DE3150807A1

DE3150807A1 - Vorrichtung zum erfassen der maschinendrehzahl

Info

Publication number: DE3150807A1
Application number: DE19813150807
Authority: DE
Inventors: Akio Yokosuka Kanagawa Hosaka; Katsunori Oshiage; Sadao Takase; Akito Yamamoto
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-12-26
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1982-08-05
Also published as: US4527248A; JPS57108441A

Description

Vorrichtung zum Erfassen der Maschinendrehzahl
Die Erfindung befasst sich mit einer elektronischen Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine unter Verwendung eines Digitalrechners und-betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Erfassen der Maschinendrehzahl, bei der die Kurbelwellenwinkelimpulse durch einen Zähler für ein festgelegtes Zeitintervall gezählt werden und die Daten des Kurbelwellenwinkelimpulszählwertes in eine Zentraleinheit des Rechners eingelesen werden, um beispielsweise die jeweilige Menge an angesaugter Luft und zugeführtem Kraftstoff, den Zündzeitpunkt usw. zu steuern.
Bei einer herkömmlichen elektronischen Steuervorrichtung wird ein Zeitintervall, das durch die Zentraleinheit CPU festgelegt ist, durch Taktimpulse gezählt und werden die Winkelimpulse, die durch einen Kurbelwellensensor immer dann erzeugt werden, wenn sich die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat, durch einen Zähler während dieses Zeitintervalls gezählt und am Ende des Zeitintervalls verriegelt. Der verriegelte Zählwert der Winkelimpulse wird dann durch die Zentraleinheit CPU nach einem folgenden Zeitintervall gelesen, das gleichfalls durch die Zentraleinheit CPU festgelegt ist. D.h.m.a.W., dass der Zeitpunkt, an dem der verriegelte Zählwert der Winkelimpulse in die Zentraleinheit CPtI eingelesen wird, nicht mit dem Ende des entsprechenden festgelegten Zeitintervalls zusammenfällt.
Dieser Unterschied zwischen dem Ende jedes festgelegten Zeitintervalls und dem Zeitpunkt, an dem der verriegelte Zählwert der Winkelimpulse gelesen wilia, gibt Anlass zu einer gewissen Ungenauigkeit,in dem Kurbelwellenwinkelimpulszählwert, der zur Bestimmung der Maschinendrehzahl verwandt wird. Wenn sich daher die Maschinendrehzahl stark zwischen dem Ende des unmittelbar vorhergehenden Zeitintervalls und dem Zeitpunkt des Lesens des verriegelten Zählwertes der Winkelimpulse ändert, werden die jüngsten in die Zentraleinheit CPU gelesenen Daten die tatsächlichen Verhältnisse nicht genau wiedergeben, so-dass eine genaue Steuerung mit hoher Geschwindigkeit der Menge der angesaugten Luft und des zugeführten Kraftstoffes usw. nicht sichergestellt werden kann.
Durch die Erfindung soll daher eine elektronische Vorrichtung zum Erfassen der Maschinendrehzahl geschaffen werden, bei der Kurbelwellenwinkelimpulse, die die Umdrehung der Maschine angeben, während eines bestimmten Zeitintervalls gezählt werden und ein Signal, das das Ende des bestimmten Zeitintervalls angibt, gleichfalls dazu verwandt wird, ein Signal zu erzeugen, das angibt, dass der Kurbelwellenwinkelimpulszählwert in die elektronische Maschinensteuerung einzulesen ist, so dass die Steuervorgänge in der elektronischen Maschinensteuerung mit den jüngsten Maschinendrehzahldaten ausgeführt werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erfassen der Maschinendrehzahl enthält einen Zähler, der die Kurbelwellenwinkelsensorimpulse zählt, die immer dann erzeugt werden, wenn sich die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die ein Zeitintervall festlegt, über das der Zähler seinen Zählvorgang ausführt, und die ein Steuersignal erzeugt wenn-das Zeitintervall abgelaufen ist. Es ist gleichfalls eine Einrichtung vorgesehen, die den Zählwert des Zählers aufnimmt und den Zählwert des Zählers auf das Steuersignal ansprechend verriegelt. Das Steuersignal setzt den Zähler zurück und bewirkt, dass der Zähler wieder mit dem Zählen der Winkelimpulse vom Kurbelwellenwinkelsensor beginnt.
