DE3504181A1 - Vorrichtung zur steuerung der ansaugluftmenge von brennkraftmaschinen in kraftfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zur steuerung der ansaugluftmenge von brennkraftmaschinen in kraftfahrzeugen

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Description

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
VORRICHTUNG ZUR STEUERUNG DER ANSAUGLUFTMENGE VON BRENNKRAFTMASCHINEN IN KRAFTFAHRZEUGEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge einer Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen, bei der die Winkelstellung einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine elektrisch gesteuert wird. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Winkelstellung der Drosselklappe, bei der die Drosselklappenstellung eine spezielle Funktion des Grades der Betätigung eines Gashebels des Fahrzeugs und ggf. weiterer Betriebsbedingungen des Fahrzeugs ist.
Derartige Drosselklappen-Steuersysteme sind in den europäischen Patentanmeldungen 01-14 401, 01 21 937, 01 21 938 und 01 21 939 beschrieben worden. Bei diesen herkömmlichen Vorrichtungen wird die Drosselklappenstellung im allgemeinen mit Hilfe eines der Drosselklappe zugeordneten elektromagnetischen Stellgliedes eingestellt. Es wird ein Drosselklappen-Steuersignal erzeugt, das von dem anhand eines an dem Gashebel erzeugten Signals ermittelten Grad der Betätigung des Gashebels abhängig ist.
Ein ähnliches Drosselklappen-Steuersystem ist in der japanischen Patentveröffentlichung 56-107925 beschrieben worden. Diese Druckschrift beschreibt ein elektronisches Kraftstoff-Einspritzsystem für eine Funkenzündungs-Brennkraftmaschine , das einen Drosselklappen-Servomechanismus umfaßt, durch den die Winkelstellung der Drosselklappe in Abhängigkeit von dem Grad der Betätigung des Gashebels gesteuert wird.
Durch die obengenannten herkömmlichen Steuersysteme wird die Drosselklappe in eine gewünschte Winkelstellung eingestellt, die dem Grad der Betätigung des Gashebels entspricht. Aus diesem Grund wird durch diese herkömmlichen
TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER
Steuersysteme der Ansaugluftdurchsatz erfolgreich in Abhängigkeit vom Grad der Betätigung des Gashebels gesteuert. Theoretisch ist die Winkelgeschwindigkeit der Drosselklappe direkt mit der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine gekoppelt, so daß durch die Drosselklappensteuerung das gewünschte Maschinenverhalten erzielt wird. In der Praxis entspricht jedoch die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine nicht über den gesamten Winkelbereich der Drosselklappe dem durch die Betätigung des Gashebels angezeigten Leistungsbedarf. Dies liegt daran, daß sich die einzelnen Brennkraftmaschinen infolge von Produktionsungenauigkeiten voneinander unterscheiden und daß die möglichen Umgebungsbedingungen in einem weiten Bereich variieren.
Um ein Ausgangsdrehmoment zu erzielen, das exakt dem jeweiligen Drehmomentbedarf entspricht, sind Steuersysteme vorgeschlagen worden, bei denen sowohl die Brennkraftmaschine als auch ein der Brennkraftmaschine nachgeschaltetes Getriebe gesteuert werden. In der Veröffentlichung SAE Technical Papers 830423 der Society of Automotive Engineering wird ein derartiges Antriebszug-Steuersystem beschrieben, bei dem die Brennkraftmaschine stufenweise über eine Steuerung des Getriebes gesteuert wird. Das Steuersystem tastet Daten von verschiedenen Punkten der Brennkraftmaschine ab und bewirkt eine Anpassung der Kraftstoffzufuhr, des Zündzeitpunkts, des Durchsatzes durch eine Abgasrückführungsleitüng und der Ansaugluftmenge an Optimalwerte, die auf der Grundlage der abgetasteten Daten errechnet werden. Eine Getriebesteuerung tastet die Maschinenlast und die Fahrzeuggeschwindigkeit ab und ermittelt anhand dieser Werte das einzustellende Übersetzungsverhältnis des Getriebes. Zugleich wird anhand der Ergebnisse von Berechnungen auf der Grundlage der abgetan toten Da ton eine Ubarbrückunq.s-St-.ouorunq (lurr:luji*- «3 führt.
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ; : : Nissan
Letztlich ist es Ziel dieser Steuervorrichtung, ein gutes Ansprechverhalten des Fahrzeugantriebs bei Änderungen der Betätigungsstellung des Gashebels zu erreichen. Wenn die Winkelstellung der Drosselklappe einfach entsprechend dem Grad der Betätigung des Gashebels gesteuert wird, so stimmt die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine oder die Antriebsleistung des Fahrzeugs nicht in jedem Fall mit dem durch die Winkelstellung des Gashebels angezeigten Bedarf überein. Dies kann beispielsweise daran liegen, daß infolge eines niedrigen Reibungskoeffizienten der Fahrbahn und/oder infolge der eingestellten Getriebeposition oder dergleichen ein Schlupf der Antriebsräder auftritt. Wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug auf verhältnismäßig glatter Fahrbahn führt, so ist ein geringeres Antriebsdrehmoment vorzuziehen, damit ein Schlupf der Räder des Fahrzeugs verhindert wird. Ferner ist ein langsameres Ansprechverhalten wünschenswert, wenn sich das Getriebe beispielsweise in der Rückwärts-Stellung befindet, damit ein stetiger, nicht zu starker Anstieg der Ausgangsleistung der Maschine gewährleistet ist. Wenn auf diese Weise verhindert wird, daß ein plötzlicher Anstieg der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine auftritt, wird die Rückwärtsfahrt mit dem Fahrzeug erheblich erleichtert.
Die Erfindung ist daher auf die Schaffung einer Vorrichtung zur Steuerung der Ansäugluftmenge einer Brennkraftmaschine gerichtet, bei der die in Abhängigkeit von der Stellung des Gashebels gesteuerten Betriebs-Kenndaten außerdem in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Fahrzeugs eingestellt werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die die gewünschte Winkelstellung der Drosselklappe als Funktion des Grades der Betätigung
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER -..' 1 Nissan
des Gashebels in der Weise ermittelt, daß ein die Beziehung der Winkelstellung der Drosselklappe zu dem Grad der Betätigung des Gashebels angebender Koeffizient entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrzeugs veränderlieh ist.
Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs» Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Drosselklappe umfaßt wenigstens einen Sensor zur Abtastung eines vorgegebenen Parameters, der die Fahrbedingungen des Fahrzeugs, beispielsweise den Schlupf der Antriebsräder, die Getriebestellung oder dergleichen abtastet. Dieser Sensor bzw. diese Sensoren sollen als Fahrbedingungs-Sensoren bezeichnet werden. Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Gashebel-Positionssensor, der einem Gashebel des Fahrzeugs zugeordnet ist. Zwischen dem Gashebel und der Drosselklappe besteht keine mechanische Verbindung. Eine Steuereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nimmt ein Gashebel-Positionssignal des Gashebel-Positionssensors und ein oder mehrere Fahrbedingungs-Signale von dem oder den Fahrbedingungs-Sensoren auf und erzeugt in Abhängigkeit von diesen Signalen ein Steuersignal zur Steuerung des Betriebs eines Stellgliedes, das die Drosselklappe in eine der Stellung des Gashebels entsprechende Winkelstellung bewegt. Bei der Erzeugung des Steuersignals in Abhängigkeit von dem Gashebel-Positionssignal wird in der Steuereinheit je nach den durch das Fahrbedingungs-Signal repräsentierten Fahrbedingungen ein unterschiedlicher Koeffizient verwendet.
im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER - - : Nisaaii
~~ : ~^ 3bü4181
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Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfinduhgsgemäßen Vorrichtung zur
Steuerung des Antriebs des Kraftfahrzeugs ;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Gashebels und eines Gashebel-Positionssensors
des erfindungsgemäßen Steuersystems;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Drosselklappe und eines Drosselklappen-Servomechanismus;
Fig. 4(A) und bilden zusammen ein Diagramm eines
4(B) Steuersystems, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Drosselklappensteilung verwirklicht ist;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuereinheit und verschiedener Eingangs- und Ausgangssignale;
Fig. 6 veranschaulicht die Änderung des Ausgangsdrehmoments und des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Luft/Brennstoff-
Verhältnis;
Fig. 7 veranschaulicht die Änderung des Ausgangsdrehmoments und des Kraftstoffver-
5 brauchs in Abhängigkeit von dem Durch
satz einer Abgasrückführungseinrichtung;
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- : · Nissan.-..
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Fig. 8(A),8(B) zeigen optimale Getriebe-Schaltschema- und 8(C) ta für eine Spar-Betriebsart, eine
Normal-Betriebsart bzw. eine Leistungs-Betriebsart;
5
Fig. 9 zeigt optimale Betriebsbereiche für
einen Uberbrückungsbetrieb in der Spar-Betriebsart, der Normal-Betriebsart und der Leistungs-Betriebsart gemäß Figur 8;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit des erfindungsgemäßen Drosselklappen-Steuersystems;
15
Fig. 11 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung
der Arbeitsweise der Steuereinheit gemäß Figur 10;
Fig. 12(A) und bilden zusammen ein Diagramm zur Ver-12(B) anschaulichung der Programmhierarchie
in der erfindungsgemäßen Steuereinheit;
Fig. 13 zeigt Kennlinie zur Veranschaulichung
der Abhängigkeit der Winkelstellung
der Drosselklappe von der Stellung des Gashebels;
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm eines erfindungs-
gemäßen Programms zur Rückkopplungs-
Regelung der Drosselklappenstellung.
TtiR MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
Nissan
12 -
Ein Kraftfahrzeug, dessen wesentliche Teile in Figur 1 dargestellt sind, umfaßt einen Antriebszug mit Frontmotor und Heckantrieb. Eine derartige Anordnung des Antriebszuges soll nachfolgend als "FH-Anordnung" bezeichnet werden. Eine Brennkraftmaschine 3 ist mit einem Getriebe 4 verbunden, das seinerseits über eine Kardanwelle 5 mit einem Differentialgetriebe 7 verbunden ist. Zwei Hinterräder 2R und 2L werden durch die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine angetrieben, die über das Getriebe 4, die Kardanwelle 5, das Differentialgetriebe 7 und Antriebsachsen 8R und 8L auf die Hinterräder übertragen wird. Die Hinterräder bilden somit die Antriebsräder des Fahrzeugs. Zwei Vorderräder 1R und 1L sind entsprechend der Bewegung des durch die Hinterräder angetriebenen Fahrzeugs frei drehbar. Die Vorderräder 1R und 1L sind mit einem für sich bekannten Lenksystem zur Richtungssteuerung des Fahrzeugs verbunden. Das Lenksystem umfaßt eine Lenksäule 9 für die manuelle Wahl der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs.
Die Brennkraftmaschine 3 ist mit einem Zündsystem versehen, das einen Zündschalter 10 einschließt. Der Zündschalter 10 weist mehrere diskrete Schaltstellungen auf, nämlich eine Aus-Stellung, in der eine Batterie 15 des Fahrzeugs von Verbrauchern wie etwa einer Klimaanlage oder einer Audio-Anlage und von einer Zündspule getrennt ist, eine Stand-Stellung (ACC),in der die Batterie 15 nur mit den Verbrauchern des Fahrzeugs aber nicht mit der Zündspule verbunden ist, eine Zündstellung, in der die Batterie sowohl mit den Verbrauchern als auch mit der Zündspule verbunden ist, und eine Start-Stellung, in der die Batterie nur mit der Zündspule verbunden ist. Das Zündsystem umfaßt ferner einen Verteiler, eine Anzahl in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine angeordneter Zündkerzen und einen Unterbrecher oder Leistungstransistor, der durch
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ein Zündungs-Steuersignal gesteuert wird. Das Zündungs-Steuersignal wird zu vorgegebenen Zeitpunkten durch eine Steuereinheit 1000 erzeugt.
Der Brennkraftmaschine ist ferner ein Gashebel 11 zugeordnet, etwa ein durch den Fuß des Fahrers betätigtes Gaspedal oder ein handbetätigter Gashebel wie er in Krafträdern verwendet wird. Der Gashebel 11 dient allgemein zur Steuerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine etwa - bei einem Benzinmotor - durch Steuerung des Öffnungsgrades einer Drosselklappe (Figur 3) zur Steuerung der Ansaugluftmenge oder - im Fall einer Diesel-Brennkraftmaschine — durch Steuerung einer Kraftstoff-Einspritzpumpe zur Steuerung des Kraftstoffdurchsatzes.
im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Gashebel 11 ein Gashebel-Positionssensor 33 zugeordnet, der ein elektrisches Signal erzeugt. Der Signalwert ist von der Betätigungsstellung des Gashebels abhängig. Das elektrische Signal soll nachfolgend als Gashebel-Positionssignal bezeichnet werden. Der Positionssensor 33 ist mit einem elektrisch betätigten Stellglied 30 verbunden, das seinerseits mechanisch mit einer Drosselklappe 32 verbunden ist und diese betätigt, wie in Figur 3 gezeigt ist. Im Fall einer Diesel-Brennkraftmaschine ist das Stellglied 30 mit einem Kraftstoffbegrenzer verbunden, der den Kraftstoffdurchsatz begrenzt.
Die Steuerung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit Hilfe eines Gashebel-Signals ist in den veröffentlichten europäischen Patentanmeldungen 01 14 401, 01 06 360, 01 21 939, 01 21 938 und 01 21 937 beschrieben worden, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
Die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist somit von der Position des Gashebels 11 abhängig. Das Ausgangsdrehmomont
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N l :r:i.in
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der Brennkraftmaschine ändert sich entsprechend einer Ausgangscharakteristik, die für jede einzelne Brennkraftmaschine verschieden ist. Das Fahrzeug wird mit Hilfe des oben beschriebenen Antriebszuges durch die Brennkraftmaschine angetrieben. Ein Bremspedal 12 ermöglicht es dem Fahrer, das Fahrzeug anzuhalten oder während der Fahrt zu verzögern. Das Bremssystem umfaßt ferner eine Parkbremse mit einem handbetätigten Parkbremshebel oder einem Fußhebel 13.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt das Getriebe ein Automatikgetriebe, das mit einem nicht gezeigten Drehmomentwandler verbunden ist und das eine Anzahl diskreter Getriebestellungen, nämlich eine erste Getriebestufe, eine zweite Getriebestufe, eine Antriebsstellung, eine Neutralstellung, eine Rückwärts-Stellung und eine Parkstellung aufweist. Das Automatikgetriebe ist beispielsweise mit der Steuereinheit 1000 verbunden, die die Schaltvorgänge entsprechend vorgegebenen Schaltmustern in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Maschinendrehzahl, Maschinenlastbedingungen und dergleichen steuert, üblicherweise ist dem Automatikgetriebe ein Getriebe-Wählhebel 14 zugeordnet, der es dem Fahrer gestattet, eine der oben genannten Getriebestellungen auszuwählen. Die Steuerung des Automatikgetriebes durch einen Mikroprozessor, etwa durch die Steuereinheit 1000 ist an sich bekannt und braucht nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Diesbezüglich wird Bezug genommen auf die US-Patentaruneldung Serial No. 678 886, eingereicht am 6. Dezember 1984.
