DE2900111C2

DE2900111C2 - Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere zum Steuern der Zünd- und/oder Kraftstoffeinspritzvorgänge

Info

Publication number: DE2900111C2
Application number: DE2900111A
Authority: DE
Inventors: Edmund 7141 Schwieberdingen Jeenicke; Winfried Dipl.-Ing. 7133 Maulbronn Klötzner; Clemens Ing.(grad.) 7143 Vaihingen Meichle; Manfred Ing.(grad.) 7012 Fellbach Schenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1984-04-19
Also published as: DE2900111A1

Description

Zahn in diesem Induktiven Aufnehmer 372 eine Flußänderung hervorruft, die ein Spannungssignal zur Folge hat. Die dadurch erzeugte drehzahlabhängige Signalfolge wird dem Eingang 30 zugeführt. Statt fernjmagnetlscher Zähne können auch andere Marken vorgesehen sein, die durch andere Aufnehmer abtastbar sind. So kann z. B. die Scheibe in Umfangsrichtung streifenförmig magnetisiert sein oder eine Lochanordnung aufweisen, die durch optische Vorrichtungen abtastbar Ist. Eine Bezugsmarke 373 ist ebenfalls auf der Scheibe 370 angeordnet. Diese Bezugsmarke 373 kann natürlich auch auf einer anderen Scheibe oder einem anderen Drehteil angeordnet sein. Die Bezugsmarke 373 wird von einem zweiten Aufnehmer 374 abgetastet und das Bezugsmarkensignal dem Eingang 31 zugeführt. Weitere Informationen der Brennkraftmaschine, bzw. des Fahrzeugs Hegen als Versorgungsspannung U, Temperatur Γ, angesaugte Luftmenge L, Stellung des Drosselklappenschalters 38 und Stellung des Startschalters 39 an den Eingängen 32 i/ls 36 an. Die Zahl dieser weiteren informationen (st noch beliebig erweiterbar und nicht auf die dargestellten Informationen beschränkt. Die dargestellten sieben Eingangsinformationen an den Eingängen 30 bis 36 werden in der Eingangsschaltung aufbereitet, entstört und soweit erforderlich, digitalisiert. Ausgangsseitlg werden diese Informationen über die Klemmen 40 bis 46 der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 zugeführt. Sofern Informationen an der Eingangsschaltung 29 In analoger Form vorliegen, werden sie durch einen in der Eingangsschaltung 29 enthaltenen Analog-Digital-Wandler, z. B. einen VCO (voltage ~ontrolled-oscillator), in Frequenzen umgewandelt. Eine Signalaufbereitung kann z. B. mit Hilfe von Schmitt-Triggern erfolgen. Zur Entstörung können an sich bekannte Entprell-Schaltungen sowie Schaltungen zum Schutz gegen Überspannung eingesetzt werden.

Zwei Endstufenausgänge der Eingabe/Ausgabe-Elnhelt sind über Klemmen 47, 48 mit Schaltendstufen 49, 50 verbunden, die als Zündungsendstufen ausgebildet sind. Solche Zündungsendstufen enthalten in bekannter Weise einen Halbleiterschalter Im Primärstromkreis einer Zündspule, In deren Sekundärstromkreis wenigstens eine Zündstrecke 51, 52, bzw. Zündkerze geschaltet Ist. Eine weitere Schaltendstufe 54 zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung über vier dargestellte Einspritzdüsen 55 bis 58 ist ebenfalls mit der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 verbunden. Schließlich 1st noch eine Ausgangsklemme 59 vorgesehen, an der eine frei programmierbare Ausgangs-Irequenz anliegt, wie sie z. B. für elektronische Getriebesteuerungen benötigt wird.

