DE3486373T2

DE3486373T2 - Fahrzeugmotorsteuersystem mit der Fähigkeit den Betriebszustand des Motors zu vermitteln und das passende Betriebsschema zu wählen.

Info

Publication number: DE3486373T2
Application number: DE3486373T
Authority: DE
Inventors: Akio Hosaka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-11-04
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2004-10-31
Also published as: EP0142101A2; DE3486373D1; US4625697A; EP0142101B1; EP0142101A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine.
Bei einem Motorsteuersystem nach dem Stand der Technik (US-A-4 373 501) für eine Brennkraftmaschine mit einer Luftzufuhrleitung sollte einem vorhergesagten Übergangszustand des Motorgetriebes entgegengewirkt werden, indem eine Zusatzluftzufuhrleitung voreingestellt wurde. Dieses System nach dem Stand der Technik umfaßt ein Kraftstoffsteuersystem, das die Schwankungen berücksichtigt, die hinsichtlich der Menge des Kraftstoffs auftreten, der in flüssigem Zustand in den Ansaugleitungen des Motors vorhanden ist. Dadurch ermöglicht die Kraftstoffsteuerung Übergangszustände zwischen zwei stationären Betriebszuständen. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches in den Ansaugleitungen unterscheidet sich je nach der anfänglichen Dosierung von Kraftstoff im Verhältnis zur eintretenden Luft und darüber hinaus als Funktion der Nettoweiterleitung von Kraftstoff von den Flächen der Ansaugleitung zu dem angesaugten Luft/Kraftstoff-Gemisch bzw. umgekehrt. Bei diesem System wird eine gespeicherte Verweistabelle hergestellt, um den Betrag der Änderung in der Zusatzluftzufuhrleitung bei Erfassung eines Übergangszustandes zu steuern. Wenn ein Übergangszustand erfaßt wird, wird der Betrag des Luftstroms in der Zusatzluftzufuhrleitung als Funktion der Verweistabelle geändert. Wenn der Übergangszustand zu Ende geht, wird der Luftstrom in der Zusatzluftzufuhrleitung auf einen Wert reguliert, der sich zum Ausgleich für den nächsten vorhergesagten Übergangszustand eignet. Das System aktualisiert schließlich selbstanpassend die Verweistabelle, um Motorbetriebszustände zu berücksichtigen. Der Einsatz der Luftsteuerung weist gegenüber der Steuerung des Kraftstofflusses Vorteile auf, da durch die Zusatzluftzufuhrleitung eine schnellere Ansprechgeschwindigkeit möglich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in einem verbesserten Notorsteuersystem, das schnell anspricht, und verhindert, daß Zeit zwischen dem Messen von Ist-Motorparametern und einem gewünschten Betriebszustand vergeht, indem bevorstehende Motorbetriebszustände unter Berücksichtigung der gemessenen Ist-Motorparameter vorhergesagt werden.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch I aufgeführten Merkmale erfüllt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Motorbetriebsmodellmuster ein Modell der Änderung von Parametern, das die Wahrscheinlichkeit des Auftretens bestimmter Motorlaufzustände anzeigt, so daß eine vorhergesagte Steuerung des Motors unter Berücksichtigung des folgenden Motorverhaltens bzw. Motorzustandes ausgeführt wird. Das Steuersystem ändert die Steuerabläufe in Reaktion auf ausgewählte Motorbetriebszustände gemäß einem projektierten Motorbetriebsmuster, das aus den vorher aufgezeichneten Motorbetriebsmusterdaten und dem erfaßten spezifischen Motorbetriebszustand abgeleitet wird. Die Motorbetriebsmusterdaten können während des Motorbetriebs wiederholt aktualisiert und/oder gespeichert werden und in einem Speicher des Steuersystems gespeichert werden, auch wenn der Motor abgeschaltet ist.
Die Motorbetriebsparameter können den Betriebszustand eines oder mehrerer Fahrzeugbestandteile enthalten, die den Motorbetrieb beeinflussen, wie beispielsweise einer Klimaanlage mit einem durch den Motor angetriebenen Kompressor, die als zusätzliche Last auf den Motor wirkt, oder eines Getriebes, dessen Schaltstellung den Motorbetrieb erheblich verändern kann.
Weitere Entwicklungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beansprucht.
Die vorliegende Erfindung wird besser aus der untenstehenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ersichtlich. In den Zeichnungen sind:
Fig. 1A und 1B schematische Darstellungen des Gesamtaufbaus der bevorzugten Ausführung eines elektronischen Motorsteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuerung bei der bevorzugten Ausführung des Motorsteuersystem in Fig. 1A und 1B;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Funktion des Steuersystems in Fig. 2;
Fig. 4 eine Darstellung eines typischen Musters der Motordrehzahländerung, das zum Motorstillstand führt;
Fig. 5 eine Darstellung der Änderung der Motordrehzahl in Reaktion auf das An- und Abschalten einer Kraftfahrzeugklimaanlage;
Fig. 6 eine Darstellung eines Verfahrens der Auswahl eines voreingestellten Motorbetriebsmusters durch Vergleich aktueller und voraufgezeichneter Änderungsmuster von Motorbetriebsparametern;
Fig. 7 eine Darstellung eines Verfahrens der Anwendung des vorgesehenen Motorbetriebsmusters auf die Ist-Steuerung;
Fig. 8 bis 13 eine Reihenfolge von Flußdiagrammen eines Motorbetriebsmusterprojektionsprogramms, das von der Steuerung in Fig. 2 ausgeführt wird, wobei jede Figur die Funktion eines der Blöcke in Fig. 3 darstellt; und
Fig. 14 ein Flußdiagramm eines Motorsteuerprogramms, das von der Steuerung in Fig. 2 ausgeführt wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Fig. 1A, 1B und 2 stellen die bevorzugte Ausführung des Motorsteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Steuerung 1000 umfaßt einen Mikroprozessor und ist mit einem weiteren Mikroprozessor 2500 verbunden, der als Fahrzeuginformationssystem dient. Das Motorsteuersystem 1000 enthält verschiedene Sensoren und Detektoren, wie beispielsweise einen Motordrehzahlsensor, einen Luftmengenmesser, und verschiedene Temperatursensoren, die Steuerparameter erzeugen, eine Steuereinheit und Betätigungselemente, die verschiedene Motorfunktionen steuern, wie beispielsweise die Kraftstoffdosierung, die Leerlaufluftmenge, und die Zündzeitpunktsteuerung. Das Motorsteuersystem enthält des weiteren eine Fehlerüberwachungseinrichtung, die Fehler des Steuersystems erfaßt. Die Fehlerüberwachungseinrichtung überprüft die Funktion der Steuereinheit und die Eingänge von den Sensoren. Die Ergebnisse des Prüfvorgangs in der Fehlerüberwachungseinrichtung werden zu einem nichtflüchtigen Speicher 1450 geleitet, der mit dem Motorsteuersystem 1000 verbunden ist. Die Ergebnisse des Prüfvorgangs werden über eine Datenleitung 2022 auch einer Anzeige 1900 zur Anzeige von Steuersystemfehlern zugeleitet. Des weiteren errechnet das Fahrzeuginformationssystem 2500 bei der dargestellten Ausführung die Reiseentfernung, die Reisezeit, die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit usw., und zeigt Informationen an, die die gegenwärtige Fahrt betreffen. Das Fahrzeuginformationssystem 2500 ist mit einer externen Eingabeeinheit 2000, wie beispielsweise einem Tastenfeld, und einer Anzeige zur Anzeige von Informationen verbunden. Das Fahrzeuginformationssystem 2500 ist des weiteren mit einem nichtflüchtigen Speicher verbunden, der die errechneten Ergebnisse speichert.
Bei der dargestellten Ausführung können die nichtflüchtigen Speicher Metall-Nitrid-Oxid-Silizium(MNOS)-, Lösch- und programmierbare ROM (EPROM)- oder komplementäre Metall-Oxid- Halbleiter(CMOS)-Speicher sein. Darüber hinaus kann die Anzeige verschiedene Elemente umfassen, die anzeigen bzw. warnen, wenn Fehlfunktion des Systems oder von Sensoren vorliegt.
Das Motorsteuersystem 1000 und das Fahrzeuginformationssystem 2500 sind über einen Datenübertragungsleitungsverbinder 2510 miteinander verbunden. Das Fahrzeuginformationssystem 2500 erzeugt einen Lesebefehl, wenn über die Eingabeeinheit eine Aufforderung zum Lesen eingegeben wird. Der Lesebefehl wird dem Motorsteuersystem über die Datenübertragungsleitung zugeführt, so daß die Daten aus dem nichtflüchtigen Speicher 1450 ausgelesen werden. Die Aufforderung zum Lesen wird über die Eingabeeinheit eingegeben, wenn die Anzeige 1900 einen Fehler im Motorsteuersystem 1000 anzeigt.
Die Information aus dem nichtflüchtigen Speicher 1450 wird über die Fehlerüberwachungseinrichtung 1002 im Motorsteuersystem 1000 und die Datenübertragungsleitung zu dem Fahrzeuginformationssystem 2500 übertragen. Das Fahrzeuginformationssystem 2500 erkennt, bei welchem Sensor bzw. Element der Steuereinheit in dem Motorsteuersystem eine Fehlfunktion vorliegt. Auf der Grundlage der Erkennung des fehlerhaften Elementes bzw Sensors führt das Fahrzeuginformationssystem 2500 der Anzeige ein Fehleranzeigesignal zu. Dadurch zeigt die Anzeige in Reaktion auf das Fehleranzeigesignal und entsprechend dem Wert des Fehleranzeigesignals den fehlerhaften Sensor bzw. das fehlerhafte Element und den Grad des Fehlers desselben an.
Es ist anzumerken, daß die Fehlerüberwachungseinrichtung Daten in Reaktion auf den Lesebefehl ausgibt und die Ergebnisse des Prüfprogramms speichert, bis der nächste Lesebefehl empfangen wird. Darüber hinaus kann die Fehlerüberwachungseinrichtung, die erfindungsgemäß so mit dem Fahrzeuginformationssystem verbunden ist, nicht nur auf das obenstehende Fahrzeugsteuersystem angewendet werden, sondern auch bei elektronischen Steuersystemen für die automatische Kraftübertragung oder für Antiblockiersteuerung usw.
Fig. 1A stellt das elektronische Motorsteuersystem, das sogenannte Elektronische Konzentrierte Steuersystem (Electronic Concentrated Control System - ECCS) für einen 6-Zylinder-Hubkolbenmotor dar, wie er beispielsweise in Form eines seitengesteuerten Motors (L-type engine) von Datsun bekannt ist. Bei dem dargestellten Steuersystem werden die Kraftstoffeinspritzung, die Zündzeitpunkteinstellung, die Abgasrückführungsgeschwindigkeit (exhaust gas recirculation rate) und die Motorleerlaufdrehzahl gesteuert. Der Kraftstoffdruck wird durch Steuerung der Kraftstoffpumpenfunktion gesteuert.