Die Steuereinheit 1000 ist zur Spannungsversorgung über eine Verbindungsleitung 16a mit der Batterie 15 verbunden. In der Verbindungsleitung 1.6a ist ein Batterie-Relais 17 angeordnet, das mit dem Zündschalter verbunden
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ist und eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie 15 und der Steuereinheit 1000 herstellt, wenn sich der Zündschalter 10 entweder in der Zündstellung oder in der Start-Stellung befindet. Die Steuereinheit 1000 ist ferner über eine Hilfs-Verbindungsleitung 16b mit der Batterie 15 verbunden. Die Hilfs-Verbindungsleitung gewährleistet eine dauernde elektrische Verbindung zwischen der Batterie und der Steuereinheit. Die über die Hilfs-Verbindungsleitung 16b zugeführte Batteriespannung dient beispielsweise als Hilfsspannung zur Aufrechterhaltung von Daten in Speichern der Steuereinheit.
Der Zündschalter 10 erzeugt in der Start-Stellung ein Signal, das den Anlaßvorgang der Brennkraftmaschine anzeigt und nachfolgend als "Anlaß-Signal" bezeichnet werden soll. Das Anlaß-Signal des Zündschalters 10 wird der Steuereinheit 1000 über eine Leitung 18 zugeführt. Die Stellung des Gashebels wird mit Hilfe des Gashebel-Positionssensors 33 an die Steuereinheit 1000 gemeldet.
Der Positionssensor umfaßt beispielsweise ein Potentiometer und ist zur Eingabe des Gashebel-Positionssignals in die Steuereinheit 1000 über eine Leitung 19 mit der Steuereinheit verbunden. Ein dem Bremspedal 12 zugeordneter Bremsschalter 34 erzeugt ein Bremssignal, wenn das Bremspedal betätigt wird. Der an sich bekannte Bremsschalter 3 4 dient zum Einschalten der nicht gezeigten Bremsleuchten des Fahrzeugs während eines Bremsvorgangs und ist ferner über eine Leitung 20 mit der Steuereinheit 1000 verbunden, so daß das Bremssignal an die Steuereinheit übertragen wird. Der Parkbremse 13 ist ein Parkbrems-Schalter 35 zugeordnet, der bei Betätigung der Parkbremse 13 geschlossen wird und ein Parkbrems-Signal erzeugt, das der Steuereinheit 1000 über eine Leitung 21 zugeführt wird.
TER MEER'· MÜLLER · STEINMEISTER :_ ; ; Mieskn '..'...'
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Ein Getriebepositionssensor 36 ist dem Getriebe-Wählhebel 14 zugeordnet und erzeugt ein für die ausgewählte Getriebestellung repräsentatives Getriebepositionssig*- nal. Der Getriebepositionssensor 36 ist über eine Leitung 22 mit der Steuereinheit 1000 verbunden. Die
Steuereinheit 1000 ist ferner mit einem in Figur 5
gezeigten Kurbelwellen-Drehmomentsensor 120 verbunden, der das Ausgangsdrehmoment an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abtastet und ein für dieses Ausgangsmoment
TO repräsentatives Kurbelwellen-Drehmomentsignal· erzeugt. Ein derartiger Kurbelwellen-Drehmomentsensor wird beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung
(Tokko) 35-12 447 beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
Die Steuereinheit 1000 ist mit einem weiteren Drehmomentsensor 141 verbunden, der das Drehmoment an der Ausgangswelle des Getriebes überwacht und ein für das Ausgangsdrehmoment des Getriebes repräsentatives Signal er-
zeugt. Dieser Drehmomentsensor soll nachfolgend als
"Ausgangs-Drehmomentsensor" und das von ihm erzeugte
Signal als "Ausgangs-Drehmomentsignal" bezeichnet werden. Die Ausgangswelle des Getriebes ist mit einem Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensor 140 versehen, der ein
Getriebeausgangs-Drehzahlsignal erzeugt. Der Ausgangs-Drehmomentsensor 141 und der Getriebeausgangs-Drehzahlsensor 140 sind über eine Datenleitung 24 mit der Steuereinheit 1000 verbunden.
Ein Kühlmittel-Temperatursensor 122, ein Kurbelwinkelsensor 120 und ein Luftmengensensor 122 sind über eine Datenleitung 23 mit der Steuereinheit 1000 verbunden.
Diese drei Sensoren sollen nachfolgend im Zusammenhang mit Figur 5 näher beschrieben werden.
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Eine von Hand zu bedienende Eingabeeinheit 25 mit einer Betriebsart-Wähleinrichtung gestattet es dem Fahrer, zwischen einer Spar-Betriebsart, einer Normal-Betriebsart und einer Leistungs-Betriebsart des gesamten Antriebssystems des Fahrzeugs zu wählen. Die in den einzelnen Betriebsarten ablaufenden Steuervorgänge sollen weiter unten beschrieben werden. Die Eingabeeinheit 25 ist mit der Steuereinheit 1000 über eine Datenleitung 26 verbunden. Die Steuereinheit 1000 ist ferner über eine Datenleitung 27 mit einer Anzeigeeinheit 28 zur Anzeige verschiedenartiger Informationen verbunden.
Die Steuereinheit 1000 ist ferner mit Radgeschwindigkeitssensoren 42 und 43 verbunden, die die Drehzahl der Antriebsräder 2R,2L bzw. der freilaufenden Räder 1R,1L abtasten. Der Radgeschwindigkeitssensor 42 überwacht die Drehzahl der Antriebsräder und erzeugt ein für die abgetastete Drehzahl repräsentatives Antriebs-Raddrehzahlsignal. Der Radgeschwindigkeitssensor 43 überwacht die Drehzahl der freilaufenden Räder und erzeugt ein dieser Drehzahl entsprechendes Signal, das nachfolgend als Freilauf-Raddrehzahlsignal bezeichnet werden soll.
Derartige Radgeschwindigkeitssensoren können in unterschiedlicher Weise aufgebaut sein. Beispielsweise können Radgeschwindigkeitssensoren verwendet werden, die in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 123 286 beschrieben werden. Auf den Inhalt dieser europäischen Patentanmeldung wird hiermit Bezug genommen.
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Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine.
Das elektronische Steuersystem umfaßt die Steuereinheit 1000, die einen Mikroprozessor aufweist und der ein als Fahrzeug-Informationssystem dienender weiterer Mikroprozessor 2500 zugeordnet ist. Das Steuersystem für die Brennkraftmaschine umfaßt zahlreiche Sensoren und Detektoren wie etwa einen Maschinen-Drehzahlsensor, einen Luftmengenmesser und verschiedene Temperatursensoren zur Erzeugung von Steuerparametern, eine Steuereinheit und Stellglieder zur Steuerung verschiedener Funktionsabläufe in der Brennkraftmaschine wie etwa die Zumessung von Kraftstoff, die Leerlauf-Luftmenge und den Zündzeitpunkt. Das Steuersystem umfaßt weiterhin einen Fehlerwächter zur Abtastung von Fehlern in dem Steuersystem. Der Fehlerwächter überprüft die Arbeitsweise der Steuereinheit sowie die Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren. Die Ergebnisse des Prüf-Vorgangs werden in einem der Steuereinheit 1000 zugeordneten Permanentspeicher 1450 gespeichert. Das Fährzeuginformationssystem dient im beschriebenen Aus-
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führungsbeispiel zur Berechnung einer Anzahl von Informationen, die sich auf eine mit dem Fahrzeug unternommene Fahrt beziehen, wie etwa die Länge der Fahrtstrecke, die Fahrtzeit, die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen. Dem Fahrzeuginformationssystem ist die Eingabeeinheit 25, die beispielsweise durch eine Tastatur gebildet wird, und die Anzeigeeinheit 28 zugeordnet, auf der die errechneten Informationen dargestellt werden.
Die Daten aus dem Permanentspeicher 1450 werden über den Fehlerwächter 1002 der Steuereinheit 1000 und über die Datenübertragungsleitung zu dem Fahrzeuginformationssystem übertragen. Das Fahrzeuginformationssystem unterscheidet, welcher Sensor oder welches Bauteil der Steuereinheit des Maschinen-Steuersystems eine Fehlfunktion aufweist. Auf der Grundlage der Abtastung des fehlerhaften Bauelements oder Sensors liefert das Fahrzeuginformationssystem ein Fehler-Anzeigesignal an die Anzeigeeinheit 28. Durch die Anzeige wird das fehlerhafte Bauelement oder der fehlerhafte Sensor entsprechend dem Fehler-Anzeigesignal angezeigt, und entsprechend dem Signalwert des Fehleranzeigesignals wird der Grad des Fehlers oder der Abweichung angezeigt.
Die Datenausgabe durch den Fehlerwächter erfolgt auf einen Lesebefehl, und die Ergebnisse des Prüfprogramms werden gespeichert, bis der nächste Lesebefehl eintrifft. Der in dieser Weise mit dem Fahrzeuginformationssystem verbundene Fehlerwächter ist nicht nur zur überwachung der Funktion des oben beschriebenen Maschinen-Steuersystems einsetzbar, sondern kann ebenso zur überwachung elektronischer Steuersysteme für das Automatikgetriebe oder zur überwachung eines Antiblockiersystems oder dergleichen eingesetzt werden.
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Figur 4 zeigt das elektronische Steuersystem für die Brennkraftmaschine, bei dem es sich um ein sogenanntes zentralisiertes elektronisches Steuersystem (ECCS) für eine Sechszylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine handelt, der unter der Typenbezeichnung Datsun L bekannt ist. Durch das gezeigte Steuersystem werden die Kraftstoffeinspritzung, die Zündung, der Durchsatz eines Abgas-Rückführungssystems und die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert. Ferner erfolgt eine Steuerung des Kraftstoffdruckes durch eine Steuerung des Betriebs einer Kraftstoffpumpe.
Gemäß Figur 4 steht jeder der Zylinder 112 der Brennkraftmaschine 110 mit einem Luft-Ansaugsystem in Verbindung. Das Luft-Ansaugsystem umfaßt eine Ansaugleitung 121 mit einem Luftfilter 124 zur Reinigung der angesaugten Umgebungsluft, einen als Ansaug-Luftmengensensor 122 dienenden Luftmengenmesser stromabwärts der Ansaugleitung 121 zur Messung des Ansaugluft-Durchsatzes, eine Drosselkammer 128, in der eine operativ mit dem nicht gezeigten Gashebel gekoppelte Drosselklappe 32 zur Steuerung des Ansaugluft-Durchsatzes angeordnet ist, und einen Ansaugkrümmer 132. Der Luftmengensensor 122 umfaßt eine Luftklappe 125 und einen Rheostaten 127. Die Luftklappe 125 ist schwenkbar in dem Ansaugkanal angeordnet, so daß sich ihre Winkelstellung entsprechend dem Luftdurchsatz ändert. Wenn der Luftdurchsatz zunimmt, wird die Luftklappe 125 im Uhrzeigersinn in Figur 4 geschwenkt. Der Rheostat 127 liegt der Luftklappe 125 gegenüber und erzeugt ein Analogsignal, dessen Spannungswert zu dem Ansaugluft-Durchsatz proportional ist. Der Rheostat 127 ist mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, und sein Widerstandswert ist entsprechend der Winkelstellung der Luftklappe 125 und somit in Abhängigkeit von dem
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Luftdurchsatz veränderlich.
In einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist anstelle des Luftklappen-Sensors ein anderer Sensor zur Abtastung des Luftdurchsatzes wie etwa ein Hitzdraht-Sensor oder ein Karman-Wirbelsensor vorgesehen»
Die Drosselklappe 32 ist mit einem Drosselklappensensor 31 versehen. Der Drosselklappensensor 31 umfaßt einen Vollgasschalter, der geschlossen ist, wenn die Drosselklappe über einen vorgegebenen öffnungswinkel hinaus geöffnet ist, und einen Leerlaufschalter, der geschlossen ist, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe kleiner als ein vorgegebener Mindestwert ist.
Ein Drosselklappenschalter der beschriebenen Art wird in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 058 826 beschrieben.
Die Kraftstoff-Einspritzung mit Hilfe von Kraftstoff-Einspritzdüsen 134 wird durch nicht gezeigte elektromagnetische Stellglieder gesteuert, die in die einzelnen Einspritzdüsen integriert sind. Die Stellglieder werden elektrisch durch ein Einspritz-Steuersystem gesteuert, das die Einspritzmengen, die Einspritzzeitpunkte und dergleichen entsprechend Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine auf der Grundlage gemessener Betriebsparameter wie etwa Maschinenlast, Maschinendrehzahl und dergleichen ermittelt. Die Einspritzdüsen sind über eine Kraftstoffleitung, die einen Druckregler 139 aufweist, mit einer Kraftstoffpumpe 137 verbunden. Die Kraftstoffpumpe wird durch ein Kraftstoffpumpen-Relais 135 gesteuert. Ein Beispiel für ein Verfahren 5 zur Steuerung des Kraftstoffdruckes wird in der US-Patent-
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anmeldung 355 157 vom 05. März 1982 und in der DE-OS 29 49 988 beschrieben. Ein weiteres Beispiel für die Steuerung des Kraftstoffdruckes wird in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 58-52 096 beschrieben.