Die Wirkungsweise des dargestellten, an sich bekannten Mikroprozessor-Systems Ist bekannt und vielfach in der Literatur beschrieben. Neben dem eingangs genannten Stand der Technik sei In diesem Zusammenhang vor allem auf die Gebrauchshandbücher der verschiedenen Mikroprozessor-Hersteller verwiesen, in denen detailliert sowohl der Aufbau und d'e Beschallung der einzelnen Bausteine, wie auch deren Wirkungswelse and Programmierung beschrieben Ist. Aufbauvarianten und Schaltungsmöglichkeiten, bzw. -Vorschläge sind sehr detailliert angegeben. Als Beispiel sei auf die Handbücher der Firma RCA »User Manua lor the CDP 1802 Cosmac Microprocessor MPM-201A« und »RCA, integrated Circuits. SSD-210. 4-76« verwiesen.

Im Rahmen eines im Festwertspeicher 12 gespeicherten Programms werden vom Mikroprozessor 10 extern an der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 anliegende Informationen Im Zusammenhang mit lest gespeicherten Informationen verarbeitet. Das errechnete Ergebnis, Im vorlie

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genden Fall die Signale zur Steuerung von Zündung und Einspritzung, werden den Schaltendstufen 49, 50, 54, weitergegeben zur Ausführung der gewünschten Schaltbefehle. Endergebnisse und Zwischenergebnisse werden zum Teil im Arbeitsspeicher 11 zwischengespeichert, um dann bei Bedarf durch den Mikroprozessor wieder abgerufen zu werden.

Die Anzahl der verwendeten Mikroprozessoren, Festwertspeicher und Arbeitsspeicher 1st nicht gemäß der Darstellung beschränkt, sondern kann In Abhängigkeit der zu verarbeitenden Informationen, dem Umfang des Programms und dem Umfang der gespeicherten Daten beliebig erweitert werden. Diese Anzahl hängt natürlich auch vom jeweils verwendeten Bauteiltyp ab, bzw. von dessen Arbelts- und Speichermöglichkelten.

in dem in F1 g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine mit einer Taktfrequenz J_x beaufschlagte Klemme 60 mit dem Takteingang C eines Zählers 61 verbunden, dessen Zahleneingänge über einen Zwischenspeicher 62 mit dem Datenbus 14 verbunden sind. Der Übernahmeeingang des Zwischenspeichers 62 wird über eine Klemme 63 gesteuert. Die mit der Drehzahlsignalfolge beaufschlagte Klemme 40 Ist über eine Umschaltvorrichtung 64 mit dem Setzeingang (Preset Enable) des Zählers 61 verbunden. In einer zweiten Schaltstellung der Umschaltvorrichtung 64 ist dieser Setzeingang PE über ein D-Fllpllop 67 mit dem Überlau.fausgang CO (Carry Out) des Zählers 61 verbunden. Der Ausgang des D-Fllpflops 67 Ist weiterhin mlt.einer Ausgangsklemme 59 und mit dem Eingang eines UND-Gatters verbunden, dessen Ausgang zur Steuerung der Interrupt-Funktion mit der Klemme 21 verbunden ist. Eine Steuerklemme 66 ist sowohl mit dem Steuereingang der Umschaltvorrichtung 64 wie auch mit einem weiteren Eingang des UND-Gatters 65 verbunden. Der Takteingang des Fllpflops 67 Ist mit einer Klemme 68 verbunden, an die eine Taktfrequenz angelegt Ist, z. B. die Grundtaktlrequenz /_o.

Die Schaltung gemäß dem In Fig. 2 dargestellten Ausführungsbelsplel Ist in der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 enthalten. Diese Einheit enthält natürlich noch weitere, hler nicht näher dargestellte Bauelemente zur Steuerung von Zündung und Einspritzung, wie dies z. B. Im eingangs angegebenen Stand der Technik näher dargestellt und beschrieben Ist.

