DE3332612C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für einen Verbrennungsmotor, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und insbesondere eine Steuervorrichtung für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einer Ausfallversicherung, welche in der Lage ist, den Motor während eines Ausfalles der Computersteuerung weiterlaufen zu lassen.

Der Einsatz von Microcomputern zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für einen Verbrennungsmotor bei motorbetriebenen Kraftfahrzeugen oder dergleichen ist weit verbreitet. Obwohl das Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer Luft/Kraftstoff-Mischung, welche einem Verbrennungsmotor zugeführt wird, durch einen Microcomputer in herkömmlichen computergesteuerten Motoren auf der Basis von notwendigen Steuerinformationen optimal gesteuert wird, wird bei einer einzigen Fehlfunktion des Microcomputers die Kraftstoffzufuhr unterbrochen oder sie wird unkontrollierbar. In Kraftfahrzeugen sollte ein derartiger ungewünschter Zustand vermieden werden, um die Sicherheit der Insassen nicht zu gefährden.

Aus dieser Überlegung heraus sind einige herkömmliche Steuerungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisse mit einem Microcomputer mit einer Ausfallsicherung ausgerüstet, wie sie in der JP-OS 56-1 35 201 und in der zugehörigen US-PS 43 70 962 offenbart sind. Hierbei ist eine zusätzliche Ausfallsicherung vorgesehen, welche unabhängig von dem Microcomputer arbeitet, so daß die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor ununterbrochen sichergestellt ist, sogar nachdem der Microcomputer fehlerhaft zu arbeiten begonnen hat und somit dem Motor ein fortlaufendes Arbeiten möglich ist. Dies hat zur Folge, daß das Kraftfahrzeug gefahren werden kann und somit ist es möglich, ein unerwünschtes Liegenbleiben des Kraftfahrzeuges auf der Straße zu verhindern und zu der nächsten Werkstätte weiterzufahren.

Bei diesen bekannten Steuerungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist der Kraftstoffzufluß festgesetzt, wenn die Ausfallsicherung arbeitet, da die Treiberpulse der Kraftstoffeinspritzung nur als Antwort auf ein Signal entsprechend der Motordrehzahl erzeugt werden. Die Breite der Treiberpulse der Kraftfahrzeugeinspritzung wird ungeachtet des Luftzuflusses konstant gehalten. Als Ergebnis kann das Kraftfahrzeug nur mit niedrigen Geschwindigkeiten, etwa unter 50 km/h fahren. Eine höhere Geschwindigkeit kann nicht erwartet werden, da das Fahrzeug unter ungenügender Motorleistung leidet. Weiterhin wird der Motor wahrscheinlich unerwünschte Verbrennungsvorgänge, beispielsweise Fehlzündungen, Ausstoß von giftigen Gasen oder dergl. zeigen, da das Luft/Kraftstoff- Verhältnis nicht unterstützend gesteuert wird.

Da weiterhin die herkömmlichen Microcomputer, die verwendet werden, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis festzusetzen, so aufgebaut sind, daß alle notwendigen Berechnungsanweisungen in dem Speicher programmiert sind, sind die Anweisungen zur Herleitung eines Wertes Q/N durch digitales Teilen des Luftfluß- Datums Q durch das Motorgeschwindigkeitsdatum N ebenfalls in dem Speicher vorgespeichert. Daraus ergibt sich, daß ein Speicher mit einer relativ großen Speicherkapazität benötigt wird und somit relativ hohe Programmierkosten anfallen.

Aus der US-PS 38 34 361 ist eine Brennstoffeinspritz-Steuerung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt, bei der abhängig von unterschiedlichen Betriebsparametern einer Brennkraftmaschine, welche über entsprechende Sensoren erfaßt werden, von einem Haupt- oder Primär-Computer die entsprechenden Einspritzbedingungen, also insbesondere Einspritzmenge und Einspritzzeit berechnet werden. Bei einer Fehlfunktion des Primär-Computers, was durch eine entsprechende Detektionsschaltung erfaßt wird, übernimmt ein Hilfs- oder Back-up-Computer die Berechnungsaufgaben, wobei die Betriebsparameter von Back-up-Sensoren erzeugt werden.

Hieraus ergibt sich der erste wesentliche Nachteil der Vorrichtung gemäß der US-PS 38 34 361 insofern, als im Falle dieses Standes der Technik zwei voneinander unabhängige individuelle Steuercomputer vorgesehen sind, wobei im Falle einer Fehlfunktion des Primär-Computers die Steuerung über ein Relais auf den Back-up-Computer umschaltet. Da besagter Back-up-Computer mit einer eigenen Peripherie, also insbesondere eigenen Sensoren arbeitet, bedeutet dies, daß sowohl der Steuercomputer als auch die zugehörigen Sensoren zur Erfassung der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine bei der Vorrichtung gemäß der US-PS 38 34 361 doppelt vorhanden sein müssen, um im Falle einer Fehlfunktion der einen Komponente auf die vom Aufbau und Betrieb her identische zweite Komponente umschalten zu können.