Im gezeigten Beispiel sind die Kraftstoff-Einspritzdüsen 134 in dem Ansaugkrümmer 132 angeordnet. In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung können die Einspritzdüsen jedoch auch in den Brennkammern der Zylinder 112 der Brennkraftmaschine angeordnet sein.
Das Luft-Ansaugsystem umfaßt einen Leerlauf- oder Hilfs-Ansaugkanal 144, dessen eines Ende 146 zwischen dem Luftmengensensor 122 und der Drosselklappe 32 in die Ansaugleitung mündet, während das andere Ende 148 stromabwärts der Drosselklappe 32 in der Nähe des Ansaugkrümmers 132 in die Ansaugleitung mündet. In dem Leerlauf-Ansaugkanal 144 ist ein Leerlauf-Steuerventil 150 zur Steuerung des Luftdurchsatzes durch den Hilfs-Ansaugkanal angeordnet. Das Leerlauf-Steuerventil 150 umfaßt zwei Kammern 152 und 154, die durch eine Membran
156 voneinander getrennt sind, sowie ein Kegelventil 158, das derart in einer Öffnung 157 angeordnet und zwischen zwei Positionen bewegbar ist, daß es die Verbindung zwischen einem stromaufwärtigen Abschnitt 143 und einem stromabwärtigen Abschnitt 145 des Hilfs-Ansaugkanals 144 entweder geöffnet oder geschlossen hält. Der Hilfs-Ansaugkanal 144 wird somit durch das Leerlauf-Steuerventil 150 in zwei Bereiche 143,145 unterteilt, die stromaufwärts bzw. stromabwärts der Öffnung
157 des Steuerventils angeordnet sind. Ein Schaft 160 des Kegelventils 158 ist an der Membran 156 befestigt und mit der Membran beweglich. Die Membran 156 ist
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mit Hilfe einer in der Kammer 152 des Steuerventils 150 angeordneten Schraubendruckfeder 164 nach unten in der Zeichnung vorgespannt, so daß das Kegelventil 158 von einem Ventilsitz 162 abgehoben wird. Auf diese Weise wird das Steuerventil 150 normalerweise in der geöffneten Stellung gehalten, in der es die beiden Abschnitte 143 und 145 des Hilfs-Ansaugkanals 144 über die Ventilöffnung 157 miteinander verbindet.
Die Kammer 154 des Leerlauf-Steuerventils 150 ist zur Atmosphäre hin geöffnet, während die andere Kammer 152 des Steuerventils 150 über einen Vakuumkanal 167 mit einem als Steuer-Vakuumquelle dienenden Druckregelventil 168 verbunden ist. Das Druckregelventil 168 wird durch eine Membran 172 in zwei Kammern 166,170 unterteilt. Die Kammer 166 ist über einen Vakuumkanal 169 mit der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 32 verbunden, so daß der Druck in der Kammer 166 dem Ansaugunterdruck entspricht. Die Kammer 170 des Druckregelventils 168 ist zur Atmosphäre hin geöffnet. An der Membran 172 ist ein Ventilglied 176 befestigt, das einem am Ende des Vakuumkanals 169 ausgebildeten Ventilsitz 178 gegenüberliegt. Die Kammern 166,170 nehmen jeweils eine Schraubendruckfeder 171 bzw. 173 auf. Die Stellung der Membran 172, in der die beiden Schraubendruckfedern 171,173 miteinander im Gleichgewicht sind, soll als Neutralstellung bezeichnet werden. Die Kammer 166 kann auch mit einem Abgasrückführungs-Steuerventil 216 verbunden sein, durch das ein Teil des Abgases aus dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine über eine Abgasrückführungsleitung in den Ansaugkrümmer 132 zurückgeleitet wird.
Die Membran 172 bewegt sich aufwärts oder abwärts entsprechend Änderungen des Gleichgewichts zwischen dem
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Vakuum in der Kammer 166 und dem in die Kammer 170 eingeleiteten Atmosphärendruck. Durch diese Bewegung der Membran 172 wird das Ventilglied 176 auf den Ventilsitz 178 zu oder von diesem weg bewegt. 5
In dem Druckregelventil 168 ist eine weitere Kammer 180 ausgebildet, die mit der Kammer 166 über einen Kanal 182 verbunden ist. Der Kanal 182 ist über einen Steuer-Vakuumkanal 184 mit der Kammer 152 des Vakuum-Steuerventils 150 verbunden. Andererseits ist die Kammer 180 über einen Kanal 186 und einen Abschnitt des Luft-Ansaugsystems stromaufwärts der Drosselklappe 32 mit der Atmosphäre verbunden. Die Kammer 180 wird geteilt durch eine Membran 188, an der ein magnetisches Ventilglied 190 befestigt ist. Das Ventilglied 190 liegt einem Ventilsitz 192 gegenüber, der am Ende des Kanals 182 ausgebildet ist. Ferner ist das Ventilglied 190 einer Erregerspule 194 zugewandt, deren mittlere Stromstärke oder Tastverhältnis durch ein von der Steuereinheit 1000 erzeugtes Steuer-Impulssignal gesteuert wird. Das Steuer-Vakuum zur Steuerung des Öffnungsgrades des Kegelventils 158 des Leerlauf-Steuerventils 150, das dem Leerlauf-Steuerventil über den Vakuumkanal 167 zugeführt wird, wird somit durch das Ausmaß bestimmt, in dem dem Kanal 182 Luft unter Atmosphärendruck aus der Kammer 180 zugeführt wird. Das Ausmaß der Luftzufuhr in den Kanal 182 wird wiederum durch das Tastverhältnis des Steuer-Impulssignals bestimmt.
In den Zylindern 112 der Brennkraftmaschine sind Zündkerzen 199 angeordnet, die entsprechend einer zeitlichen Steuerung Funkenzündungen auslösen. Jede der Zündkerzen 199 ist mit einem Verteiler 198 verbunden, der Hochspannung von einer Zündspule 196 aufnimmt. Der Verteiler 198 wird durch eine Vorrichtung zur Zündvor-
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verstellung gesteuert, durch die der Zündzeitpunkt entsprechend Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine in Richtung auf Frühzündung oder Spätzündung verschoben wird.
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Das Abgassystem der Brennkraftmaschine umfaßt einen Auspuffkrümmer 200, eine Abgasleitung 20 2, einen Abgasreiniger 204, einen Auspufftopf 206 und ein Endrohr 208. Der Auspuffkrümmer 300 ist zu den Zylindern der Brennkraftmaschine geöffnet und nimmt die aus den Zylindern ausgestossenen Abgase auf. Die Abgasleitung 202 steht mit dem Auspuffkrümmer 200 in Verbindung und schließt den Abgasreiniger 204 und den Auspufftopf 20 6 ein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der Abgasreiniger 204 ein Gehäuse 210 und einen in dem Gehäuse angeordneten Dreiwege-Katalysator 212. Der Katalysator 212 oxydiert Kohlenmonoxyd CO und Kohlenwasserstoffe HC und reduziert Stickoxyde NO .
Ein Abgasrückführungskanal 214 ist stromaufwärts des Abgasreinigers 204 an die Abgasleitung 202 angeschlossen. Der Abgasrückführungskanal 214 steht über das Abgasrückführungs-Steuerventil 216 mit dem Ansaugkrümmer in Verbindung. Das Abgasrückführungs-Steuerventil 216 umfaßt ein Ventilglied 218, das mit einem Ventilsitz 220 zusammenwirkt, der an dem dem Ansaugkrümmer 132 zugewandten Ende des Abgasrückführungskanals 214 angeordnet ist. Dem Ventilglied 218 ist ein Vakuum-Stellglied 222 zugeordnet. Eine Membran 224 des Stellgliedes 222 ist über einen Schaft 226 mit dem Ventilglied 218 verbunden. Die Membran 224 teilt das Innere des Stellgliedes 222 in zwei Kammern 228 und 230. Die Kammer 228 ist über einen Kanal 232 mit dem Abgasrückführungskanal 214 verbunden, während die Kammer 230 über einen Steuer-Vakuumkanal 234 mit dem Druckregelventil 168 verbunden ist.
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Eine Einstellfeder 233 zum Vorspannen der Membran 224 ist in der Kammer 230 angeordnet. Der Steuer-Vakuumkanal 224 ist an einen Kanal 236 angeschlossen, der die Kammer 166 des Druckregelventils mit einer Kammer 238 verbindet. Ein Ende des Kanals 236 liegt einem Ventilglied 240 gegenüber, das an einer Membran 242 befestigt ist. An dem Ende des Kanals 236 ist ein Ventilsitz 243 ausgebildet, so daß der Kanal 236 mit Hilfe des Ventilgliedes 240 verschließbar ist. Das Ventilglied 240 weist einen Schaft 244 auf, der in eine Erregerspule 246 ragt.
Das Tastverhältnis der Erregerspule 2 46 wird entsprechend einem Steuersignal gesteuert, das durch eine nachfolgend beschriebene Steuervorrichtung erzeugt wird. Durch das Tastverhältnis der Erregerspule wird die Bewegung des Ventilgliedes 240 in Bezug auf den Ventilsitz 243 gesteuert. Je nach der augenblicklichen Stellung des Ventilgliedes 240 wird Ansaugluft dosiert über den Kanal 186 in den Kanal 236 eingeleitet» Durch die in den Kanal 23 6 eingeleitete Ansaugluft wird das Vakuum, das aus dem Abschnitt des Ansaugkanals 120 stromabwärts der Drosselklappe 32 über den Vakuumkanal 169 in die Kammer 166 gelangt, teilweise entspannt, so daß ein Steuer-Vakuum erzeugt wird. Das auf diese Weise erzeugte Steuer-Vakuum wird zur Steuerung des Betriebs des Abgasrückführungs-Steuerventils 216 über den Steuer-Vaküumkanal 234 in die Kammer 230 des Vakuum-Stellglieds 222 eingeleitet. Auf diese Weise wird eine dosierte Rückführung des Abgases in den Ansaugkrümmer gewährleistet.
Ein Luftregler 250 ist in der Nähe der Drosselkammer 128 angeordnet und regelt den Luftdurchsatz durch die Drosselkammer. Ferner ist im Ansaugsystem ein Kohlekanister 252 zugeordnet, in dem Kohlenwasserstoffdämpfe
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zurückgehalten werden, bis sie bei laufender Brennkraftmaschine mit Hilfe von Spülluft über eine Spülleitung 254 in den Ansaugkrümmer eingeleitet werden. Ein Spülluft-Steuerventil 256 ist geschlossen, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben wird. Durch eine ständig geöffnete Spülungs-Engstelle fließt nur eine kleine Menge an Spülluft in Richtung auf den Ansaugkrümmer. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine zunimmt, wird der Ansaugunterdruck größer und das Spülluft-Steuerventil 256 öffnet, so daß die Dämpfe sowohl durch die Spülluft-Engstelle als auch über die feste Engstelle abgesaugt werden. Die Kohlenwasserstoffe werden in dem Kohlebehälter 252 aufgrund chemischer Wechselwirkung mit der in dem Kohlebehälter enthaltenen Aktivkohle zurückgehalten.
Die in Figur 4B gezeigte Steuereinheit 1000 steuert das Kraftstoff-Einspritzsystem, die Zündanlage, das Abgasrückführungssystem und die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine. Die Steuereinheit 1000 ist mit dem Kühlmittel-Temperatursensor 123 verbunden. Der Temperatursensor 123 ist üblicherweise in einer Kühlmittelkammer 322 eines Zylinderblockes 3 24 der Brennkraftmaschine angeordnet, so daß die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine gemessen wird. Bei dem Kühlmittel-Temperatursignal handelt es sich um ein Analogsignal, dessen Spannungswert zu der gemessenen Kühlmitteltemperatur proportional ist, und daß in ein digitales Signal umgewandelt wird.
Der Temperatursensor 123 umfaßt einen Thermistor, der auf einem in dem Kühlmittelkreislauf angeordneten Thermostat-Gehäuse 326 angeordnet ist.
Der Kurbalwinkelnensor 120 ist ebenfall r, mit der Steuer-
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einheit 1000 verbunden und umfaßt eine an der Kurbelwelle 334 der Brennkraftmaschine befestigte Signalgeberscheibe 332 und eine elektromagnetische Abtasteinrichtung 336. Der Kurbelwinkelsensor 120 erzeugt ein Bezugssignal und ein Kurbelwinkelsignal. Das Bezugssignal wird erzeugt, wenn ein Kolben der Brennkraftmaschine den oberen Totpunkt erreicht, und das Kurbelwinkelsignal wird jeweils nach einer Drehung der Kurbelwelle um einen vorgegebenen Winkel von beispielsweise einem Grad erzeugt.
Ein Beispiel eines derartigen Kurbelwinkelsensors ist in der US-Patentanmeldung 445 552 beschrieben. Wahlweise kann das erfindungsgemäße Steuersystem ferner eine Einrichtung zur Berechnung der Zündzeitpunkte gemäß der europäischen Patentanmeldung 0 0 85 90 9 und ein Unterstüzungssystem gemäß der europäischen Patentanmeldung 0 081 648 aufweisen.
Der mit der Steuereinheit 1000 verbundene Getriebestellungssensor 3 6 ist an dem Getriebe 4 befestigt.
Ein Abgas-Temperatussensor 356 ist an dem Gehäuse 310 des Abgasreinigers befestigt und dient zur überwachung der Abgastemperatur und zur Erzeugung eines der abgetasteten Temperatur entsprechenden Analogsignals, das der Steuereinheit 1000 zugeführt wird. Ein Abgassensor 354, beispielsweise ein Sauerstoffsensor, ist in der Abgasleitung 202 stromaufwärts der Mündung des Abgasrückführungskanals 214 angeordnet. Der Abgassensor 354 überwacht die Sauerstoffkonzentration des Abgases. Das Ausgangsssignal des Abgassensors nimmt einen hohen Wert an, wenn die abgetastete Sauerstoffkonzentration einem Luft/Brennstoff-Verhältnis oberhalb des stöchiometrischen Wertes oder eines geeignet gewählten Wertes
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liegt, und weist andernfalls einen niedrigen Wert auf. Das Ausgangssignal des Abgassensors wird über einen Multiplexer 305 und einen Analog/Digital-Wandler 306 als ~I»-Signal in die Steuereinheit 1000 eingegeben. 5
Der Luftmengensensor 122 ist ebenfalls mit der Steuereinheit 1000 verbunden. Der Rheostat 127 des Luftmengensensors 122 liefert ein Analogsignal, dessen Spannung zu der Ansaugluftmenge proportional ist. Die Steuereinheit 1000 nimmt ferner die Ausgangssignale des Vollgas-Schalters und des Leerlauf-Schalters des Drosselklappensensors 31 auf.