In Fig. 1A steht jeder der Motorzylinder 12 einer Brennkraftmaschine 10 mit einem Luftansaugsystem in Verbindung, das allgemein mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet ist. Das Luftansaugsystem 20 umfaßt eine Luftansaugleitung 22 mit einem Luftfilter 24, der atmosphärische Luft reinigt, einen Luftmengenmesser 26, der unterhalb der Luftansaugleitung 22 vorhanden ist und die Menge an Ansaugluft, die durch selbigen strömt, mißt, eine Drosselkammer 28, in der sich eine Drosselklappe 30 befindet, die zusammenwirkend mit einem Gaspedal (nicht dargestellt) verbunden ist, so daß die Ansaugluftmenge reguliert wird, sowie einen Ansaugkrümmer 32. Der Luftmengenmesser 26 umfaßt ein Klappenelement 25 sowie einen Regelwiderstand 27. Das Klappenelement 25 ist drehbar in der Luftansaugleitung 20 gelagert, so daß sich seine Winkelstellung in Abhängigkeit von dem Luftstrom ändert. Das heißt, das Klappenelement 25 dreht sich in Fig. 1A im Uhrzeigersinn, wenn die Luftmenge zunimmt. Der Regelwiderstand 27 liegt dem Klappenelement 25 gegenüber und erzeugt ein analoges Signal, dessen Spannungspegel dem Ansaugluftstrom proportional ist. Der Regelwiderstand 27 ist mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, und sein Widerstandswert ändert sich entsprechend der Änderung der Winkelstellung des Klappenelementes 25, die wiederum von der Änderung der Luftmenge abhängt.
Obwohl ein Klappen-Luftmengenmeser dargestellt ist, kann dieser durch jeden gleichwertigen Sensor, wie beispielsweise einen Hitzdraht-Sensor oder einen Karman-Wirbelsensor ersetzt werden.
Ein Drosselklappenwinkelsensor 31 ist mit der Drosselklappe 30 verbunden. Der Drosselklappenwinkelsensor 31 umfaßt einen Vollgasschalter, der geschlossen ist, wenn die Drosselklappe über einen vorgegebenen Öffnungswinkel geöffnet ist, sowie einen Leerlaufschalter, der geschlossen ist, wenn die Öffnung der Drosselklappe unter einem Minimalwert liegt.
Die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzventile 34 wird durch ein elektromagnetisches Betätigungselement (nicht dargestellt) gesteuert, das in jedes Einspritzventil integriert ist. Das Betätigungselement wird durch das Kraftstoffeinspritzsystem elektrisch betätigt, das die Kraftstoffeinspritzmenge, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt usw. entsprechend den Motorbetriebszuständen bestimmt, die auf der Grundlage von gemessenen Motorbetriebsparametern, wie beispielsweise der Motorlast, der Motordrehzahl usw. bestimmt werden. Das Kraftstoffeinspritzventil 34 ist über eine Kraftstoffzufuhrleitung, zu der ein Druckregler 39 gehört, mit einer Kraftstoffpumpe 37 verbunden. Die Kraftstoffpumpe 37 wird mittels eines Kraftstoffpumpenrelais 35 gesteuert.
Es ist anzumerken, daß es, obwohl bei der dargesellten Ausführung das Kraftstoffeinspritzventil 34 in dem Ansaugkrümmer 32 angeordnet ist, möglich ist, es auf an sich bekannte Weise in der Brennkammer 12 anzuordnen.
Eine Leerlaufluft- bzw. Zusatzluft-Ansaugleitung 44 ist in dem Luftansaugsystem 20 vorhanden. Ein Ende 46 der Leerlaufluft-Ansaugleitung 44 öffnet sich zwischen dem Luftmengenmesser 26 und der Drosselklappe 30, und das andere Ende 48 öffnet sich unterhalb der Drosselklappe 30 in der Nähe des Ansaugkrümmers 32. Dadurch umgeht die Leerlaufluft-Ansaugleitung 44 die Drosselklappe 30 und verbindet die oberhalb gelegene Seite der Drosselklappe 30 mit dem Ansaugkrümmer 32. Ein Leerlaufluft-Steuerventil, das allgemein mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnet ist, ist in der Leerlaufluft-Ansaugleitung 44 vorhanden. Das Leerlaufluft-Steuerventil 50 umfaßt im allgemeinen zwei Kammern 52 und 54, die durch eine Membran 56 voneinander getrennt sind. Das Leerlaufluft-Steuerventil 50 enthält ein Tellerventil 58, das in einer Öffnung 57 angeordnet ist, so daß es zwischen zwei Positionen bewegt werden kann, wobei die eine Verbindung zwischen der oberhalb und der unterhalb gelegenen Seite 43 und 45 der Leerlaufluft-Ansaugleitung 44 ermöglicht, und die andere Verbindung zwischen ihnen verhindert. Die Leerlaufluft-Ansaugleitung 44 ist so durch das Leerlaufluft-Steuerventil 50 in zwei Bereiche 43 und 45 unterteilt, die sich oberhalb bzw. unterhalb der Öffnung 57 des Leerlaufluft- Steuerventils befinden. Das Tellerventil 58 weist einen Schaft 60 auf, der mit der Membran 56 verbunden ist, so daß er sich mit selbiger bewegt. Die Membran 56 wird durch eine spiralförmige Druckschraubenfeder 64, die sich in der Kammer 52 der Ventileinrichtung befindet, in der Zeichnung nach unten gedrückt, so daß das Tellerventil 58 von einem Ventilsitz 62 bewegt wird. Dadurch ist das Leerlaufluft-Steuerventil 50 normalerweise geöffnet und verbindet normalerweise die Bereiche 43 und 45 der Leerlaufluft-Ansaugleitung 44 über seine Ventilöffnung 57 miteinander.
Die Kammer 54 des Leerlaufluft-Steuerventils 50 ist zur Atmosphäre hin offen. Andererseits steht die Kammer 52 des Leerlaufluft-Steuerventils 50 über eine Vakuumleitung 67 mit einem Druckregelventil 68 in Verbindung, das als die Steuervakuumquelle dient. Das Druckregelventil 68 ist im allgemeinen durch eine Membran 72 in zwei Kammern 66 und 70 unterteilt. Die Kammer 66 des Druckregelventils 68 steht ebenfalls mit der unterhalb gelegenen Seite der Drosselklappe 30 über die Vakuumleitung 69 in Verbindung, so daß sie dem Pegel des Ansaugvakuums entspricht. Die Kammer 70 ist zur Atmosphäre hin offen. An der Membran 72 ist ein Ventilelement 76 angebracht, das einem Ventilsitz 78 gegenüberliegt, der sich am Ende der Leitung 69 befindet. Die Kammern 66 und 70 nehmen spiralförmige Druckfedern 71 bzw. 73 auf. Die Position, in der die Federn 71 und 73 im Gleichgewicht sind, wird als die neutrale Position der Membran 72 bezeichnet. Es ist ersichtlich, daß die Kammer 66 ebenfalls mit einem Abgas-Rückführungs (exhaust gas recirculation-EGR)-Mengensteuerventil 116 verbunden sein kann, das einen Teil des Abgases aus einer Abgasleitung und einer Abgasrückführleitung zu dem Ansaugkrümmer 32 zurückführt.
Die Membran 72 bewegt sich entsprechend der Veränderung des Gleichgewichts zwischen dem Vakuum in der Kammer 66 und dem in die Kammer 70 eingeleiteten atmosphärischen Druck nach oben oder nach unten. Diese Bewegung der Membran 72 bewegt das Ventilelement 76 auf den Ventilsitz 78 zu oder von ihm weg.
Eine weitere Kammer 80 ist ebenfalls in dem Steuerventil 68 ausgebildet, wobei die Kammer 80 über eine Leitung 82 mit der Kammer 66 in Verbindung steht. Die Leitung 82 ist über eine Steuervakuumleitung 84 mit der Kammer 52 des Leerlaufluft-Steuerventils 50 verbunden. Andererseits steht die Kammer 80 über eine Leitung 86 ebenfalls mit der Luftansaugleitung 20 oberhalb der Drosselklappe 30 in Verbindung, so daß sie zur Atmosphäre geöffnet ist. Die Kammer 80 ist durch eine Membran 88, an der ein Magnetventilelement 90 angebracht ist, unterteilt. Das Magnetventilelement 90 liegt einem Ventilsitz 92 gegenüber, der am Ende der Leitung 82 ausgebildet ist. Des weiteren liegt das Magnetventilelement 90 einem elektromagnetischen Betätigungselement 94 gegenüber, dessen Arbeitszyklus durch ein Steuerimpulssignal gesteuert wird, das von der Steuerung 1000 erzeugt wird. Je nach dem Betrag des atmospärischen Drucks, der in die Leitung 82 aus der Kammer 80 eingeleitet und durch den Arbeitszyklus des elektromagnetischen Betätigungselementes 94 bestimmt wird, der wiederum durch den Arbeitszyklus des Steuerimpulssignals bestimmt wird, wird das Steuervakuum, das den Öffnungsgrad des Ventilelementes 58 des Leerlaufluft- Steuerventils 50 steuert, reguliert und über die Steuervakuumleitung 67 zugeführt.
Zündkerzen 99 sind in jedem der Motorzylinder 12 angebracht und zünden zu einem gesteuerten Zeitpunkt. Jede Zündkerze 99 ist mit einem Verteiler 98 verbunden, der von einer Zündspule 96 Hochspannung erhält. Der Verteiler 98 wird durch einen Zündversteller gesteuert, die den Zündzeitpunkt je nach den Motorbetriebszuständen nach vorn oder nach hinten verschiebt.
Ein Abgassystem für das Motorabgas umfaßt einen Auspuffkrümmer 100, eine Abgasleitung 102, eine Abgasreinigungseinrichtung 104, einen Schalldämpfer 106 und ein Auspuffrohr. Der Auspuffkrümmer 100 öffnet sich zu den Motorzylindern und zieht Motorabgase daraus ab. Die Abgasleitung 102 steht mit dem Auspuffkrümmer 100 in Verbindung und enthält den Abgasreiniger 104 sowie den Schalldämpfer 106. Bei der dargestellten Ausführung umfaßt der Abgasreiniger 104 ein Reinigergehäuse 110 sowie einen Dreiwege-Katalysator 112, der in dem Reinigergehäuse 110 angeordnet ist. Der Dreiwege-Katalysator 112 oxidiert Kohlenmonoxid sowie Kohlenwasserstoffe und reduziert Oxide von Stickstoff Nox.
Eine Abgasrückführungsleitung 114, die im folgenden als die EGR-Leitung bezeichnet wird, ist oberhalb des Abgasreinigers 104 mit der Abgasleitung 112 verbunden. Die EGR-Leitung 114 steht mit dem Ansaugkrümmer 32 über das Abgasrückführungsmengensteuerventil 116 in Verbindung, das als das EGR-Steuerventil bezeichnet wird. Das EGR-Steuerventil 116 umfaßt im allgemeinen ein Ventilelement 118 mit einem Ventilsitz 112, der am Ende der EGR-Leitung 114 an den Ansaugkrümmer 32 angrenzend ausgebildet ist. Das Ventilelement 118 ist mit einem Vakuumbetätigungselement 122 verbunden und ist zusammenwirkend mit einer Membran 124 des Vakuumbetätigungselementes 122 über einen Schaft 126 verbunden. Die Membran 124 unterteilt das Innere des Vakuumbetätigungselementes 122 in zwei Kammern 128 und 130. Die Kammer 128 steht mit der EGR-Leitung 114 über eine Leitung in Verbindung, und die Kammer 130 steht über eine Steuervakuumleitung 134 mit dem Regelventil 68 in Verbindung. Eine Stellfeder (set spring) 133, die die Membran 124 drückt, ist in Kammer 130 angeordnet. Die Steuervakuumleitung 134 ist mit einer Leitung 136 verbunden, die die Vakuumkammer 66 mit einer Kammer 138 verbindet. Ein Ende der Leitung 136 ist einem Ventilelement 140 zugewandt, das an einer Membran 142 angebracht ist. Ein Ventilsitz 143 ist am Ende von Leitung 136 ausgebildet, so daß das Ventilelement 140 Leitung 136 wahlweise verschließen kann. Das Ventilelement 140 weist einen Schaft 144 auf, der in ein elektromagnetisches Betätigungselement 146 vorsteht.
Der Arbeitszyklus des elektromagnetischen Betätigungselementes 146 wird so gesteuert, daß das Ventilelement 140 in bezug auf den Ventilsitz 143 in Reaktion auf ein Steuersignal bewegt wird, das von der weiter unten beschriebenen Steuerung erzeugt wird. Entsprechend der augenblicklichen Stellung des Ventilelementes 140 wird Ansaugluft in einer gesteuerten Menge der Leitung 136 über die Leitung 86 zugeführt. Die der Leitung 136 zugeführte Ansaugluft wird mit dem Ansaugvakuum gemischt, das von Ansaugleitung 20 unterhalb der Drosselklappe 30 über die Vakuumansaugleitung 69 in die Vakuumkammer 66 geleitet wird, so daß das Steuervakuum erzeugt wird. Das so erzeugte Steuervakuum wird der Kammer 130 des Betätigungselementes 122 über die Steuervakuumleitung 134 zugeleitet, um so die Funktion des EGR-Steuerventils 116 zu steuern. Dadurch wird das Abgas in einer gesteuerten Menge in den Ansaugkrümmer eingeleitet.