Gerade das Vorsehen zweier identischer, aber voneinander unabhängiger Betriebskomponenten lediglich für den Fall, daß eine der beiden Komponenten fehlerhaft arbeitet, ist jedoch vom ökonomischen Standpunkt her, d. h. von der Kostenfrage her, äußerst ungünstig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine verbesserte Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit einem Microcomputer und einer Ausfallsicherung zu schaffen, welche in der Lage ist, den Motor mit Kraftfstoff in gewünschter Weise zu versorgen, auch dann, wenn der Microcomputer fehlerhaft arbeitet, wobei die Steuerung einfachen und somit zuverlässigen Aufbau haben soll.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Grund-Einspritzpulssignal auf der Grundlage des Wertes Q/N in einem Analogschaltkreis erhalten und die Pulsbreite dieses Grund-Einspritzpulssignals wird von einem Mikrocomputer unter Verwendung unterschiedlicher Motorparameter justiert, um ein tatsächliches Einspritzpulssignal zu erzeugen, welches dann zur Ansteuerung der Einspritzventile herangezogen wird.

Wenn bei der vorliegenden Erfindung der Microcomputer fehlerhaft arbeitet, wird die Pulsbreite des Einspritzpulssignals in dem Analogschaltkreis durch Multiplikation mit einem Faktor modifiziert, d. h. verlängert. Vorteilhafterweise ist hierbei der Wert des Faktors so bestimmt, daß durch Multiplikation des Grund-Einspritzpulssignals mit dem Faktor ein korrigiertes Einspritzpulssignal erzeugt wird, welches dem Einspritzpulssignal im wesentlichen entspricht, welches bei korrekter Arbeitsweise des Microcomputers erzeugt wird.

Bei der Einspritzsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben sich somit unter anderem die folgenden wesentlichen Vorteile:

Es ist nicht nötig, für den Fall einer fehlerhaften Arbeitsweise des Microcomputers oder eines der zugehörigen Motorparameter- Sensoren einen kompletten zweiten Verarbeitungsstrang bestehend aus zweitem Microcomputer mit zugehörigem Motorparameter-Sensoren bereitzustellen, wie dies beispielsweise aus der US-PS 38 34 361 bekannt ist. Die Komplexität des Schaltungsaufbaus nimmt somit ab und die Ausfallsicherheit insgesamt wird hierdurch erhöht, da weniger Bauteile vorhanden sind.

Der Analogschaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung dient nicht nur zur Erzeugung des Grund-Einspritzpulssignals (Q/N), welches dann in dem Microcomputer bei dessen ordnungsgemäßer Arbeitsweise abhängig von den Motorbetriebszuständen modifiziert oder korrigiert wird, sondern in besagtem Analogschaltkreis erfolgt auch die Korrektur des Einspritzpulssignals im Falle einer fehlerhaften Arbeitsweise des Microcomputers, was den wesentlichen Vorteil bringt, daß die gesamte Schaltung insgesamt noch weniger störanfällig wird, daß der Analogschaltkreis gegenüber einem digital arbeitenden Microcomputer wesentlich robuster und weniger störanfällig ist. Da die Korrektur des Grund-Einspritzpulssignals bei fehlerhafter Arbeitsweise des Microcomputers in dem Analogschaltkreis erfolgt, ist so gut wie immer sichergestellt, daß ein korrigiertes (also mit dem Faktor multipliziertes) Grund-Einspritzpulssignal von dem Analogschaltkreis abgegeben wird.

Ein besondererer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Pulsbreite des ständigen Einspritz-Pulssignales durch das Dazumultiplizieren eines konstanten Wertes verlängert werden kann, und zwar für den Fall, daß der Microcomputer Fehlfunktionen ausführt, so daß das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis praktisch exakt gesteuert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Fig. 1 schematisch ein Steuersystem für das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis mit einem Computer, bei welchem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 in einem schematischen Blockdiagramm eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Schaltbilddarstellung des Analog-Schaltkreises aus Fig. 2;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Analog-Schaltkreises;

Fig. 5A ein Flußdiagramm zur Darstellung des Arbeitsprogrammes des Microcomputers gemäß der Ausführungsform von Fig. 2;

Fig. 5B den Signalverlauf des Überwachungssignales, welches von dem Microcomputer erhalten wird; und

Fig. 6 die Darstellung einer Schaltung des Schaltsignalerzeugers aus Fig. 2.

