DE3148368C2 - Digitales Steuersystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Digitales Steuersystem für einen Verbrennungsmotor

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DE3148368C2
DE3148368C2 DE3148368A DE3148368A DE3148368C2 DE 3148368 C2 DE3148368 C2 DE 3148368C2 DE 3148368 A DE3148368 A DE 3148368A DE 3148368 A DE3148368 A DE 3148368A DE 3148368 C2 DE3148368 C2 DE 3148368C2
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Katsunori Oshiage
Sadao Takase
Akito Yamamoto
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Abstract

Bei einem digitalen Steuersystem für einen Verbrennungsmotor wird ein zweistufiges Register verwendet. Das Register wird dazu verwendet, um digitale Daten, die repräsentativ für ermittelte Motorbetriebsparameter sind, zu speichern und solche Daten an einen programmierbaren Digitalcomputer für die Verarbeitung zu liefern. Die Verarbeitungszeit wird dadurch verbessert, daß nur ein Register ausgelesen wird, das die Datenbits mit der höchsten Wertigkeit enthält, sofern Motorparameter betroffen sind, die einen relativ schmalen Dynamikbereich aufweisen. Dagegen werden beide Register mit sämtlichen Datenbits für die gespeicherten Daten ausgelesen, sofern Motorparameter mit einem relativ breiten Dynamikbereich betroffen sind.

Description

dadurch gekennzeichnet,daß
ei) in dem ersten Register (74H)eine zweite vorgegebene Anzahl von Bits beginnend mit dem ranghöchsten Bit und in dem zweiten Register (74L) die übrigen Bits der ersten vorgegebenen Anzahl einspeicherbar sind und
fi) die Steuereinheit (52,54) die Lesebefehle so erzeugt, daß bei der Auswahl des ersten Analogsignals die erste vorgegebene Anzahl von Bits aus beiden Registern (74//, 74L) und bei der Auswahl des zweiten Analogsignals nur die zweite vorgegebene Anzahl aus dem ersten Register (74H) auslesbar sind.
2. Digitales Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Fühler (30) ein Fühler zur Ermittlung der Durchsatzmenge der Motoransaugluft ist.
3. Digitales Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (32, 34) ein Temperaturfühler (32) zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur ist.
4. Digitales Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (32, 34) ein Temperaturfühler zur Ermittlung der Temperatur der Motoransaugluft ist.
5. Digitales Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (32,
34) ein Temperaturfühler zur Ermittlung der Motorabgastemperatur ist
6. Digitales Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (32, 34) ein Fühler zur Ermittlung des Luftüberschusses der angesaugten Luft-Brennstofi-Mischung ist.
7. Digitales Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (32, 34) ein Fühler (34) zur Ermittlung der Batteriespannung ist.
8. Digitales Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten und zweiten Register (74//, 74L) ein Byte speichert und der Analog/Digital-Wandler (72) zehn Ausgabebits abgibt, wobei die erste vorgegebene Anzahl von Bits des Digitalsignales auf zehn und die zweite vorgegebene Anzahl von Bits des in dem ersten Register (74H) gespeicherten Digitals^gnals auf acht gesetzt ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein digitales Stcucrsystern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Aus der DE-OS '28 45 043 ist ein digitales Steuersystem bekannt, bei dem eine Vielzahl von Fühlern zur Ermittlung von unterschiedlichen Motorbetriebsparametern über einen Multiplexer mit dem Eingang eines Analog/Digital-Wandlers wahlweise zu verbinden sind. Das von dem jeweils über den Multiplexer durchgcschalteten Fühler abgegebene analoge Ausgangssignal wird von dem Anaiog/Digital-Wandler in ein Digitalsignal umgeformt und in einem Register gespeichert. Das in dem Register gespeicherte Digitalsignal wird von einer eine zentrale Datenverarbeitungseinheit, einen Festspeicher und einen Speicher mit freiem Zugriff aufweisenden Steuereinheit ausgelesec.. und zur Steuerung des Verbrennungsmotors nach Maßgabe der jeweils erfaßten Motorbetriebsparameter herangezogen.