Ein Luftregler 150 befindet sich in der Nähe der Drosselkammer 28 und regelt die durch die Drosselkammer strömende Ansaugluft. Des weiteren ist ein Kohlefilter 152 vorhanden. Der Kohlefilter 152 hält Kohlenwasserstoffgas zurück, bis der Filter über die Spülleitung 154 zum Ansaugkrümmer mit Luft durchgespült wird, wenn der Motor läuft. Wenn der Motor leer läuft, ist das Spülsteuerventil 156 geschlossen. Lediglich eine geringe Menge an Spülluft strömt durch die Konstantspülöffnung (constant purge orifice) in den Ansaugkrümmer. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, und das eingelassene Vakuum zunimmt, öffnet sich das Spülsteuerventil 156, und das Gas wird sowohl über die Steueröffnung als auch die Konstantspülöffnung in den Ansaugkrümmer angesaugt. Der Kohlefilter 152 kann aufgrund der chemischen Wirkung der darin enthaltenen Kohle Kohlenwasserstoffe zurückhalten.
Die Steuerung 1000 umfaßt, wie in Fig. 1B dargestellt, einen Mikrocomputer und steuert ein Kraftstoffeinspritzsystem, ein Zündsystem, ein EGR-System und die Motorleerlaufdrehzahl. Die Steuerung 1000 ist mit einem Motorkühlmittel-Temperatursensor 220 verbunden. Der Motorkühlmittel-Temperatursensor 220 befindet sich normalerweise in einer Kühlmittelkammer 222 in einem Motorzylinderblock 224 und mißt die Temperatur des Motorkühlmittels. Der Motorkühlmittel-Temperatursensor 220 erzeugt ein Motorkühlmittel-Temperatursignal Tw, das die gemessene Temperatur des Motorkühlmittels anzeigt. Das Motorkühlmittel-Temperatursignal Tw ist ein analoges Signal mit einem Spannungswert, der der ermittelten Motorkühlmittel-Temperatur proportional ist, und wird durch eine Impulsformerschaltung 1100 in ein digitales Signal umgewandelt, so daß es sich für die Nutzung durch die digitale Steuerung 1000 eignet.
Der Motorkühlmittel-Temperatursensor 220 umfaßt im allgemeinen einen Thermistor, der an einem Thermostatgehäuse angebracht ist, das sich im Kühlmittelkreislauf befindet.
Ein Kurbelwinkelsensor 230 ist ebenfalls mit der Steuerung 1000 verbunden. Der Kurbelwinkelsensor 230 umfaßt im allgemeinen eine Signalscheibe 232, die an einer Kurbelwelle 234 angebracht ist und sich mit selbiger dreht, sowie einen elektromagnetischen Meßfühler 236. Der Kurbelwinkelsensor 230 erzeugt ein Kurbelbezugswinkelsignal und ein Kurbelpositionswinkelsignal. Das Kurbelbezugswinkelsignal wird, wie bekannt ist, erzeugt, wenn der Motorkolben den oberen Totpunkt erreicht, und das Kurbelpositionswinkelsignal wird pro vorgegebener Einheit der Kurbeldrehung erzeugt, z.B. pro 1º der Kurbeldrehung.
Ein Getriebeleerlaufschalter 240 ist mit der Steuerung 1000 verbunden. Der Getriebeleerlaufschalter 240 ist an dem Getriebe 242 angebracht und erfaßt die Leerlaufstellung desselben, und erzeugt ein Leerlaufsignal, wenn sich das Getriebe in der Leerlaufstellung befindet.
Des weiteren ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 250 mit der Steuerung verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 250 befindet sich in der Nähe einer Fahrzeuggeschwindigkeitsanzeige 252 und erzeugt eine Impulsfolge, die als Fahrzeuggeschwindigkeitssignal dient, wobei die Frequenz derselben der Fahrzeuggeschwindigkeit proportional ist.
Ein Abgastemperatursensor 256 ist in dem Abgasreinigergehäuse 110 angeordnet. Der Abgastemperatursensor 256 überwacht die Abgastemperatur und erzeugt ein analoges Signal als ein Abgastemperatursignal, dessen Spannung der Abgastemperatur proportional ist. Das Abgastemperatursignal wird der Steuerung 1000 über einen Multiplexer und einen Analog-Digital-Wandler zugeführt, in dem das Abgastemperatursignal in ein digitales Signal umgewandelt wird, das von dem Mikrocomputer genutzt werden kann. Das digitale Signal, das die Abgastemperatur anzeigt, hat eine Frequenz, die der Spannung des Abgastemperatursignals entspricht.
Darüber hinaus ist ein Abgassensor 254, wie beispielsweise ein Sauerstoffsensor, der im folgenden der Einfachheit halber als der O&sub2;-Sensor 254 bezeichnet wird, in der Abgasleitung 102 oberhalb der Öffnung der EGR-Leitung 114 angebracht. Der O&sub2;-Sensor 254 überwacht die Konzentration von Sauerstoff im Abgas. Der Ausgang des O&sub2;-Sensors wird H, wenn die ermittelte Sauerstoffkonzentration ein Verhältnis von 1:1 mit anderen Abgasbestandteilen überschreitet, und wird L, wenn die Sauerstoffkonzentration unter einem 1: 1-Verhältnis liegt. Der Ausgang des O&sub2;-Sensors wird dem Mikrocomputer über den Multiplexer und den Analog-Digital-Wandler als ein λ-Signal zugeführt.
Des weiteren ist der Luftmengenmesser 26 mit der Steuerung 1000 verbunden. Der Regelwiderstand 27 des Luftmengenmessers 26 gibt ein analoges Signal mit einer Spannung aus, die der Ansaugluftmenge proportional ist. Der Drosselwinkelsensor 31 ist ebenfalls mit dem Mikrocomputer verbunden und führt die Ausgänge des Vollgasschalters und des Leerlaufschalters zu.
Wie in Fig. 1B in Blockform dargestellt ist, ist der Mikrocomputer in der Steuerung 1000 ebenfalls mit einem Klimaanlagen-Schalter 260, einem Anlasserschalter 262, einem Anlasser 163 und einem Batteriespannungssensor 264 verbunden. Der Klimaanlagen-Schalter 260 ist geschlossen, wenn die Klimaanlage in Betrieb ist. Des weiteren ist der Anlasserschalter 262 geschlossen, wenn der Anlasser 263 arbeitet. Der Batteriespannungssensor 264 überwacht die Fahrzeugbatterie 259 und erzeugt ein analoges Signal mit einer Spannung, die der ermittelten Batteriespannung proportional ist. Das Batteriespannungssignal wird dem Mikrocomputer über den Multiplexer und den Analog-Digital-Wandler zugeführt.
Bei der dargestellten Ausführung steuert die Steuerung 1000 die Menge und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, die Zündzeitpunkteinstellung, die EGR-Rate und die Motorleerlaufdrehzahl.
Das O&sub2;-Sensorsignal von dem O&sub2;-Sensor 254 wird genutzt, um die Menge des eingespritzten Kraftstoffs bei stabilem Motorzustand zu steuern, der unter Bezugnahme auf die Motordrehzahl von dem Motordrehzahlmesser, die Drosselklappen-Winkelstellung, die durch den Drosselwinkelsensor 31 erfaßt wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Fahrzeuggeschwindigkeitszähler usw. bestimmt wird. Bei stabilem Motorbetrieb wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs auf der Grundlage des O&sub2;-Sensorsignals rückkoppelnd gesteuert, so daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf den stöchiometrischen Wert gesteuert werden kann. Dieses Verfahren der Kraftstoffeinspritzsteuerung wird λ-Steuerung genannt. Wenn der Motor instabil läuft, wird die Kraftstoffeinspritzmenge im allgemeinen auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Ansaugluftmenge bestimmt, wobei letztere durch den Ansaugvakuumdruck unterhalb der Drosselklappe ersetzt werden kann. Bei instabilen Motorzuständen werden die Grundkraftstoffeinspritzmenge, die auf der Grundlage der Motordrehzahl bestimmt wird, und die Luftmenge entsprechend anderer Parameter, wie beispielsweise der Klimaanlagen-Schalterstellung, der Getriebeschaltstellung, der Motorkühlmittel-Temperatur usw. korrigiert.
Der Zündzeitpunkt wird im allgemeinen auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Luftmenge, der Motorkühlmittel-Temperatur usw. gesteuert, die in unterschiedlichem Grad die Vor- bzw. Nachstellung des Zündverstellers beeinflussen.
Die EGR-Steuerung wird auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Motorkühlmittel-Temperatur, der Zündschalterstellung und der Batteriespannung ausgeführt. Die Rückführungsrate des Abgases wird aus der Motordrehzahl und der Grundkraftstoffeinspritzmenge abgeleitet, die entsprechend der Motordrehzahl und der Motorlast bestimmt werden. Der Arbeitszyklus des EGR-Steuerventils wird damit entsprechend der ermittelten Rückführungsrate gesteuert.
Die Leerlauf-Motordrehzahl wird vorwiegend auf der Grundlage der Motorkühlmittel-Temperatur und des Motorlastzustandes gesteuert. Bei relativ kaltem Motor wird die Motordrehzahl auf einem vorgegebenen Wert gehalten, der unter Bezugnahme auf die Motorkühlmittel-Temperatur bestimmt wird, so daß hohe Leerlaufdrehzahl vorliegt. Im normalen Temperaturbereich wird die Motordrehzahl rückkoppelnd auf der Grundlage des Unterschiedes zwischen der Ist-Motordrehzahl und einer Bezugsmotordrehzahl, die auf der Grundlage von Motortemperatur, Motorlastzustand und anderen Parametern bestimmt wird, gesteuert.
Die Steuerung 1000 enthält, wie in Fig. 1A und 1B dargestellt, des weiteren eine Fehlerüberwachungseinrichtung 1002. Die Fehlerüberwachungseinrichtung 1002 ist in der Praxis ein in einem Speicher 1450 gespeichertes und in einer zentralen Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) 1300 ausgeführtes Programm. Die Steuerung 1000 kann über einen Prüfverbinder (check connector) 2010 mit der externen Einheit 2000 verbunden werden. Die Einheit 2000 gibt Signale an die Steuerung 1000 und setzt die Fehlerüberwachungseinrichtung in Betrieb, um eine Reihe von durch Eingaben benannten Prüfeinheiten zu prüfen. Die Steuerung 1000 ist über den Verbinder 2510 ebenfalls mit dem Fahrzeuginformationssystem 2500 verbunden.
Die Fehlerüberwachungseinrichtung 1002 der Steuerung ist über Leitung 180 mit einer Fehleranzeige 1008 verbunden. Die Fehlerüberwachungseinrichtung 1002 erzeugt ein Fehlersignal, wenn bei einer der Prüfeinheiten ein Fehler auftritt. Die Fehleranzeige wird in Reaktion auf das Fehlersignal eingeschaltet und zeigt Fehlfunktion des Motorsteuersystems an. Die Fehlerüberwachungseinrichtung 1002 ist, wie bereits erwähnt, mit dem nichtflüchtigen Speicher 1450 verbunden. Bei Ausführung des Prüfvorgangs werden Prüfdaten von einer Reihe von Prüfeinheiten in dem nichtflüchtigen Speicher 1450 gespeichert. Wenn die Fehleranzeige 1008 eingeschaltet wird, erzeugt die Eingabeeinheit des Fahrzeuginformationssystems den Leseaufforderungsbefehl und gibt ihn an das Motorsteuersystem aus, so daß die Prüfdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher 1450 ausgelesen werden. Auf der Grundlage der aufgefundenen Prüfdaten führt das Fahrzeuginformationssystem 2500 der Anzeige das Fehleranzeigesignal zu, so daß der betreffende fehlerhafte Abschnitt und der Fehlerzustand auf der Anzeige genannt werden.