Gleiche oder sich entsprechende Elemente und Teile sind zur Vermeidung von Wiederholungen mit den jeweils gleichen Bezugszeichen versehen.

Vor der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung soll anhand von Fig. 1 die oben erwähnte bekannte Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit einer Ausfallsicherung zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines computergesteuerten Motorsystems, bei welchem die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Das System weist einen Verbrennungsmotor 1 auf, welcher als Antriebsaggregat für ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Kraftfahrzeug dient. Der Motor 1 ist von einer derartigen Bauart, bei welcher die Kraftstoffzufuhr über Kraftstoffeinspritzdüsen 9 erfolgt, welche den diesbezüglichen Zylindern zugeordnet sind. Das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis in der Mischung, welche den Motorzylindern zugeführt wird, wird durch die Öffnungszeit der Kraftstoffeinspritzdüsen 9 bestimmt. Zu diesem Zweck sind die Kraftstoffeinspritzdüsen 9 mittels Kraftstoffeinspritz-Pulsen gesteuert, welche von einem Einspritz-Treiberschaltkreis 8 geliefert werden, der in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal ist, welches von einer Steuereinheit kommt, die als Festlegungsschaltkreis für die Kraftstoff-Einspritzzeit arbeitet und von einem Microcomputer 7 angesteuert wird. Der Microcomputer 7 ist im wesentlichen dafür verantwortlich, Daten über die Luftzufuhr von einem Luftzufuhr-Sensor 3, beispielsweise einem Strömungsmesser und Daten von der Motordrehzahl von einem Motordrehzahl-Sensor 4 einzulesen. Die Kraftstoffeinspritzzeit oder die Öffnungsdauer der Ventile wird im wesentlichen dadurch bestimmt, daß die Daten über Luftzufuhr und Motordrehzahl verwendet werden und diese Einspritzzeit wird weiter korrigiert durch die Verwendung von zusätzlichen Daten über die Arbeitsbedingungen des Motors, so beispielsweise die Temperatur des Kühlmittels des Motors, die von einem Temperatursensor 5 gemessen wird und die Temperatur der Ansaugluft, welche von einem anderen Temperatursensor 6 gemessen wird. Es können weiterhin noch zusätzliche Informationen in den Microcomputer 7 eingegeben werden, um eine noch genauere Bestimmung der Kraftstoffeinspritzzeit und dadurch auch des Kraftstoffflusses zu erreichen. Die oben beschriebene computergesteuerte Luft/ Kraftstoff-Verhältnissteuerung ist bereits bekannt, beispielsweise aus einem System, welches in der US-PS 43 65 299 offenbart ist.

Um das sichere Führen eines Kraftfahrzeuges sicherzustellen, dessen Motor über einen Computer gesteuert wird, ist wenigstens ein Minimum an Kraftstofffluß notwendig, um die Arbeitsweise des Motors aufrechtzuerhalten, so daß der Fahrer des Kraftfahrzeuges das Fahrzeug auch dann fahren kann, wenn der Computer nicht ordnungsgemäß arbeitet. Obwohl die Ausfallsicherung, welche in der oben genannten japanischen Schrift 56-1 35 201 offenbart ist, in der Lage ist, ununterbrochen Kraftstoff während einer Fehlfunktion des Computers an den Motor zu liefern, kann die erwünschte Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und Fahrtauglichkeit nicht erwartet werden.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Steuerungsvorrichtung für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis dieser Ausführungsform weist im wesentlichen einen Microcomputer 12, einen Analog-Schaltkreis 11, einen Schaltsignalerzeugungsschaltkreis 14 und einen Auswahlschaltkreis 16 auf. Der Microcomputer 12 weist eine Zentraleinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Schreib-/Lesespeicher (RAM) und ein Eingabe-/Ausgabegerät (I/O) in derselben Art wie herkömmliche Microcomputer auf. Obwohl der Microcomputer 12 die Kraftstoffeinspritzzeit, das heißt die Öffnungsdauer der Einspritzdüsen, bestimmt, indem er Daten Q über die Luftzufuhr und Daten N über die Motordrehzahl und noch einige zusätzliche Daten über die Betriebsbedingungen des Motors von verschiedenen Sensoren 13 in der gleichen Weise wie herkömmliche Systeme übernimmt, werden die Daten Q über die Ansaugluft und die Daten N über die Motordrehzahl dem Microcomputer 12 über den Analog-Schaltkreis 11 zugeführt. Der Analog-Schaltkreis 11 ist nämlich ein analoger Teiler, wie später noch mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wird, so daß die Ausgangsdaten auf den Wert Q/N in der Form von Pulssignalen hindeuten.