Gemäß Figur 4B ist die Steuereinheit 1000 ferner mit einem Klimaanlagen-Schalter 360, dem Zündschalter 10 und einem Batteriespannungssensor 364 verbunden. Der Klimaanlagen-Schalter 360 ist geschlossen, wenn die Klimaanlage in Betrieb ist. Der Zündschalter TO erzeugt ein Anlaßsignal, wenn der Anlasser in Betrieb ist. Der Batteriespannungssensor 36 4 überwacht die Spannung der Batterie des Fahrzeugs und liefert an die Steuereinheit 1000 ein Signal, das zu der abgetasteten Batteriespannung proportional ist.
Der Abgassensor 35 4 dient zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzmenge unter stabilen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, die im Hinblick auf die Maschinendrehzahl·, die durch den Drosselklappensensor 31 abgetastete Winkelstellung der Drosselklappe, die Fahrzeug-" geschwindigkeit und dergleichen ermittelt werden. Unter stabilen Betriebsbedingungen wird eine rückgekoppelte Regelung der Einspritzmenge auf der Grundlage des Signals des Abgassensors durchgeführt, so daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf den stöchiomotrischon Wort cirnjeregelt werden kann. Dieses Verfahren der Einspritzregelumj
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ist als -!^-Regelung bekannt. Unter instabilen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine wird die Einspritzmenge im wesentlichen auf der Grundlage der Maschinendrehzahl und der Ansaugluftmenge bestimmt. Anstelle der Ansaugluftmenge kann auch der Ansaugunterdruck stromabwärts der Drosselklappe als Parameter berücksichtigt werden. Unter instabilen Betriebsbedingungen wird eine Grund-Einspritzmenge anhand der Maschinendrehzahl und des Ansaugluftdurchsatzes ermittelt und entsprechend anderen Betriebsparametern wie etwa der Stellung des Klimaanlagen-Schalters, der Getriebestellung, der Kühlmitteltemperatur und dergleichen korrigiert.
Die Zündvorverstellung wird allgemein auf der Grundlage der Maschinendrehzahl, des Ansaugluftdurchsatzes, der Kühlmitteltemperatur der Maschine und dergleichen gesteuert.
Die Steuerung der Abgasrückführung erfolgt auf der Grundlage der Maschinendrehzahl, der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine, der Stellung des Zündschalters und der Batteriespannung. Der Abgas-Durchsatz durch den Abgasrückführungskanal· wird anhand der Maschinendrehzahl· und der Grund-Einspritzmenge für die Kraftstoffeinspritzung berechnet, die ihrerseits anhand der Maschinendrehzahl· und -last ermittelt wurde. Das Tastverhältnis des Abgasrüokführungs-Steuerventils wird entsprechend dem ermittelten Abgas-Durchsatz gesteuert.
Die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine wird vorwiegend auf der Grundlage der Kühlmittel·temperatur und der Lastbedingungen der Brennkraftmaschine gesteuert. Bei niedriger Temperatur wird die Leerlaufdrehzahl auf einem von der Kühlmitteitemperatur abhängigen, verhältnismäßig hohen Wert gehaiten. In einem der normalen
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Betriebstemperatur entsprechenden Temperaturbereich wird eine rückgekoppelte Regelung der Leerlaufdrehzahl anhand der Differenz zwischen der Ist-Drehzahl und einer auf der Grundlage der Maschinentemperatur, der Lastbedingungen und anderer Parameter ermittelten Soll-Drehzahl durchgeführt.
Gemäß Figuren 4A und 4B umfaßt die Steuereinheit 1000 einen Fehlerwächter 1002. In der Praxis handelt es sich bei dem Fehlerwächter 100 2 um ein Programm, das in einem Speicher gespeichert ist und durch eine Zentraleinheit 1300 abgearbeitet wird. Die Steuereinheit 1000 ist mit Hilfe eines Prüfanschlusses 2010 mit einer externen Prüfeinheit 2000 verbindbar. Die Prüfeinheit 2000 liefert ein Signal an die Steuereinheit 1000, durch das der Fehlerwächter in Betrieb gesetzt wird, so daß eine Folge von Einzelprüfungen durchgeführt werden kann, die anhand von Eingangssignalen identifiziert werden. Die externe Prüfeinheit 2000 ist in der japanischen Patentveröffentlichung 56-141 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Über einen weiteren Anschluß ist die Steuereinheit 1000 mit dem Fahrzeuginformationssystem verbunden.
Der Fehlerwächter 1002 der Steuereinheit 1000 ist mit einer Fehleranzeige 100 8 verbunden. Der Fehlerwächter 1002 erzeugt ein Fehlersignal, wenn bei einer der Einzelprüfungen ein Fehler festgestellt wird. Auf das Fehlersignal· hin wird durch die Fehleranzeige die Fehlfunktion des Steuersystems angezeigt. Bei der Durchführung des Prüfprogrammes werden die bei. ni.ner Serie von Einzelprüfungen ermittelten Prüfdaten in dem Permanentspeicher 1450 gespeichert. Wenn die Fehleranzeige 1008 aktiviert wird, liefert die Eingabeeinheit 25 des Fahrzeuginformationssystems einen Lesebefehl an
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das Maschinen-Steuersystem, so daß die Prüfdaten aus dem Permanentspeicher 1450 gelesen werden. Auf der Grundlage der zurückgewonnenen Prüfdaten liefert das Fahrzeüginformationssystem das Fehler-Anzeigesignal an die Anzeigeeinheit 28, so daß das fehlerhafte Bauelement und die Fehlerbedingung angezeigt werden.
In Figur 5 sind die Eingangs- und Ausgangsdaten des Steuersystems zusammengefaßt. Die Steuereinheit 1000 ist mit dem Zündschalter 10, dem Getriebestellungssensor 36, dem Gashebel-Positionssensor 33, dem Bremsschalter 34, dem Parkbrems-Schalter 35, dem Kurbelwinkelsensor 120, dem Luftmengensensor 122 und dem Kühlmittel-Temperatursensor 123 verbunden und nimmt das Anlaß-Signal, das Getriebepositionssignal, das Gashebel-Positionssignal, das Bremssignal, das Parkbrems-Signal, das Kurbelwinkel-Bezugssignal und das Kurbelwinkelsignal, das Ansaugluftdurchsatz-Signal und das Kühlmittel-Temperatursignal auf. Die Steuereinheit 1000 ist weiterhin mit dem Kurbelwellen-Drehmomentsensor 121, dem Ausgangs-Drehmo-
mentsensor 141 und dem Ausgangs-Drehzahlsensor 140 verbunden und nimmt von diesen Sensoren das Kurbelwellen-Drehmomentsignal, das Ausgangs-Drehmomentsignal und das Ausgangs-Drehzahlsignal auf. Weiterhin ist die Steuereinheit 1000 mit der Eingabeeinheit 25 verbunden, die die manuelle Eingabe verschiedener Daten einschließlich der Betriebsart-Wähldaten ermöglicht. Das Funktionsschema des Antriebszuges einschließlich der Brennkraftmaschine und des Getriebes wird entsprechend den Betrietysart-Wähldaten verändert. Im gezeigten Ausführungsbeispi^l kann zwischen der Leistungs-Betriebsart, der Normal- j Betriebsart und der Spar-Betriebsart gewählt werden. ι Ein derartiger Betrieb eines Antriebssystems in veränderbaren Betriebsarten ist in der japanischen Patentveröffentlichung 58-13 140 beschrieben worden.
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Mit der Spannungsquelle 15 ist die Steuereinheit 1000 einerseits unmittelbar und andererseits über das Batterie-Relais 17 verbunden.
Die Steuereinheit 1000 steuert das Batterie-Relais 17 mit Hilfe eines Batterie-Relaissteuersignals. Bei diesem Steuersignal handelt es sich um Ein/Aus-Signal, durch das das Relais 17 erregt oder entregt wird. Wenn sich der Zündschalter in der Zündstellung oder der Start-Stellung befindet, liefert die Steuereinheit 1000 das Ein-Signal an das Batterie-Relais 17, so daß das Relais erregt wird. Wenn sich der Zündschalter 10 in der Zündstellung oder Start-Stellung befindet, ist daher die Steuereinheit an die Haupt-Spannungsversorgung angeschlossen. Wenn sich dagegen der Zündschalter in der Stand-Stellung, der Aus-Stellung, oder einer Verriegelungsstellung befindet, in der zur Diebstahlsicherung die Lenkung des Fahrzeugs blockiert ist, so ist die Steuereinheit 1000 nur über die Hilfs-Spannungsversorgung mit der Spannungsquelle verbunden, so daß die Löschung des Inhalts der Speicher der Steuereinheit verhindert wird.
Die Steuereinheit 1000 liefert Ausgabedaten nn die Anzeigeeinheit 28. Die an die Anzeigeeinheit 28 übertragenen Ausgabedaten umfassen beispielsweise Daten über die Betriebsart, die Getriebeposition und dergleichen. Ferner kann es sich bei diesen Daten um die Ergebnisse einer Diagnose des Steuersystems für den Antriebszug handeln. Ein Beispiel einer solchen Datenausgabe ist in der japanischen Patentveröffentlichtung 58-13 140 beschrieben worden.
Die Ansaugluftmenge wird durch die Steuereinheit 1000 in Abhängigkeit von dom .Signal des Gashnbo l.-Por; i t i.onr;-
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sensors 3 3 gesteuert. Das Luftmengen-Steuersignal wird dem Drosselklappen-Stellglied 30 zugeführt, das in der japanischen Patentveröffentlichung 58-25 853 beschrieben ist.
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Bei der Regelung des Ansaugluftdurchsatzes erzeugt die Steuereinheit 1000 anhand des Gashebel-Positionssignals ein Luftmengen-Steuersignal, das für den gewünschten, mit Hilfe des Stellgliedes 30 einzustellenden öffnungsgrad der Drosselklappe 32 repräsentativ ist. Allgemein entspricht der Öffnungsgrad der Drosselklappe 30 dem Grad der Betätigung des Gashebels 11, der durch das Gashebel-Positionssignal repräsentiert wird. Eine Verzögerung zwischen der Eingabe des Gashebel-Positions- signals und der Ausgabe des Luftmengen-Steuersignals beruht zum Teil auf der Tatsache, daß die Geschwindigkeit der Änderung des Öffnungsgrades der Drosselklappe in der Normal-Betriebsart auf eine Standart-Änderungsgeschwindigkeit begrenzt ist. In diesem Fall.ist daher das Beschleunigungs- und Verzögerungsveirhalten der Brennkraftmaschine in einem normalen Ausmaß von den Änderungen der Position des Gashebels abhängig. Wenn die Spar-Betriebsart gewählt wurde, ist die Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe kleiner als in der Normal-Betriebsart. Durch diese Maßnahme wird' die Möglichkeit einer Gemisch-Anreicherung im Rahmen der Einspritzsteuerung verringert, so daß sich insgesamt ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch ergibt.
in der Leistungs-Betriebsart ist die Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe größer als in der Normal-Betriebsart. Dies hat zur Folge, daß die Öffnungsbewegung der Drosselklappe direkter auf die Betätigung des Gashebels anspricht, so daß der Fahrer ein rasches Beschleunigungs- oder Verzögerungsverhalten der Brennkraftmaschine ausnutzen kann.
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Im Leerlauf oder bei auslaufender Brennkraftmaschine wird der öffnungswinkel der Drosselklappe mit Hilfe des auf das Stellglied 30 wirkenden Steuersignals derart gesteuert, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine konstant bleibt, wie in der japanischen Patentveröffentlichung 55-160 137 beschrieben wird. Wenn dagegen ein automatisches Geschwindigkeitsregelungssystem in Betrieb ist, durch das die Maschinendrehzahl oder die Ausgangsdrehzahl des Getriebes derart gesteuert wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem gewünschten Wert gehalten wird, so ermittelt die Steuereinheit 1000 das Luftmengen-Steuersignal anhand der Differenz zwischen der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und der voreingestellten Fahrzeuggeschwindigkeit.
Ein derartiges automatisches Geschwindigkeits-Regelungssystem ist beschrieben worden in den US-Patentschriften 4 434 469, 4 349 739 und 4 451 890.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit 1000 ermöglicht ferner eine Steuerung der Drosselklappe in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment des Antriebssystems. Die Einzelheiten einer derartigen drehmomentabhängigen Regelung der Luftmenge sollen weiter unten erläutert werden.
Das die Kraftstoff-Einspritzung steuernde Signal (Einspritzsignal·) ist ein Impulssignal, das die Öffnungszeit des Einspritzventils steuert und das über die Datenleitung 23 von der Steuereinheit 1000 an das Einspritzventil übermittelt wird. Wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 55-125 334 beschrieben wird, besteht das Grundkonzept der Regelung der Kraftstoff-Einspritzung darin, daß die Öffnungsdauer des Einspritzventils (Einspritzmenge) die zu dem Einspritzdurchsatz proportional ist, auf der Grundlage des Kurbelwinkel. signals und des Luftmongensignals berechnet und an-
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schließend in unterschiedlicher Weise korrigiert wird, und daß das Ergebnis als Einspritz-Steuersignal synchron zu dem Betrieb der Brennkraftmaschine ausgegeben wird. In der Normal-Betriebsart sind die die Kraftstoff-Einspritzmenge betreffenden Informationen, die durch das Einspritz-Steuersignal wiedergespiegelt werden, derart gewählt, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf dem Wert An in Figur 6 gehalten wird. In der Leistungs-Betriebsart und in der Spar-Betriebsart werden durch das Einspritz-Steuersignal abweichende Informationen wiedergegeben, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 6 erläutert werden soll. In Figur 6 ist die Veränderung des Ausgangsdrehmoments T . und des Kraftstoffverbrauchs F A in Abhängigkeit von dem Luft/Brennstoff-Verhältnis (A/F) dargestellt. In der Leistungs-Betriebsart wird die Kraftstoffeinspritzung derart gesteuert, daß sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis A ergibt, das einem maximalen Drehmoment T . entspricht. Das Einspritz-Steuersignal für diese Betriebsart wird erzeugt, in dem man den Grundwert für die Öffnungsdauer des Einspritzventils mit einem bestimmten Wert multipliziert oder zu diesem Grundwert einen bestimmten Wert hinzuaddiert. In der Spar-Betriebsart wird die Kraftstoffeinspritzung derart gesteuert, daß sich das mit A^, bezeichnete Luft/Brennstoff-Verhältnis ergibt, das einem minimalen Kraftstoffverbrauch F entspricht. Das Ein-
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spritz-Steuersignal für diese Betriebsart wird erzeugt, indem man den Grundwert der Öffnungsdauer des Einspritzventils mit Hilfe eines Korrekturkoeffizienten verringert.