Fig. 2 stellt die Steuerung 1000 aus Fig. 1B ausführlicher dar. Der Kurbelwinkelsensor 230, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 250, der Drosselwinkelsensor 31, der Klimaanlagen-Schalter 260, der Getriebeleerlaufschalter 240, der Anlasserschalter 262, der Zündschalter, der Luftmengenmesser 26, der Motorkühlmittel-Temperatursensor 220, der Abgassensor 254, der Abgastemperatursensor 256, der Batteriespannungssensor 264 sind sämtlich über eine Signalformungsschaltung 1100 an eine Eingangsschnittstelle 1200 der digitalen Steuerung 1000 angeschlossen. Die Signalformungsschaltung 1100 beseitigt Rauschen in den Sensorsignalen, absorbiert Stoßspannungen und formt die entsprechenden Sensorsignale. Die Schnittstelle 1200 enthält einen Kurbelbezugssignalzähler, einen Motordrehzahlzähler, einen Fahrzeuggeschwindigkeitszähler sowie einen Analog-Digital-(A/D)-Wandler mit einem Multiplexer. Der Kurbelbezugssignalzähler und der Motordrehzahlzähler sind beide an den Kurbelwinkelsensor 230 angeschlossen und empfangen von selbigem das Kurbelbezugswinkelsignal bzw. das Kurbelpositionswinkelsignal. Der Fahrzeuggeschwindigkeitszähler zählt die Impulse des Fahrzeuggeschwindigkeitssensorsignals und erzeugt einen digitalen Wert, der für die Fahrzeuggeschwindigkeit steht. Der Luftmengenmesser 26, der Motorkühlmittel-Temperatursensor 220, der Abgassensor 254, der Abgastemperatursensor 256, der Batteriespannungssensor 264 erzeugen sämtlich analoge Signale und sind an den Analog-Digital-Wandler angeschlossen, so daß die entsprechenden analogen Signale in entsprechende digitale Signale umgewandelt werden können, die sich zur Verwendung in der digitalen Steuerung 1000 eignen.
Die Schnittstelle 1200 enthält des weiteren einen Taktimpulsgenerator, der die Schnittstellenfunktionen auf Zeitteilungsbasis steuert, sowie ein Register, das die eingegebenen Sensorsignalwerte zeitweise speichert.
Die digitale Steuerung 1000 enthält, wie üblich, die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 1300, eine Speichereinheit 1400, die einen Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM) 1430 und den programmierbaren Festwertspeicher (programmable read-only memory - PROM) 1420 enthält, sowie eine Ausgangsschnittste1le 1500. Die Speichereinheit 1400 enthält des weiteren, wie in Fig. 2 dargestellt, den nichtflüchtigen Speicher 1450, einen Haltespeicher (holding memory) 1440, sowie einen maskierten ROM 1410. Die CPU 1300 ist mit einem Taktimpulsgenerator einschließlich eines Kristalloszillators 1310 verbunden, der die CPU-Funktionen auf einer Teilzeitbasis (incremental time basis) steuert. Die CPU 1300 ist des weiteren über die Busleitung 1320 mit jedem Segment der Speichereinheit 1400, dem Register der Schnittstelle 1200 und der Ausgangsschnittstelle 1500 verbunden. Die CPU 1300 führt in dem maskierten ROM 1410 und dem PROM 1420 gespeicherte Programme anhand von aus dem Register in der Schnittstelle 1200 ausgelesenen Daten aus. Die Ergebnisse der Ausführung der Programme werden über die Busleitung 1320 zur Ausgabe zu der Ausgangsschnittstelle 1500 übertragen.
Der maskierte ROM 1410 speichert, wie bereits erwähnt, vorgegebene Programme und Ausgangsprogrammdaten. Der PROM 1420 speichert ebenfalls Programme und Programmdaten, die am Anfang je nach dem Modell des Fahrzeugs und dem Motortyp ausgewählt werden. Der RAM 1430 kann bei der Ausführung der Programme erneut Daten speichern und die auszugebenden Ergebnisse halten. Der Inhalt des RAM 1430 wird gelöscht, wenn die Spannung über den Zündschalter abgeschaltet wird. Der nichtflüchtige Speicher 1450 speichert, wie bereits erwähnt, ebenfalls Daten für die Fehlerüberwachungseinrichtung. Der Inhalt des nichtflüchtigen Speichers 1450 wird weiter gespeichert, auch wenn der Zündschalter abgeschaltet wird.
Die Steuerung 1000 enthält des weiteren eine Funktionszeitgeberschaltung 1350, die arithmetische Operationen, die Ausführung von Programmen und die Auslösung von Unterbrechungen der CPU steuert. Der Funktionszeitgeber 1350 enthält einen Multiplikator für arithmetische Operationen hoher Geschwindigkeit, einen Unterbrechungszeitgeber, der Unterbrechungsanforderungen erzeugt, sowie einen freilaufenden Zähler, der die Übergangsintervalle zwischen einem Motorsteuerprogramm und einem anderen in der CPU 1300 und die Startperiode des Ausführungsbetriebs verfolgt, so daß die aufeinanderfolgende Ausführung einer Vielzahl von Steuerprogrammen gesteuert wird.
Die Ausgangsschnittstelle 1500 enthält ein Ausgangsregister, das die Ausgangsdaten zeitweilig speichert, sowie einen Signalgenerator, der Steuersignale erzeugt, die entweder Arbeitszyklen aufweisen, die die Ergebnisse der Ausführung der Steuerprogramme in der CPU 1300 definieren, oder die An/Ab- Schalteigenschaften aufweisen.
Der Signalgenerator der Ausgangsschnittstelle ist mit einer Treiberschaltung 1600 verbunden. Die Treiberschaltung 1600 ist eine Art Verstärker, der die Ausgangssignale von der Ausgangsschnittstelle verstärkt und den Betätigungselementen, wie beispielsweise den Kraftstoffeinspritzventilen 34, dem Betätigungselement 94 für das Leerlaufdrehzahl-Steuerventil, und dem Betätigungselement 146 für das EGR-Steuerventil die Steuersignale zuführt. Die Treiberschaltung 1600 ist des weiteren mit der Anzeige 1900 zur Fehleranzeige, der externen Einheit 2000 und dem Fahrzeuginformationssystem 2500 verbunden. Die Treiberschaltung 1600 ist über den Verbinder 2010 und Datenübertragungsleitungen 2023, 2022, 2028 mit der externen Einheit 2000 verbunden. Andererseits ist die Treiberschaltung 1600 über den Verbindet 2510 und die Datenübertragungsleitungen 2521, 2522 und 2523 mit dem Fahrzeuginformationssystem 2500 verbunden.
Eine Back-up-Schaltung 1700 ist mit der Formerschaltung 1100 verbunden und empfängt Daten von selbiger. In der Praxis ist die Back-up-Schaltung 1700 mit Datenleitungen verbunden und empfängt das Kurbelbezugswinkelsignal, das Motortemperatursignal, das Anlasserschalter-An/Aus-Signal und das Drosselklappenverschlußsignal. Darüber hinaus ist die Back-up- Schaltung 1700 über Datenleitungen 1713, 1712, 1711 und 1701 sowie eine Umschaltschaltung 1750, die ihrerseits über Datenleitungen 1515, 1512 und 1511 mit der Ausgangsschnittstelle 1500 verbunden ist, mit den Datenleitungen 1755, 1752 und 1751 verbunden. Des weiteren ist die Treiberschaltung 1600 über die Betätigungsleitung 2028 mit der Back-up-Schaltung 1700 verbunden. Die Back-up-Schaltung 1700 spricht auf das Fehleranzeigesignal von der Treiberschaltung 1600 an und erzeugt ein Umschaltsignal. Die Umschaltschaltung 1750 stellt normalerweise Verbindung zwischen den Datenleitungen 1515, 1512 und 1511 sowie den Leitungen 1755, 1752 und 1751 bei normalem Motorsteuerbetrieb her. Die Umschaltschaltung 1750 spricht auf das Umschaltsignal von der Back-up-Schaltung 1700 über die Datenleitung 1701 an und verbindet die Datenleitungen 1713, 1712 und 1711 mit den Datenleitungen 1755, 1752 und 1751, um die Kraftstoffpumpe 37, den Zündversteller des Verteilers 98 bzw. die Kraftstoffeinspritzventile 34 zu steuern.
Eine Spannungsschaltung 1800 ist über einen Spannungsschalter 261 mit der Fahrzeugbatterie 259 verbunden und wirkt als Hauptspannungsquelle, die Spannung Vcc auf die Eingangsschnittstelle 1200, die CPU 1300, Speicher 1400 über Leitung 1810, die Ausgangsschnittstelle 1500 usw. verteilt. Die Spannungsschaltung 1800 ist ebenfalls über Leitung 1820 mit der Back-up-Schaltung 1700 verbunden. Die Spannungsschaltung 1800 erzeugt ein Signal, das die An/Aus-Stellung des Zündschalters anzeigt, sowie Rücksetz- und Haltsignale, die die Steuerung zurücksetzen bzw. die Steuerung 1000 zeitweilig außer Betrieb setzen. Das Zündungs-An/Aus-Signal von der Spannungsschaltung wird der Eingangsschnittstelle 1200 über eine Leitung 1830 zugeführt. Des weiteren werden das Rücksetzsignal und das Haltsignal der Busleitung 1320 über Leitungen 1840 und 1850 zugeführt. Die Spannungsschaltung 1800 führt darüber hinaus der Eingangsschnittstelle, der Formerschaltung 1100, der Treiberschaltung 1600 sowie der Umschaltschaltung 1750 über Leitungen 1860 und 1870 Spannung zu. Die Spannungsschaltung ist darüber hinaus mit einer Zusatzspannungsquelle verbunden, die den Spannungsschalter umgeht und dem Haltespeicher 1440 über Leitung 1880 auch dann Spannung zuführt, wenn der Hauptspannungsschalter abgeschaltet ist.
Bei dem Motorsteuersystem speichert der PROM 1420 verschiedene Steuerprogramme zum Steuern des Motorbetriebes. Der PROM 1420 steuert zusätzlich das Prüfprogramm für die Fehlerüberwachungseinrichtung als einen seiner Stapeljobs. Das Prüfprogramm wird immer dann ausgeführt, wenn die CPU 1300 nicht mit den Motorsteuerprogrammen beschäftigt ist. Die Ergebnisse der Ausführung des Prüfprogramms werden in dem nichtflüchtigen Speicher 1450 gespeichert. Der nichtflüchtige Speicher 1450 hat eine Vielzahl von Adressen, die jeder der Prüfeinheiten zugeordnet sind. Die Prüfergebnisdaten in dem nichtflüchtigen Speicher 1450 werden in Reaktion auf eine Anforderung von der Eingabeeinheit des Fahrzeuginformationssystems 2500 ausgelesen und leiten dem Fahrzeuginformationssystem Anzeigedaten zu.
Darüber hinaus ist es, um jede Prüfeinheit zu prüfen, und zwar insbesondere zur genauen Prüfung von Eingangs- und Ausgangssignalen des Motorsteuersystems 1000 erforderlich, den durch das von verschiedenen Fahrzeugvorrichtungen, wie beispielsweise der Zündanlage, erzeugte Rauschen verursachten Einfluß zu beseitigen. Daher muß die Zeit zum Prüfen jeder Prüfeinheit lang genug sein, um den Einfluß des Rauschens auszugleichen.
Im Prüfprogramm werden die Kurbelwinkelsignale vom Kurbelwinkelsensor 230, die Motorkühlmittel-Temperatursignale vom Motorkühlmittel-Temperatursensor 220, das Luftmengenmeßsignal vom Luftmengenmesser 26 usw. als Eingangssignale geprüft. Des weiteren werden das Leerlaufluft-Steuersignal, das EGR-Steuersignal, das Kraftstoffeinspritz-Steuersignal usw. als Ausgangssignale geprüft. Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Prüfung der Eingangs- und der Ausgangssignale.
