DE3011058A1 - Steuersystem mit einem mikrocomputer zur verwendung mit einem verbrennungsmotor - Google Patents
Steuersystem mit einem mikrocomputer zur verwendung mit einem verbrennungsmotorInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Verwendung
mit einem Verbrennungsmotor und insbesondere ein System welches einen Mikrocomputer zur Verarbeitung von Informationen
verschiedener Betrieb&faktoren des Ver-Brennungsmotors
umfaßt.
Es sind bereits verschiedene Systeme entwickelt worden, die einen digitalen Mikrocomputer zur Steuerung verschiedener
Arbeitsfaktoren des Verbrennungsmotors verwenden wie z.B. die dem Verbrennungsmotor zugeführte
Treibstoffmenge, die Zündzeit und die Menge an zurückgeführtem Auspuffgas. Einem solchen Steuersystem werden
die Informationen verschiedener Arbeitsbedingungen des Verbrennungsmotors in der Form von Analogsignalen zugeführt,
welche die Motordrehzahl, die Ansaugluftmenge, die Temperatur des Verbrennungsmotors und ähnliches darstellen.
Diese Analogsignale werden in digitale Signale zur Verwendung in dem Mikroprozessor umgewandelt. Das
Steuersystem erhält An-Aus-Signale von verschiedenen
Schaltern, wie einem Drosselschalter, mit dem die vollkommen geschlossene Stellung des Drosselventils festgestellt
wird, einem neutralen Schalter, mit dem die neutrale Stellung der Kraftübertragung festgestellt
werden kann, einem Startschalter, mit dem der Start bzw. Anlaßbetrieb des Verbrennungsmotors festgestellt
werden kann, einem Schalter mit dem die Betätigung einer Klimaanlage festgestellt werden kann, und ähnlichem.Diese
An-Aus-Signale werden als Unterbrechungssignale dem Mikroprozessor
zugeführt.
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Beispielsweise befindet sich der Motor im Beschleunij^ungszustand,
wenn das Signal von einem Drosselschalter, welcher ein An-Signal in der voll geschlossenen Stellung des Drosselventils
und ein Aus-Signal bei geöffnetem Drosselventil liefert, in seinen Aus-Zustand wechselt. Dieser Wechsel
wird als ein Unterbrechungssignal verwandt, um eine vorübergehende Unterbrechung eines gerade ausgeführten Programmes
hervorzurufen und das Einbringen eines anderen Programmes zu fordern, um Korrekturen durchzuführen,
welche während der Beschleunigung erforderlich sind. ■Am Ende des Programmes wird das vorhergehende Programm
an dem Punkt wieder aufgenommen, an dem die Unterbrechung aufgetreten ist.
Ein solches herkömmliches System, bei dem Schaltersignale als Unterbrechungssignale verwandt \irerden, kann
mit einem einfachen Eingangsschaltkreis betrieben werden und weist eine große Ansprechgeschwindigkeit auf Änderungen
der Betriebsbedingungen des Motors auf, jedoch erfordert es eine komplizierte Schaltungstechnik und komplizierte Programmsysteme,
um den verschiedenen Schaltersignalen Prioritätswerte zuzuordnen, wenn die Anzahl der zugeordneten Schalter
zunimmt. Ferner tritt wegen einer momentanen Änderung des Zustandes eines Schalters, welche keine Unterbrechung erfordert,
eine nicht notwendige Unterbrechung auf, wodurch andere Programme gestört werden. Beispielsweise wird, wenn
die Getriebestellung der Kraftübertragung verändert wird,
der Drosselschalter angeschaltet und kehrt nach einer kurzen Zeit in seinen Aus-Zustand zurück. Somit tritt jedes Mal,
wenn die Kraftübertragung in eine andere Zahnradstellung geändert wird, eine Unterbrechung auf, wodurch der Einsprung
in ein Programm bewirkt wird, welches bei der Be-
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schleunigung erforderlich, ist, beispielsweise um die
dem Verbrennungsmotor zugeführte Treibstoffmenge zu erhöhen.