Die Pulsbreite der Pulssignale ist eine Anzeige für den Wert Q/N und auf die Pulssignale von dem Analog-Schaltkreis 11 wird als Grund-Einspritzpulssignal Bezug genommen. Der Microcomputer 12 verwendet diesen Wert Q/N, welcher von dem Analog-Schaltkreis 11 kommt und die Grund- Einspritzzeit, welche durch die Pulsweite des Grund-Einspritzpulssignales ausgedrückt ist, wird weiter korrigiert durch die Verwendung von Daten der Motor-Betriebsbedingungen in der gleichen Weise, wie es in herkömmlichen Steuervorrichtungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses geschieht. Auf diese Weise wird ein Ausgangssignal von einem Ausgangsanschluß des Microcomputers 12 abgegriffen und über den Auswahl-Schaltkreis 16 zu einem Schalttransistor TR1 geführt, welcher eine Einspritzventil- Magnetspule 15 aktiviert. Obwohl Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einen einzigen Schalttransistor und eine Einspritzventil-Magnetspule zeigt, ist tatsächlich eine Mehrzahl dieser Teile vorgesehen, entsprechend der Anzahl der Zylinder, um Kraftstoff den Zylindern zuzuführen.

Es ist festzuhalten, daß, obwohl der Microcomputer 12 die Daten Q/N von dem Analog-Schaltkreis 11 erhält, keine Notwendigkeit besteht, die Daten Q der Luftzufuhr durch die Daten N der Motordrehzahl auf digitale Weise zu teilen, wie es in herkömmlichen Microcomputern geschieht, welche für die Steuerung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses verwendet werden. Daraus ergibt sich, daß das Arbeitsprogramm, welches in dem ROM gespeichert ist, vereinfacht werden kann, wodurch ein Speicher, welcher eine relativ geringe Speicherkapazität aufweist, als ROM verwendet werden kann.

Bezugnehmend auf Fig. 3 ist ein Schaltdiagramm dargestellt, welches den Analog-Schaltkreis 11 aus Fig. 3 darstellt. Der Analog-Schaltkreis 11 erhält zwei Eingangssignale, von denen eines das Signal Q für den Ansaugluftstrom und das andere ein Signal N für die Motordrehzahl ist. Das Signal Q des Ansaugluftstromes ist ein Analogsignal, welches von einem Strömungsmesser stammt, der ein Potentiometer aufweist, dessen beweglicher Kontakt sich in Abhängigkeit von der Luftströmung durch den Ansaugstutzen des Motores bewegt. Das Signal N für die Motordrehzahl ist ein Pulssignal, welches von einem Kurbelwinkel- Sensor oder dergl. geliefert wird.

Der Analog-Schaltkreis 11 empfängt ebenfalls ein Signal über den Zustand des Computers, auf welches als Schaltsteuersignal Bezug genommen wird, da es ebenfalls den Auswahl-Schaltkreis 16 steuert; dieses Signal wird von dem Schaltsignalerzeugungsschaltkreis 14 geliefert, so daß ein Ausgangssignal des Analog-Schaltkreises 11 sich in Übereinstimmung mit dem Zustand des Microcomputers 12 derart ändert, daß die Pulsbreite des Grund-Einspritzpulssignales mit einer Konstanten multipliziert wird.

Die Arbeitsweise des Analog-Schaltkreises 11 wird nun unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm in Fig. 4 erläutert. Ein J-K Flip-Flop FF1 empfängt das Signal N für die Motordrehzahl von einem Kurbelwinkel-Sensor an seinem Clock-Eingang und deshalb wird die Frequenz des Signales N für die Motordrehzahl durch zwei dividiert. Somit werden zwei in ihrer Frequenz geteilte Signale von entgegengesetzter Polarität an den diesbezüglichen Ausgangsanschlüssen Q und des Flip-Flops FF1 erhalten. Der Ausgang ist über einen Widerstand mit der Basis eines Transistors TR2 verbunden und deshalb ist der Transistor TR2 in einem nicht leitenden Zustand gehalten, wenn der Ausgang in einem "low"-Zustand ist, das heißt wenn ein "high"-Signal am Ausgang Q anliegt. Ein Kondensator C1 ist zwischen einem Transistor TR7 und einer Konstantstromquelle, welche die Transistoren TR3 und TR4 und einen Operationsverstärker OP1 aufweist, geschaltet. Dieser Kondensator C1 wird durch einen Ladestrom geladen, welcher über die Emitter-Basisstrecke des Transistors TR7 und einem Widerstand R1 fließt, wenn der Transistor TR2 abschaltet, wobei die Größe des Ladestroms durch den Wert des Widerstandes R1 bestimmt wird. Deshalb steigt die Spannung über dem Kondensator C1 linear an, wie in Fig. 4 dargestellt. Beim Auftreten einer fallenden Flanke des Pulses am Q-Ausgang des Flip-Flops FF1 wird der Ladevorgang des Kondensators C1 beendet.

