gleich dem Datenwert des NIDL-Zeitgebers 458 ist. 544 (NIDLPBF) Setzen des Signals vom NIDLPFF-Register 542 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 546 (NIDLDFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des NIDLD-Registers 424 kleiner oder gleich dem Datenwert des NIDL-Zeitgebers 458 ist. 548 (NIDLDBF) Setzen des Signals vom NIDLDFF-Register 546 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 550 (RPMWFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des RPMW-Registers 426 kleiner oder gleich dem Datenwert des RPMW-Zeitgebers 460 ist. 552 (RPMWBF) Setzen des Signals des RPMWFF-Registers 550 synchron mit dem Taktsignal Φ₂. 554 (VSPWFF) Der Wert "1" wird gesetzt, wenn der Datenwert des Registers 428 kleiner oder gleich dem Datenwert des VSPW-Zeitgebers 464 ist. 556 (VSPWBF) Setzen des Signals des VSPWFF-Registers 556 synchron mit dem Taktsignal Φ₂.

Inkrementiersteuerglied 490

Das Inkrementiersteuerglied 490 hat die in den Fig. 16 und 17 gezeigten Logik-Glieder und erzeugt die Steuersignale INC, RESET (Rücksetzen), MOVE für die Steuerung des Inkrementiergliedes 478. Der Betrieb und die Einzelheiten des Inkrementiersteuergliedes 490 werden weiter unten näher erläutert.

Statusregister 477 und Maskenregister 475

Das Statusregister 477 zeigt an, ob Unterbrechungsanforderungen aufgrund des Maschinenstops ENST, des Abschlusses des Analog/Digital-Umsetzvorgangs und anderer Faktoren vorliegen oder nicht. Das Maskenregister 475 nimmt Daten auf, die von der Zentraleinheit 114 über den Datenbus abgegeben sind. Abhängig von den empfangenen Daten steuert das Maskenregister 475 die Sperrung oder Zulassung der Übertragung eines Unterbrechungsanforderungssignals IRQ zur Zentraleinheit 114, wenn eine derartige Unterbrechungsanforderung aufgetreten ist.

Eingangssignalsynchronisierer 128

Dieses Glied 128 empfängt z. B. PR-, PC- und PS-Impulse, die z. B. die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigen, und erzeugt entsprechende Ausgangsimpulse REP-P, POS-P, VSP-P, die mit dem Taktimpuls Φ₁ oder Φ₂ synchronisiert sind. Im einzelnen sind die am Synchronisierglied 128 liegenden Impulse das Bezugssignal PR, das bei jeder Umdrehung der Maschine erzeugt wird, das Kurbelwinkelsignal PC, das immer erzeugt wird, wenn sich die Maschine um einen vorbestimmten Winkel dreht, und der Impuls PS, der die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt. Die Zeitintervalle dieser Impulse ändern sich stark abhängig von z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit und sind nicht mit den Taktimpulsen Φ₁ und Φ₂ synchron. Um diese Impulse PR, PC, PS für die Steuerung des Inkrementiergliedes 478 zu verwenden, müssen die erfaßten Impulse notwendig mit den Stufenimpulsen synchronisiert sein. Weiterhin werden vorzugsweise das Kurbelwinkelsignal PC und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal PS mit ihrer Anstiegs- und Abfallflanke mit dem Stufenimpuls zur Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit synchronisiert, während das Bezugssignal PR mit seiner Anstiegsflanke mit dem Stufenimpuls synchronisiert wird.

In Fig. 11, die einen Schaltplan des Synchronisierers für das Bezugssignal PR zeigt, liegt das Signal PR an einem Anschluß I, und der invertierte Taktimpuls sowie der invertierte Stufenimpuls liegen über ein NOR-Glied an einem Anschluß Φ eines Verriegelungsgliedes 702. Das Verriegelungsglied 702 erzeugt an einem Anschluß Q den in Fig. 12 gezeigten Ausgangsimpuls Q₁. Ein anderes Verriegelungsglied 704 empfängt an seinem Anschluß I den Impuls Q₁ und an seinem Anschluß Φ den invertierten oder umgekehrten Taktimpuls zusammen mit dem invertierten Stufenimpuls durch ein NOR-Glied. Als Ergebnis erzeugt das Verriegelungsglied 704 das in Fig. 12 gezeigte Ausgangssignal Q₂. Ein synchronisierter Bezugsimpuls REF-P wird aus dem Ausgangssignal Q₂ und dem invertierten Ausgangssignal erzeugt, wie dies durch das Signal REF-P in Fig. 12 gezeigt ist.