Wenn die Zahnradstellung der Kraftübertragung jedoch geändert wird, ist dieses nicht erforderlich und
würde eine Verschlechterung des Auspuffgasreinigungsvorganges bewirken.
Der Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, ein verbessertes Steuersystem unter Verwendung eines Mikrocomputers
zu schaffen, bei dem die vorhergehend beschrieb
enea und bei den herkömmlichen Systemen auftretenden Nachteile nicht vorhanden sind.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin,
das mögliche Auftreten einer nicht erforderlichen Unterbrechung bei dem Mikrocomputer auszuschließen, welcher
zur Verarbeitung von Informationen von verschiedenen Arbeitsbedingungen
eines Verbrennungsmotors verwandt wird.
Durch die Erfindung wird ein Steuersystem geschaffen, welches einen digitalen Mikrocomputer umfaßt, der geeignet
ist, verschiedene Programme zur Steuerung verschiedener Betriebsfaktoren bei einem Verbrennungsmotor
durchzuführen. Das System umfaßt mindestens einen Schalter, mit dem eine spezielle Arbeitsbedingung des Verbrennungsmotors
festgestellt werden kann. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die bewirkt wird, daß der Mikrocomputer
ein Programm durchführt, welches für die spezielle Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors erforderlich ist, so bald
die Zeit des fortwährenden Vorliegens der speziellen Be-
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dingung einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Aus führungsform eines Steuersystems nach der
Erfindung darstellt,
Pig. 2 verschiedene Impulsformen, die bei der Er läuterung der Arbeitsweise des Systems ge
mäß Pig. Λ verwandt
Pig. 3 ein Schaltkreisdiagramm, welches eine andere Ausbildungsform nach der Erfindung darstellt,
und
Pig. 4 ein Plußdiagramm, um die Arbeitsweise des Systems gemäß Pig. 3 zu erläutern.
Es wird nun auf die Pig. 1 Bezug genommen, in der eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines Steuersystems nach der
Erfindung dargestellt ist. Das Steuersystem umfaßt einen Schaltkreis zur Erzeugung eines Unterbrechungssignals,
welcher unter Einschluß eines Drosselventilschalters SW dargestellt ist, um die Stellung eines in einem Verbrennungsmotor
vorgesehenen Drosselventils festzustellen.
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Der Drosselventilsclialter SW ist so ausgebildet, daß
er geschlossen wird, wenn sich das Drosselventil in seiner voll geschlossenen Stellung befindet und bei
offenen Drosselventilbedingungen geöffnet ist. Der Drosselventilschalter SW ist mit seinem einen Anschluß
über einen Widerstand R,. mit einer Gleichspannungsquelle
verbunden. Der andere Anschluß des Drosselventilschalters SW ist über einen Widerstand Rp mit Masse und auch über
einen Widerstand R-, mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators CON verbunden, dessen invertierender
Eingangsanschluß über einen Widerstand R^ mit einer Spannungsquelle und ferner über einen Widerstand R1- mit
Masse verbunden ist. Der Widerstand R~ ist so ausgewählt,
daß sein Wert wesentlich kleiner als der des Widerstands R3, ist. Der nicht invertierende Eingangs an schluß des Komparators
COM ist über einen Kondensator C^. mit Masse verbunden.
Eine Diode D. ist parallel zu dem Widerstand R^
geschaltet. Der Ausgang des Komparators COM ist mit einem Mikrocomputer M verbunden.
Wenn sich das Drosselventil in seiner voll geschlossenen Stellung befindet, um den Drosselventilschalter SW zu
schließen, wird die an dem Punkt P^ der Figur 1 auftretende
Spannung V,, groß, wie es durch die Signalform Vx. der Pig.
gezeigt ist, und der Kondensator C^ wird über den Widerstand
R, aufgeladen. Die Spannung Vg an dem Punkt Pg der
Pig. 1 nimmt in Abhängigkeit von der Zeitkonstante zu, wie es durch die Signalform V2 der Pig. 2 gezeigt ist.