Wie in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 57-185 501 und 54-58 165 beschrieben wird, steuert das Zündungs-Steuersignal die Zündenergie und die Zündzeitpunkte, indem synchron mit dem Kurbelwinkel-Bezugssignal die Zeit, während der ein Strom durch eine Primärspule
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der Zündspule fließt, und der Zeitpunkt der Beendigung dieser Stromzufuhr gesteuert werden. Dieses Steuersignal wird von der Steuereinheit 1000 über die Datenleitung 23 übermittelt. Die Zündenergie wird unabhängig von Änderungen der Maschinendrehzahl (Zyklus oder Frequenz des Kurbelwinkelsignals) und von Änderungen der Batteriespannung konstant gehalten, und die Zündzeitpunkte werden anhand der Maschinendrehzahl, des Kurbelwellen-Drehmoments als Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine ermittelt, wobei Abgas-Gesichtspunkte und der Kraftstoffverbrauch berücksichtigt werden. Der Zündzeitpunkt wird auf einen optimalen Zeitpunkt festgelegt, an dem sich ein maximales Drehmoment und ein minimaler Kraftstoffverbrauch ergibt. Es ist daher nicht erforderlich, den Zündzeitpunkt bei einem Wechsel der Betriebsart zu ändern. Der genaue Zündzeitpunkt, bei dem das Drehmoment maximal und der Kraftstoffverbrauch minimal ist, ändert sich jedoch in Abhängigkeit von der oben erwähnten Änderung des Einspritz-Steuersignals und des Luftmengen-Steuersignals und in Abhängigkeit von der nachfolgend beschriebenen Änderung eines Abgasrückführungs-Steuersignals, eines Getriebepositions-Steuersignals und eines Kupplungs-Steuersignals bei einem Wechsel der Betriebsart. Der Zündzeitpunkt muß daher entsprechend angepaßt werden. Zu diesem Zweck wird eine Anzahl von Tabellen der Zündzeitpunkte erstellt. Die Anzahl der Tabellen entspricht der Anzahl der wählbaren Betriebsarten. Eine der ausgewählten Betriebsart entsprechende Tabelle wird ausgewählt und der Berechnung der durch das Zündungs-Steuersignal 222 angegebenen Zündzeitpunkte zugrunde gelegt. In einer alternativen Ausführungsform wird das für die jeweilige Betriebsart geeignete Zündzeitpunkt-Signal dadurch erzeugt, daß die in einer Tabelle zusammengestellten Grund-Zündzeitpunktswerte einheitlich entsprechend der ausgewählten Betriebsart korrigiert werden.
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Wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 55-32 918 beschrieben wird, enthält das Abgasrückführungs-Steuersignal Informationen, die sich auf den Öffnungsgrad des Abgasrückführungs-Steuerventils (und damit auf den Abgasdurchsatz im Rückführungskanal) beziehen. Dieses Steuersignal wird von der Steuereinheit 1000 über die Datenleitung 23 übermittelt. In der Normal-Betriebsart wird der Öffnungsgrad des Abgasrückführungs-Steuerventils, d.h., die zurückgeführte Abgasmenge (Abgasdurchsatz) auf der Grundlage der Maschinendrehzahl und des Kurbelwellendrehmoments ermittelt, wobei die Abgaszusammensetzung und der Kraftstoffverbrauch berücksichtigt werden, so daß sich der in Figur 7 durch En angegebene Abgasrücksführungs-Durch-
satz ergibt. In der Leistungs-Betriebsart und der Spar-Betriebsart enthält das Abgasrückführungs-Steuersignal abweichende Informationen, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 7 erläutert werden soll. Figur 7 veranschaulicht, wie sich das Ausgangsdrehmoment T der Brennkraftmaschine und der Kraftstoffverbrauch F „ in Abhängigkeit vom Abgasrückführungs-Durchsatz ändern. In der Leistungs-Betriebsart entspricht das Abgasrückführungs-Steuersignal einem Durchsatz E , bei dem das Drehmoment T _, maximal ist, während dieses Signal in der Spar-Betriebsart einem Abgasrückführungs-Durchsatz entspricht, bei dem der Kraftstoffverbrauch F miminal ist. Die Änderung des Abgasrückführungs-Steuersignals S beim Umschalten von einer Betriebsart auf eine andere wird beispielsweise mit Hilfe mehrerer Tabellen ausgeführt, deren Anzahl der Anzahl der Betriebsarten entspricht.
Durch ein Getriebepositions-Steuersignal werden Informationen übermittelt, die sich auf ein gewünschts Übersetzungsverhältnis (Getriebeposition) des Getriebes 4
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beziehen. Dieses Signal wird von der Steuereinheit 1000 über die Datenleitung 24 an ein bekanntes Stellglied zur Auswahl der Getriebestufe übermittelt. Das Übersetzungsverhältnis wird auf der Grundlage des Eingangsdrehmoments des Getriebes (Kurbelwellen-Drehmoment) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Ausgangs-Drehzahl des Getriebes) bestimmt, wobei das Antriebsdrehmoment, der Kraftstoffverbrauch und Motorvibrationen berücksichtigt werden. Wie in den offengelegten japanischen Patentanmeidungen 57-47 056, 56-24 255 und 56-24 256 beschrieben wird, steuert das Getriebepositions-Steuersignal eine Anzahl von Gangwechsel-Spulen des Getriebes 4, so daß die gewünschte Getriebeposition eingestellt wird. Die in dem Getriebepositions-Steuersignal S. kodierte Information wird aus verschiedenen Getriebepositions-Tabellen (Schaltmustern) hergeleitet, wie in Figuren 8(a), 8(b) und 8(c) gezeigt ist. Die Tabelle in Figur 8(a) entspricht der Spar-Betriebsart, während die Tabelle gemäß Figur 8(b) der Normal-Betriebsart und die Tabelle gemäß Figur 8(c) der Leistungs-Betriebsart entspricht. Wie sich aus den in diesen Figuren angegebenen Schaltmustern ergibt, verschieben sich die Schaltschwellen 1-2,2-3,3-2 und 2 - 1 beim übergang von Figur 8 (a) über Figur 8(b) zu Figur 8(c) zu höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, so daß eine zunehmende Tendenz besteht, die untere Getriebestufe beizubehalten, bis eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht ist. Somit steht bei dem Schaltschema gemäß Figur 8(a) die Kraftstoff ersparnis im Vordergrund, während bei dem Schaltschema gemäß Figur 8(c) die Leistungssteigerung im Vordergrund steht und das Schaltschema gemäß Figur 8(b) eine mittlete Charakteristik aufweist.
Ein Uberbrückungs-Steuersignal steuert die Verbindung und 5 Trennung von Eingangs- und Ausgangselementen des Drehmoment-
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wandlers des Getriebes 4. Dieses Signal wird von der Steuereinheit 1000 über die Datenleitung 24 an ein herkömmliches Kupplungs-Stellglied 104 übertragen. Wie in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 56-24 255, 56-24 256 und 57-33 253 beschrieben wird, wird das Überbrük-. kungs-Steuersignal auf der Grundlage des Kurbelwellen-Drehmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, wobei der Kraftstoffverbrauch und Vibrationen des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Wie beispielsweise in Figur 9 gezeigt ist, wird der Drehmomentwandler in der Normal-Betriebsart innerhalb eines Betriebsbereiches überbrückt, der durch die durchgezogene Linie L eingeschlossen ist. In der Leistungs-Betriebsart erfolgt die überbrückung des Drehmomentwandlers innerhalb eines von der gestrichelten Linie Lp eingeschlossenen Betriebsbereiches, und in der Spar-Betriebsart erfolgt die überbrückung innerhlab eines durch die strichpunktierte Linie L„ eingeschlossenen Betriebsbereiches. Der Überbrückungs-Bereich für die Normal-Betriebsart deckt denjenigen Bereich ab, in dem keine nennenswerten Fahrzeugvibrationen während der Beschleunigung und Verzögerung auftreten. Der Uberbrückungs-Bereich für die Leistungs-Betriebsart deckt eine kleinere Fläche des Kennfeldes ab als der überbrückungs-Bereich für die Normal-Betriebsart schließt jedoch den Betriebsbereich ein, in welchem eine Überbrückung des Drehmomentwandlers für eine wirksame Abbremsung des Fahrzeugs mit Hilfe der Brennkraftmaschine erforderlich ist, so daß die drehmomentverstärkende Wirkung für eine verbesserte Beschleunigung ausgenutzt wird. Der Uberbrückungsbereich für die Spar-Betriebsart deckt eine hinreichend große Fläche des Kennfeldes ab, so daß keine nennenswerten Vibrationen bei der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs auftreten. Das Überbrückungs-Steuersignal steuert die relative Drehung (den Schlupf) zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen,
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indem die Verbindung oder Kupplung zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen innerhalb des Drehmomentwandlers hergestellt oder gelöst wird, so daß der Drehmomentwandler jeweils in dem Zustand betrieben wird, der für die ausgewählte Betriebsart am besten geeignet ist.
Figur 10 zeigt den Aufbau der Steuereinheit 1000. Eine Signalformer-Schaltung 1100 ist mit der Eingangsseite einer Eingabeschaltung 1200 eines die eigentliche Steuereinheit bildenden Mikroprozessors verbunden. Die Signalformer-Schaltung nimmt das Kurbelwinkel-Bezugssignal und das Kurbelwinkelsignal des Kurbelwinkelsensors 120, das Getriebepositions-Signal des Getriebestellungs-Sensors 36, das Gashebel-Positionssignal des Gashebel-Positionssensors 33, das Bremssignal des Bremsschalters 34, das Parkbrems-Signal des Parkbrems-Schalters 35, das Kurbelwellen-Drehmomentsignal des Kurbelwellen-Drehmomentsensors 121, das Zündschalter-Positionssignal einschließlich des Anlaß-Signals, das Ansaugluft-Durchsatzsignal, das Kühlmittel-Temperatursignal des Temperatursensors 123, das Ausgangs-Drehmomentsignal des Ausgangs-Drehmomentsensors 141 und das Getriebeausgangs-Drehzahlsignal des Ausgangs-Drehzahlsensors 140 auf. Darüber hinaus werden manuell eingegebene Daten einschließlich der Betriebsart-Wähldaten von der Eingabeeinheit 25 über die Signalformer-Schaltung 1100 eingegeben. Die Signalforraer-Schaltung dient zur Unterdrückung des Rausches in den eingegebenen Signalen und zur Dämpfung von Schwingungen dieser Signale, so daß Fehlfunktionen der Steuereinheit 100 infolge von Rauschen oder Störimpulsen verhindert werden. Darüber hinaus werden die Eingangssignale verstärkt und umgeformt, so daß sie mit der Eingabeschaltung 1200 kompatibel sind.
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Die Eingabeschaltung 1200 wandelt sämtliche analogen Eingangssignale wie das Ansaugluft-Durchsatzsignal, das Gashebel-Positionssignal und dergleichen in Digitalsignale um. Darüber hinaus zählt die Eingabeschaltung 1200 Frequenzimpulse während eines vorgegebenen Zeitraumes, um die Signale in digital kodierte Signale umzuwandeln, die als Eingabedaten von der Zentraleinheit 1300 gelesen werden können, und speichert die Signale in entsprechenden internen Registern.
Die Zentraleinheit 1200 arbeitet in diskreten, einheitlichen Zeiteinheiten, die durch ein Taktsignal vorgegeben werden. Das Taktsignal wird von einem oszillierenden Signal abgeleitet, das von einem Kristall-Oszillator 1310 erzeugt wird. Die Zentraleinheit 1300 ist über einen Datenbus 1320 mit der Eingabeschaltung 1200, einem Speicher 1400, einer Ausgabeschaltung 1500 und einem Operations-Zeitgeber 1350 verbunden. Im Betrieb arbeitet die Zentraleinheit ein Steuerprogramm ab, das in einem Masken-ROM 1410 und einem PROM 14 20 des Speichers 1400 gespeichert ist, liest verschiedene Eingabedaten aus den entsprechenden Registern der Eingabeschaltung 1200, führt arithmetische Operationen mit diesen Eingabedaten aus, durch die Ausgabedaten erzeugt werden, und übermittelt diese Ausgabedaten an entsprechende Register in der Ausgabeschaltung 1500. Der Speicher 1400 ist eine Speichereinrichtung, die zusätzlich zu dem oben erwähten Masken-ROM (Nur-Lese-Speicher 1410)und dem PROM (Permanent-Nur-Lese-Speicher) 1420 einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM 1430) und einen Haltespeicher 1450 umfaßt. Der Masken-ROM 1410 dient zur dauerhaften Speicherung von Steuerprogrammen und Daten, die für die Ausführung des Programms benötigt werden. Der PROM 14 20 dient zur dauerhaften Speicherung von Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und von Steuerpro-
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grammen, die je nach Ausführung und Typ der Brennkraftmaschine und des Getriebes geändert werden. Die Daten werden in dem PROM 1420 gespeichert, wenn dieser in dem Steuersystem installiert wird. Der Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 1430 gestattet eine freie Löschung und Änderung der Speicherwerte und wird zur vorübergehenden Speicherung von Zwischenergebnissen der arithmetischen Operationen der Zentraleinheit 1300 und zur vorübergehenden Speicherung der Endergebnisse dieser Operationen benutzt, bevor die Endergebnisse an die Ausgabeschaltung 1500 übermittelt werden. Die Speicherinhalte werden gelöscht, sobald der Mikroprozessor beim Umschalten des Zündschalters 10 in die Aus-Stellung von der Haupt-Spannungsversorgung 107 getrennt wird. Der Haltespeicher 1450 dient zur Speicherung von Daten wie etwa solchen Zwischenwerten und Endwerten der arithmetischen Operationen der Zentraleinheit 1300, die auch nach dem Anhalten des Fahrzeugs noch gespeichert werden sollen. Aufgrund der ständigen Verbindung dieses Speichers mit der Hilfs-Spannungsversorgung 108 wird der Inhalt dieses Speichers auch dann nicht gelöscht, wenn der Mikroprozessor von der Haupt-Spannungsversorgung 107 getrennt wird.