In Fig. 13, die ein Synchronisierglied für das Winkelsignal PC und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal PS zeigt, liegt das in Fig. 14 dargestellte erfaßte Signal PC (oder PS) an einem Anschluß I, während der invertierte Taktimpuls und der invertierte Stufenimpuls über ein NOR-Glied einem Anschluß Φ eines Verriegelungsgliedes 706 zugeführt wird. Von einem Anschluß Q des Verriegelungsgliedes 706 wird das in Fig. 14 gezeigte Signal Q₁ erhalten, das an einem Anschluß I eines Verriegelungsgliedes 708 liegt. Die Ausgangssignale Q₁ und Q₂ der Verriegelungsglieder 706 und 708 liegen an einem Exklusiv-ODER-Glied, um ein synchronisiertes Signal POS-P (oder VOP-P) zu erzeugen.

Betrieb (1) Erzeugen des Bezugsimpulses INTLD (s. Fig. 15)

Für die Steuerungen des Zündtaktes, der Kraftstoffinjektion und der Erfassung des Maschinen-Stops ist es erforderlich, einen Bezugsimpuls INTLD zu erzeugen, der um einen dem Wert INTL entsprechenden Winkel gegenüber dem Bezugssignal REF verzögert ist. Der Wert INTLD ist in das Register 406 synchron mit dem Bezugssignal PR gesetzt. Dieser Impuls INTLD dient zum Festlegen des zeitlichen Bezugspunktes für die Steuerabläufe, wie z. B. für den Zündzeitpunkt. Der Impuls INTLD ist um einen vorbestimmten Winkel vom dem oberen Totpunkt TDC der Maschine versetzt, so daß die Zündung im vorbestimmten Takt unabhängig von der Befestigungsstelle des Kurbelwinkelfühlers erfolgen kann. Wenn der Stufenimpulsgenerator 570 den Stufenimpuls INTL-P erzeugt, werden das Register 406 der ersten Registereinheit 470 und der Zähler 444 der zweiten Registereinheit 472 für die Vergleichsoperation gewählt, wie dies in den Fig. 8A und 8B gezeigt ist. Gleichzeitig erzeugt das Inkrementiersteuerglied 490 das Inkrementiersteuersignal INC mittels des in Fig. 16(A) gezeigten Logik-Gliedes und das Rücksetzsignal RESET mittels des in Fig. 17(A) gezeigten Logik-Gliedes. Das Inkrementiersteuersignal INC und das Rücksetzsignal RESET liegen beide am Inkrementierglied 478. Der Zähler 444 zählt den Stufenimpuls POS-P aufwärts, so daß der sich ergebende Zählerwert schrittweise anwächst, wie dies in Fig. 19 durch INTL gezeigt ist. Wenn der Zählerwert INTL des Zählers 444 gleich oder größer als der gesetzte Wert INTL REG des Bezugswertregisters 406 wird, d. h., INTL REG ≦ INTL, erzeugt der Vergleicher 480 ein Ausgangssignal, das am Verriegelungsglied 510 der ersten Registergruppe 502 und dann am Verriegelungsglied 512 der zweiten Registergruppe 504 liegt, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Die Logik 710 in Fig. 18 ist mit dem Ausgang des Verriegelungsgliedes 512 verbunden, so daß der in Fig. 19 gezeigte Bezugsimpuls INTLD am Ausgangsanschluß 712 des Logik-Gliedes 710 erhalten werden kann. Es sei zu Fig. 19 darauf hingewiesen, daß der zum Erzeugen des Impulses INTLD verwendete Impuls INTLBF ein Ausgangssignal vom Verriegelungsglied 512 der Fig. 10 ist.