Wenn die Spannung V^ eine Bezugsspannung V,, welche an dem
Punkt P7- der Pig. 1 auftritt, erreicht, ändert sich der
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Ausgang des Komparators COM zu seinem hohen Pegel, wie
es durch die Signalform V^, der I1Xg. 2 gezeigt ist.
Wenn der Drosselventilschalter SW in den geöffneten Zustand kurze Zeit nach dem Wechsel in den geschlossenen
Zustand zurückkehrt, erreicht die Spannung Vo nicht die
Bezugsspannung Y7. und somit bleibt der Ausgang des Komparators
COM niedrig. Mit anderen Worten, der Ausgang des Komparators COM ändert sich zu hohem Pegel nur nachdem
der Drosselventilschalter SW während einer vorbestimmten Zeit oder langer als diese geschlossen bleibt. Eine Ausgangsänderung
des Komparators auf niederen Pegel bedeutet, daß der Drosselventilschalter SW von dem geöffneten Zustand
in den geschlossenen Zustand zurückkehrt.
Der Mikrocomputer M spricht auf die Abfallflanke des Ausgangssignals
des Komparators COM an, um eine Unterbrechung vorzunehmen. Das heißt, eine solche Unterbrechung tritt
nur auf, nachdem sich der Drosselventilschalter SW während einer vorbestimmten Zeit im geschlossenen Zustand befunden
hat. Dadurch wird das mögliche Auftreten von irgendwelchen nicht erforderlichen Unterbrechungen ausgeschlossen, welche
bei herkömmlichen Systemen bei einer momentanen .Änderung des Zustandes des Drosselventilsschalters aufgetreten sind.
Obgleich in Fig. 1 ein Unterbrechungssignal dem Mikrocomputer
dann zugeführt wird, nachdem· der Dronselventilschalter
während einer vorbestimmten Zeit geschlossen geblieben ist, wird darauf hingewiesen, daß der Schaltkreis
zum Erzeugen des Unterbrechungssignals so ausgelegt werden kann, daß ein Unterbrechungssignal nur erzeugt wird, nach-
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dem der Drosselventilschalter während einer vorbestimmten
Zeit geöffnet geblieben ist. Der Mikrocomputer kann so ausgebildet sein, daß eine Unterbrechung aufgrund der
Anstiegflanke des Ausgangssignals des Comparators vorgenommen wird- Ferner, obgleich die vorhergehende Ausführungsform
im Zusammenhang mit einem Drosselventilschalter beschrieben worden ist, ergibt es sich ohne
weiteres, daß die Erfindung auch umfaßt, daß der Schaltkreis zum Erzeugen des Unterbrechungssignals auch zusammen
mit einem neutralen Schalter, einem Startschalter und irgendwelchen anderen, geeigneten Schaltern eingesetzt
v/erden kann.
Es wird nun auf die Fig. 3 Bezug genommen, in der eine
andere Ausführungsform nach der Erfindung dargestellt ist, bei der der Drosselventilschalter SW mit einem Anschluß
über einen Widerstand Eg mit einer Gleichspannungsquelle
und mit seinem anderen Anschluß über einen Widerstand Sr7
mit Masse und ebenfalls über einen Widerstand Eg mit dem
digitalen Eingangskanal WP eines Mikrocomputer M' verbunden ist. Wenn der Drosselventilschalter SW eingeschaltet
ist, wird eine konstante Spannung Y an den digitalen Eingangskanal des Mikrocomputers M1 gelegt.
Die Arbeitsweise des Mikrocomputers M1 wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschrieben, in der ein
Flußdiagramm dargestellt ist, welches ein Unterprogramm zeigt, das alle 10 Mikrosekunden durchlaufen wird.