Gleichzeitig wird ein RS Flip-Flop FF2 an seinem S-Eingang angetriggert, so daß der Signalzustand an seinem Q-Ausgang den "high"-Zustand annimmt. Ein Ausgangssignal von dem Q-Ausgang des Flip-Flops FF2 wird als das oben erwähnte Grund-Einspritzpulssignal verwendet und wird ebenfalls über einen Widerstand zu einem Transistor TR6 geführt, um diesen genau wie einen anderen Transistor TR5 anzusteuern. Dies hat zur Folge, daß ein Anschluß Y des Kondensators C1 mit der positiven Spannungsversorgung +B über den Transistor TR5 verbunden ist. Somit wird der Kondensator C1 über einen Transistor TR8 entladen, und zwar mit einem konstanten Entladestrom, welcher sowohl durch die von dem Strömungsmesser gelieferte Spannung als auch dem Wert des Widerstandes R3 so festgelegt wird, daß sich die Spannung an dem Anschluß Y der Spannung der Spannungsversorgungsleitung +B anpaßt.

Wenn der Spannungswert an einem anderen Anschluß X des Kondensators C1 unter den Spannungswert der Spannungsquelle absinkt, schaltet der Transistor TR7 durch, um das Flip-Flop FF2 zurückzusetzen, wodurch der Ausgang Q des Flip-Flops FF2 einen "low"-Zustand annimmt.

Zusammenfassend arbeitet der Analog-Schaltkreis 11 von Fig. 3 wie folgt: Das in seiner Frequenz geteilte Signal, welches von dem J-K Flip-Flop FF1 erhalten wird, gibt eine Zeitdauer an, welche dem Betrag 1/N entspricht, wobei N der Motordrehzahl entspricht und der Kondensator C1 wird mit einem konstanten Ladestrom nur dann geladen, wenn der Ausgang Q des Flip-Flops FF1 einen "high"-Zustand annimmt. Daraus folgt, daß die Spannung über dem Kondensator C1 solange ansteigt, bis die fallende Flanke an dem positiven Puls des Ausganges Q des Flip-Flops FF1 erscheint. Nach dem Zeitpunkt des Auftauchens der fallenden Flanke beginnt der Kondensator C1 mit seiner Entladung mit einem konstanten Entladestrom, welcher von dem Ansaugluftstrom bestimmt wird. Wenn die Entladung vollzogen ist, wird das Flip-Flop FF2 zurückgesetzt und der Zustand des Einspritzpulssignales wird "low".

Dieser Vorgang wurde unter der Voraussetzung beschrieben, daß das Schaltsteuersignal, welches den Zustand des Microcomputers 12 anzeigt, auf einem "low"-Niveau ist. Wenn nämlich der Microcomputer 12 normal arbeitet, arbeitet der Analog-Schaltkreis 11 in der Weise wie oben beschrieben. Wenn aber andererseits das Schaltsteuersignal den Zustand "high" annimmt, wie später noch anhand des Erkennungsvorganges einer Fehlfunktion des Microcomputers 12 beschrieben wird, wird ein Transistor TR10 in den leitenden Zustand versetzt, und erlaubt es dem Ladestrom, nicht nur über den Widerstand R1 zu fließen sondern auch über einen anderen Widerstand R2. Mit anderen Worten: die Größe des Ladestroms wird durch einen zusammengesetzten Widerstandswert bestimmt, der durch die Parallelschaltung der Widerstände R1 und R2 entsteht. Somit ist die Größe des Ladestroms nun größer als vorher. Dieses Anwachsen des Ladestroms bringt eine höhere Spannung über den Kondensator C1 mit sich, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 4, welche die Kondensatorspannung anzeigt, dargestellt, und somit ergibt sich auch ein Anwachsen der Grund-Einspritzzeit. Mit anderen Worten, die Kraftstoff-Einspritzzeit oder die Pulsweite des Einspritzsignales wird mit einem Faktor α multipliziert, wobei α<1, so daß dieser Faktor vergrößernd wirkt. Obwohl die Pulsbreite des Einspritzpulssignales mit dem Faktor α multipliziert wird, in dem der Ladestrom in der oben beschriebenen Ausführungsform geändert wird, kann die Grund-Einspritzdauer auch mit dem Faktor α multipliziert werden, in dem der Entladestrom geändert wird. Zu diesem Zweck kann der Wert des Widerstandes R3 in Abhängigkeit des Schaltsteuersignales geändert werden. Weiterhin kann eine Referenzspannung, welche durch zwei Widerstände R4 und R5 bestimmt wird und welche an den Operationsverstärker OP1 gelegt wird, geändert werden, in dem das Spannungsteilungsverhältnis geändert wird, um den Ladestrom zu ändern.