Aus der DE-OS 30 20 606 ist ein vergleichbares digitales Steuersystem bekannt, bei dem die die Molorbctriebsparameter erfassenden Fühler in zwei untcrschiedliche Gruppen unterteilt sind, die jeweils über einen eigenen Multiplexer sowie eine Abtast- und Halteschaltung über eine Umschalteinrichtung mit zwei unterschiedlichen Analog/Digital-Wandlers zu verbinden sind, die je nach der erforderlichen Genauigkeit des von dem jeweils über den Multiplexer durchgcschaltclen Fühler abgegebenen Signals wirksam geschaltet wcrdsn und eine unterschiedliche Zahl von Ausgangsbits abgeben, die bei einer höheren Genauigkeit z. B. zehn Bit und bei einer niedrigeren Genauigkeit acht Bit bcträgt.
Mit der DE-OS 31 06 204 wird ein vergleichbares digitales Steuersystem angegeben, bei dem die von einem Analog/Digital-Wandler in ein Digitalsignal umgewandelten Analogsignale von einer Anzahl von Fühlern Bit für Bit in einem Register gespeichert werden, um dort zur Steuerung des Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stehen bzw. ausgelesen zu werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuersystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so wcitcrzubilden, daß die ersten und zweiten Analogsignale unterschiedlichen Dynamikbereichs in dem zweistufigen Register so zu speichern sind, diiß sie in einem einfachen Lesevorgang nur bis zu der jeweils erforderlichen und
durch den Dynamikbereich vorgegebenen Bitanzahl auszulesen sind.
Bei einem Steuersystem der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Steuersystem zeichnet sich dadurch aus, daß in dem ersten Register des zweistufigen Registers beginnend mit dem ranghöchsten Bit des jeweils von dem A nalog/Digital-Wandler abgegebenen Digitalsignals nur eine zweite vorgegebene Anzahl von Bits gespeichert wird, die geringer als die erste vorgegebene Anzahl von Bits ist. die an den. Ausgängen des Analog/Digital-Wandlers abzugeben ist. Im zweiten Register des zweistufigen Registers werden dagegen die übrigen Bits der ersten vorgegebenen Anzahl gespeichert. Wird das erste Analogsigna! mit dem größeren Dynamikbereich ausgewählt, so werden beide Register des zweistufigen Registers ausgelesen, um ein Digitajsignal mit der ersten vorgegebenen Anzahl von Bits der Steuereinheit zur Verfugung zu stellen, das damit eine entsprechende höhere Genauigkeit mit einer entsprechend großen Anzahl von Bits hat. Wird dagegen das zweite Analogsignal mit dem geringeren Dynamikbercich ausgewählt, so wird nur das erste Register ausgelesen, so daß damit das Digitalsignal nur die zweite vorgegebene Anzahl von Bits umfaßt, die bei dem kleineren Dynamikbereich jedoch immer noch eine ausreichende Genauigkeit sicherstellt Bei einer Vielzahl von Rechen- und Verarbeitungsvorgängen, bei denen lediglich das zweite Analogsignal ausgewählt wird, reicht daher ein Auslesen des ersten Registers, wodurch der Verarbeitungsaufwand und auch die Verarbeitungszeit geringer werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele des Steuersystems werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt
F i g. I ein Blockschaltbild eines in einem üblichen digitalen Steuersystem für einen Verbrennungsmotor enthaltenen Schahkreises,
F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltung für ein digitales Steuersystem, bei dem die erfindungsgemäßen Merkmale anwendbar sind,
F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung mit einem Multiplexer, einem A/D-Wandler und einem Register gemäß Fig. 2, die nach der Erfindung arbeiten, und
F i g. 4 ein Flußdiagramm des in einem Festspeicher (ROM) der F i g. 2 gespeicherten Programms.