Zunächst wird der Zustand des Dorsselventilschalters SW alle 10 Mikrosekunden abgetastet. Der abgetastete Wert ist
V wenn sich das Drosselventil in der vollkommen geschlossenen
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Stellung befindet, in der der Drosselventilsclialter SV/
eingeschaltet ist, und er ist O, wenn sich das Drosselventil in der offenen Stellung befindet, in der der
Drosselventilschalter SW geöffnet ist. Es wird dann abgefragt, ob der Drosselventilschalter SW geschlossen
oder geöffnet ist. Wenn der Drosselvantilschalter geschlossen ist, wird die Leerlaufflagge auf 1 gesetzt
und der Zähler ACC wird zurückgestellt. Der Zähler ACC zählt jedesmal um 1 weiter, wenn dieses Unterprogramm
solang wiederholt wird, wie der Drosselventilschalter SW geschlossen bleibt und bis sein Inhalt einen vorbestimmten
Wert TD erreicht.
Wenn der Drosselventilschalter ausgeschaltet ist, wird der Inhalt des Zählers ACC auf den vorbestimmten Wert
TD abgefragt. Wenn der Inhalt des Zählers ACC größer als der vorbestimmte Wert TD ist, wird die Beschleunigungsflagge auf 1 gesetzt und die Leerlaufflagge wird auf
O gesetzt. Sonst wird die Leerlaufflagge auf O gesetzt.
Das heißt, die Beschleunigungsflagge wird auf 1 gesetzt, sobald der Drosselventilschalter SW in seinen geöffneten
Zustand wechselt, nachdem er während einer Zeit geschlossen geblieben war, die durch die vorbestimmte Anzahl von Abtastvorgängen
bestimmt ist.
Wenn die Beschleunigungsflagge auf 1 gesetzt wird, wird ein anderes Unterprogramm zur Steuerung der Zündzeit,
der Vorlaufzeit für den Kraftstoff und andere Betriebsfaktoren für den Verbrennungsmotor gesteuert, welche
während der Beschleunigung benötigt werden.
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Obgleich gemäß Fig. 2 das durch den Zustand des Drosselventilschalters
spezifizierte Unterprogramm nur durchgeführt wird, nachdem die Anzahl der Male, während der
der fortlaufend abgetastete "Ein"-Zustand des Drosselventilschalters einen vorbestimmten Wert erreicht oder
überschreitet, wird darauf hingewiesen, daß der Mikrocomputer so ausgelegt werden kann, daß das Unterprogramm
nur durchgeführt wird, nachdem die Anzahl der Male, während der der "Aus"-Zustand des Drosselventilschalters,
der fortwährend abgetastet wird, einen vorbestimmten Wert erreicht oder überschreitet. Ferner
kann der Mikrocomputer so ausgelegt werden, daß das durch den Zustand des Drosselventilschalters spezifizierte
Unterprogramm gleichzeitig mit dem Erreichen der Abtastanzahl bei dem vorgegebenen Wert durchgeführt wird.
Obgleich die vorhergehende Ausführungsform im Zusammenhang mit einem Drosselventilschalter beschrieben worden
ist, wird darauf hingewiesen, daß nach der Erfindung auch ein neutraler Schalter, ein Startschalter, ein
Schalter für eine Klimaanlage und andere geeignete Schalter allein oder in Kombination verwandt werden
können.
Aufgrund der Erfindung ist es möglich, zu verhindern, daß der Mikrocomputer irgendeine Unterbrechung durchführt,
bis eine ausreichende Zeit vergangen ist, nachdem eine Bedingung festgestellt worden ist, welche erfordert,
daß die Steuerung bzw. Kontrolle vorübergehend für ein anderes Unterprogramm eingesetzt werden soll.
Dadurch wird das Auftreten von irgendeiner nicht erforderlichen Unterbrechung ausgeschlossen und der Ver-
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brennungsmotor wird in Betrieb genalten und die Reinigung
des Auspuffgases wird gut durchgeführt. Während die Erfindung
im Zusammenhang mit besonderen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß viele
Alternativen, Abwandlungen und Änderungen von einem Fachmann durchgeführt werden können. Somit werden alle Alternativen,
Abwandlungen und Abänderungen, die von dem Erfindung sgedanken und den anliegenden Ansprüchen überdeckt
werden, umfaßt.