Die Wirkungswelse des In Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels wird Im folgenden anhand des In Flg. 3 dargestellten Signaldiagramms erläutert. Voraussetzung für das Funktionieren der einzelnen Befehle vom Mikroprozessor lsi ein Programmsleuerwerk, vorzugsweise als Dekodiereinrichtung ausgebildet, das nach einem Im Festwertspeicher 12 (ROM) gespeicherten Programm die einzelnen Bauelemente steuert. Solche Steuersignale liegen an den Klemmen 63, 66 an. Ein solches, als Dekodiereinrichtung ausgebildetes Programmsteuerwerk Ist bei allen Mikrorechnern notwendig und aus dem eingangs angegebenen Stand der Technik bekannt.

Liegt an der Klemme 66 als Steuerbefehl ein 1-Signal an, so Ist die Unischaltvorrichtung 64 In der In Flg. 2 gezeichneten Schaltstellung. Jedes Drehzahlsignal t/40 setzt demzufolge den Zähler 61 auf den Im Zwischenspeicher 62 vorliegenden Zahlenwert Zl. Der als Abwärtszählcr geschaltete Zähler 61 zählt von diesem Zahlenwert Zl an mit den Tatkslgnalen/, abwärts, bis er durch ein erneutes Signal t'40 wieder auf den Zahlenwert Zl gesetzt wird. Das dritte dargestellte Taktsignal t/40 weist Infolge einer Absenkung der Drehzahl einen großen zeltlichen Abstand gegenüber dem vorangehen-

den Signal t/40 auf. Diese Verringerung der Drehzahl soll eine Untersrhreltung der durch den Zähler 61 festzustellenden Grenzdrehzahl darstellen. Der Zähler 61 erreicht nun seinen niedrigsten Zählerstand, wodurch ein Signal an seinem Überlaufausgang CO erzeugt wird. Dieses Signal gelangt über das UND-Gatter 65 zur Klemme 21, wo es als Interrupt-Signal dem Mikroprozessor zugeführt wird. Dieses Interrupt-Signal meldet dem Mikroprozessor die Unterschreitung der Grenzdrehzahl, der daraufhin z. B. auf ein anderes Programm für solche niedrigen Drehzahlen umschaltet.

Wechselt das Signal i/66 an der Klemme 66 zu einem O-Slgnal, so arbeitet der Zähler 61 nicht mehr In seiner Funktion als Drehzahlerkennungs-Elnrlchtung, sondern als frei programmierbarer Frcqucnzgcncrator. Dies Ist in :s Flg. 3 ab dem vierten dargestellten Zählzyklus der Fall. Der Zähler 61 wird jetzt nicht mehr durch Signale t/40 auf den im Zwischenspeicher 62 vorliegenden Zählerstand gesetzt, sondern nach Erreichen seines niedrigsten Zählerstands durch Signale an seinem Überlaufausgang CO. Diese Überlaufsignale werden Im Fllpflop 67 In Abhängigkeit der dort anliegenden Taktfrequenz um einen geringeren Betrag verzögert. Zusätzlich wird zum Zeltpunkt /1 in den Zwischenspeicher 62 auf ein Signal an der Klemme 63 ein anderer Speicherwert Z2 vom Datenbus 14 übernommen und beibehalten. Diese Übernahme eines anderen Zählerstands Ist für die Funktion als Freqiienzgenerator natürlich nicht Bedingung, sondern dient zur Festlegung einer bestimmten Frequenz, im vorliegenden Fall zu einer Erhöhung der Frequenz. Diese Frequenz liegt an der Klemme 59 als Signalfolge t/59 vor. Das gesperrte UND-Gatter 65 verhindert die Erzeugung von !nlerrupl-Signalen beim Betrieb des Zählers 61 als Frequenzgenerator.

Die Variation der an der Klemme 59 vorliegenden Frequenz kann entweder dadurch erfolgen, daß der auszuzählende Zahlenwert, der Im Zwischenspeicher 62 vorliegt, variiert wird, oder dadurch, daß die Taktfrequenz/, an der Klemme 60, insbesondere durch Frequenzteilung, ebenfalls variiert wird. Die Umschaltung auf verschiedene Taktfrequenzen./, kann gemäß dem eingangs angegebenen Sund der Technik über eine durch den Mikroprozessor gesteuerte Umschattvorrlchiung erfolgen.