Der Operations-Zeitgeber 1350 dient zur Erweiterung der Kapazität der Zentraleinheit 1300 und umfaßt eine Multiplikationsschaltung zur Beschleunigung der Datenverarbeitung in der Zentraleinheit 1300, ein Intervall-Zeitglied zur Erzeugung eines Unterbrechungssignals nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls und einen freilaufenden Zähler zum Messen der abgelaufenen Zeit zur Auslösung von Verschiebungen zwischen aufeinanderfolgenden Ereignissen und zur Speicherung der Zeitpunkte solcher Ereignisse. Die Ausgabeschaltung 1500 speichert die Ausgabedaten der Zentraleinheit 1300 in entsprechenden
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internen Registern. Ferner dient die Ausgabeschaltung zur Umwandlung dieser Daten in Impulssignale oder binäre Schaltsignale, bevor die Daten an eine Treiberschaltung 1600 übermittelt werden. Die Treiberschaltung 1600 ist ein Leistungsverstärker zur Spannungs- oder Stromverstärkung der Signale der Ausgäbeschaltung 1500 und zur Erzeugung der verschiedenen Ausgangssignale.
Eine Notschaltung 1700 wird durch ein Uberwachungssignal 1710 aktiviert, das durch überwachung der von der Treiberschaltung 1600 erzeugten Signale gewonnen wird. Wenn die Notschaltung aktiviert wird, so bedeutet dies, daß die Zentraleinheit 1300 oder der Speicher 1400 eine Fehlfunktion aufweist. Die Notschaltung 1700 nimmt einige der Signale von der Signalformer-Schaltung 1100 auf und erzeugt.Ausgangssignale 1720, die den weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine 3 und des Getriebes 4 ermöglichen, so daß das Fahrzeug seine Fahrt fortsetzen kann. Darüber hinaus erzeugt die Notschaltung ein Schaltsignal 1730, das das Auftreten einer Fehlfunktion anzeigt. Die Signale 1720 und 1730 gelangen an eine Schalteinheit 1750 und bewirken, daß die Schalteinheit 1750 die Signale der Ausgabeschaltung 1500 blockiert und statt dessen die Ausgangssignale 1720 der Notschaltung 1700 an die Treiberschaltung 1600 weiterleitet, so daß die Fahrt ungefährdet zumindest bis zur nächsten Reparaturwerkstatt fortgesetzt werden kann. Die Bauelemente der Notschaltung dienen zugleich als Fehlerwächter gemäß Figur 5.
Eine Spannungsversorgungsschaltung 1800 ist an die Haupt-Spannungsquelle 17 und an die Hilfs-Spannungsquelle 16 angeschlossen. Die Spannungsversorgungsschaltung 1800 liefert eine konstante 5V-Spannung 1810 von der Haupt-Spannungsquelle 17 an die Eingabeschaltung
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1200, die Zentraleinheit 1330, den Speicher 1400, die Ausgabeschaltung 15OÖ'%nd den Operations-Zeitgeber 1350. Ferner liefert die Spännungsversorgungsschaltung eine weitere konstante 5V-Spannung 1820 an die Notschaltung 1700. Die Spännungsversorgungsschaltung liefert ferner ein für den Ein- oder Aus-Zustand des Zündschalters repräsentatives Signal 1830 an die Eingabeschaltung 1200, ein Rückstellsignal 1840 und ein Halt-Signal 1850, um einen Zugriff der Zentraleinheit 1300 auf den Datenbus 1320 vorübergehend zu verhindern, und eine konstante Spannung 1860 für einen internen Analog/ Digital-Wandler an die Eingabeschaltung 1200 und eine Hauptspannung 1870 an die Signalformer-Schaltung 1100, die Treiberschaltung 1600 und die Schalteinheit 1750.
Weiterhin liefert die Spännungsversorgungsschaltung 1800 eine konstante Spannung 1880 von 5V von der Hilfs-Spannungsquelle 16 an den Haltespeicher 1440, so daß dieser auch nach dem Abschalten der Zündung noch in Betrieb bleibt.
Nachfolgend soll der grundlegende Aufbau der Steuerprogramme für die Arbeitsweise der Steuereinheit anhand von Figur 11 erläutert werden.
Die Steuerprogramme lassen sich im wesentlichen in vier Gruppen unterteilen, nämlich ein Initialisierungsprogramm 3000, eine Hintergrund-Programmgruppe 4000, eine Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 und eine Unterprogrammgruppe 3100.
Wenn der Zündschalter 10 auf Ein geschaltet wird und die Haupt-Spannungsquelle 17 mit der Steuereinheit verbunden wird, so erzeugt die Spannungsversorgungsschaltung 1800 das Rückstellsignal 1840, durch das die Steuerprogramme beginnend bei der Marke RESET in Figur 11 in Lauf
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gesetzt werden. Zunächst wird das Initialisierungsprogramm 3000 in Lauf gesetzt, so daß Anfangswerte in dem RAM 1430 und in den Eingabe- und Ausgabeschaltungen 1200 und 1500 voreingestellt werden (Initialisierung). Nach der Initialisierung wird die wiederholte Durchführung des Hintergrundprogramms 4000 ausgelöst. Diese Programmgruppe umfaßt eine Vielzahl von Programmen, die nacheinander, in einer Ihrer Priorität entsprechenden Reihenfolge ablaufen. Bei Eintreffen eines Unterbrechungssignals wird das Hintergrundprogramm 4000 unterbrochen, wie durch einen gestrichelten Pfeil (1) in Figur 11 veranschaulicht wird. Der Pfeil (1) führt zu der Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000, die bei der Marke INTERRUPT beginnt. In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist auch eine Unterbrechung des Initialisierungsprogramms 3000 möglich.
Nachdem die Ursache für das Unterbrechungssignal idenfiziert ist, wählt die Programmgruppe 5000 aus einer Vielzahl von Programmen, dasjenige Programm aus, das zu der erkannten Ursache der Unterbrechung gehört und setzt dieses Programm in Lauf. Nach der Durchführung des ausgewählten Programms kehrt die Steuerung zu der Stelle zurück, an der die Abarbeitung der Hintergrund-Programmgruppe 4000 unterbrochen wurde, wie durch einen gestrichelten Pfeil (2) veranschaulicht wird. Das Hintergrundprogramm wird daraufhin von der Unterbrechungssteile an fortgesetzt.
Wenn während der Ausführung der Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 ein weiteres Unterbrechungssignal eintrifft, springt die Steuerung erneut zu der Marke INTERRUPT, wie durch den gestrichelten Pfeil (3) veranschaulicht wird, und die Priorität des unterbrochenen Unterbrechungs-Steuerprogramms wird mit der Priorität
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desjenigen Unterbrechungs-Steuerprogramms verglichen, die dem neuen Unterbrechungssignal entspricht. Auf
diese Weise wird entschieden, welches Programm als
nächstes ausgeführt wird. Je nach dem Ergebnis dieses Vergleichs führt das neue Unterbrechungssignal entweder zum Umschalten auf das diesem Signal entsprechende neue Programm, wie durch den gestrichelten Pfeil (4)
veranschaulicht wird, und das ursprüngliche Unterbrechungs -Programm wird anschließend wieder aufgenommen, oder es wird zunächst das ursprüngliche Unterbrechungs-Programm zu Ende geführt, und die Steuerung springt anschließend unmittelbar zu dem Unterbrechungs-Programm das dem neuen Unterbrechungssignal entspricht, wie
durch den gestrichelten Pfeil (5) veranschaulicht
wird.
Von den verschiedenen Programmen der Hintergrund-Programmgruppe 4000 und der Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 können die am häufigsten benötigten Pro-
gramme in die Unterprogrammgruppe 3100 ausgegliedert
werden. Wenn während der Durchführung eines Programms der Hintergrund-Programmgruppe 4000 oder der Unterbrechungs-Steuerpro.grammgruppe 5000 Bedarf für eines
der oben genannten Unterprogramme besteht, so springt die Steuerung zu dem Unterprogramm 3100, wie durch
die gestrichelten Pfeile (6),(8) und (10) veranschaulicht wird. Nach der Durchführung dieses Unterprogramms kehrt die Steuerung unmittelbar zu der selben Stelle
des ursprünglichen Programmes zurück, wie durch die
gestrichelten Pfeile (7) , (9) und (11) veranschaulicht wird. Obgleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann auch die Durchführung eines Unterprogrammes unterbrochen werden.
Wenn die Unterbrechung eines Programmes zu Schwierig-
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keiten führen würde, kann die Befolgung des Unterbrechungssignals bis zum Ende dieses Programmes verhindert werden.
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Steuerprogramme soll auf die in Figur 12 aufgelisteten Steuerprogramme Bezug genommen werden.
Wenn der Zündschalter 10 auf Ein geschaltet wird und die Haupt-Spannungsquelle 17 mit der Steuereinheit verbunden wird, wird das Rückstellsignal 1840 erzeugt, so daß das Initialisierungsprogramm 3000 bei einer bestimmten, als "Rückstellvektor-Adresse" bezeichneten Adresse gestartet wird. Das Initialisierungsprogramm 3000 dient zur Vorbereitung der Durchführung verschiedener nachfolgender Programme, indem Anfangswerte in der Zentraleinheit 1300, dem RAM 1430 und den Eingabe- und Ausgabeschaltungen 1200 und 1500 voreingestellt werden. Dieses Programm löscht alle Speicherplätze des RAM-Speichers, zu denen der Mikrocomputer Zugriff hat, und erzeugt alle die Befehle, die erforderlich sind, um die Eingabeschaltung 1200, die Ausgabeschaltung 1500 und den Operations-Zeitgeber 1350 in Betrieb zu setzen. Die entsprechenden Befehle enthalten einen Befehl zur Freigabe einer Befehlsmaske für die Behandlung der Unterbrechungssignale, einen Befehl zum Einstellen einer Frequenzzeitgebef-Unterbrechung, einen Befehl zum Einstellen einer Meßzeit für die Messung verschiedener Drehzahlen und Fahrzeuggeschwindigkeiten und einen Befehl zum Einstellen eines Anfangszustands für die einzelnen Ausgaberegister. Nach der Initialisierung wird ein Befehl, der die Durchführung von Unterbrechungen ermöglicht, an die Zentraleinheit 1300 übermittelt.
Die Durchführung des Hintergrundprogramrnes 4000 wird
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während des normalen Betriebes der Zentraleinheit 1300 fortgesetzt, d.h., solange kein Erfordernis für Unterbrechungen besteht. Die Hintergrund-Programmgruppe 4000 besteht aus Arbeitsprogrammen mit niedriger Dringlichkeit wie etwa Arbeitsprogrammen, die eine lange Rechenzeit· benötigen, oder Arbeitsprogrammen zur Berechnung stationärer Steuerkonstanten. Die Hintergrund-Programmgruppe 4000 umfaßt ein Berechnungsprogramm 4100 zur Berechnung von Steuerdaten für stationäre Maschinenzustände, ein Berechnungsprogrannm 4200 für Niedriggeschwindigkeits-Korrekturdateniein Lern- oder Programmierungs-Steuerprogramm 4300 und ein Prüfprogramm 4400. Diese Programme werden zyklisch in einer vorgegebenen Reihenfolge abgearbeitet. Auf diese Weise erzeugt die Steuereinheit 1000 kontinuierlich Ausgangssignale
15. während des stationären oder stabilen Betriebs des Kraftfahrzeugs .
Die Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 wird in Betrieb gesetzt, nachdem der Betrieb der Hintergrund-Programmgruppe 4000 (oder ggf. des Initialisierungsprogramms 3000) unterbrochen wurde. Die Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 umfaßt ein Zeitgeber-Unterbrechungsprogramm 5100 (5110,5120,5130), ein Winkelübereinstimmungs-Unterbrechungsprogramm 5200 (5210), ein Analog/Digital-Umwandlungsprogramm 5300, ein Extern-Unterbrechungsprogramm oder privilegiertes Unterbrechungsprogramm 5400 (5410), ein Umdrehungsmessungs-Unterbrechungsprogramm 5500 (5510) , ein Impuls-Unterbrechungsprogramm 5600, ein Uberlastungs-Unterbrechungsprogramm 5700 und ein Dateneingangs-Unterbrechungsprogramm 5800 (5810). Sämtliche dieser Unterbrechungsprogramme werden durch entsprechende Unterbrechungsbefehle ausgelöst. Die Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe umfaßt ferner eine Gruppe von Programmen, die nach Prioritäten geordnet sind. Die Prioritäten werden durch ein Vorrang-
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Entscheidungsprogramm 6000 ermittelt. Diese nach Prioritäten geordneten Programme umfassen ein Beschleunigungs-Steuerprogramm 6100, ein Verzögerungs-Steuerprogramm 6200, ein Anfahr-Steuerprogramm 6300, ein Schalt-Steuerprogramm 6400, ein Uberbrückungs-Steuerprogramm 6500, ein Maschinenstillstands-Verhinderungsprogramm 6600, ein Zeit-Synchron-Programm 6700, ein Winkel-Synchron-Programm 6750 und ein Dateneingabe/Ausgabe-Programm 6800.