Wie aus der Fig. 16(A) folgt, werden nicht nur die Stufenimpulse POS-P, INTL-P, sondern auch das invertierte Ausgangssignal des Verriegelungsgliedes 512 zum Erzeugen des Inkrementiersteuersignales INC verwendet, so daß der Zähler 444 seine Zähloperation abschließt, wenn der Zustand (INTL COUNT) ≧ (INTL REG) durch den Vergleicher 480 erfaßt ist. Ursachen für die Notwendigkeit des Abschlusses der Zähloperation werden im folgenden angegeben. Bei einer Maschine mit vier Zylindern wird der Bezugsimpuls REF-P alle 180° der Kurbelwellendrehung erzeugt. Wenn der Kurbelwinkelfühler so ausgelegt ist, daß er Impulse POS-P alle 0,5° der Drehung der Kurbelwelle erzeugt, wird die Impulsanzahl POS-P zwischen zwei benachbarten Bezugsimpulsen REF-P größer als 360. Da der Zähler 444 gewöhnlich so ausgelegt ist, daß er 8 Bits aufweist, ist die oben erläuterte Anzahl der Bezugsimpulse REF-P ausreichend groß, um einen Überlauf in den Zähler 444 zu bewirken, wodurch ein anderer Impuls INTLD im ungewünschten Takt erzeugt wird. Die Verwendung des Ausgangsimpulses zum Erzeugen des Inkrement-Steuersignals dient zur Verhinderung der Erzeugung eines derartigen ungewünschten INTLD-Impulses.

(2) Zündsteuerung

Im Betrieb der Zündsteuerung wird ein Steuersignal IGN abgegeben, das durch die Zündspule fließt. Für diese Steuerung werden ein den Zündzeitpunkt angebender Bezugswert ADV und ein die nichtleitende Zeitdauer der Zündspule anzeigender Bezugswert DWL von der Zentraleinheit 114 abgegeben und in die Bezugswertregister 414 und 416 gesetzt. Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen dem gesetzten Bezugswert ADV REG im Bezugswertregister 414 und dem gesetzten Bezugswert DWL REG im Bezugswertregister 416. Der Bezugswert im ADV-REG 414 dient zum Festlegen des Zündvoreilwinkels und gibt die Lage der Kurbelwelle an, bei der der Zündfunke auftreten soll, oder bevor der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, während der Bezugswert DWL den Kurbelwinkel angibt, während dann die Zündspule nichtleitend gemacht ist.

Wenn der Stufenimpuls ADV-P vom Stufenwähler 570 abgegeben wird und an der Bezugs- und Momentanwertregistergruppe 470 und 472 liegt, werden die Bezugswertregister 414 und das Momentanwertregister (ADV-Zähler) 542 für einen Betrieb gewählt, wie dies in den Fig. 8A und 8B gezeigt ist. Gleichzeitig liegt der Stufenimpuls ADV-P am Inkrementiersteuerglied 490, in dem ein Inkrementiersteuersignal INC durch die in Fig. 16(B) gezeigte Logik erzeugt wird, und ein Rücksetzsignal RESET wird durch die in Fig. 17(B) gezeigte Logik abgegeben. Durch die Einspeisung des Inkrementiersteuersignals INC in das Inkrementierglied 478 addiert eine "1" zu dem im Verriegelungsglied 476 gesetzten Wert und speist den sich ergebenden Wert zur Momentanwertregistergruppe 472, so daß der ADV-Zähler 452 der Momentanwertregistergruppe 472 die synchronisierten Winkelimpulse POS-P aufwärtszählt. Wenn der Zählwert ADV des ADV-Zählers 452 gleich oder größer als der Bezugswert ADV REG des ADV-Registers 452 wird, erzeugt der Vergleicher 480 ein Ausgangssignal, das an einem Verriegelungsglied 526 der ersten Registergruppe 502 liegt (vgl. Fig. 10). Ein Ausgangssignal des Verriegelungsgliedes 526 liegt an einem anderen Verriegelungsglied 528 und dann an einem in Fig. 18 gezeigten Ausgangs-Logik-Glied 710. Das Logik-Glied 710 erzeugt einen in Fig. 20 gezeigten Ausgangsimpuls ADVD aus dem Ausgangssignal ADVBF des Verriegelungsgliedes 528. Dieser Ausgangsimpuls ADVD dient zum Erzeugen eines Rücksetzsignales in der DWL-P-Stufe (vgl. Fig. 17(B)). Wenn der Stufenimpuls DWL-P vom Stufenimpulsgenerator 570 abgegeben wird, werden das Register 416 der Bezugswertregistergruppe 470 und der Zähler 454 für einen Betrieb gewählt, wie dies aus den Fig. 8A und 8B zu ersehen ist. In dem Inkrementiersteuerglied 490 werden das Inkrementier-Steuersignal INC und das Rücksetzsignal RESET durch die in den Fig. 16(B) und Fig. 17(B) gezeigten Logikkreise erzeugt. Als Ergebnis erhöht der Zähler 454 seinen Zählwert in Übereinstimmung mit dem Impuls POS-P und bleibt auf einem konstanten Wert nach Erreichen des Bezugswertes DWL REG des DWL-Registers 416 und wird dann durch den oben erwähnten Impuls ADVD (vgl. Fig. 20) rückgesetzt. Der Vergleicher erzeugt ein Ausgangssignal, das eingeschaltet wird, während der Zählwert DWL gleich dem Bezugswert DWL REG ist. Als Ergebnis gibt das Verriegelungsglied 532 einen in Fig. 20 gezeigten Ausgangsimpuls IGN out ab, der der Zündspule zugeführt wird.