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Claims (8)
- <=A T£ Ν Τ Λ Ν WALTENISSAN MOTOR COMPANY,LIMITED2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-ski,Kanagawa-ken, JapanA. GRÜNECKERCWL-ING.H. KINKELDEYdr-ingW. STOCKMAIRCW-ING AeE (CA: TECHK. SCHUMANNDRBtftf-iAr DIPL-PHVSP. H. JAKOBOPU-INGG. BEZOLDDR RER NAT DCf3L-CHQwI8 MÜNCHEN 22MAXIMILIANSTRASSE 43P 14- 872-46/L .März 1980Steuersystem mit einem Mikrocomputer zur
Verwendung mit einem VerbrennungsmotorPatentansprücheVjJ/. Steuersystem zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor, gekennzeichnet , durch einen digitalen Mikrocomputer (M), mit dem Programme zur Steuerung verschiedener Betriebsfaktoren dieses Verbrennungsmotors durchführbar sind, durch wenigstens eine Schaltereinrichtung (SW) mit030039/0887TELEFON (OS8) 22 28 63TELEX OB-aSSSOTELEQRAMME MONAPATTELEKOPIERERder eine spezielle Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors feststellbar ist, und durch ane Einrichtung (C,,, COM) durch die der Mikrocomputer zum Laden bzw. Einbringen eines Programmes ansteuerbar ist, welches für die spezielle Betriebsbedingung des Motors erforderlich ist, wenn die Zeitdauer des fortwährenden Vorliegens der speziellen Bedingung einen vorbestimmten Wert überschreitet. - 2. Steuersystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung einen auf die Schaltereinrichtung (SW) ansprechenden Signalgenerator (C-), durch den ein mit der Zeit während des Vorliegens der speziellen Bedingung zunehmendes Signal erzeugbar ist, und einen Komparator (COM) umfaßt, welcher auf den Signalgenerator (Cj) anspricht, um einen hohen Ausgang zu erzeugen, wenn das Signal größer als ein Bezugspegel ist.
- 3- Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Mikrocumputer (M) zum Laden des für die spezielle Bedingung erforderlichen Programmes durch die ansteigende Flanke des Ausgangs des Komparators (COM) ansteuerbar ist.
- 4·. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Mikrocumputer (M) zum Laden des für die spezielle Bedingung erforderlichen Programmes durch die Abfallflanke des Ausgangs des Komparators (COM) ansteuerbar ist.030039/0887
- 5. Steuersystem nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltereinrichtung (SW) ein Drosselventilschalter ist, der so vorgesehen ist, daß er eingeschaltet wird ua dadurch vollkommen geschlossenem Drosselventil die Beschleunigung des Verbrennungsmotors anzuzeigen.
- 6. Steuersystem zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch wenigstens eine Schaltereinrichtung (SW), durch die eine spezielle Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors feststellbar ist, durch eine Signalerzeugungseinrichtung (R,VGC), die auf die Schaltereinrichtung (SW) ansprechbar ist und durch die ein die spezielle Bedingung anzeigendes Signal erzeugbar ist, und durch einen digitalen Mikrocomputer (M1), mit dem Programme zur Steuerung verschiedener Betriebsfaktoren des Verbrennungsmotors durchführbar sind, wobei dem Mikrocomputer Eingangssignale von der Signalerzeugungseinrichtung (E5VCG) zuführbar sind, um die spezielle Bedingung während eines konstanten Zeitintervalls abzufragen und um ein für diese spezielle Bedingung benötigtes Programm auszuführen, wenn die Anzahl der Abfragen während der diese Bedingung fortwährend vorgelegen ist, einen vorgegebenen Wert überschreitet.
- 7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltereinrichtung (
- S W) ein Drosselventilschalter ist, der eingeschaltet werden kann, um dadurch bei vollkommen geschlossenem Drosselventil die Beschleunigung des Verbrennungsmotors anzuzeigen bzw. anzugeben.030039/0887
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- 1980-03-21 US US06/132,648 patent/US4355359A/en not_active Expired - Lifetime
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