Das Eintreffen eines Zeitgeber-Unterbrechungsbefehls führt zur Auswahl des Zeitgeber-Unterbrechungsprogrammes 5100, in welchem ein Programm 5120 zur Aktivierung der Analog/Digital-Umwandlung ausgeführt wird. Dieses Programm 5120 steuert die Messung von analogen Eingabesignalen, indem es den Analog/Digital-Wandler und den Multiplexer aktiviert, so daß die analogen Eingabesignale zur weiteren Verwendung in nachfolgenden Steuerzyklen in Digitalsignale umgewandelt werden. Anschließend wird ein Taktsignal-Ausgabeprogramm 5110 ausgeführt. Dieses Programm erzeugt ein Taktsignal mit einer vorgegebenen Periode, das den normalen Betrieb der Zentraleinheit 1300, des Speichers 1400 und der Ausgabeschaltung 1500 anzeigt. Schließlich wird ein Programm 5130 zur Reservierung des Zeit-Synchron-Programmes ausgeführt. Dieses Programm liefert einen Aufruf zur Aktivierung des Zeit-Synchron-Programms 6700 an das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000. Das Zeit-Synchron-Programm legt fest, welche Arbeitsprogramme synchron mit dem Taktsignal ausgeführt werden sollen.
Das Eintreffen eines Winkelübereinstimmungs-Unterbrechungsbefehls (d.h., eines Unterbrechungsbefehls, der immer dann auftritt, wenn der Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Wert erreicht) führt zum Aufruf des Winkelübereinstimmungs-Unterbrechungsprogrammes
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520Ö. Dieses Programm veranlaßt ein Programm 5210, etwa ein Winkelsynchronisierungs-Reservierungsprogramm 5 210 zur Erzeugung einer Aufforderung zur Aktivierung eines Arbeitsprograinmes, das synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt werden muß (Winkelsynchron-Programm 6750) . Diese Aufforderung wird ebenfalls durch das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000 berücksichtigt.
Ein Unterbrechungsbefehl zur Abtastung des Betriebszustands des Analog/Digital-Wandlers führt zum Aufruf eines Programmes 5300 zur Steuerung des Endes der Analog/Digital-Umwandlung* In diesem Programm wird im Anschluß an eine überprüfung/ ob ein den Betrieb des Analog/Digital-Wandlers anzeigendes Programmflag gesetzt ist oder nicht/ eine Entscheidung getroffen, ob die Analog/Digital-Umwandlung abgeschlossen ist. Wenn dies geschehen ist, steuert ein Reservierungsprogramm zur Aktivierung eines vom Betriebszustand abhängigen Arbeitsprogrammes die Speicherung der in Digitalsignale umgewandelten Daten in entsprechenden Speicherplätzen des RAM-Speichers 1430 in Übereinstimmung mit Daten des Analog/Digital-Umwandlungskanals. Dieses Programm ermittelt den Betriebszustand des Fahrzeugs auf der Grundlage des Verhaltens der letzten Werte des Gashebel-Positionssignals und liefert eine Aufforderung zur Aktivierung eines dem betreffenden Betriebszustand entsprechenden Ar- ■ beitsprogramms unter den vom Betriebszustand abhängigen Arbeitsprogramtien (beispielsweise das Eeschleunigungs-Steuerprogramm, das Verzögerungs-Steuerprogramm und das Anlaß-Steuerprogramm) an das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000.
Bei Eintreffen eines externen Unterbrechungsbefehls wird das Extern-Unterbrechungsprogramm 5 400 aufgerufen. Der externe Unterbrechungsbefehl ist ein Not-Unterbrechungsbefehl, der dann erzeugt wird, wenn die Haupt-spanriungsquelle 17 von der Steuereinheit getrennt int. Das Programm
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5400 ruft ein Programm 5410 zum Halten von Daten bei abgeschalteter Spannung auf, durch das Daten, die für die Lern- ober Programmier-Steuerung und dergleichen zurückgehalten werden sollen, von dem RAM-Speicher 14 30 in den Haltespeicher 1450 überschrieben werden.
Bei Eintreffen eines Unterbrechungsbefehls, der das Ende einer Messung der Umdrehung der Brennkraftmaschine anzeigt, wird das Urndrehungsmessungs-Unterbrechungsprogramm 5500 aufgerufen. Dieses Programm aktiviert ein Berechnungsprogramm 5510, durch das die Drehzahl der Brennkraftmaschine gelesen und entschieden wird, ober die Gefahr besteht, daß die Brennkraftmaschine stehenbleibt, und erzeugt eine Anforderung, das Maschinenstillstand-Verhinderungsprogramm 6600 in die Reihe der nach Priorität geordneten Programme aufzunehmen, wenn die Gefahr eines Maschinenstillstands besteht.
Das Impuls-Unterbrechungsprogramm 5600 wird aufgerufen, wenn eine Taste einer Tastatur betätigt wird und in ein Impulssignal von einer externen Einrichtung eintrifft. Dieses Programm ruft ein dem Impulssignal entsprechendes Steuerprogramm auf. Das Uberlastungs-Unterbrechungsprogramm 5700 wird durch einen Unterbrechungsbefehl ausgelöst, der bei Kapazitätsüberschreitung des Zeitgebers erzeugt wird und führt eine vorgegebene Folge von Programmschritten aus.
Das Dateneingangs-Unterbrechungsprogramm 5800 wird durch einen Dateneingangs-Unterbrechungsbefehl ausgelöst und ruft ein Aktivierungsprogramm 5810 für Arbeitsprogramme zur Behandlung von Eingangsdaten auf. Das Programm 5810 speichert die Eingangsdaten in vorgegebenen Speicherplätzen des RAM-Speichers 1430 und liefert ein Aufrufsignal zur Aktivierung des betreffenden Programms zur Verarbeitung 5 der eingegebenen Daten an die Schlange der nach Priorität geordneten Einzelprogramme.
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Das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000 nimmt die verschiedenen Aktivierungs-Aufrufe oder Anforderungen für die durch die oben beschriebenen Unterbrechungs-Steuerprogramme ausgewählten Arbeitsprogramma auf und ändert die binären Signalwerte (Flags) in dem RAM-Speicher 1430, die den angefordeten Arbeitsprogrammen entsprechen, von 0 auf 1. Jedem Arbeitsprogramm
ist anfänglich eine vorgegebene Priorität zugewiesen, und die Reihenfolge der Bit-Stellungen, die diesen Arbeitsprogrammen entsprechen, wird anhand der vorgegebenen Priorität festgelegt. Dieses Programm führt eine Überprüfung durch, beginnend mit den Bits höchster Ordnung und fortschreitend zu Bits niedrigerer Ordnung in dem RAM-Speicher 1430, und wenn ein Aufruf zur Aktivierung eines Programms vorliegt, wird dieses Programm ausgeführt und die Nachfrage-Anzeige wird gelöscht, indem das entsprechende Flag wieder auf 0 gesetzt wird. Wenn das betreffende Arbeitsprogramm beendet ist, wird das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000 erneut in Betrieb gesetzt, und es wird das angeforderte Programm mit der nächstniedrigen Priorität abgearbeitet, und das entsprechende Anforderungssignal wird gelöscht. Nach der Abarbeitung sämtlicher angeforderten Programme kehrt die Steuerung zu dem Hintergrundprogramm 4000 zurück.
Nachfolgend soll eine Gruppe jener Arbeitsprogramme beschrieben werden, die in der Reihenfolge ihrer durch das Programm 6000 festgelegten Prioritäten ausgeführt werden. Das Beschleunigungs-Steuerprogramm 6100 berechnet Ausgabe-Steuerdaten, die sich auf die optimale Kraftstoff-Einspritzmenge, den Zündzeitpunkt, den Abgasrückführungs-Durchsatz, die Ansaugluftmenge, das übersetzungsverhältnis und das Drehmomentwandler-Überbrückungsschema für den jeweiligen Grad der Beschleunigung beziehen. Beispielsweise werden diese Para-
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meter bei einer raschen Beschleunigung (d.h., einer raschen Zunahme des Gashebel-Positionssignals) derart gesteuert/ daß sich die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erhöht. Zu diesem Zweck wird die Einspritzmenge erhöht, die Zündung in Richtung Frühzündung verstellt, der Abgasrückführungs-Durchsatz verringert und die Ansaugluftmenge erhöht. Zusätzlich wird die überbrückung des Drehmomentwandlers aufgehoben, und das übersetzungsverhältnis der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl des Getriebes wird erhöht, um das Ausgangsdrehmoment des Getriebes 4 zu steigern.
Das Verzögerungs-Steuerprogramm 6 200 berechnet während der Verzögerung des Fahrzeugs verschiedene Ausgangs-Steuerdaten, die für den abgetasteten Grad der Verzögerung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Maschinendrehzahl optimal sind. Während der Verzögerung wird die Brennkraftmaschine 3 derart gesteuert, daß die Kraftstoff-Einspritzmenge den Wert 0 oder einen sehr kleinen Wert aufweist, und das Getriebe 4 wird derart gesteuert, daß das übersetzungsverhältnis und der Betriebszustand des Drehmomentwandlers derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich die günstigste Verzögerungsrate ergibt.
Das Anfahr-Steuerprogramm 6300 berechnet verschiedene Ausgangsdaten zur Steuerung der Brennkraftmaschine 3 und des Getriebes 4, so daß beim Anfahren des Fahrzeugs ein ausreichend hohes Anfahrdrehmoment zur Verfügung steht, ohne daß die Antriebsräder 2L, 2R durch-. drehen.
Das Schalt-Steuerprogramm 6400 berechnet zahlreiche Ausgangsdaten, die die Wahl der Getriebestufe des
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Getriebes 4, das Ausgangsdrehmoment und die Drehzahl der Brennkraftmaschine 3 steuern, um zu verhindern, daß beim Wechsel der Getriebestufe spürbare Erschütterungen auf die Insassen des Fahrzeugs übertragen werden.
Das überbrückungs-Steuerprogramm 6500 berechnet verschiedene Ausgabedaten zur Steuerung der überbrückung des Drehmomentwandlers und zur Steuerung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine, so daß Stöße bei der überbrückung des Drehmomentwandlers und bei der Aufhebung dieser überbrückung verringert werden.
Das Maschinenstillstands-Verhinderungsprogramm 6600 wird aufgerufen, wenn bei der Durchführung des Programms 5510 ein Zustand festgestellt wird, bei dem übermäßige Änderungen der Maschinendrehzahl auftreten, so daß die Gefahr eines Maschinenstillstands abzusehen ist. Das Programm 5510 berechnet eine kritische Drehzahl als Entscheidungsgrundlage für die Feststellung der Gefahr des Maschinenstillstands. Das Programm 6600 berechnet verschiedene Ausgabe-Steuerdaten, durch die die Brennkraftmaschine 3 und das Getriebe 4 derart gesteuert werden, daß durch eine sofortige Erhöhung der Ausgangsleistung der Maschine und eine Verringerung der Last ein Stillstand der Brennkraftmaschine verhindert wird.
Das ZeitsynchronrProgramm 6700, das am Ende eines jeden Arbeitszyklus aufgerufen und ausgeführt wird, aktualisiert verschiedene Daten und überschreibt die bei dem vorausgehenden Arbeitszyklus berechneten Steuerdaten in die Ausgabeschaltung 1500.
Das Winkel nynohron-Proqr.imm 0750, dan immer dann aufgerufen und ausgeführt wird, wenn der Kurbel-
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winkel der Brennkraftmaschine 3 einen vorgegebenen Wert erreicht, aktualisiert verschiedene Daten und überschreibt Steuerdaten in die Ausgabeschaltung 1500.
Das Dateneingabe/Ausgabe-Steuerprogramm 6800, das immer dann aufgerufen und ausgeführt wird, wenn ein vorgegebenes Zeitintervall vergangen ist oder wenn ein Dateneingangs-Unterbrechungsbefehl auftritt, identifiziert die Inhalte der eintreffenden Daten, speichert die eintreffenden Daten, ändert den Zustand der Steuerung und gibt die Daten aus.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung soll als typisches Beispiel der Fall betrachtet werden, daß der Fahrer die Dateneingabeeinheit 25 betätigt und eine andere Betriebsart wählt. Wenn sich die Betriebsart ändert, nimmt das Unterbrechungs-Steuerprogramm 5000 einen Dateneingangs-Unterbrechungsbefehl auf und wählt das Dateneingangs-Unterbrechungsprogramm 5800 aus. Das Programm 5800 löst das Programm 5810 aus, das eine Anforderung zur Reservierung eines Arbeitsprogramms zur Verarbeitung der eingetroffenen Daten erzeugt, und speichert die ausgewählte Betriebsart, d.h., die Normal-Betriebsart, die Leistungs-Betriebsart oder die Spar-Betriebsart in einem vorgegebenen Speicherplatz des RAM-Speichers 1430 und erzeugt eine Anforderung zur Aktivierung des zu den eingegebenen Daten (der ausgewählten Betriebsart) gehörenden Arbeitsprogramms in dem Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000. Bei Eintreffen dieses Aufrufes setzt das Programm ein vorgegebenes Bit (Flag) an einem dem betreffenden Arbeitsprogramm entsprechenden Speicherplatz des RAM-Speichers 1430 von 0 auf 1. Das Programm 6000 veranlaßt die Ausführung des Dateneingabe-Ausgabe-Programms 6800 und setzt gleich-
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zeitig das Plag auf den Wert O zurück. Das Dateneingabe/ Ausgabe-Programm 6800 erzeugt Befehle, die andere Routinen in Betrieb setzen, so daß das Luftmengen-Steuersignal, das Einspritz-Steuersignal, das Zündzeitpunkt-Steuersignal, das Abgasrückführungs-Steuersignal und das Überbrückungs-Steuersignal in der richtigen Weise erzeugt werden.
Anschließend, nachdem die Steuerung zu dem Hintergrundprogramm 4000 zurückgekehrt ist, werden das Steuerdaten-Berechnungsprogramm für den stationären Zustand, das Korrekturdaten-Berechnungsprogramm 4200 für niedrige Geschwindigkeiten, das Lernprogramm 4300 und das Prüfprogramm 4 400 auf der Grundlage der oben genannten Befehle ausgeführt, so daß die Brennkraftmaschine 3 und das Getriebe 4 entsprechend den Anweisungen des Fahrers gesteuert werden.