Darüber hinaus ist das obenerwähnte Motorsteuersystem so programmiert, daß es Betriebsmuster des speziellen Motors aufgrund des augenblicklichen Motorbetriebes, wie er durch die von den verschiedenen, oben aufgeführten Sensoren erfaßten Motorbetriebsparameter angezeigt wird, einstellt oder aktualisiert. Das eingestellte Betriebsmuster wird verwendet, um das Motorverhalten anhand der entsprechenden Steuerparameter zu projektieren. Dieser Motorbetriebsmuster-Einstellvorgang wird weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, die die Funktion des Steuersystems in Form eines Blockschaltbildes darstellt.
Das aktuelle Motorbetriebsmuster wird in einem Block 3100 hergeleitet. Um das aktuelle Motorbetriebsmuster des Motors herzuleiten, empfängt der Block 3100 als Eingänge das Drosselklappenpositions-Anzeigesignal von dem Drosselwinkelsensor 31, das Luftmengen-Anzeigesignal von dem Luftmengenelement 26 sowie das Motordrehzahl-Anzeigesignal, das aus dem Kurbelpositionssignal vom Kurbelwinkelsensor 230 hergeleitet wird. Die Drosselwinkel-Anzeigesignalwerte, die Luftmengen- Anzeigesignalwerte und die Motordrehzahl-Anzeigesignalwerte werden jeweils in vorgegebenen Intervallen oder einem vorgegebenen Zeitraum abgetastet, um ihre entsprechenden Änderungsmuster herzuleiten. Die hergeleiteten Änderungsmuster werden in einem Speicherblock im RAM als eine Reihe von relativen Werten oder Amplituden und nicht als physische Meßdaten gespeichert. In der gesamten Offenbarung werden die Änderungsmuster des Drosselpositions-Anzeigesignalwertes, des Luftmengen-Anzeigesignalwertes und der Motordrehzahl-Anzeigesignalwerte als "aktuelle Betriebsmusterdaten AOPD" (actual operation pattern data) bezeichnet.
Die Erkennung eines aktuellen zutreffenden Motorbetriebszustandes wird in Block 3400 ausgeführt. Um diesen Motorbetriebszustand zu erkennen, der einen Motorstillstand andeutet, empfängt der Block 3400 als Eingänge das Motorkühlmitteltemperatur-Anzeigesignal von dem Motorkühlmittel-Temperatursensor 220, das Drosselpositions-Anzeigesignal von dem Drosselwinkelsensor 31, das Luftmengen-Anzeigesignal von dem Luftmengenmesser 26, das Motordrehzahl-Anzeigesignal, das Klimaanlagenzustands-Anzeigesignal von dem Klimaanlagen- Schalter 260 sowie das Getriebeschaltstellungs-Anzeigesignal von dem Getriebe-Leerlaufschalter 240. Das Klimaanlagenpositions-Anzeigesignal und das Getriebeschaltstellungs-Anzeigesignal sind, wie obenerwähnt, binäre, AN/AUS-Signale. So bleibt beispielsweise der Wert des Klimaanlagen-Anzeigesignals H, solange die Klimaanlage in Betrieb ist, und der Wert des Getriebeschaltstellungs-Signals bleibt L, solange die Getriebeschaltung eine andere Schaltstellung als den Leerlauf und/oder die Parkstellung einnimmt. Der Block 3400 erfaßt instabile Betriebszustände des Motors, wie Fast- Stillstand, Beschleunigung, Abbremsen, oder Getriebeschaltung. Die aktuellen Motorbetriebsparameterwerte, die bei Erfassung eines instabilen Zustandes aufgezeichnet werden, werden als "aktuelle Motorbetriebszustandsdaten AEOCD" (actual engine operating condition data) bezeichnet.
Die aktuellen Betriebsmusterdaten AOPD werden einem Block 3300 zugeführt, in dem das projektierte Motorbetriebsmuster hergeleitet wird. Der Block 3300 ist des weiteren mit einem Block 3200 verbunden, um einen Motorbetriebs-Beeinflussungsparameter EOIP 320 herzuleiten. Der Block 3200 empfängt das Klimaanlagenpositions-Anzeigesignal von dem Klimaanlagen- Schalter 260 und das Getriebeschaltstellungs-Anzeigesignal von dem Getriebe-Leerlaufschalter 240. Ein Motorbetriebs-Beeinflussungsparameter, der im folgenden als "Motorbetriebs- Beeinflussungsparameter EOIP" (engine operation influencing Parameter) bezeichnet wird, wird aus dem Klimaanlagenpositions-Anzeigesignal und dem Getriebeschaltstellungs-Anzeigesignal hergeleitet. Der Block 3300 empfängt die aktuellen Betriebsmusterdaten AOPD von dem Block 3100, und den Motorbetriebs-Beeinflussungsparameter EOIP von dem Block 3200. Im Block 3300 werden mögliche Änderungen des Motorbetriebs auf der Grundlage der aktuellen Betriebsmusterdaten und des Motorbetriebs-Beeinflussungsparameters projektiert. Der Block 3300 spricht auf Änderungen des Motorbetriebs-Beeinflussungsparameters EOIP an, indem auf einen entsprechenden Speicherblock im RAM zugegriffen wird, um zuvor eingestellte Musterdaten hinsichtlich des Motorbetriebs-Beeinflussungsparameters EOIP und der aktuellen Betriebsmusterdaten AOPD auszulesen. In der Praxis werden Veränderungsmuster u.a. der Drosselwinkelposition, der Motordrehzahl, der Ansaugluftmenge entsprechend dem Motorbetriebs-Beeinflussungsparameter projektiert. Die für die Veränderungsmuster der Motorbetriebsparameter stehenden Daten werden als "Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD" (operating parameter variation data) bezeichnet. Wenn die Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD während der Montage des Fahrzeugs nicht voreingestellt werden, können die aktuellen Betriebsmusterdaten AOPD aus dem Block 3100 in dem entsprechenden Speicherblock im RAM als Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD eingestellt werden.
Ein Block 3500 empfängt die aktuellen Betriebsmusterdaten AOPD 3101, und die aktuellen Motorbetriebszustandsdaten AEOCD 3401 von dem Block 3400. Der Block 3500 spricht auf ausgewählte spezielle Motorbetriebszustände, wie Motorstillstand, Beschleunigung, Abbremsen oder Getriebeschaltung an, wie sie durch die aktuellen Motorbetriebszustandsdaten AEOCD angezeigt werden. Der Block 3500 wird aktive wenn einer der speziellen Motorbetriebszustände durch die aktuellen Motorbetriebszustandsdaten angezeigt wird. Der Block 3500 steuert die CPU an, so daß sie die aktuellen Betriebsmusterdaten AOPD in einem entsprechenden Speicherblock aus einer Vielzahl von Speicherblöcken speichert, die als "Musterspeicher 1440" bezeichnet werden und den aktuellen Betriebsmusterdaten verschiedener Motorbetriebszustände zugeordnet sind. In dem Musterspeicher 1440 werden einige Musterdaten bei der Installation des Steuersystem in dem Fahrzeug im Werk voreingestellt. Die den aktuellen Betriebsmusterdaten AOPD entsprechenden Daten, die hinsichtlich der aktuellen Motorbetriebszustandsdaten AEOCD angeordnet sind, werden im folgenden als "voreingestellte Motorbetriebsmusterdaten SEOPD" (set engine operation pattern data) bezeichnet.
Die voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD 3501 werden zusätzlich zu dem Musterspeicher 1440 zu einem Block 3600 geleitet. Der Block 3600 empfängt darüber hinaus die Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD 3301 von dem Block 3300. Der Block 3600 projektiert mögliche zukünftige Motorbetriebsmuster auf der Grundlage der voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD und der Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD 3301. In der Praxis wird die Projektion zukünftiger Motorbetriebsmuster ausgeführt, indem eine Gruppe der voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD ausgelesen wird, die den Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD entspricht oder am weitestgehenden entspricht. Die durch den Block 3600 projektierten Daten werden in folgenden als "projektierte Motorbetriebsmusterdaten PEOPD" (projected engine operation pattern data) bezeichnet.
Die projektierten Motorbetriebsmusterdaten PEOPD 3601 werden genutzt, um verschiedene Motorsteuer-Signalwerte, wie beispielsweise das Kraftstoffeinspritz-Steuersignal, das Zündzeitpunkteinstell-Steuersignal, das EGR-Steuersignal sowie das Leerlaufluft- oder Zusatzluftmengen-Steuersignal zu korrigieren, die in einem Block 3700 hergeleitet werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Block 3700 verschiedene Motorsteuervorgänge auf der Grundlage der Motorbetriebsparameter ausführt.
Die in dem Block 3700 hergeleiteten Steuersignalwerte werden in Übereinstimmung mit Korrekturwerten korrigiert, die auf der Grundlage der projektierten Motorbetriebsmusterdaten PEOPD hergeleitet wurden, um die Motorleistung zu optimieren und den Kraftstoffverbrauch sowie die Verschmutzung durch Abgase auf ein Minimum zu verringern. Des weiteren werden die in dem Block 3700 hergeleiteten Steuersignalwerte hinsichtlich der projektierten Motorbetriebsmusterdaten PEOPD korrigert, um Motorstillstand zu verhindern, wenn die projektierten Motorbetriebsmusterdaten die Möglichkeit des Motorstillstandes andeuten. Motorstillstands-Verhinderungsabläufe werden im folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 14 beschrieben.
Fig. 4 zeigt ein typisches Änderungsmuster der Motordrehzahl, wenn der Motor zum Stillstand kommt. Im Geschwindigkeitsverringerungsbereich A kann die Drosselklappe vollständig oder fast vollständig geschlossen sein, so daß Ansaugluft nur durch die Zusatzluftleitung eintritt. Gleichzeitig kann die Kraftstoffzufuhr unterbrochen werden, um Kraftstoff zu sparen. Am Ende von Bereich A wird eingekuppelt (bei einem manuellen Getriebe), oder das Getriebe wird in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet (bei einem automatischen Getriebe), so daß die relative Last auf den Motor verringert wird, und sich der Motor mit einer höheren Drehzahl drehen kann. Wenn der Motor einschließlich der Luftansauganlage, der Kraftstoffeinspritzanlage, der Abgasanlage usw. gut funktioniert, kann der Übergang von der Motordrehzahlverringerung zum Motorleerlauf relativ reibungslos verlaufen. In diesem Fall nimmt die Motordrehzahl allmählich und beständig in Richtung der eingestellten Motorleerlaufdrehzahl ab. In diesem Fall kommt es nie zu Motorstillstand, und daher müssen die Motorstillstand-Verhinderungsvorgänge nicht ausgeführt werden.
Wenn jedoch die Kraftstoffzufuhranlage nicht gut arbeitet, so daß das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis weit vom stöchiometrischen abweichen kann, kommt es zu Schwankung des Motorausgangsdrehmomentes von Zyklus zu Zyklus. Zu ähnlichen Schwankungen kann es kommen, wenn die Einkupplungszeit der Kupplung des manuellen Getriebes, oder die Herunterschaltzeit des automatischen Getriebes zu lang ist, wenn die Zündzeitpunkteinstellung zu stark verzögert ist oder die Luftansaugmenge aufgrund der Ablagerung von Kohlenstoff oder dergleichen an den Innenflächen der Ansaugleitung schwankt. Schwankungen des Motorausgangsdrehmoments von Zyklus zu Zyklus können zum Pendeln der Motordrehzahl führen, wie es im Übergangsbereich B dargestellt ist. Dies führt manchmal zu Motorstillstand, wie dies im "Motorstillstand"-Bereich C dargestellt ist.