Eine Unterbrechungssteuereinheit spricht auf das Steuersignal an, indem sie ein Unterbrechungsanforderungssignal für eine Zentraleinheit erzeugt, die eine Vielzahl verschiedener Programme ausführt. Das Unterbrechungsanforderungssignal dient dazu, die Ausführung des laufenden Programmes zu unterbrechen,und bewirkt, dass die Zentraleinheit den in der Aufnahmeeinrichtung verriegelten Zählwert liest.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben: Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild-des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Erfassen der Maschinendrehzahl.
Fig. 2 zeigt das Zeitdiagramm der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.
Das in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Erfassen der Maschinendrehzahl bildet einen Teil einer einen Digitalmikrorechner enthaltenen Maschinensteuerung für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges. Bei dieser Erfassungsvorrichtung wird die Maschinendrehzahl oder die Anzahl der Umdrehungen der Maschine pro Minute auf der Grundlage von Winkelimpulsen bestimmt, die immer dann erzeugt werden, wenn sich die Kurbelwelle um einen bestimmten Winkel gedreht hat, wobei die Maschinendrehzahl ihrerseits dazu verwandt wird, die jeweiligen steuerbaren Variablen, wie beispielsweise die Menge an angesaugter Luft, den Zündzeitpunkt, die Menge an zugeführtem Kraftstoff usw., zu steuern.
Ein Taktimpulsgenerator 1, der einen Oszillator und damit verbundene Frequenzteiler enthält, erzeugt ein Taktimpulssignal mit einer bestimmten Periode. Ein Frequenzteiler 2 empfängt das Taktimpulssignal vom Generator 1 und liefert Impulse einem Zähler 3 auf die Taktimpulse ansprechend, wobei der Inhalt des Zählers bei Tc in Fig. 2 dargestellt ist. Ein Zähler 4 zählt die Winkelimpulse Ppos, die vom Kurbelwellenwinkelsensor 5 ausgegeben werden, der an der Kurbelwelle angebracht ist, wobei jeder Winkelimpuls auf eine Drehung der Kurbelwelle um einen bestimmten zusätzlichen Winkel ansprechend erzeugt wird. Der Zähler 4 gibt seinen addierten Zählerstand an eine Verriegelungsschaltung 6 aus.
Ein Register 7 wird mit bestimmten Zeitintervalldaten über eine Datensammelleitung 9 von der Zentraleinheit CPU 8 beladen. Ein Komparator 10 vergleicht die Zeitintervalldaten T0 mit der Taktimpulsinformation Tc vom Zähler 3 und gibt ein Koinzidenz signal TS an einen Detektor 11 für die vordere Signalflanke aus, wenn Tc gleich oder grösser als T0 ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn der Detektor 11 die vordere ,Flanke des Koinzidenzsignals TS zum Zeitpunkt t1 in Fig. 2 erfasst, gibt der Detektor 11 ein Signal TKS an die Verriegelungsschaltung 6 aus, die auf dieses Signal TKS ansprechend die Winkelimpulszähldaten vom Zähler 4 verriegelt. Diese verriegelten Daten werden einem Register 12 zugeführt und durch das Register 12 gehalten Das Koinzidenzsignal TS vom Komparator 10 liegt gleichzeitig am Zähler 3 und am. Zähler 4. Wenn der Zähler 4 den Koinzidenzsignalimpuls TS empfängt, wird der addierte Winkelimpulszählwert gelöscht. Der Koinzidenzsignalimpuls TS besteht für ein Zeitintervall I t nach der vorderen Flanke des Signalimpulses TS. Zu einem Zeitpunkt t2 = t1 + A t beginnt der Zähler 4' wieder die Winkelimpulse Ppos vom Sensor 5 zu zählen. Die Taktimpulsinformation Tc im Zähler 3 wird durch die nachlaufende Flanke des Koinzidenzsignales TS gelöscht, woraufhin die Taktimpulse vom Taktimpulsgenerator 1 den Zähler 3 wieder aufzählen lassen. Insoweit unterscheidet sich der Aufbau des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung nicht bezeichnend von dem Aufbau der entsprechenden bekannten Vorrichtung.