Wenn die Daten-Eingabeeinheit 25 nicht in der Lage ist, das Dateneingangs-Unterbrechungssignal zu erzeugen, so können die Funktionen des Programms 5800 (5810) in dem Zeitgeber-Unterbrechungsprogramm 5100 implementiert sein. In diesem Fall führt das Eintreffen eines Zeitgeber-Unterbrechungsbefehls dazu, daß die Steuereinheit 1000 einen Befehl zur Übertragung eines für die ausgewählte Betriebsart repräsentativen Wertes an die Eingabeeinheit 25 liefert. Der die ausgewählte Betriebsart anzeigende Wert löst in der zuvor beschriebenen Weise das Dateneingabe/Ausgabe-Programm 6800 aus. Obgleich bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel von drei verschiedenen Betriebsarten (Normal, Leistung und Spar-Betrieb) ausgegangen wurde, ist die Erfindung auch in solchen Fällen anwendbar, in denen mehr als drei Betriebsarten vorgesehen sind. In diesem Fall ist es jedoch vorzuziehen, die Betriebsart anhand von Zahlenwerten, die mit
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Hilfe eines einzigen Schalters er-zeugt werden, auszuwählen, statt eine der Anzahl der Betriebsarten entsprechende Anzahl von Schaltern vorzusehen. Ferner kann der Wechsel zwischen Betriebsarten weniger abrupt gestaltet werden, in dem einfach eine feinere Abstufung der Betriebsarten vorgenommen wird. Darüber hinaus ist es möglich, einen kontinuierlichen Übergang zwischen Betriebsarten in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Potentiometers vorzusehen. Dabei müssen die Besphränkungen im Hinblick auf Rauschen, Vibrationen und Abgasbestimmungen berücksichtigt werden.
Figur 13 zeigt einige typische Kennlinien für die Änderung der Winkelstellung der Drosselklappe in Abhängigkeit von der Stellung das Gashebels. Die Kurve A in Figur 13 beschreibt die Änderungscharakteristik der Drosselklappenstellung unter normalen oder Standart-Fahrbedingungen. Die Kurve B beschreibt die Anderungscharakteristik bei eingelegtem Rückwärtsgang. Die Kurve C beschreibt die Änderungscharakteristik der Drosselklappen stellung für den Fall, daß das Fahrzeug auf glatter Fahrbahn mit verhältnismäßig niedrigem Reibungskoeffizienten fährt. Die Kennlinien oder Kurven A,B,G sind in Form von Tabellen in Speicherblöcken1430A,B,C des RAM-Speichers 1430 gemäß Figur 10 gespeichert.
Wie in Figur 13 zu erkennen ist, besteht unter Standart-Fahrbedingungen des Fahrzeugs zwischen der Änderung der Winkelstellung der Drosselklappe und der Betätigung des Gashebels annähernd das Verhältnis 1:1. Es besteht somit ein enger Zusammenhang zwischen der Winkelstellung der Drosselklappe und der Stellung des Gashebels. Wenn sich dagegen das Getriebe in der Rückwärts-Stellung befindet oder wenn ein Schlupf der Räder abgetastet wird, wird die Veränderung der Winkelstellung der Drosselklappe
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in Bezug auf die Stellung des Gashebels verringert. Unter diesen Fahrbedingungen ist daher der Grad der Veränderung der Drosselklappen-Winkelstellung kleiner als der Grad der Veränderung der Gashebelstellung.
Figur 14 zeigt ein Drossellklappen-Steuerprogramm das von der Steuereinheit 1000 ausgeführt wird. In dem gezeigten Programm wird zunächst in einem Programmblock 4110 das Gashebelpositionssignal des Gashebel-Positionssensors gelesen. Anschließend wird in einem Programmblock 4120 das Getriebepositionssignal des Getriebepositionssensors 3 6 überprüft und abgetastet, ob sich das Getriebe in der Rückwärts-Stellung befindet. Wenn sich das Getriebe in der Rückwärts-Stellung befindet, erfolgt in einem Programmblock 4130 ein Zugriff auf den Speicherblock 4130B, der die der Kurve B in Figur 13 entsprechenden Koeffizienten enthält, so daß der dem aktuellen Wert des Getriebepositionssignals entsprechende gespeicherte Wert gelesen wird. Der gelesene Wert repräsentiert die Winkelstellung der Drosselklappe. In einem Programmblock 4140 wird daher ein Drosselklappen-Steuersignal erzeugt und an das Stellglied 30 ausgegeben, so daß die Drosselklappe entsprechend dem gelesenen Wert eingestellt wird.
Wenn sich dagegen das Getriebe bei der Abfrage in Block 4120 nicht in der Rückwärts-Stellung, sondern in einer anderen Getriebestellung befindet, wird in einem Programmblock 4150 anhand des Antriebs-Raddrehzahlsignals des Antriebs-Radgeschwindigkeitssensors 4 2 und anhand des Freilauf-Raddrehzahlsignals des Freilauf-Radgeschwindigkeitssensors 43 der Schlupf der Antriebsräder berechnet. Dieser Schlupf S wird durch Auflösen der folgenden Gleichung ermittelt:
5 S= (Vw1 - Vw2)/Vw1
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wobei mit Vw1.der Wert des Antriebs-Raddrehzahlsignals und mit Vw2 der Wert des Freilauf-Raddrehzahlsignals bezeichnet ist.
In einer abgewandelten Ausführungsform wird ein genaueres Verfahren zur Berechnung des Schlupfes eingesetzt. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in den US-Patentanmeldungen vom 12.12.1984 mit den Titeln "MBTHODOFDETECTING SLIP OF DRIVING WHEEL OF AUTOMCTIVE VEHICLE" und "POWER TRAIN CONTROL METHOD FOR SLIP PREVENTION" beschrieben. 10
Nachdem in Block 4150 der Schlupf S der Antriebsräder ermittelt wurde, wird in einem Programmblock 4160 der ermittelte Schlupf S mit einem Bezugswert Sa verglichen, der einen Schwellenwert für den Schlupf der Antriebsräder darstellt. Wenn der tatsächliche Radschlupf S größer oder gleich dem Bezugswert ist, wird in einem Programmblock 4170 auf den Speicherblock 413OC des RAM-Speichers 1430 zurückgegriffen, so daß der Wert für die Winkelstellung der Drosselklappe gelesen wird, der gemäß der Kurve C in Figur 13 von der Winkelstellung des Gashebels abhängt. Auf der Grundlage des in dem Block 4170 gelesenen Wertes wird im Block 4140 das Steuersignal erzeugt und an das Stellglied 30 ausgegeben.
Wenn sich dagegen bei dem Vergleich in Block 4160 ergibt, daß der tatsächliche Radschlupf S kleiner als der Bezugswert Sa ist, so erfolgt in einem Programmblock 4180 ein Zugriff auf den Speicherblock 1430A, und es wird der Wert für die Winkelstellung der Drosselklappe gelesen, der gemäß der Kurve A in Figur 13 von der augenblicklichen Stellung des Gashebels abhängig ist. In dem Block 4140 wird auf der Grundlage des in dem Block 4180 gelesenen Wertes das Steuersignal erzeugt und ausgegeben.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfin-
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dung wird die Winkelstellung der Drosselklappe unmittelbar aus der Stellung des Gashebels abgeleitet, wobei die Charakteristik, gemäß der die Drosselklappenstellung von der Gashebelstellung abhängt, entsprechend Fahrbedingungen des Fahrzeugs ausgewählt wird. In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann jedoch anhand der Gashebelstellung zunächst ein Drehmomentbedarf oder eine Solldrehzahl des die Brennkraftmaschine einschließenden Antriebszuges ermittelt werden, so daß die Winkelstellung der Drosselklappe entsprechend dem ermittelten Drehmomentbedarf oder entsprechend der ermittelten Solldrehzahl gesteuert oder geregelt und auf diese Weise mittelbar in Abhängigkeit von der Gashebelstellung gesteuert wird. In diesem Fall werden die Fahrbedingungen des Fahrzeugs bei der Bestimmung des Drehmomentbedarfs oder der Solldrehzahl berücksichtigt. Während ferner in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Rückwärts-Stellung des Getriebes und der Schlupf der Antriebsräder als Faktoren für die Auswahl der Drosselklappenstellungs-Gashebelstellungs-Charakteristik benutzt werden, können erfindungsgemäß auch andere für die Fahrbedingungen repräsentative Faktoren verwendet werden. Hier kommen beliebige Faktoren in Frage, die zu dem Ausgangs-Ansprechverhalten des Antriebszuges in Beziehung stehen, wie etwa der durch ein Radarsystem überwachte Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und dergleichen.
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Claims (16)

TER MEER-MÜLL E R-S T El N M El ST E R PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeif3tor O 0 UA I O Dipl.-Ing, R E. Müller .. . . , , _. Triftstrasse 4, Artur-Ladebeck-Stranse D-ΘΟΟΟ MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD WG 84332/253 (2)/SO ·7, St/Wi/sc NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku Yokohama-shi, Kanagawa-ken Japan VORRICHTUNG ZUR STEUERUNG DER ANSAUGLUFTMENGE VON BRENNKRAFTMASCHINEN IN KRAFTFAHRZEUGEN PRIORITÄT: 07. Februar 1984, Japan, Nr, 59-19367 (P) PATENTANSP RUCHE
1. Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, gekennzeichnet durch eine ein manuell betätigtes Bedienungsglied (11) aufweisende Eingabeeinrichtung (11,33) zur Erzeugung eines Luftmengen-Bedarf ssignals ,
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wenigstens einen Sensor (36,42,43) zur Abtastung von Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs anhand vorgegebener, die Fahrbedingungen kennzeichnender Parameter und zur Erzeugung eines für die abgetasteten Fahrbedingungen repräsentativen Fahrbedingungs-Signals,
eine Einrichtung (30,32) zur Steuerung der durch ein Ansaugrohr der Brennkraftmaschine (3) strömenden Ansaugluftmenge entsprechend einem Steuersignal und
eine Steuereinheit (1000) , die unter einer Vielzahl von die Abhängigkeit des Steuersignals von dem Luftmengen-Bedarfssignal angebenden Klassen von Charakteristiken einschließlich einer Standart-Klasse von Charakteristiken für normale Fahrbedingungen in Abhängigkeit von dem Fahrbedingungs-Signal eine den aktuellen Fahrbedingungen entsprechende Klasse von Charakteristiken auswählt und anhand des Luftmengen-Bedarfssignals auf der Grundlage der ausgewählten Charakteristik das Steuersignal erzeugt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren zur Abtastung der Fahrbedingungen einen Getriebepositionssensor (36) zur Abtastung einer speziellen Stellung eines Getriebes (4) des Fahrzeugs umfassen, der das Fahrbedingungs-Signal erzeugt, wenn sich das Getriebe in der speziellen Stellung befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebepositionssensor (36) die Rückwärts-Stellung des Getriebes (4) abtastet und das in der der Rückwärts-Stellung des Getriebes entsprechenden Klasse von Charakteristiken eine kleinere
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Änderung des Steuersignals in Abhängigkeit von der Änderung des Luftmengen-Bedarfssignals als in der Standart-Klasse von Charakteristiken vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren zur überwachung der Fahrbedingungen einen Schlupfsensor (42,43) umfassen, der das Fahrbedingungs-Signal erzeugt, wenn der Schlupf (S) der Räder des Fahrzeugs größer als ein vorgegebener Wert (Sa) ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Schlupfsensor einen Antriebs-Radgeschwindigkeitssensor (42) zur Abtastung der Drehzahl der Antriebsräder (2L,2R) des Fahrzeugs und einen Freilauf-Radgeschwindigkeitssensor (43) zur Abtastung f der Drehzahl der freilaufenden Räder (1L,1R) des Fahrzeugs sowie eine Vergleichseinrichtung umfaßt, die zur Ermittlung des Schlupfes (S) die Drehzahl der Antriebsräder (2L,2R) des Fahrzeugs mit der Drehzahl der nicht angetriebenen Räder (1L,1R) des Fahrzeugs vergleicht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der einem erhöhten Schlupf entsprechenden Klasse von Charakteristiken ein geringerer Grad der Änderung des Steuersignals in Abhängigkeit von Änderungen des Luftmengen-Bedarfssignals als in der Standart-Klasse von Charakteristiken vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
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dadurch gekennze ichne t, daß die Einrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge eine in dem Ansaugrohr angeordnete Drosselklappe (32) und ein elektrisch betätigtes Drosselklappen-Stellglied (30) zur Steuerung des öffnungsgrades der Drosselklappe entsprechend dem Steuersignal umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienungsglied der Eingabeeinrichtung ein Gashebel (11) ist, der mechanisch unabhängig von der Drosselklappe (30) beweglich ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung einen dem Gashebel (11) zugeordneten Gashebel-Positionssensor (33) umfaßt, dessen Ausgangssignal der Stellung des Gashebels (11) entspricht und das Luftmengen-Bedarfssignal bildet.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (1000) auf das Signal des Getriebepositionssensors (36) eine erste Klasse von Charakteristiken (B) und auf das Signal des Schlupfsensors (42,43) eine zweite Klasse von Charakteristiken (C) auswählt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß der ersten Klasse von Charakteristiken (B) der Grad der Änderung des Steuersignals in bezug auf die Änderung des Luftmengen-Bedarfssignals kleiner ist als in der Standard-Klasse von Charakteristiken (A) .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Klasse von Charakteristiken (B) das Steuersignal linear mit dem Wert des Luftmengen-Bedarfssignals zunimmt.
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13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η ze ichne t, daß in der zweiten Klasse von Charakteristiken (C) der Grad der Änderung des Steuersignals in bezug auf die Änderung des Luftmengen-Bedarfssignals kleiner ist als in der Standard-Klasse von Charakteristiken (A).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η ze lehnet, daß in der zweiten Klasse von Charakteristiken (C) das Steuersignal linear mit dem Wert des Luftmengen-Bedarfssignals zunimmt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet/ daß in der zweiten Klasse von Charakteristiken (C) das Steuersignal nichtlinear mit dem Wert des Luftmengen-Bedarfssignals zunimmt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9 bis 15, dadurch gekennze ich net, daß die Eingabeeinrichtung einen Gashebel (1.1) und eine erste arithmetische Einrichtung zur Ermittlung des Luftmengenbedarfs umfaßt, daß die Einrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge eine schwenkbar in dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordnete, mechanisch unabhängig von dem Gashebel (11) bewegliche Drosselklappe (32) und einen Drosselklappen-Servomechanismus (30) zum Einstellen der Drosselklappe in eine dem Steuersignal entsprechende Winkelstellung umfaßt und daß die Steuereinheit eine zweite arithmetische Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals umfaßt.
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