Erfindungsgemäß ist die Änderung der Motordrehzahl im Bereich D in Fig. 4 in dem Musterspeicher 1440 in Form von einen Motorstillstand angebenden voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD eingestellt. Bei dem dargestellten Beispiel wird die Möglichkeit des Motorstillstandes bei Erfassung von Motordrehzahländerungen, die den einen Motorstillstand anzeigenden voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD entsprechen, erkannt. Um zu verhindern, daß der Motor in das Motorstillstandsmuster abfällt, muß während des Intervalls D in Fig. 4 ein Motorstillstands-Verhinderungsvorgang ausgeführt werden. Bei diesem Motorstillstands- Verhinderungsvorgang wird der Klimaanlagen-Schalter zeitweilig abgestellt, die Klimaanlage wird vorübergehend außer Funktion gesetzt, oder eine Hilfsantriebseinheit, die den Motor unterstützt, wird in Funktion gesetzt, um das relative Drehmoment des Motors zu erhöhen.
In der Praxis werden die den Motorstillstand angebenden voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD während des Intervalls E erkannt, und der Motorstillstands-Verhinderungsvorgang wird während des Intervalls F ausgeführt.
Fig. 5 zeigt typische Motordrehzahländerungen in Reaktion auf Änderungen des Betriebszustandes der Klimaanlage. Während eines Intervalls in Fig. 5 ist die Klimaanlage in Betrieb, und eine Kupplung eines Kompressors der Klimaanlage ist eingekuppelt, so daß Motorausgangsdrehmoment zu dem Kompressor übertragen wird. In diesem Fall wirkt der Kompressor der Klimaanlage als zusätzliche Last auf den Motor. Aufgrund dieser zusätzlichen Last bleibt die Motordrehzahl relativ niedrig. Wenn die Klimaanlage nicht in Betrieb ist, oder die Kupplung des Kompressors der Klimaanlage ausgekuppelt ist, wirkt eine verringerte Last oder im wesentlichen keine Last über den Kompressor der Klimaanlage auf den Motor. Da dadurch die auf den Motor wirkende Gesamtlast verringert wird, nimmt die Motordrehzahl zu, wie dies mit h in Fig. 5 dargestellt. Dieses Änderungsmuster der Motordrehzahl im Verhältnis zum Betriebszustand der Klimaanlage wird als Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD in RAM gespeichert. Diese Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD, auf die entsprechend dem Zustand der Klimaanlage zugegriffen wird, werden als "von der Klimaanlage abhängige Betriebsparameter-Änderungsdaten ACOPVD" (air conditioner dependent operating parameter variation data) bezeichnet. Es wird davon ausgegangen, daß sich die Motordrehzahl in Reaktion auf das Schließen des Klimaanlagen-Schalters entsprechend dem im Bereich G dargestellten Muster ändert. Darüber hinaus sind Motordrehzahländerungen entsprechend dem in Bereich H dargestellten Muster als Reaktion auf das Öffnen des Klimaanlagen-Schalters zu erwarten. Die von der Klimaanlage abhängigen Betriebsparameter-Änderungsdaten ACOPVD werden dann als Teil des Motorstillstands-Verhinderungsvorgangs genutzt, wenn Bedingungen erkannt werden, die den einen Motorstillstand angebenden, voreingestellten Betriebsmusterdaten SEOPD entsprechen.
Fig. 6, 7 zeigen die Beziehung zwischen den einen Motorstillstand angebenden, voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD und den von der Klimaanlage abhängigen Betriebsparameter-Änderungsdaten ACOPVD. Es wird davon ausgegangen, daß sich die Drehzahl, wie durch die durchgehende Linie a dargestellt, allmählich ändert. Wenn der Klimaanlagen-Schalter zu dem Zeitpunkt t&sub1; AN geschaltet ist, werden die von der Klimaanlage abhängigen Betriebsparameter-Änderungsdaten ACOPVD, wie sie durch die mit gestrichelter Linie dargestellte Kurve B veranschaulicht sind, ausgelesen. Die Daten SEOPD und ACOPVD werden verglichen, um den schraffiert dargestellten Bereich zu errechnen, der für die integrierte Abweichung zwischen ihnen steht. Wenn der Bereich kleiner ist als ein vorgegebener Wert, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit des Motorstillstandes, wenn der Motorstillstand verhindernde Vorgang nicht ausgeführt wird. Dementsprechend wird der Motorstillstand verhindernde Vorgang ausgelöst. Wenn andererseits der berechnete Bereich den vorgegebenen Wert übersteigt, ist die Wahrscheinlichkeit des Motorstillstandes annehmbar niedrig. Daher muß in diesem Fall der Motorstillstand verhindernde Vorgang nicht ausgeführt werden.
Fig. 8 bis 14 sind Flußdiagramme von Programmen, die durch das Motorsteuersystem in Fig. 1 und 2 ausgeführt werden. Die Flußdiagramme in Fig. 8 bis 13 stellen, wie ersichtlich ist, eine Abfolge von Unterprogrammen zur Herleitung der zu verwendenden, einen Motorstillstand angebenden, voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten dar. Das durch die Kombination von Fig. 8 bis 13 entstehende Programm wird als "Motorbetriebs-Projektierungsprogramm" bezeichnet. Das Programm in Fig. 14 wird ausgeführt, um zu verhindern, daß der Motor zum Stillstand kommt, und wird deshalb als "Motorstillstand-Verhinderungsprogramm" bezeichnet.
Das Motorbetriebs-Projektierungsprogramm wird in vorgegebenen Intervallen ausgelöst. Die Zeitsteuerung der Ausführung des Motorbetriebs-Projektierungsprogramms wird durch die Funktions-Zeitgeberschaltung 1350 bestimmt.
In dieser Offenbarung ist das Motorbetriebs-Projektierungsprogramm in sechs Abschnitte unterteilt, die jeweils den Blöcken 3100, 3200, 3300, 3400, 3500 und 3600 entsprechen. So stellt das Unterprogramm in Fig. 8 beispielsweise die Funktion des Blocks 3100 dar. Desgleichen steht jedes der in Fig. 9 bis 13 dargestellten Unterprogramme für die Funktion der Blöcke 3200, 3300, 3400, 3500, bzw. 3600.
Unxnittelbar nach dem Beginn der Ausführung des Motorbetriebs-Projektierungsprogramms werden der Drosselwinkelpositions-Anzeigesignalwert, der Ansaugluftmengen-Anzeigesignalwert sowie die Motordrehzahl-Anzeigesignalwerte verarbeitet, um den aktuellen Motorbetriebszustand AEOC (siehe Fig. 8) herzuleiten. Der im Block 3151 hergeleitete aktuelle Motorbetriebszustand wird in Block 3152 mit verschiedenen voreingestellten Mustern EOP im ROM verglichen. Wenn der aktuelle Motorzustand mit einem der voreingestellten Muster EOP übereinstimmt, werden die Eingangs-Motorbetriebsparametersignale in einem Block 3153 wiederholt über einen vorgegebenen kurzen Zeitraum abgetastet, um aktuelle Motorbetriebsmusterdaten AOPD für jeden herzuleiten.
Obwohl die Offenlegung in bezug auf Fig. 3 darlegt, daß der Block 3100 Änderungsmuster und Ausgangsmusterdaten für jeden der Eingangsparameter, d.h., Drosselwinkeländerung, Ansaugluftmengenänderung und Motordrehzahländerung, herleitet, wird im folgenden der Einfachheit halber nur der Motordrehzahlfaktor ausführlich erläutert.
Die abgetasteten Motordrehzahlwerte, die als die aktuellen Motorbetriebsmusterdaten AOPD verwendet werden sollen, können zeitweilig in ein entsprechendes Register in der CPU eingeschrieben werden.
Wenn der tatsächliche Motorbetriebszustand nicht mit einem der voreingestellten Muster übereinstimmt, wird der Block 3153 übersprungen. Nach dem Überspringen oder Ausführen des Blocks 3153 geht die Steuerung zu einem Block 3251 in Fig. 9 über. Vom Block 3251 an beginnt die Funktion des Blocks 3200.
Im Block 3251 wird der Motorbetriebsbeeinflussungsparameter EOIP geprüft. Obwohl die Funktion des Blocks 3200 in Fig. 3 bei der Prüfung der Klimaanlagenposition und der Getriebeschaltstellung (Getriebe-Leerlaufstellung) beschrieben wird, wird in dieser Beschreibung der Einfachheit halber nur die Klimaanlagen-Schalterstellung in Betracht gezogen. Daher wird im Block 3251 der Klimaanlagen-Schalter 260 geprüft, um festzustellen, ob der Klimaanlagen-Schalter 260 soeben betätigt worden ist oder nicht. So wird beispielsweise im Block 3251 das Vorhandensein einer vorderen oder einer hinteren Flanke eines Klimaanlagen-Schaltsignalimpulses geprüft. Wenn die Klimaanlagen-Schaltposition unverändert bleibt, geht die Steuerung zu einem weiteren Unterprogramm über, um andere Motorbetriebs-Beeinflussungsfaktoren, wie beispielsweise die Getriebeschaltstellung, zu prüfen.
Wenn der Klimaanlagen-Schalter 260 bei der Überprüfung im Block 3251 soeben betätigt worden ist, wird der Klimaanlagen-Schalter 260 in einem Block 3252 überprüft, um festzustellen, ob er soeben geschlossen oder geöffnet wurde. Wenn die Klimaanlage soeben abgeschaltet wurde, wird in einem Block 3253 auf den Speicherblock zugegriffen, der die von der Klimaanlage abhängigen Betriebsparameter-Änderungsdaten ACOPVD speichert, um das Motordrehzahl-Änderungsmuster auszulesen, das für das Schließen des Klimaanlagen-Schalters zutrifft, wie dies im Bereich G in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn hingegen der Klimaanlagen-Schalter 260 soeben geöffnet worden ist, werden in einem Block 3254 die von der Klimaanlage abhängigen Betriebsparameter-Änderungsdaten ACOPVD, die für das Motordrehzahl-Änderungsmuster in Reaktion auf die Öffnung des Klimaanlagen-Schalters 260 stehen, wie dies im Bereich H von Fig. 5 dargestellt ist, aus dem entsprechenden Bereich des RAM ausgelesen.
Nach der Ausführung eines der beiden Blöcke 3253 oder 3254 geht die Steuerung zu einem Block 3351 über, der dem Block 3300 in Fig. 3 entspricht. Die als die aktuellen Betriebsmusterdaten AOPD verwendeten Motordrehzahl-Änderungsdaten werden im Block 3351 ausgelesen. Der gegenwärtige Motordrehzahlwert wird zu jeder der Motordrehzahl-Änderungsdaten addiert, um aus den normalisierten aufgezeichneten Daten eine Kurve des projektierten Motordrehzahlverhaltens zu bilden. Das heißt, im Block 3351 werden die Motordrehzahlen zu Anfangszeitpunkten t&sub2; oder t&sub3; in Fig. 7 als die anfänglichen Motordrehzahlwerte verwendet. Die Funktionsparameter-Änderungsdaten OPVD werden dann in einem Block 3352 aus den Anfangs-Motordrehzahlwerten, die im Block 3351 bestimmt wurden, und den von der Klimaanlage abhängigen Betriebsparameter-Änderungsdaten ACOPVD hergeleitet. Diese Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD sind in Fig. 7 durch die unterbrochenen Linien b und c dargestellt.