Was die herkömmlichen -Vorrichtungen anbetrifft, so zeigt t3 in Fig. 2 den Zeitpunkt in einem einzigen Zeitintervall Toi, an dem die Maschinendrehzahldaten, die am Ende des unmittelbar vorhergehenden Zeitintervalls Tot 1 erhalten wurden, vom Register 12 gelesen werden. Das führt zu den in der Einleitung beschriebenen Schwierigkeiten.
Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung eine Unterbrechungssteuereinheit 21.
Die Unterbrechungssteuereinheit 21 spricht auf das ankommende Signal TKS für das Erfassen der vorderen Signalflanke vom Detektor 11 an und sendet ein Unterbrechungsanforderungssignal IS zum Unterbrechen der Winkelimpulsdaten der Zentraleinheit CPU 8. In einem Unterbrechungsidentifizierungsre-ister 22, das in der Einheit 21 vorgesehen ist, bekommt zum selben'Zeitpunkt, an dem das Unterbrechungsanforderungssignal IS erzeugt wird, ein bestimmtes Bit den logischen Wert 1, um die Erzeugung des Signales IS anzuzeigen.
Bei-einer elektronischen Steuerung mit der erfindungsgemässen Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine gibt es eine Vielzahl verschiedener Unterbrechungsprogramme zum Verarbeiten oder Ausführen der Drehsynchronisation, der Zeitsynchronisation usw. zusätzlich zum Winkelimpuls- datenunterbrechungsprogramm, so dass die jeweiligen Bits im Register 22 den entsprechenden verschiedenen Unterbrechungsprogrammen so zugeordnet sind, dass die Art der laufenden Unterbrechung durch die Zentraleinheit CPU dadurch bestimmt werden kann, dass sie die Bits des Registers 22 liest.
Die Zentraleinheit CPU 8 empfängt das Unterbrechungsanforderungssignal IS, sucht sich die Information über den jeweiligen Zustand der Bits im Unterbrechungsidentifizierungsregister 22 über die Datensamme,lleitung 9 und sucht das Unterbrechungsprogramm'auf, das der Quelle der laufenden Unterbrechungsanforderung , d.h.
dem jeweiligen Bit entspricht, das den Wert 1 hat.
Wenn in einem bestimmten Fall das Bit mit dem Wert 1, das die Winkelimpulsunterbrechung anzeigt, in das Register 22 geschrieben ist, führt die Zentraleinheit CPU 8 ein Winkelimpulsunterbrechungsprogramm aus, indem sie die Winkelimpulsdaten,,die in das Register 12 geladen sind, über die Datensammelleitung 9 liest,und benutzt die Zentraleinheit CPU 8 die Winkelimpulsdaten dazu, die letzte oder neueste Maschinendrehzahl zu berechnen, um wiederum die Menge an zugeführter Luft und zugeführtem Kraftstoff usw. zu steuern. Nach dem Einlesen der Daten löscht die Zentraleinheit CPU 8 das Bit des Registers 22, das das Winkelimpulsunterbrechungsprogramm anzeigt. Das bewirkt, dass die Unterbrechungssteuereinheit 21 aufhört, das Unterbrechungssignal IS an die Zentraleinheit CPU 8 auszugeben. Diese Arbeitsvorgänge werden wiederholt.
Die Winkelimpulszähldaten im Register 12 werden somit zu dem Zeitpunkt fortgeschriebenw an dem der Zentraleinheit CPU 8 ein Signal gegeben wird, die Daten wiederzuwinnen und zu verwenden. Diese Koordinierung zwischen der Erfassung der Maschinendrehzahl und der Berechnung der Steuerung stellt eine genaue Steuerung mit hoher Geschwindigkeit der entscheidenden Maschine betriebsparameter, beispielsweise der Menge an zugeführtem Kraftstoff und des Zündzeitpunktes sicher.
Leerseite