Falls eine Zwischenspeicherung weiterer, vorkommender Signale erforderlich Ist (z. B. zur zeltlichen Verzögerung dieser Signale), so können weitere Zwischenspeicher, z. B. Fllpflops, vorgesehen werden. Ein Bedürfnis kann z. B. bei den Interrupt-Signalen bestehen.

Die Umschaltung der Betriebsweise des Zählers 6! über die Klemme 66 kann z. B. zyklisch erfolgen oder während Programmintervallen, In denen gerade eine erforderliche Information benötigt, bzw. nicht benötigt wird.

Im folgenden sollen In tabellarischer Form Im Handel erhältliche Bauteile aufgeführt werden, die z. B. In den angegebenen Schaltungen Verwendung linden können. Die angegebenen Bauteile stammen sämtlich von der Firma RCA (mit einer Ausnahme) und sind mit ihrer Nummer bezeichnet:

Mikroprozessor 10

Arbeitsspeicher 11
Festwertspeicher 12
Zähler 61
Zwischenspeicher 62

CDP 1802 D
oder CDP 1802 CD
CDP 1824
CDP1833 CD
CD 4029
CD 4042

UmschaltvoiTlchtung 64 CD 4016 oder CD 4052
Frequenzuntersetzerstufe CD 4040

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere zum Steuern der Zünd- und/oder Kraftstoffelnsprltzvorgänge, mit einem Mikrorechner-System bestehend aus einer Mikroprozessor, der über einen Datenbus und über einen Adressenbus mit je wenigstens einem Festwertspeicher (ROM, PROM, EPROM), einem Arbeitsspeicher (RAM) sowie einer Eingabe/Ausgabe-Einheit verbunden ist, an die externe Signalgeber zur Erzeugung von betriebsparameterabhänglgen Signalen angeschlossen sind, mit einer Zähivorrlchtung (61) zur Auszählung von vom Mikroprozessor vorgegebenen Zahlenwerten Im Rhythmus der Signale eines externen Signalgebers (37), insbesondere eines Gebers zur Erzeugung von der Drehzahl einer Brennstoffkraftmaschine proportionaler Signale, wobei bei einer vollständigen Auszählung ein Unierbrechungsslgnal (Interrupt) erzeugt wird, das die Unterschreitung eines Grenzwerts des dem Signalgeber (37) zugeordneten Parameters meldet, dadurch gekennzeichnet,daß dem Befehlseingang der Zählvorrichtung (61) zur Festlegung des Beginns eines Auszählvorgangs Signale des externen Signalgebers (37) oder zweite Signale, die bei vollständiger Auszählung der der Zählvorrichtung (61) zugeführten Zahlenwerte erzeugt werden, zugeführt sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß In die die Unterbrechersignale (Interrupt) führende Leitung eine Torstufe (65) geschaltet Ist, durch die dle.^ce Unterbrechungssignale bei Steuerung des Auszählvorgangs durch die zweiten Signale sperrbar sind.

3. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählvorgang (61) über eine durch den Mikroprozessor gesteuerte Umschaltvorrichtung verschiedene Taktfrequenzen (fj zuführbar sind.

4. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Datenbus (14) und die Zählvorrichtung (61) ein Zwischenspeicher (62) geschaltet Ist.

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Steuereinrichtung Ist bereits aus der nicht vorveröffentllchten DE-OS 27 32 781 bekannt, bei der ebenfalls von einem Mikroprozessor vorgegebene Zahlenwerte Im Rhythmus von Signalen externer Signalgeber ausgezählt werden. Bei vollständiger Auszählung eines solchen Werts wird die Überschreitung eines Grenzwerts gemeldet.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, den Zähler zur Ermittlung von Grenzwerten vielseitiger zu nutzen und dadurch eine Einsparung von Bauteilen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, wobei die Zählvorrichtung zum einen zur Ermittlung eines Grenzwerts ausgenutzt wird und zum anderen ein Einsatz dieser Zählvorrichtung als Frequenzgenerator mit trelprogrammlerbarer Frequenz ausgenutzt werden kann. Die Umschaltung erfolgt dabei durch eine vom Mikroprozessor gesteuerte Umschaltvorrichtung. Die vom Frequenzgenerator