Wie es in Fi g. 1 dargestellt ist, wählt ein Multiplexer 10 aus drei Arten von Anafogdateneingängen Da\, Da-i und Dat. die für Betriebsbedingungen des Motors repräsentativ sind, »iinen Wert aus und leitet diesen an einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 12 weiter. Dieser wandelt das ausgewählte Analogsignal in ein entsprechendes paralleles 10-Bit-DigitaIwort bzw. Digitalsignal um. Der A/D-Wandler 12 ist an ein Register 14 angeschlossen, um die digitalen Daten an das Register 14 weiterzuleiten. Das Register 14 enthält hochrangige und niederrangige Speicherplätze 14// und 14L, um die 10-Bii-Digitaldaten zu speichern. In Fig. 1 sind die Ausgiingsunschlüsse des A/D-Wandlers 12 an das Register 14 nur für die Ausgangsbits öl, B2 und ß9, SlO gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung sind die übrigen Anschlüsse nur durch eine Leitung Ib angedeutet, die die verbleibenden Leitungen, die zu ilen übrigen Bit-Anschlüssen 53 bis B8 gehören, andeutet. Beim Betrieb der Schaltung der F i g. 1 liefert der Wandler 12 die digitalen Ausgangsdaten beispielsweise in der Form »1001100110« an das Register 14. Die acht Bits mit der geringsten Wertikeit dieser ZahJ »01100110« werden in dem niederrangigen Speicherplatz 14L in der Reihenfolge vom niedrigstwertigen bis zum höchstwertigen Bit gespeichert (in Fig. 1 von rechts nach links). Die beiden höchstwertigen Bits »10« werden im hochrangigen Speicherplatz 14// in der Reihenfolge vom niedrigen zum höchsten Bit (von rechts nach links) gespeichert Bei solchen konventionellen Systemen müssen die Daten sowohl von dem hochrangigen als auch von dem niederrangigen Speicherplatz 14// und 14Z. ausgelesen werden, wozu zwei Leseoperationen erforderlich sind, auch wenn nur eine geringe Genauigkeit von beispielsweise 8 Bits erforderlich ist Eine solche Verfahrensweise macht den Rechenprozeß kompliziert und die Rechenzeit in unerwünschtem Maße lang.
In F i g. 2 ist ein digitales Rechner-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor nach einem Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem Fühler 30,32. °A, 36 und 38 zur Ermittlung von Betriebsparameterrs äss Motors einschließlich der Batteriespannung vorgesehen sind. Der Fühler 30 ist in einem Luftansaugkanal angeordnet und erzeugt ein Spannungssignal als Analogsignal Da\. Die Größe dieses Spannungssignals hängt von der Strömungsrate der Ansaugluft ab. Der Fühler 32 ist an dem Motorblock angeordnet und erzeugt ein Spannungssignal als Analogsignal Da-i, dessen Größe von der Temperatur des Kühlmittels abhängt. Der Fühler 34 ermittelt die Spannung der Batterie als Analogsignal Day. In diesem Fall besteht der Fühler 34 lediglich aus Leitungen, die an die Batterie angeschlossen sind, um deren Spannung zu übertragen. Der Fühler 36 ist einer Motorkurbel- oder Nockenwelle zugeordnet und erzeugt ein Impulssignal Db\ bei jeder Umdrehung der Motorkurbelwelle, jeweils bei einem gegebenen Drehwinkel. Der Fühler 38 ist einem Motordrosselventil zugeordnet und erzeugt ein EIN/AUS-Signal Dbi, das davon abhüngt, ob das Drosselventil vollkommen geschlossen ist oder nicht. Die ermittelten Analogsignale Da\, Dai und Dai und die Signale Db\ und Dbi werden einer Eingangs/ Ausgangs-Schaltung 40 jeweils über Filter 42,44,46,48 und 50 zugeführt. Diese Filter eliminieren aus den entsprechenden Signalen Da\, Dar, Dai, Db\ und Dbi das Rauschen.
Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 40 ist an eine zentrale Rechnereinheit (CPU) 52 und eine Speichereinheit 54 über einen Bus 56 angeschlossen. Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 40, die zentrale Rechnereinheit 52 und
so die Speichereinheit 54 stellen eine Mikrocomputersteuereinheit für den Motor dar. Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 40 ist an einen elektrisch betriebenen Kraftsto'finjektor 58, eine Zündeinheit 60 und eine Kraftstoffpumpe 62, jeweils über Verstärker 64,66 und 68, angeschlossen. Die zentrale Rechnereinheit 52 und die Speichereinheit 54 sind durch den Bus 56 verbunden. Der Bus 56 enthält einen Datenbus 56a, einen Adressenbus 56b und einen Steuerbus 56c, durch die das Bereitstellen und das Empfangen der Daten, Adressen und Steuerinformationen jeweils über die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 40, die zentrale Rechnereinheit 53 und die Speichereinheit 54 durchgeführt wird. Enisprechend dem in der Speichereinheit 54 gespeicherten Programm wird durch die zentrale Rechnereinheit 52 und die Speichereinheit 54 die Menge das in den Motor injizierten Kraftstoffs und der Zündzeitpunkt durch Rechnung oder durch Entnahme aus einer Tabelle ermittelt, wobei die festgestellten Signale Da\, Dai, Da-i und Db\ verwen-
det werden, die über die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 40 bereitgestellt werden. Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 40 erzeugt Steuersignale Dc\ und Dc2 im Ansprechen auf die gewünschten Werte für die Kraftstoffinjektionsmenge und den Zündzeitpunkt, die von der zentralen Rechnereinheit 52 und der Speichereinheit 54 bereitgestellt werden. Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung liefert die Steuersignale Dc\ und Dc2 an den Kraftstoffinjektor 58 und die Zündeinheit 60 jeweils über Verstärker 64 und 66. Auf diese Weise steuert das digitale Steuersystem die Kraftstoffinjektionsmenge und den Zündzeitpunkt im Ansprechen auf die Betriebsparameter des Motors. Das Steuersignal Dc1 weist die Form eines Impulszuges auf, der synchron mit der Drehung der Kurbelwelle ist. 1 s
Die zentrale Rechnereinheit 52 und die Speichereinheit 54 bestimmen die Impulsbreite des Steuersignals Dc\, welche der Periode entspricht, während der der nräiiSiOiiinjcivtOr So üiicii iSi UHu i\.fäiiStöii ifijiZicft.
Auf diese Weise wird die injizierte Kraftstoffmenge gesteuert. Da der Kraftstoffinjektor 58 eine Ansprechzeit für die öffnung aufweist, die von der an ihm anliegenden Batteriespannung abhängt, wird die Impulsbreite des Steuersignals Dcx durch die zentrale Rechnereinheit 52 und die Speichcrcinheit 54 in Abhängigkeit von der Batteriespannung korrigiert. Die Impulsbreite des Steuersignals Dc\ wird auch durch die zentrale Rechnereinheit 52 und die Speichereinheit 54 entsprechend der Kühlmitteltemperatur korrigiert, um bei sämtlichen Temperaturbereichen des Kühlmittels eine optimale Betriebsweise des Motors zu erzielen. Dabei nimmt das Steuersignal Dci die Form eines Impulszuges an, der den Zündzeitpunkt und die Haltedauer des Stromes in der Primärwicklung der Zündspule der Zündeinheit 60 bestimmt Die zentrale Rechnereinheit 52 und die Speichereinheit 54 bestimmen die Impulserzeugungszeit des Steuersignales Dc* für die Zündzeitpunktsteuerung. Zur Bestimmung dieser Zeitpunktsteuerung können verschiedene Algorithmen verwendet werden, beispielsweise kann der Zeitpunkt entsprechend der Motordrehzahl und der Impulsbreite des Steuersignals Dc\ bestimmt werden. Die zentrale Rechnereinheit 52 bestimmt auch die Impulsbreite des Steuersignals Dc2 beispielsweise in Abhängigkeit von der Batteriespannung zum Zwecke der Korrektur.
Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 40 enthält einen Multiplexer 70. einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 72, ein Register 74, eine Impulseingangsschaltung 76, eine Impulsausgangsschaltung 78 und eine Eingangs/Ausgangs-Schaltung 80 für Diskretwerte. Der Multiplexer 70 ist an die Filter 42,44 und 46 angeschlossen, um die Analogsignale Da\, Da^ und Dai von dem Luftströmungsfühler 30, dem Kühlmitteltemperaturfühler 32 und dem Batteriespannungsfühler 34 aufzunehmen. Der Multiplexer 70 wählt aus den Analogsignalen Da\, Da-i und Da^ eines aus, entsprechend einem Befehl von der zentralen Rechnereinheit 5Z Der Befehl hat die Form eines Steuersignales, das über den Steuerbus 56c an die Auswahlanschlüsse des Multiplexers 70 über die Auswahlleitungen 70a und 70ό übertragen wird. Der a\/D-Wandler 72 ist an den Multiplexer 70 angeschlossen, um die ausgewählten Analogsignale von dem Multiplexer 70 aufzunehmen. Der A/D-Wandler 72 wandelt die ausgewählten Analogsignale in die entsprechenden Digitalsignaie um. Das Register 74 ist an den A/D-Wandler 72 angeschlossen, um die Digitalsignaie von dem A/D-Wandler 72 aufzunehmen. Das Register 74 speichert die Digitalsignaie nach einem Befehl von der zentralen Rechnereinheit 52. Der Befehl weist die For 111 eines Steuersignals 5, und S7 auf, das über den Steuerbus 56c an die Auswerteanschlüsse des Registers 74 über die Auswerteleitungen 74a und 746 jeweils übertragen worden. Das Register 74 ist an den Datenbus 56 angeschlossen, um die gespeicherten Datensignale an die Speichereinheit 54 zu übertragen.