Claims

PATENTANSPRUCHE fA 0 Vorrichtung zum Erfassen der Maschinendrehzahl für die Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Kurbelwelle, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Kurbelwellenwinkelsensor (5), der immer dann einen Winkelimpuis erzeugt, wenn sich die Rurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat, einen Zähler (4), der mit dem Sensor (5) verbunden ist und die Winkelimpulse vom Sensor (5) zählt, eine Einrichtung (1, 2, 3,7, 8, 10), die ein Zeitintervall bestimmt, über das der Zähler (4) die Winkelimpulse zählt, und die ein- Steuersignal erzeugt, wenn jedes Zeitintervall abgelaufen ist, eine Einrichtung (6, 12), die auf das Steuersignal anspricht und den Zählwert des Zählers (4) verriegelt, eine Einrichtung, die den verriegelten Zählwert des Zählers (4) aufnimmt, wobei der Zähler (4) auf das Steuersignal ansprechend gelöscht wird, eine Unterbrechungssteuereinheit (21), die auf das Steuersignal anspricht und ein Unterbrechungsanforderungssignal erzeugt, und eine Zentraleinheit (8) zur Ausführung einer Vielzahl verschiedener Programme, wobei die Zentraleinheit (8) auf das Unterbrechungsanforderungssignal anspricht, um den in der Aufnahmeeinrichtung verriegelten Zählwert zu lesen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e-k e n n -z e i c h n e t , dass die Unterbrechungssteueteinheit (21) ein erstes Register (22) enthält, wobei eine bestimmte Bit-Position des ersten Registers (22) auf das Steuersignal anspricht, um ihren Zustand in einen vorbestimmten Zustand zu ändern, und dass die Zentraleinheit (8) das erste Register (22) liest und auf den vorbestimmten Zustand der bestimmten Bit-Position des ersten Registers (22) anspricht, um den in der Aufnahmeeinrichtung verriegelten Zählwert einzulesen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zeitintervallbestimmungseinrichtung die Zentraleinheit (-8)-zum Ausgeben eines Zeitsignales, das das Zeitintervall angibt, ein zweites Register (7), das so geschaltet ist, dass es das Zeitsignal empfängt, einen Taktimpulsgenerator (1), der Taktimpulse erzeugt, einen weiteren Zähler (3), der die Taktimpulse vom Taktimpulsgenerator (1) zählt, wobei der weitere Zähler (3) durch das Steuersignal rückgesetzt wird, und einen Komparator (10) aufweist, der mit dem zweiten Register (7) und dem weiteren Zähler (3) verbunden ist, um das Steuersignal dann auszugeben, wenn die Ausgangssignale des zweiten Registers (7) und des weiteren Zählers (3) gleich sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, g e k e n n -z e i c h n e t durch einen Detektor (11) für die vordere Signalflanke, der die vordere Signalflanke des Steuersignales erfasst und ein entsprechendes Erfassungssignal ausgibt, wobei die Verriegelungseinrichtung ein Verriegelungselement (6) aufweist, das zwischen den Zähler (4) und die Aufnahmeeinrichtung geschaltet ist und auf das Erfassungssignal ansprechend den Inhalt des Zählers (4) verriegelt und den verriegelten Inhalt des Zählers (4) an die Aufnahmeeinrichtung ausgibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass die Zeitintervallbestimmungseinrichtung die Zentraleinheit (8) zum Ausgeben eines Zeitsignals, das das Zeitintervall angibt, ein zweites Register (7), das so geschaltet ist, dass es das Zeitsignal empfängt, einen Taktimpulsgenerator (1), der Taktimpulse erzeugt, einen weiteren Zähler (3), der die Taktimpulse vom Taktimpulsgenerator (1) zählt, wobei der weitere Zähler (3) durch das Steuersignal rückgesetzt wird, und einen Komparator (10) aufweist, der mit dem zweiten Register (7) und dem weiteren Zähler (3) verbunden ist, um das Steuersignal dann auszugeben, wenn die Ausgangssignale des zweiten Registers (7) und des weiteren Zählers (3) gleich sind.