erzeugte Frequenz läßt sich entweder In der Eingabe/Ausgabe-Einheit selbst vorteilhaft einsetzen oder kann separaten Baugruppen wie ζ. Β einer elektronischen Getriebesteuerung zugeführt werden, wo solche freiprogrammierbaren, bzw. wählbaren Frequenzen benötigt werden.

Durch die In den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Flg. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Mikroprozessor-Systems für eine Brennkraftmaschine,

F1 g. 2 das Ausf'ührungsbeisplel der Erfindung und

Flg. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbelsplels.

Beschreibung des Ausführungsbelsplels

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Mikrorechner-System Ist ein Mikroprozessor 10 mit einem Arbeitsspeicher (RAM) 11, mit einem Festwertspeicher (ROM, PROM oder EPROM) 12 sowie mit einer Elngabe/Ausgabe-Elnheit 13 über einen Datenbus 14 und einen Adressenbus 15 verbunden. In Abhängigkeit von dem zu übertragenden Informationsgehalt, bzw. In Abhängigkeit von dem zu übertragenden Informationsgehalt, bzw. In Abhängigkeit von der Anzahl der anwählbaren Adressen kann ein solcher Datenbus 14 z. B. aus drei Einzelleitungen bestehen. Ein die Bauteile 10 bis 12 verbindende Lese-Befehlsleltung 16 Ist über eine Klemme 17 mit der Elngabe/Ausgabe-Elnhelt 13 verbunden und dient dazu, anliegende oder gespeicherte Informationen abzurufen. Eine die Bauteile 10, 11 verbindende Schrelb-Befehlsleltung 18 Ist über eine Klemme 19 ebenfalls mit der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 verbunden und dient dazu, Informationen In Zwischenspeicher elnzulesen. Eine Programmunterbrechungs-Befehlsleltung (Interrupt) 20 führt von der Elngabe/Ausgabe-Elnhelt 13 über eine Klemme 21 zum Mikroprozessor }0. Diese Leitung dient dazu, bei Vorliegen bestimmter Informationen ein gerade Im Mikroprozessor ablaufendes Programm zu unterbrechen. Von einer Rücksetzschaltung 22 führt eine Lösch-Bel'ehlsleltung (Clear) 23 zur Elngabe/Ausgabe-Elnhelt und zum Mikroprozessor 10. Sie dient dazu, bestimmte Anfangsbedingungen, z. B. bei einem Programmbeginn, zu schaffen. Ein Frequemgenerator 24 Ist mit dem Mikroprozessor 10 verbunden. Vorzugswelse eine daraus durch Teilung gewonnene Frequenz wird über die Klemme 25 der Elngabe/Ausgabe-Elnhelt zugeführt. Eine eine Versortungsspannung führende Klemme 26 Ist mit einer Spanriungsstablllslerungsschaltung 27 verbunden, deren stabilisierte Ausgangsspannung einer Klemme 28, sowie sämtlichen Bauelementen zugeführt Ist, die Elektronik beinhalten.

Eine Eingangsschaltung 29 weist sieben Eingänge 30 bis 36 auf, die mit externen Signalgebern verbunden sind. Dadurch wird der jeweilige Zustand, z. B. einer Brennkraftmaschine an das Rechensystem gemeldet. Eine mit den Eingängen 30, 31 verbundene Geberanordnung 37 besteht aus einer vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Zahnscheibe 370, aul der umfangsseltlg eine Vielzahl von Zähnen 371 angebracht sind. Diese Zähne werden durch einen ersten Aufnehmer 372 abgetastet, Indem jeder ferromagnetische