Aus dem bisher Gesagten wird klar, daß der Analog-Schaltkreis 11 das Signal Q für den Luftstrom und das Signal N für die Motordrehzahl verarbeitet, um als Ausgang ein Grund-Einspritzpulssignal Q/N zu liefern, wobei die Breite des Grund-Einspritzpulssignales in Übereinstimmung mit dem normalen/abnormalen Zustand des Microcomputers 12 geändert wird. Das Grund-Einspritzpulssignal Q/N wird von dem Microcomputer 12 verwendet, wenn der Microcomputer 12 in einem normalen Arbeitszustand ist, um ein Einspritzpulssignal an den Transistor TR1 zu liefern. Das Grund-Einspritzpulssignal wird so verarbeitet, daß seine Pulsweite dadurch verändert wird, daß sie mit einem oder mehreren Korrekturfaktoren multipliziert wird, welche von verschiedenen Betriebsparametern des Motors abgeleitet werden können, und zwar auf die gleiche Weise wie in herkömmlichen computergesteuerten Motorsystemen, wie in der bereits erwähnten US-PS 43 65 299 offenbart. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Microcomputer 12 Fehlfunktionen ausführt, das Grund-Einspritzpulssignal, welches mit dem Faktor α wie oben beschrieben multipliziert wurde, über den Auswahl-Schaltkreis 16 zu dem Transistor TR1 geführt. Diese Multiplikation durch den Faktor α bewirkt, daß die Pulsbreite des Grund- Einspritzpulssignales so korrigiert wird, daß die Pulsweite, welche den Kraftstofffluß definiert, keine große Abweichung von der Pulsweite hat, welche von dem Microcomputer 12 erzeugt würde. Die Größe des Faktors α wird nämlich so ausgewählt, daß sie einen Durchschnittswert aus dem Produkt K1 xK2 xK3 x. . . entspricht, wobei die Korrekturfaktoren K1, K2, K3. . . verwendet werden, um die Pulsweite t des Grund-Einspritzsignales zu korrigieren, um eine korrekte Einspritzpulsbreite T in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung

T = xK1 xK2 xK3 x. . .

zu erreichen.

Obwohl die Korrekturfaktoren K1, K2, K3 . . . variabel sind, beträgt der Durchschnittswert aus ihrem Produkt für gewöhnlich in etwa 1,2 und damit kann der oben erwähnte Wert α auf diese gegebene Größe eingestellt werden. Da die Pulsbreite t des Grund-Einspritzpulssignales mit dem Faktor α multipliziert wird, wenn der Microcomputer 12 Fehlfunktionen ausführt, ist die resultierende Pulsbreite T′ annähernd gleich mit der oben erwähnten korrekten Pulsbreite T. Mit diesem Vorgang kann somit praktisch eine genaue Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erreicht werden, auch wenn der Microcomputer 12 in einem fehlerhaften Verarbeitungsstatus ist.