In der Praxis werden die Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD hergeleitet, indem die von der Klimaanlage abhängigen Betriebsparameter-Änderungsdaten ACOPVD, die entweder im Block 3253 oder Block 3254 hergeleitet wurden, anstelle aktueller Betriebsmusterdaten AOPD zu dem Anfangsmotordrehzahlwert addiert werden. Dies ist darin begründet, daß der Motorstillstandsvorgang nur AN/AUS- Vorgänge beeinhaltet, wie beispielsweise das Abschalten der Klimaanlage. In den Fällen, wo die Kraftstoffzufuhr bzw. der Luftstrom kontinuierlich reguliert werden, um Motorstillstand zu verhindern, werden die gesamten Musterdaten für die Steuerung über einen bestimmten Zeitraum genutzt.
Nach der Ausführung des Blocks 3352 geht die Steuerung zum Block 3451 über, der dem Block 3400 entspricht. Im Block 3451 wird die momentane Motordrehzahl N überprüft, um festzustellen, ob die Drehzahl 20 U/min entspricht oder darunter liegt. Wenn dies der Fall ist, wird Motorstillstand erkannt, und die Steuerung geht zu einem Block 3452 über. Im Block 3452 wird ein Motorstillstand angebendes Flag FLES in einem Flag-Register 1302 in CPU 1300 gesetzt. Ansonsten, d.h., wenn die Motordrehzahl über 20 U/min liegt, wird festgestellt, daß der Motor läuft, und das einen Motorstillstand angebende Flag FLES im Flag-Register 1302 wird in einem Block 3453 zurückgesetzt oder gelöscht.
Nach der Ausführung von Block 3452 oder Block 3453 geht die Steuerung zu einem Block 3551 über, der dem Block 3500 entspricht. Im Block 3551 wird das einen Motorstillstand angebende Flag FLES überprüft. Wenn das einen Motorstillstand angebende Flag FLES bei Überprüfung im Block 3551 gesetzt ist, dann werden in einem Block 3552 die Betriebsparametermusterdaten AOPD in dem Musterspeicher 1440 gespeichert. Nach der Ausführung des Blocks 3552 oder, wenn das einen Motorstillstand angebende Flag FLES nicht gesetzt ist, geht die Steuerung zu einem Block 3651 über. In Block 3651 wird nacheinander auf die Speicherblöcke zugegriffen, die die einen Motorstillstand angebenden, voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD speichern. Jeder der Speicherblöcke, der die einen Motorstillstand angebenden, voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten speichert, wird als eine "SEOPD- Adresse" bezeichnet.
Im ersten Funktionszyklus nach der Ausführung des Blocks 3551 oder 3552 wird auf die erste SEOPD-Adresse zugegriffen, um die ersten, einen Motorstillstand angebenden, voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten aus dem Musterspeicher 1440 auszulesen. In einem Block 3652 werden die ausgelesenen Musterdaten SEOPD mit den Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD verglichen, die unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben wurden. Im Block 3652 wird der schraffierte Bereich in Fig. 6 gemessen. Der bestimmte Bereich, der im folgenden als "eine Ableitung angebender Bereich DIA" (deviation indicative area) bezeichnet wird, wird in einem Block 3653 mit einem vorbestimmten Wert Aref verglichen. Wenn der eine Abweichung angehende Bereich genauso groß ist wie oder kleiner als der vorbestimmte Wert Aref, werden die Musterdaten SEOPD in einem Block 3655 verriegelt. Ansonsten wird die SEOPD-Adresse, auf die zugegriffen werden muß, in einem Block 3654 zur nächsten verschoben. Anschließend kehrt die Steuerung zum Block 3651 zurück, um die SEOPD-Daten aus der nächsten SEOPD-Adrese auszulesen. Die Blöcke 3651, 3652, 3653 und 3654 bilden eine Schleife, die wiederholt werden muß, um die Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD mit jedem SEOPD-Datenmuster nacheinander zu vergleichen, bis das entsprechende oder das naheliegendste SEOPD-Muster gefunden worden ist.
Wenn die einen Motorstillstand angehende voreingestellten Betriebsmusterdaten, die den gegenwärtigen Betriebsparameter-Änderungsdaten OPVD entsprechen oder annähernd entsprechen, im Block 3653 gefunden worden sind, werden die Musterdaten SEOPD im Block 3655 verriegelt. Das Motorbetriebs- Projektierungsprogramm endet dann.
Fig. 14 zeigt das Steuerprogramm, das in regulären Intervallen ausgeführt wird. So kann das Steuerprogramm beispielsweise synchron zur Motorumdrehung in Reaktion auf das Kurbelbezugssignal ausgeführt werden. Unmittelbar nach dem Beginn der Ausführung wird in einem Block 3751 das einen Motorstillstand angebende Flag FLES geprüft. Wenn der Rücksetzzustand des einen Motorstillstand angebenden Flags FLES ermittelt wird, führt die Steuerung in Block 3752 normale Motorsteuervorgänge aus, um den Zusatzluftstrom, die Kraftstoffeinspritzung, die Zündung, das Luft/Kraftstoff- Mischverhältnis, die Abgasrückführung usw. auf der Basis der verschiedenen Motorbetriebsparameter, wie beispielsweise Motorlast, Motordrehzahl, Motorkühlmitteltemperatur, Sauerstoffkonzentration im Abgas und Drosselklappen- Winkelposition, zu steuern. Die Motorsteuervorgänge, die im Block 3752 ausgeführt werden, können herkömmlicher Art sein und müssen hier nicht ausführlich erläutert werden.
Wenn andererseits bei der Überprüfung im Block 3751 das einen Motorstillstand angebende Flag FLES gesetzt ist, und damit wahrscheinlich ein Motorstillstand ermittelt wird, wird ein durch die Blöcke 3753, 3754 und 3755 dargestelltes Motorstillstandverhinderungs-Unterprogramm ausgeführt. Im Block 3753 wird eine Erhöhung der Zusatzluftmenge ausgeführt. Ein Zusatzluftstrom-Steuersignal mit erhöhtem Arbeitszyklus, das die erhöhte Zusatzluftmenge anzeigt, wird so zu dem Betätigungselement 94 des Druckregelventils 68 übertragen. Durch die Erhöhung der Zusatzluftmenge nimmt die Gesamtansaugluftmenge und damit die Zufuhr des Luft/Kraftstoff-Gemischs zur Motorbrennkammer zu. Dies führt zu einer Zunahme des Motorausgangsdrehmomentes, so daß der Stillstand des Motors verhindert wird.
Entsprechend der Erhöhung der Zusatzluftmenge in der elektronischen Zusatzluftsteuerung, die auch als Leerlaufluftsteuerung bezeichnet wird, wird eine Soll- Motordrehzahl in einem geschlossenen Regelkreis auf einen höheren Wert abgewandelt. Durch die Zunahme der Soll- Motordrehzahl wird der Arbeitszyklus des Steuersignals zur Erhöhung der Zusatzluftmenge modifiziert, was zu einer Zunahme der Motordrehzahl in Richtung der modifizierten Soll-Motordrehzahl führt. Als Alternative dazu kann eine Zunahme der Strömungsmenge durch eine offene Regelschleife erreicht werden. Zur Regelung mit Rückführung würde eine gewisse Ansprechverzögerung gehören, während ein offener Regelkreis die genaue Steuerung der Motordrehzahl erschwert. Daher kann in der Praxis die anfängliche Zusatzluftmengenmodifikation durch offene Steuerung ausgeführt werden, und anschließend wird die Steuerung auf Regelung mit Rückführung umgestellt.
Im Block 3754 wird die Zündsteuerung, insbesondere zur Steuerung der Zündverstellung ausgeführt. Bei der elektronischen Zündsteuerung wird der Zündwinkel vorverschoben, um das Motorausgangsdrehmoment zu erhöhen.
Im Block 3754 kann, falls erforderlich, der Schließwinkel auch erhöht werden, um den Zündkerzen höhere Zündspannung zuzuführen. Dadurch wird Fehlzündung in der Motorbrennkammer sicher verhindert und gewährleistet, daß Motorstillstand vermieden wird.
Im Block 3755 wird die Abgasrückführungsrate verringert. Dies läßt sich erreichen, indem der auf das Betätigungselement 146 des Druckregelventils 68 wirkende Arbeitszyklus verringert wird. Indem der nichtverbrennbare Anteil in dem Gemisch im Motorzylinder verringert wird, wird Zündung und sich selbst unterhaltende Verbrennung in der Motorbrennkammer gewährleistet.
Es ist, falls erforderlich, auch möglich, die Steuerung zur Verhinderung von Motorstillstand auszuführen, indem die Last, die aufgrund der motorgetriebenen Fahrzeugbestandteile, wie beispielsweise der Klimaanlage, auf den Motor wirkt, zeitweise verringert wird. In diesem Fall kann ein Umschaltrelais in die Klimaanlagenschaltung eingefügt werden, um die Spannungszufuhr während des Vorgangs zur Verhinderung des Motorstillstandes zeitweise zu unterbrechen. Als Alternative dazu kann eine externe Antriebseinheit mit dem Motor verbunden werden, um während des Vorgangs zur Verhinderung des Motorstillstandes zusätzliches Drehmoment zuzuführen.
Die Erhöhung der Zusatzluftmenge und des Zündvorverstellwinkels sowie die Verringerung der Abgasrückführungsrate können entsprechend den projektierten Motorbetriebsmusterdaten PEOPD kontinuierlich reguliert werden. Die Erhöhung der Zusatzluftmenge und des Zündvorverstellungswinkels und/oder die Verringerung der Abgasrückführungsrate können Funktionen der PEOPD sein oder können als Alternative dazu durch Suchen in entsprechenden Korrekturtabellen hergeleitet werden, auf die entsprechend der PEOPD zugegriffen wird.
Es ist anzumerken, daß bei der obenstehenden Ausführung die Funktion lediglich unter bezug auf Änderungen der Motordrehzahl beschrieben worden ist. Zur praktischen Anwendung dieses Motorsteuerverfahrens sollten jedoch verschiedene Motorbetriebsparameter gehören, wie beispielsweise die Drosselklappen-Winkelstellung, die Ansaugluftmenge, die Motordrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motorkühlmitteltemperatur, die Klimaanlagen-Schaltposition, sowie die Getriebeschaltstellung. Jeder dieser Parameter kann als einer von mehreren Faktoren dienen, die den aktuellen Motorbetriebszustand als ein Maß des gegenwärtigen dynamischen Zustandes des Motors definieren. Mit anderen Worten, der Motorbetriebszustand kann als eine Kombination dieser Parameter angesehen werden. Dementsprechend setzen sich die voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten SEOPD aus zahlreichen Kombinationen dieser Parameter zusammen, die während oder unmittelbar vor bestimmten instabilen Motorbetriebszuständen, wie beispielsweise Motorstillstand, Motorbeschleunigung, Geschwindigkeitsverringerung und Getriebeschaltvorgängen auftreten. Des weiteren würden, um die vorgewählten Motorbetriebszustände zu erkennen, unter denen die SEOPD zu aktualisieren sind, verschiedene Kombinationen von Parametern voreingestellt, die für bestimmte Motorbetriebszustände stehen.
Wenn die bestimmten Motorbetriebszustände erkannt werden und so die PEOPD ausgegeben werden, können die normalen Motorsteuersignale durch Korrekturwerte modifiziert werden, die auf der Grundlage der PEOPD entsprechend dem erkannten Motorbetriebszustand, d.h., dem gegenwärtigen dynamischen Zustand des Motors, hergeleitet werden.