Es muß betont werden, daß sich der von der CPU 114 in das Bezugswertregister 416 zu setzende Bezugswert DWL REG plötzlich zu einer Zeit zwischen ADVD-Impulsen verändern kann (vgl. Fig. 21). Wenn sich der Bezugswert DWL REG im Register 416 kurze Zeit, nachdem der Zählwert des DWL-Zählers 454 den Bezugswert im DWL-Register 416 erreicht hat [vgl. Fig. 21(b)], schaltet diese Änderung das Ausgangssignal IGN out aus, wodurch ein in Fig. 21(C) dargestellter Impuls IGN out mit kleiner Impulsbreite erzeugt wird. Wie aus Fig. 15 zu sehen ist, tritt die Zündung ein, wenn das Ausgangssignal IGN out ausschaltet. Wenn jedoch der Ausgangsimpuls IGN out so schmal ist, daß die Zündspule nicht ausreichend Energie für die Zündung speichern kann, wird eine Fehlzündung hervorgerufen. Um eine derartige Fehlzündung zu verhindern, sieht die Erfindung eine in Fig. 22 gezeigte Logik vor, die UND-Glieder 750, 751, 753, ein NOR-Glied 752 und ein NAND-Glied 754 aufweist. In Fig. 22 liegen das Ausgangssignal ADVBF des Verriegelungsgliedes 528 und der Stufenimpuls ADV-P am UND-Glied 751, während das Ausgangssignal DWLBF des Verriegelungsgliedes 532 und der Stufenimpuls DWL-P dem UND-Glied 750 zugeführt sind. Beide UND-Glieder 750 und 751 sind mit dem NOR-Glied 752 verbunden, dessen Ausgangssignal als ein Register-Wählsignal über einen Inverter 755 einem in Fig. 8A gezeigten Null-Register 402 zugeführt ist. Das Null-Register 402 gibt ein Ausgangssignal mit dem Wert NULL ab, wenn das Register-Wählsignal vom NOR-Glied 752 eingespeist wird. Das UND-Glied 753 ist mit dem Ausgangssignal des NOR-Gliedes 752 zusammen mit einem Ausgangssignal beaufschlagt, das durch den Vergleicher 480 erzeugt wird, wenn der Zählwert COUNT gleich dem Bezugswert REG wird. Das NAND-Glied 754 empfängt als seine Eingangssignale das Ausgangssignal vom UND-Glied 753 sowie das Ausgangssignal des Vergleichers 480. Der Vergleicher erzeugt ein Ausgangssignal, wenn der Zählerstand größer wird als der gesetzte Wert. Sobald der Zählerwert DWL des DWL-Zählers 454 den Bezugswert DWL REG im Register 416 erreicht, wird mittels dieses Logik-Gliedes das Null-Register 402 anstelle des Registers 416 gewählt, um sein Null-Ausgangssignal über einen Datenbus zum Vergleicher 480 zu speisen, bis der Zähler 454 rückgesetzt wird. Als Ergebnis wird der Zählwert DWL immer größer als das Ausgangssignal des Null-Registers 402, so daß der Vergleicher 480 danach weiterhin ein Ausgangssignal erzeugt, auch wenn sich der Bezugswert DWL REG, der in das Register 416 zu setzen ist, ändert. Demgemäß erzeugt das Verriegelungsglied 532 ein in Fig. 21(F) gezeigtes Ausgangssignal mit genügend großer Impulsdauer, so daß keine Fehlzündung eintritt.