Die Impulseingangsschaltung 76 ist an das Filier 48 angeschlossen, um das Impulssignal Db\ von dem Fühler 36 für die Winkelstellung der Kurbelwelle aufzunehmen. Die Impulseingangsschaltung 76 besteht aus einer Impulsformerschaltung, die das Impulssignal Db\ in ein entsprechendes Rechteckimpulssignal umfori. Die Impulseingangsschaltung 76 ist an den Datenbus 56;/ angeschlossen, um die Rechteckimpulssignale an die zentrale Rechnereinheit 52 und die Speichereinheit 54 wciicr/.uleiten, damit die Motordrehzahl bestimmt werden kann. Die Impulsausgangsschaltung 78 ist an den Bus 56 angeschlossen, urn die Steuersignale Dc\ und Dci au er/.cugen und weiterzuleiten. Diese Steuersignale entsprechen den erforderlichen Werten für die Kraftsioffinjektionsmenge bzw. den Zündzeitpunkt. Die Impulsaiisgangsschaltung 78 ist auch an die Impulseingangsschaltung 76 angeschlossen, um das Impulssignal für die Winkelstellung der Kurbelwelle als Referenzsignal für die Zündzeitpunkteinstellung zu empfangen. Die Eingangs/ Ausgangs-Schaltung 80 für die Diskretwerte ist an das Filter S1. angeschlossen, um die ermittelten Signale Db1 aufzunehmen, die repräsentativ für die Position der vollständig geschlossenen Drosselklappe oder den Motorleerlauf sind. Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 80 isi an die Kraftstoffpumpe 62 über den Verstärker 68 angeschlossen, um ein Steuersignal Dcj an die Kraftstoffpumpe 62 zu leiten. Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 80 steuert die Kraftstoffpumpe 62 in Abhängigkeit von dem ermittelten Signa! Dbj und reduziert beispielsweise die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 62. um das von ihr erzeugte Geräusch zu vermindern, wenn der Motor bei Leerlauf betrieben wird, wobei der Motor nur mit einer relativ geringen Menge von Kraftstoff versorgt werden muß.
Wie es in Fig.3 gezeigt ist, weist der A/D-Wandler 72 zehn Ausgangsbits B\ bis öm auf und wandelt folglieh das Analogsignal, das durch den Multiplexer 70 ausgewählt worden ist, in ein entsprechendes paralleles 10-Bit-Digitalsignal um, beispielsweise in »1001100110«. Das Register 74 besteht aus einem hochrangigen ersten und einem niederrangigen und zweiten Register 74A/ und 74Z. mit paralleler Datenein- und -ausgabe, wobei entsprechende Schreib- oder Leseanschlüssc an d"»e Leseleitungen 74a und 746 jeweils angeschlossen sind (siehe Fig. 2). Die Ausgangsbits ßio bis flj, d.h. die acht Ausgangsbits des A/D-Wandlers 72 mit der höchsten Wertigkeit, sind an das hochrangige und erste Register 74H angeschlossen, und zwar beginnend vom ranghöchsten bis zum rangniedrigsten Bit (von links nach rechts in Fig.3). Die Ausgangsbits Bi und B\, die beiden Ausgangsbits mit der niedrigsten Wertigkeit des A/D-Wandlers 72, werden dem niederrangigen und zweiten Register 74L in der Reihenfolge vom höchstrangigen Bit bis zum niederrangigen Bit (von links nach rechts) zugeführt. In Fig.3 sind die Ausgangsanschlüssc des A/D-Wandlers 72 für die Ausgangsbits B1, B2 und &. Sm dargestellt. Aus Gründen der Einfachheit der Darstellung sind die restlichen Anschlüsse nur durch eine Leitung 82 angedeutet, die die restlichen Leitungen, welche zu den Bitpositionen B1 bis Bx gehören, repräscnticri. Folglich werden die acht höchstrangigen Bits des durch
den A/D-Wandlcr 72 umgewandelten Signales, beispielsweise die Bits »10011001«. in dem hochrangigen Register 74// in der Reihenfolge vom höchstrangigen bis zum nicclcrstrangigen Bit, wie in F i g. 3 gezeigt, gespeichert. Die verbleibenden beiden Bils von nieik'ier ri Wertigkeit des umgewandelten Signals, beispielsweise »10«, werden in dem niedrigrangigen Register 74L gespuichcf j-