Im folgenden wird die Erkennung eines fehlerhaften Verarbeitungszustandes oder abnormalen Zustandes des Microcomputers 12 beschrieben. Fig. 5A zeigt in schematischer Darstellung ein Flußdiagramm der Arbeitsweise der CPU des Microcomputers 12. Das Flußdiagramm zeigt eine Anzahl von Arbeitsschritten, welche durch den einzigen Schritt 102 aus Gründen der Übersichtlichkeit zusammengefaßt sind, da die Arbeitsschritte, welche notwendig sind um das Grund-Einspritzpulssignal Q/N zu berechnen, aus dem bisherigen Stand der Technik bekannt ist. Im wesentlichen bestimmt der Microcomputer 12 die Breite der Einspritz-Pulssignale, welche zu dem Transistor TR1 geleitet werden, durch Verwendung des Grund-Einspritzpulssignales Q/N und einigen anderen Motor-Parametern oder ähnlichem zu diesem Schritt 102. Zusätzlich zu diesem Schritt 102 ist ein Schritt 100 vorgesehen, um festzustellen, ob eine festgesetzte Zeitdauer τ verstrichen ist oder nicht. Diese festgesetzte Zeitdauer τ wird so gewählt, daß sie länger ist, als die Zeitdauer, die benötigt ist, um einen Ablauf der Programmroutine durchzuführen. Für den Fall, daß Unterprogramme oder Unterbrechungsprogramme in dem Schritt 102 vorgesehen sind, wird die festgesetzte Zeitdauer τ so gewählt, daß die mögliche maximale Zeitdauer für einen Programmdurchlauf mit berücksichtigt wird. Wenn die Aussage bei Schritt 100 "nein" ist, dann nämlich, wenn die festgesetzte Zeitdauer τ noch nicht abgelaufen ist, wird der Schritt 102 ausgeführt. Wenn, andererseits, die Aussage "ja" ist, wird ein Schritt 104 ausgeführt, in welchem der Zustand eines Ausgangssignals an einem Ausgangsanschluß des Microcomputers 12 invertiert wird. Der Signalzustand an diesem Ausgangsanschluß wird somit periodisch invertiert, wie in Fig. 5B gezeigt, um ein Pulssignal zu erzeugen, solange der Microcomputer 12 normal arbeitet. Wenn innerhalb des Microcomputers 12 Störungen auftreten, wird die periodische Ausführung des Programmes unterbrochen und somit ist der Zustand des Ausgangssignales an dem Ausgangsanschluß ununterbrochen in dem Zustand "high" oder "low" festgehalten. Dieses Ausgangssignal von dem oben erwähnten Ausgangsanschluß wird im folgenden als Überwachungssignal bezeichet und es wird von dem Schaltsignalerzeugungsschaltkreis 14 für den Ablauf der Ausfallsicherung überwacht.

Bezugnehmend auf Fig. 6 ist ein Schaltbild des Schaltsignalerzeugungsschaltkreises 14 aus Fig. 2 dargestellt. Der Schaltsignalerzeugungsschaltkreis 14 empfängt das oben erwähnte Überwachungssignal von dem Microcomputer 12. Es sei angenommen, daß das Überwachungssignal gemäß Fig. 5B, welches den normalen Zustand des Microcomputers 12 anzeigt, zu einem Eingangsanschluß des Schaltsignalerzeugungschaltkreises 14 geführt wird, so daß jeder Puls des Überwachungssignales durch einen Differenzierer differenziert wird, wobei der Differenzierer einen Kondensator C12 und zwei Widerstände R11 und R12 aufweist. Ein differenzierter Puls wird an die Basis eines Transistors TR11 geführt, um diesen durchzuschalten. Dies hat zur Folge, daß ein Kondensator C13, der über einen Widerstand R14 zwischen eine positive Spannungsquelle Vcc und Masse geschaltet ist, über den Transistor TR11 und einen Widerstand R13 entladen wird. Der Kondensator C13 wird in Abhängigkeit der fortlaufenden Pulse von dem Überwachungssignal periodisch entladen, wodurch eine Spannung an einem invertierenden Eingang (-) eines Operationsverstärkers OP11 niedriger gehalten wird als eine Referenzspannung an einem nicht invertierenden Eingang (+), wobei die Referenzspannung durch einen Spannungsteiler festgesetzt ist, der zwei Widerstände R15 und R16 aufweist. Dies hat zur Folge, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP11 auf den Zustand "low" gehalten wird.

Wenn, andererseits, der Zustand des Überwachungssignales entweder auf "high" oder "low" festgehalten ist, oder wenn die Pulsfrequenz geringer wird als ein vorher festgelegter Wert, kann eine genügende Entladung nicht mehr durchgeführt werden. Somit wird die Spannung an dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers OP11 so weit verringert, daß sie geringer wird als die Referenzspannung. Somit wird der Ausgangszustand des Operationsverstärkers OP11 "high". Aus dem eben genannten wird ersichtlich, daß der Schaltsignalerzeugungsschaltkreis 14 normalerweise ein Ausgangssignal mit dem Zustand "low" abgibt, solange der Microcomputer 12 ordnungsgemäß arbeitet und unmittelbar nachdem der Microcomputer 12 Fehlfunktionen ausführt, ein Ausgangssignal mit dem Zustand "high" abgibt.

Das Schaltsteuersignal wird von dem Analog-Schaltkreis 11 in der oben beschriebenen Weise verwendet. Das Schaltsteuersignal wird ebenfalls von dem Auswahl-Schaltkreis 16 verwendet, um den Transistor TR1 entweder mit dem Grund-Einspritzpulssignal Q/N von dem Analog-Schaltkreis 11, oder mit dem korrigierten Einspritzpulssignal von dem Microcomputer 12 zu versorgen. Der Auswahl- Schaltkreis 16 weist einen Inverter INT1, erste und zweite UND-Gatter AND 1 und AND 2 und ein Oder-Gatter OR 1 auf. Für den Fall, daß das Schaltsteuersignal "low" ist, das heißt wenn der Microcomputer 12 im Normalzustand ist, ist es dem zweiten UND-Gatter AND 2 möglich, das korrigierte Einspritzpulssignal von dem Microcomputer 12 zu dem Transistor TR1 über das ODER-Gatter OR 1 durchzulassen, während das erste UND-Gatter AND 1 gesperrt ist. Andererseits wird beim Empfang eines "high" Schaltsteuersignales das erste UND-Gatter AND 1 aktiviert, wohingegen das zweite UND-Gatter AND 2 gesperrt wird, um den Transistor TR1 mit dem Grund-Einspritzpulssignal Q/N von dem Analog-Schaltkreis 11 zu versorgen.