(3) Kraftstoff-Einspritzsteuerung

Für die Kraftstoffeinspritzsteuerung zeigt Fig. 2 die zeitliche Folge der Einspritzvorgänge in Relation zu den Zündphasen und anderen Takten. Die Kraftstoffeinspritzung findet einmal pro Umdrehung der Kurbelwelle gleichzeitig für alle Zylinder statt.

Der Stufenimpuls CYL-P vom Stufenwähler 570 wählt das Register 404 der Bezugswertregistergruppe 470 und das Register 442 (CYL-Zähler) der Momentanwertregistergruppe 472. In das Register 404 wird zunächst ein konstanter Bezugswert CYL REG gesetzt, z. B. "Zwei" bei einer Maschine mit vier Zylindern und "Drei" bei einer Maschine mit sechs Zylindern. Durch die Einspeisung des Stufenimpulses CYL-P in das Inkrementiersteuerglied 490 erzeugt dieses ein Inkrementiersteuersignal INC und ein Rücksetzsignal RESET mittels der in Fig. 16(C) bzw. 17(C) gezeigten Logik-Kreise. Als Ergebnis ändert sich der Zählerwert CYL des Zählers 444 in Übereinstimmung mit dem Impuls INTLD, wie dies in Fig. 23 gezeigt ist, und wenn der Zählwert CYL des Zählers 444 einen Wert gleich dem konstanten Bezugswert CYL REG erreicht, erzeugt das Verriegelungsglied 508 das in Fig. 23 dargestellte Ausgangssignal CYLBF.

Wenn im Anschluß an die oben erläuterte Stufe der nächste Stufenimpuls INJ-P erzeugt wird, werden das Register 412 der Bezugswertregistergruppe 470 und der Zeitgeber 450 der Momentanwertregistergruppe 472 für den Vergleich ihrer Inhalte gewählt. Gleichzeitig werden dem Inkrementierglied 490 ein Inkrement-Steuersignal INC und ein Rücksetzsignal RESET zugeführt, die durch die in Fig. 16(C) bzw. Fig. 17(C) gezeigten Logik-Glieder erzeugt sind. Mit Hilfe des Inkrementiergliedes 478 erhöht der Zeitgeber 450 seinen Wert, bis der Zählwert gleich dem Bezugswert INJ REG des Registers 412 wird, und er wird durch den oben erwähnten Impuls CYLBF rückgesetzt. Der Vergleicher 480 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn die Bedingung INJ TIMER ≧ INJ REG erfüllt ist. Da das Ausgangs-Logik-Glied 710 (vgl. Fig. 18) mit dem Verriegelungsglied 524 verbunden ist, an dem das Vergleicher-Ausgangssignal über das Verriegelungsglied 522 liegt, kann am Ausgangssignal 712 des Ausgang-Logik-Glieds 710 ein Einspritz-Steuersignal INJ out erhalten werden. Der Zeitgeber 450 schließt seine Zähloperation ab, wenn der Zählwert INJ gleich dem Bezugswert INJ REG des Registers 412 wird, um ein Weiterzählen des Zählwertes des Zeitgebers 450 wie bei der Zündsteuerung zu verhindern. Um dieses Weiterzählen und eine Fehlkraftstoffeinspritzung zu vermeiden, ist vorzugsweise ein in Fig. 22 gezeigtes Logik-Glied mit der Ausgangsstufe des Verriegelungsglieds 524 verbunden. Beim Vorliegen des Einspritzsignals INJ out wird an der Bitstelle 2° das Statusregister 477 synchron mit dem Taktimpuls Φ₁ gesetzt, so daß die CPU 114 über den Zustand des Einspritzsteuersignals INJ out informiert werden kann, wenn dies erforderlich ist.