Die Speichereinheit 54 besteht aus einem Festspeieher (ROM) 54/4 und aus einem Speicher mit freiem Zugriff (RAM) 54S. Der Festspeicher 54A speichert das Programm zur Steuerung der Eingabe/Ausgabe-Schalliing 40, der zentralen Rechnereinheit 52 und der Speichcrcinhcit 54, um die Kraftstoffinjektionsmenge und den Zündzeitpunkt zu bestimmen. Gemäß dem in den Festspcicher 54A eingeschriebenen Programm werden die Eingabc/Ausgabe-Schaltung, die zentrale Rechnereinheit und die Speichereinheit 54 in einer Folge gesteuert, wie sie aus dem riuuuiagi ätniVi der F i g. 4 hervorgeht, in einem ersten Block 100 dieses Flußdiagramms werden die gewünschten Werte für die Kraftstoffinjektionsmenge, nämlich die Impulsbreite des Steuersignals Dc\ und der Zündzeitpunkt unter Verwendung der Signale Da\, Da2, Da1 und Db\ bestimmt, die für die Betriebsbedingungen des Motors repräsentativ sind. Die Steuersignale Dc\ und Dc2 werden entsprechend den bestimmten Werten für die Impulsbreiten und für den Zündzeitpunkt erzeugt und von der Impulsausgabeschallung 78 zu dem Kraftstoffinjektor 58 und der Zündeinheit 60 des Motors jeweils über die Verstärker 64 und «6 geleitet. Die Motordrehzahl wird zunächst unier Verwendung des Signales Db\, das über die Impulseingangsschaltung 76 zur Verfügung gestellt wird, bestimmt. Danach wird die Impulsbreite des Steuersignals Dc\ berechnet, beispielsweise unter Verwendung der folgenden Gleichung:
Pw = K, ■ Q/N + K2,
dabei ist Pw die Impulsbreite, ζ) die Strömungsrate der Ansaugluft, Λ/dic Motordrehzahl, K eine Konstante,die von der Kühlmitteltemperatur zur Temperaturkorreklur abhängt, und K2 ist eine Konstante, die von der Battcriespannung zum Zwecke der Spannungskorrektur abhängt. Als drittes wird der gewünschte Zündzeitpunkt entsprechend der Drehzahl und der Impulsbreite in herkömmlicher Weise durch Aufsuchen in einer Tabelle ermittelt, die einen Satz von gewünschten Zündzeitpunkten als Funktion der Motordrehzahl und der Impulsbreite enthält. Diese ist in dem Festspeicher 54/1 gespeichert. Als viertes wird die erforderliche Dauer für die Zündung je nach Batteriespannung bestimmt. Schließlich werden die bestimmten Werte für die Impulsbreite, den Zündzeitpunkt und die Zündhaltezeit der Impulsausgangsschaltung 78 zugeführt, um die Steucrsignale Dc\ und Dc2 zu erzeugen.
In einem zweiten Block 102 wird das Steuersignal zum Auswählen des Analogsignals Da1 an die Auswahlanschlüsse des Multiplexers 70 über den Steuerbus 56c und die Auswahlleitungen 70a und 706 übertragen. Dann wird unter den Analogsignalen Da,, Da2 und Da3 durch den Multiplexer 70 das Analogsignal Da\ ausgesucht und an den A/D-Wandler 72 geleitet, wo es in ein entsprechendes 10-Bit-DigitaIsignal umgeformt wird. Die Digitalsignale vom A/D-Wandler 72 werden im Register 74 und zwar sowohl in den hochrangigen als auch niederrangigen Registern 74>4 und 7ABgespeichert
In einem dritten Block 104 wird das Steuersignal S\ über den Steuerbus 56c und die Auswerteleitung 74a zu dem Auswerteanschluß des hochrangigen Registers 74//geleitet. Im Ansprechen auf dieses Steuersignal S\ werden die acht BiIs mit der höchsten Wenigkeit des OigiiiilsigiKils. d;is dem Analogsignal /)./, enlspiichl, aus dem hochrangigen Register 74// ausgelesen und über den Datenbus 56a zu dem Speicher 54/Ϊ gegeben, um erneut gespeichert zu werden.