Claims

1. Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine mit:

a) einer Einrichtung (31, 26, 230, 220, 240, 260) zum Überwachen einer Vielzahl von vorgewählten Motorbetriebsparametern und zum Erzeugen von diese angebenden ersten Signalen;

b) einer Einrichtung (3100) zum Empfangen und Verarbeiten von ersten Signalen zum Ableiten von aktuellen Motorbetriebsdaten, zum Vergleichen dieser abgeleiteten Motorbetriebsdaten mit verschiedenen in einem ROM (1420) voreingestellten Daten, um festzustellen, ob die Motorbetriebsdaten mit einer der verschiedenen voreingestellten Daten zusammenpassen, und zum Abtasten der ersten Signale zu gegebenen Intervallen für jede vorbestimmte Zeitdauer, wenn die Motorbetriebsdaten mit einer der voreingestellten Daten zusammenpassen, um damit ein Änderungsmuster der Motorbetriebsparameter abzuleiten, das als aktuelle Motorbetriebsmusterdaten (3101, AOPD) bezeichnet ist;

c) einer Einrichtung zum Überwachen von Betriebzustände angebenden Signalen von Motorzubehören (260) und vom Motor angetriebenen Bauteilen (242) und zum Auswählen und Ausgeben eines von voreingestellten Modellverhaltensmusterdaten (EOIP, 3201) , die als ein Motorbetriebs-Beeinflussungsparameter bezeichnet sind, die auf den Motorbetriebsparametern beim Auftreten eines Signals beruhen, das eine Änderung des Betriebszustandes eines der Motorzubehöre (260) und der motorgetriebenen Bauteile (242) angibt;

d) einer Einrichtung (3300) zum Empfangen der aktuellen Motorbetriebsmusterdanen (3101, AOPD) und der voreingestellten Modellverhaltensmusterdaten (EOIP, 3201), die beide auf dem gleichen Motorbetriebsparameter beruhen, und zum Synthetisieren dieser in vorhergesagte Motorbetriebsparameter-Änderungsdaten (3301, OPVD);

e) einer Einrichtung (3400) zum Empfangen aller der ersten Signale zum Bestimmen, in welchen spezifischen unstetigen Betriebszustand der Motor fällt, und zum Ausgeben aktueller Motorbetriebszustandsdaten (AEOCD, 3401), die diesen unstetigen Betriebszustand angeben;

f) einer Einrichtung (3500) mit einer Vielzahl von Musterspeicherblöcken als ein Musterspeicher (1440), die auf die aktuellen Motorbetriebszustandsdaten (AEOCD, 3401) zum Empfangen und Aufzeichnen in den Musterspeicher (1440) der aktuellen Motorbetriebsmusterdaten (AOPD, 3101) anspricht, dessen Adressen den aktuellen Motorbetriebszustandsdaten AEOCD, 3401) entsprechen, so daß die aktuellen Betriebsmusterdaten (AOPD) in Ausdrücken der aktuellen Motorbetriebszustandsdaten (AEOCD, 3401) angeordnet werden, wobei die Daten, die den in Ausdrücken der aktuellen Motorbetriebszustandsdaten (AEOCD) angeordneten aktuellen Betriebsmusterdaten (AOPD) entsprechen, als voreingestellte Motorbetriebsmusterdaten (SEOPD, 3501) bezeichnet sind,

g) einer Einrichtung (3600) zum Empfangen der ausgelesenen voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten (SEOPD, 3501) und der Motorbetriebsparameter-Änderungsdaten (OPVD, 3301) zum Projektieren möglicher zukünftiger Motorbetriebsmuster durch Auslesen der voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten (SEOPD), die den Betriebsparameter-Änderungsdaten (OPVD, 3301) entsprechen oder am nächsten kommen, wobei die von der Einrichtung (3600) projektierten Daten als projektierte Motorbetriebsmusterdaten (PEOPD, 3601) bezeichnet sind, und

h) einer Einrichtung 3700) zum Ausführen von Steuerund Fehlersicherheitsoperationen für den Motor, w obei die Einrichtung (3700) die projektierten Motorbetriebsmusterdaten PEOPD, 3601) empfängt, um verschiedene Motorsteuersignale zu korrigieren

2. Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Teil c) des Anspruchs 1 angegebene Einrichtung (3200) eine Einrichtung (3251) zum Prüfen, ob ein Klimaanlagen-Schalter (260) gerade betätigt wurde, und zum Bestimmen (3252) , ob der Klimaanlagen-Schalter (260) geschlossen oder geöffnet wurde, und eine Einrichtung zum Zugreifen (3253 und 3254) auf einen Speicherblock aufweist, in dem von der Klimaanlage abhängige Betriebsparameter-Änderungsdaten (ACOPVD) gespeichert sind, und zum Auslesen von Motordrehzahl-Änderungsmusterdaten (ACOPVD ON, Bereich G oder ACOPVD OFF, Bereich H in Fig. 5), die spezifisch für das Schließen oder Öffnen des Klimaanlagen-Schalters (260) sind.

3. Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3300) des Teils d) des Anspruchs 1 eine Einrichtung zum Auslesen (3351) von aktuellen Motordrehzahl-Änderungsdaten (AOPD) zu bestimmten Zeitpunkten (t2 oder t3 in Fig. 7) und zum Auslesen (3352) der von der Klimaanlage abhängigen Betriebsparameter-Änderungsdaten (ACOPVD) aufweist, die zu den aktuellen Motordrehzahl-Musterdaten (AOPD) hinzuaddiert werden, um die Motorbetriebsparameter-Änderungsdaten (OPVD, die durch gestrichelte Linien b und c in Fig. 7 bezeichnet sind) abzuleiten.

4. Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3400) des Teils e) des Anspruchs 1 eine Einrichtung zum Bestimmen (3451) aufweist, ob die augenblickliche Motordrehzahl (N) gleich oder niedriger als ein fester Wert (20U/min) ist, und zum Setzen oder Zurücksetzen (3452, 3453) eines einen Motorstillstand angebenden FLAG (FLES).

5. Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gennzeichnet, daß die Einrichtung (3500) des Teils f) des Anspruchs 1 eine Einrichtung zum Bestimmen (3551), ob das einen Motorstillstand angegebene FLAG (FLES) gesetzt oder zuruckgesetzt ist, und zum Speichern (3552) der aktuellen Motorbetriebsmusterdaten (AOPD), die unmittelbar vor dem Motorstillstand abgeleitet sind (Bereich D in Fig. 4), in dem Musterspeicher (1440) als Betriebsmusterdaten für den Motorstillstand.

6. Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3600) des Teils g) des Anspruchs 1 eine Einrichtung zum Empfangen (3651) von einen Motorstillstand angebenden voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten (SEOPD) zum Vergleichen (3652) der ausgelesenen, einen Motorstillstand angebenden, voreingestellten Motorbetriebsmusterdaten (SEOPE) mit den ausgelesenen Motorbetriebsparameter-Änderungsdaten (OPVD) (Fig. 6), um einen eine Ableitung angebenden Bereich (DIA, schraffierter Bereich in Fig. 6) , zum Bestimmen (3653) , ob der Ableitungsbereich (DIA) gleich oder geringer als ein vorbestimmter Bereich (Aref) ist, und Verriegeln (3655) der Betriebsmusterdaten (SEOPD) , wenn bestimmt wird, daß der Ableitungsbereich (DIA) gleich oder geringer als der bestimmte Bereich (Aref) ist, aufweist.

7. Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3700) des Teils h) des Anspruchs 1 eine Einrichtung zum Prüfen (3751), ob eine einen Motorstillstand angebende FLAG (FLES) gesetzt ist, zum Ausführen (3752) eines normalen Motorsteuerbetriebs, wenn die FLAG (FLES) nicht gesetzt ist, und zum Ausführen (3753, 3754, 3755) der Fehlersicherheitsoperation, um so einen Motorstillstand zu verhindern, wenn die FLAG gesetzt ist.