Obwohl das Schaltsteuersignal durch Verwendung des Überwachungssignals von dem Microcomputer 12 wie oben beschrieben erzeugt werden kann, da ein gegebener Ausgangssignal- Zustand einer CPU für gewöhnlich auf einen gegebenen Wert festgesetzte ist wann immer die CPU zurückgesetzt wird, kann ein derartiger festgesetzter Signalzustand auch als Schaltsteuersignal verwendet werden, welches an den Analog- Schaltkreis 11 und den Auswahl-Schaltkreis 16 angelegt wird. Für den Fall, daß eine derartige CPU eingesetzt wird, kann auf den Auswahl-Schaltkreis 16 der Fig. 2 und 6 verzichtet werden.

Claims (5)

1. Steuervorrichtung für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für einen Verbrennungsmotor, mit:
einem Luftzufuhr-Sensor zur Erzeugung eines Signals, welches den Ansaugluftstrom des Motors anzeigt;
einem Motordrehzahl-Sensor zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches die Drehzahl des Motors anzeigt;
einem Analog-Schaltkreis, welcher die Ausgangssignale von dem Luftzufuhr-Sensor und dem Motor-Drehzahl-Sensor aufnimmt, um ein Grund-Einspritzpulssignal zu erzeugen;
einem Microcomputer, welcher eines oder mehrere Signale der Motorparameter aufnimmt, um ein Einspritz-Pulssignal unter Verwendung der Motorparameter zu erzeugen;
Einrichtungen zur Erzeugung eines Schaltsteuersignals, wenn der Microcomputer fehlerhaft arbeitet;
einem Auswahl-Schaltkreis, der das Schaltsteuersignal aufnimmt, um entweder das Grund-Einspritzpulssignal oder ein korrigiertes Einspritzpulssignal auszugeben; und
Vorrichtungen zur Versorgung des Motors mit Kraftstoff unter Verwendung eines Ausgangssignals von dem Auswahl-Schaltkreis,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Microcomputer (12) das Grund-Einspritzpulssignal (Q/N) von dem Analogschaltkreis (11) aufnimmt, um, wenn der Microcomputer (12) normal arbeitet, durch Korrektur der Pulsbreite des Grund-Einspritzpulssignals (Q/N) mittels Korrekturfaktoren (K1, K2, . . .) ein korrigiertes Einspritz-Pulssignal zu erzeugen, wobei die Korrekturfaktoren von den Motorparametern abhängen;
wobei bei fehlerhaftem Arbeiten des Microcomputers (12) die Korrektur des Grund-Einspritzpulssignals (Q/N) im Analog- Schaltkreis (11) selbst erfolgt derart, daß das Grund-Einspritzpulssignal (Q/N) mit einem Faktor (α) multipliziert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Schaltkreis (11) einen Kondensator (C1) aufweist, der so angeordnet ist, daß er mit einem Ladestrom geladen wird, welcher durch die Motordrehzahl festgelegt ist und welcher mit einem Entladestrom entladen wird, welcher durch die Luftströmung bestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Schaltkreis (11) weiterhin Einrichtungen aufweist, welche das Schaltsteuersignal aufnehmen, um die Pulsbreite des Grund-Einspritzpulssignales zu vergrößern, wenn der Microcomputer (12) fehlerhaft arbeitet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vergrößerung der Pulsbreite einen Umschaltschaltkreis und einen Widerstand, der mit dem Umschaltschaltkreis verbunden ist, aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Einrichtung zur Erzeugung des Schaltsteuersignales einen Differenzierer, welcher ein Überwachungssignal empfängt, das von dem Microcomputer (12) jedesmal dann ausgegeben wird, wenn eine Schleife seines Programmes durchlaufen ist,
• - einen Kondensator, der periodisch in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Differenzierers entladen wird, und
• - einen Spannungskondensator zur Erzeugung eines Ausgangssignales, wenn die Spannung über dem Kondensator eine vorher festgesetzte Beziehung bezüglich einer Referenzspannung erreicht hat, aufweist.