In einem vierten Block 106 wird das Steuersignal 52 über den Steuerbus 56c und die Leseleitungen 746 an die Leseanschlüsse des niederrangigen Registers 74Z. des Registers 74 geleitet. Sodann werden die beiden Bits mit der niedrigsten Wertigkeit des Digitalsignals, das dem Analogsignal Da\ entspricht, ausgelesen und über den Datenbus 56.·? an den Speicher 54ß gegeben, um gespeichert zu werden. Auf diese Weise wird das 10-Bit-Digitalsignal, das dem Analogsignal Da\ entspricht, vollständig ausgelesen und in dem Speicher 54ß mit freiem Zugriff gcSpciCricri.
In einem fünften Block 108 wird das Steuersignal zur Auswahl des Analogsignals Da2 an die Auswahlanschlüsse des Multiplexers 70 über den Steuerbus 56c und die Auswahlleitungen 70a und 706 übertragen. Dann wird unter den Analogsignaien Da,, Da2 und Da3 das Analogsignal Da2 ausgewählt und an den A/D-Wandler 72 gegeben, um in ein entsprechendes 10-Bit-Digitalsignal umgeformt zu werden. Wiederum werden die Digitalsignale von dem A/D-Wandler 72 in den hochrangigen und niederrangigen Registern 74// und 74L, wie es in F i g. 3 dargestellt ist, gespeichert.
In einem sechsten Block 110 wird das Steuersignal S, über den Steuerbus 56c und die Leseleitungen 74a an die Leseanschlüsse des hochrangigen Registers 74//geleitet. Sodann werden die acht Bits mit der höchsten Wertigkeit des Digitalsignals, das dem Analogsignal Da2 entspricht, ausgelesen und an den Speicher 54S mit freiem Zugriff geleitet und dort wiederum gespeichert. Das Steuersignal S2 für das niederrangige Register 74Z. wird in diesem Block 110 nicht erzeugt, wodurch die beiden Bits von niedriger Wertigkeit des Digitalsignals unterdrückt werden.
In einem siebten Block 112 werden die Steuersignale zum Auswählen des Analogsignals Da3 über den Steuerbus 56c und die Auswahlleitungen 70a und 706 übertragen, um Ausgangsanschlüsse des Multiplexers 70 anzuwählen. Sodann wird unter den Analogsignalen Dai, Da2 und Da3 das Analogsignal Da3 ausgewählt und dem A/ D-Wandler 70 zugeführt, um von diesem in ein entsprechendes 10-Bit-Digitalsignal umgeformt zu werden. Die vom A/D-Wandler 72 kommenden Digitalsignale werden in dem hochrangigen und niederrangigen Register 74// und 74Z. gespeichert
In einem achten Block 114 wird das Steuersignal Si über den Steuerbus 56c und die Leseleitung 74a an den Leseanschluß des hochrangigen Registers 74//gegeben. Sodann werden die acht höchstwertigen Bits des Digitalsignals, das dem Analogsignal Da3 entspricht ausgelesen und an den Speicher 545 mit freiem Zugriff gegeben, um erneut gespeichert zu werden. Das Steuersignal 52 für das niederrangige Register 74L wird in diesem Block 114 nicht erzeugt weswegen die beiden Bits mit. der geringsten Wertigkeit des Digitalsignals unterdrückt werden.