(4) EGR- und NIDL-Steuerungen

Die EGR-Steuerung geschieht durch Einstellung des Ventils 28, damit eine ausreichende Abgasmenge zur Ansaugleitung 26 zurückgeführt wird. Die NIDL-Steuerung geschieht durch Einstellen der Schraube 44 oder eines Ventiles bei Leerlaufbetrieb, damit die geeignete Luftmenge in die Ansaugleitung 26 eintreten kann. Beide Steuerungen sind sogenannte Taststeuerungen, bei denen die Impulsdauer eines Ausgangssignals geändert wird, während die Periode der Ausgangsimpulse unverändert bleibt. Um den Impulsdauerwert vorzugeben, sind jeweils Bezugswertregister 420 und 424 vorgesehen. Die Bezugswertregister 418 und 422 enthalten jeweils Bezugswerte zum Einstellen der Perioden der Ausgangsimpulse. Da die EGR-Steuerung im wesentlichen mit äquivalenten Steuermitteln geschieht wie bei der NIDL-Steuerung, wird im folgenden nur die EGR-Steuerung näher erläutert. Durch den Stufenimpuls EGRP-P werden das Bezugswertregister 418 und das Momentanwertregister (Zeitgeber) 456 für den Vergleich ihrer Inhalte gewählt, und das Inkrementierglied 478 ist mit einem Inkrement-Steuersignal INC beaufschlagt, das mittels der in Fig. 16(D) gezeigten Logik erzeugt wird. Als Ergebnis zählt der Zeitgeber 456 den Stufenimpuls EGRP-P aufwärts und erzeugt ein in Fig. 24 gezeigtes Ausgangssignal EGR TIMER. Wenn der Zählwert EGR TIMER gleich oder größer als der Bezugswert EGRP REG wird, erzeugt das mit einem Ausgangssignal vom Vergleicher 480 über das Verriegelungsglied 534 beaufschlagte Verriegelungsglied 536 ein in Fig. 24 gezeigtes Signal EGRPBF. Dieses Signal EGRPBF dient zusammen mit dem Impuls EGRD zur Erzeugung eines Rücksetzsignales bei einer Steuerstufe EGR-P. Der Zeitgeber 456 wird gemeinsam bei beiden Steuerstufen EGR-D und EGR-P verwendet. Wenn der Zählwert EGR TIMER des Zeitgebers 456 gleich oder größer als der Bezugswert EGRD REG des Registers 420 wird, erzeugt der Vergleicher 480 ein Ausgangssignal, das an einem Verriegelungsglied 538 und dann an einem Verriegelungsglied 540 liegt. Das Verriegelungsglied 540 gibt ein in Fig. 24 gezeigtes Ausgangssignal EGR out ab. Das Öffnen und schließen des EGR-Ventiles werden abhängig vom so erhaltenen Ausgangssignal EGR out gesteuert.

(5) Messungen der Drehzahl der Maschine und der Fahrzeug-Geschwindigkeit

Die Drehzahl der Maschine wird gemessen, indem für eine vorbestimmte Zeitdauer die Anzahl der Impulse POS-P gezählt wird, die mittels des Kurbelwinkelfühlers erfaßt werden, der auf der Kurbelwelle angebracht ist. Die Messung der Fahrzeug-Geschwindigkeit erfolgt, indem für die vorbestimmte Zeitdauer die Ausgangsimpulse gezählt werden, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeits-Fühler erfaßt werden. Beide Messungen sind prinzipiell gleich, so daß lediglich die Messung der Drehzahl (1/min) der Maschine beschrieben wird.

Wenn der Stufenimpuls RPWM-P vom Mikrostufenwähler 570 abgegeben wird, werden das Register 426 der Bezugswertregistergruppe 470 und der Zeitgeber 460 der Momentanwertregistergruppe 472 zum Vergleich ihrer Inhalte gewählt. Nach der Einspeisung des Stufenimpulses RPMW-P in das Inkrementiersteuerglied 490 erzeugt dieses ein Inkrementiersteuersignal INC mittels der in Fig. 16(E) gezeigten Logik und ein Rücksetzsignal RESET mittels der in Fig. 17(E) gezeigten Logik, wobei beide Signale an das Inkrementierglied 478 abgegeben werden. Als Ergebnis erhöht der Zeitgeber 460 seinen Zählwert RPMW TIMER, wie dies in Fig. 25 gezeigt ist. Im Register 426 ist zunächst der Bezugswert "7" gesetzt. Wenn der Zählwert RPMW TIMER des Zeitgebers 460 gleich oder größer als der Bezugswert RPMW TIMER des Registers 426 wird, gibt der Vergleicher 480 ein Ausgangssignal ab, das am Verriegelungsglied 550 liegt und dann zum Verriegelungsglied 552 verschoben wird. In Fig. 25 ist ein Ausgangssignal RPMWBF des Verriegelungsgliedes 552 gezeigt, das an der in Fig. 17(E) dargestellten Logik liegt, um das Rücksetzsignal zu erzeugen. Da das in Fig. 18 gezeigte Ausgangs-Logik-Glied 710 mit der Ausgangsstufe des Verriegelungsgliedes 552 verbunden ist, tritt am Anschluß 712 des Ausgangs-Logik-Gliedes 710 ein Ausgangsimpuls RPMWD auf.