Die Operationen in den Blöcken 100 bis 114 werden wiederholt in der Reihenfolge durchgeführt daß die Operation im Block 100 gestartet wird, nachdem die Operation im Block 114 beendet ist Die digitalen Datensignale, die den Analogsignaien Da,, Da2 und Da3
entsprechen, die in dem Speicher 545 gespeichert sind, werden erneut ausgelesen, um die gewünschten Werte für die Impulsbreite des Steuersignales Dc\ und den Zündzeitpunkt im Block 100 zu bestimmen. Da das Analogsignal Dat. das für die Strömungsrate der Ansaugluft repräsentativ ist, einen relativ großen Dynamikbereich aufweist, muß das Analogsignal Da\ in ein Digitalsignal mit relativ groöer Bitanzahl, beispielsweise 10, umgeformt und dan?! mit derselben Bitanzahl zur Vermeidung eines Genauigkeitsverlustes weiterverarbeitet werden. Da andererseits die Analogsignale Da-i und Dai, die für die Kühlmitteltemperatur bzw. die Batteriespannung repräsentativ sind, relativ kleine Dynamikbereiche aufweisen, ist es ausreichend, wenn diese Analogsignale Dai und Da1 in ein Digitalsignal mit relativ geringer Bit- is anzahl, beispielsweise 8, umgeformt und mit der gleichen Bitanzahl zur Vermeidung eines Genauigkeitsverlustes weiterverarbeitet werden. Nach dem Umformen in ein entsprechendes 10-Bit-Digitalsignal wird der Digitalwert, der dem Analogsignal Da\ entspricht, mit der gleichen Bitanzahl von 10 weiterverarbeitet, während die Digitalsignale, die den Analogsignalen Da2 und Da} entsprechen, als 8-Bit-Wert nach der Verminderung von 10 auf 8 Bit weiterverarbeitet werden. Infolgedessen werden die Genauigkeiten der Analogsignale Dau Da2 und Dai während des Verfahrens zur Bestimmung der Kraftstoffinjektionsmenge und des Zündzeitpunktes auf einem ausreichenden Wert gehalten. Die Digitalsignale, die den Analogsignalen Da2 oder Daj entsprechen, werden nur durch einen Verfahrensschritt in den Blöcken 110 bzw. 114 ausgelesen, so daß der Berechnungsprozeß einfach und die Rechendauer kurz sind.
Die Fühler 32 oder 34 können so ausgelegt sein, daß sie einen weiteren Motorbetriebsparameter, wie beispielsweise die Temperatur der Ansaugluft, die Tempe- ratur des Abgases oder den Luftüberschuß des angesaugten Luft-Kraftstoffgemisches ermitteln. Dementsprechend kann das Steuersystem so ausgelegt werden, daß der Motor in Abhängigkeit von den zuvor genannten ermittelten und anderen Motorbetriebsparametern gesteuert wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
45
50
55
60

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Digitales Steuersystem für einen Verbrennungsmotor mit
a) einem ersten Fühler (30) zur Ermittlung eines ersten Motorbetriebsparameters in Form eines ersten Analogsignales,
b) einem zweiten Fühler (32, 34) zur Ermittlung eines zweiten Motorbetriebsparameters in Form eines zweiten Analogsignales, wobei das zweite Analogsignal einen kleineren Dynamikbereich als das erste Analogsignal aufweist,
c) einem an den ersten Fühler (30) und an den zweiten Fühler (32,34) angeschlossenen Multiplexer (70), der entweder das erste oder das zweite Analogsignal auswählt,
d) einem an den Multiplexer (70) angeschlossenen AnalogjDigital-Wandler (72), der das ausge-
Wäintc Analogsignal ΪΠ ciil ciuäprcCiicüdcS Di-
gitalsignal mit einer ersten vorgegebenen Anzahl von Bits umsetzt,
e) einem zweistufigen Register (74) für die Speicherung der sequentiell geordneten Bits des Digitalsignals mit einem ersten Register {74H) für die höherwertigen Bits und einem zweiten Register (74L^ für die niederwertigen Bits und
einer Steuereinheit (52,54), an die der Multiplexer (70) zur Steuerung der Auswahl des ersten und zwf/ten Analogsignals sowie das erste und zweite Register (74//, 74LJ zum Auslesen der Digitalsignale angeschlossen sind, wobei für jedes Register (74//, 7*rL) e-n Lesebefehl erforderlich ist, und die in Abhängigkeit von den Digitalsignalen, die dem ersten und zweiten Motorbetriebsparameter entsprechen, den Motor steuert,
DE3148368A 1980-12-10 1981-12-07 Digitales Steuersystem für einen Verbrennungsmotor Expired DE3148368C2 (de)

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