Wenn der Stufenimpuls RPM-P abgegeben wird, wird das Zählregister 462 der Momentanwertregistergruppe 472 gewählt. Dieser Zähler 462 zählt die Impulse POS-P zwischen zwei benachbarten Stufenimpulsen RPM-P, so daß der Zählwert RPM des Zählers 462 in der in Fig. 25 gezeigten Weise ansteigt. Der Zählwert RPM wird in die dritte Registereinheit 474 synchron mit einem durch das Inkrementiersteuerglied 490 erzeugten Steuersignal MOVE übertragen. Die in die dritte Registereinheit 474 gesetzten Daten werden mittels des Datenbusses 162 zur CPU 114 übertragen.

(6) Erfassung des Maschinen-Stops

Wenn die Drehzahl der Maschine kleiner als der vorbestimmte Wert wird, d. h., wenn das Intervall des Bezugsimpulses INTLD größer als der Bezugswert ENST REG des Registers 410 der Bezugswertregistergruppe 470 wird, wird die CPU 114 durch ein Unterbrechungssignal von der Tatsache unterrichtet, daß die Maschine bald anhalten wird. Im normalen Betrieb ist das Zeitintervall zwischen den Bezugsimpulsen INTLD kleiner als der Bezugswert im Register 410. Wenn die CPU 114 ein Unterbrechungssignal empfängt, das anzeigt, daß die Maschine anhalten wird, erzeugt die CPU 114 ein Befehlssignal für das Anhalten des Betriebs der Kraftstoffpumpe und anderer notwendiger Betriebsschritte.

Wenn der Stufenwähler 570 den Stufenimpuls ENST-P erzeugt, werden das Register 410 der Bezugswertregistergruppe 470 und der Zeitgeber 448 der Momentanwertregistergruppe 472 gewählt. Gleichzeitig erhält das Inkrementierglied 478 den Stufenimpuls ENST-P als Inkrementiersteuersignal INC (vgl. Fig. 16(F)) und ein Rücksetzsignal RESET, das von der in Fig. 17(F) gezeigten Logik erzeugt wird. Der Zeitgeber 448 zählt die Stufenimpulse ENST-P aufwärts, so daß sich dessen Zählwert ENST TIMER in der in Fig. 26 gezeigten Weise ändert. Als Folge gibt ein mit dem Vergleicher über das Verriegelungsglied 518 verbundenes Verriegelungsglied 520 ein in Fig. 26 gezeigtes Ausgangssignal ENSTBF ab. Durch die Verbindung des gleichen Logik-Gliedes 710 wie in Fig. 18 mit der Ausgangsstufe des Verriegelungsgliedes 518 kann am Anschluß 712 des Logik-Gliedes 710 ein den Zustand des Maschinen-Stops anzeigender Ausgangsimpuls ENSTD erhalten werden. Im Normalbetrieb wird der Zeitgeber 448 durch einen in Fig. 26 gezeigten Impuls INTLRST rückgesetzt. Dieser Impuls INTLRST wird mit dem Bezugsimpuls INTLD erzeugt, der synchron mit dem Stufenimpuls ENST-P entsteht. Wenn die Maschine in der Nähe des Stop-Zustandes ist, wird der Zeitgeber 448 durch das Ausgangssignal ENSTBF des Verriegelungsgliedes 518 und durch den oben erwähnten Impuls INTLRST rückgesetzt. Das Intervall zwischen dem Impuls INTLRST und dem Ausgangsimpuls ENSTD wird als ENST-Zeit bezeichnet.

Claims (4)

1. Elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs von Brennkraftmaschinen mit
mehreren Fühlern, die Betriebszuständen der Brennkraftmaschine entsprechende Signale einschließlich eines Kurbelwellenwinkelstellungssignals erzeugen,
wenigstens einem Stellglied zum Steuern einer Funktion der Brennkraftmaschine (z. B. Zündung, Kraftstoffzufuhr, Abgasrückführung, Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Leerlaufdrehzahl) und
einer Steuerschaltung, die
eine Zentraleinheit, die Sollwerte für die Einstellung des oder der Stellglieder in Reaktion auf die Signale von den Fühlern berechnet und diese Sollwerte in Bezugswertregister einer Bezugswertregistergruppe abspeichert und
eine Ein-/Ausgabeeinheit aufweist, welche die Signale von den Fühlern empfängt und Steuersignale für die Stellglieder nach Maßgabe der in der Bezugswertregistergruppe gespeicherten Sollwertgruppe abgibt und aufweist:

• - die Bezugswertregistergruppe,
• - eine Momentanwertregistergruppe mit als Zähler oder Zeitgeber betriebenen Momentanwertregistern, welche die Kurbelwellenwinkelstellungssignale solange zählen, bis die in den Bezugswertregistern durch die Zentraleinheit gespeicherten Sollwerte jeweils erreichbar sind, und
• - einen Vergleicher, der den Inhalt mindestens eines der Momentanwertregister mit dem Inhalt eines entsprechenden Bezugswertregisters vergleicht und bei Gleichheit der Inhalte ein Ausgangssignal erzeugt.

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Zentraleinheit (114, 116, 118) die Sollwerte für das Erreichen von Kurbelwellenwinkeln und für die Zählung fester Zeitdauern in von der Kurbelwellenposition unabhängigen Zeitpunkten in die Bezugswertregister (470, 404 bis 428) speichert,
• - für jede Funktionsteuerung jeweils ein separates Bezugswertregister (404 bis 428) und ein entsprechendes Momentanwertregister (442 bis 468) vorgesehen sind,
• - ein Taktimpulsgenerator (574) vorgesehen ist, der Taktimpulse (ϕ₁, ϕ₂) vorgegebener Frequenz erzeugt,
• - ein Inkrementierglied (478) vorgesehen ist, dem in aufeinanderfolgenden Zeitstufen der momentane Inhalt jeweils eines Momentanwertregisters zugeführt wird und das diesen Inhalt, solange das Ausgangssignal des Vergleichers (480) noch nicht erzeugt ist und gegebenenfalls in Abhängigkeit von erzeugten Kurbelwellenwinkelstellungssignalen, inkrementiert,
• - ein Stufenwähler (570) vorgesehen ist, der die aufeinanderfolgenden Zeitstufen abhängig von den Taktimpulsen (ϕ₁, ϕ₂) erzeugt,
• - ein Bezugswertregister (Null-Register 402) einen dem Nullwert entsprechenden konstanten Wert speichert, und
• - ein Logikglied, (750-754) auf das von Verriegelungsgliedern (522, 524, 526, 528, 530, 532) gehaltene Ausgangssignal des Vergleichers (580) anspricht und anstelle des Inhalts des bisherigen Bezugswertregisters den Inhalt des den Nullwert speichernden Bezugswertregisters (402) an den Vergleicher (480) anlegt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktimpulsgenerator (574) einen ersten Taktimpuls (ϕ₁) und einen zweiten Taktimpuls (ϕ₂), die in der Phase voneinander verschieden sind und sich zeitlich nicht überlappen, erzeugt, und das Eingeben der Sollwerte in die Bezugswertregister und die in aufeinanderfolgenden Zeitstufen erfolgende Auswahl der Momentanwertregister synchron zu den Taktimpulsen (ϕ₁), ϕ₂) ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsglieder (522-532) einer ersten und zweiten Ausgangsregistergruppe (502, 504) zugeordnet sind, wobei die erste Ausgangsregistergruppe (502) mit dem Vergleicher (480) verbunden ist, dessen Ausgangssignal synchron mit dem ersten Taktimpuls (ϕ₁) verriegelt wird, und wobei die zweite Ausgangsregistergruppe (504) mit der ersten Ausgangsregistergruppe (502) verbunden ist, deren Ausgangssignale synchron mit dem zweiten Taktimpuls (ϕ₂) verriegelt werden.