DE4210559C2 - Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen Vorgängen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist aus der DE-27 32 781 A1 ein Brennkraftmaschinensteuersy­ stem mit einem speziellen I/O-Schaltkreis, der einen Zähler (Fig. 2, 61) für Drehzahlimpulse sowie einen Komparator umfaßt, dessen Ausgang wiederum einen Interrupt bereitstellen kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß das bekannte System nicht in allen Betriebsbereichen einer Brennkraftma­ schine optimale Ergebnisse zu liefern vermag. Dies gilt vor allem dann, wenn eine große Zahl von Segmenten bzw. Inkrementen während einer Umdrehung zu be­ rücksichtigen ist, und dies auch bei hohen Drehzahlen. In diesem Fall können sich Probleme bei der zeitkriti­ schen Bearbeitung von Signalen vor folgendem Hinter­ grund ergeben:

Bei einigen Brennkraftmaschinensteuersystemen wird das zentrale Bezugssignal für den Drehwinkel des Motors von einer Kurbelwellen-Zahnscheibe mit bei­ spielsweise 60 -2 Zähnen abgeleitet. Ausgehend von einer Zahnlücke (-2) läßt sich über die Anzahl der Zäh­ ne der momentane Drehwinkel bestimmen. Die Zähne der Zahnscheibe erzeugen am Controller des Steuerge­ rätes Interrupts von hoher Priorität. Davon abgeleitet werden verschiedene Signale berechnet und/oder win­ kelgenau ausgegeben. Je höher nun die Drehzahl ist, umso höher ist auch die Interruptbelastung des Systems, so daß Genauigkeitseinbußen durch Rechenzeitproble­ me auftreten.

Die Interruptbelastung ergibt sich durch Software- Zähler, die bei Auftreten des Zahnsignals bzw. -inter­ rupts dekrementiert werden. Bei den üblichen Systemen mit z. B. dreißig Zähnen pro Arbeitstakt werden jedoch im Schnitt nur fünf Ergebnisse tatsächlich ausgegeben. Das heißt, daß 25 Interrupts ohne Ereignisausgabe bear­ beitet werden müssen und nur dazu dienen, die Softwa­ rezähler zu dekrementieren. Dies stellt mit zunehmen­ der Drehzahl eine erhebliche Softwarebelastung dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System bzw. eine Einrichtung zum Steuern von betriebsparamenterab­ hängigen und sich wiederholenden Vorgängen von Brennkraftmaschinen vorzuschlagen, bei dem die oben genannten Nachteile weitestgehend vermieden werden.

Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es mög­ lich, die oben erwähnte Interruptbelastung des Control­ lers wesentlich zu verringern, und damit die Genauig­ keitseinbußen des Gesamtsystems durch Rechenzeit­ probleme zu minimieren.

Ein erfindungsgemäßer Controller könnte somit auch zur Auswertung von Gebersystemen mit feinerer Zahn­ unterteilung oder hardwareseitig durchgeführter Zahn­ inkrementverfeinerung eines heutigen Gebersystems mit wesentlich mehr Flankenwechseln (Frequenzver­ vielfachung) eingesetzt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Ver­ bindung mit den Unteransprüchen sowie der nachfol­ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Drehzahlsignal von einer Kubelwellenzahn­ scheibe zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Ein­ richtung nach Fig. 2, die in einer Blockdarstellung die wesentlichsten Elemente der Erfindung darstellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in Fig. 1 dargestellte Signal von einer Kurbelwel­ lenzahnscheibe weist 60 -2 Impulse pro Kurbelwellen­ umdrehung auf, entsprechend der Gestaltung der Schei­ be. Diese Gestaltung ermöglicht aufgrund der fehlenden zwei Zähne eine Zylindererkennung und mit den 60 -2 Zähnen eine noch befriedigende Auflösung im Winkel­ bereich.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 betrifft die im Hinblick auf die vorliegende Erfindung wesentlichen Elemente eines Brennkraftmaschinensteuersystems. Er­ gänzend sei auf die Offenbarung der DE-27 32 781 A1 Bezug genommen.

Dieses Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 umfaßt als wesentliches Element einen Abwärtszähler 10, dem ein Komparator 11 sowie ein Zwischenspeicher 12 zuge­ ordnet ist Einem Zähleingang 13 des Abwärtszählers 10 ist ein Mittel zur Erkennung von Zahnflanken 14 vorge­ schaltet, wobei dieses Mittal 14 dann ein Ausgangssignal abgeben kann, wenn sein Signal am Eingang einen Zu­ standswechsel (positive und negative Flanke) oder eine bestimmte Flankenart aufweist (nur negative Flanken oder nur positive Flanken).

Dies ist mit einem in dem Mittel 14 angegebenen Schalter 15 verdeutlicht. Der Eingang dieses Schalters 15 steht wiederum mit einer Signalaufbereitungseinheit 16 in Verbindung, in die vom Kubelwellensensor die in Fig. 1 dargestellten Signale eingespeist werden.

Dem Abwärtszähler 10 ist ein Mittel zu Zählfreigabe 18 zugeordnet, das es auch erlaubt, den Zähler zu star­ ten oder zu stoppen.

Mit 19 ist ein Register bezeichnet, durch dessen Be­ schreiben mit einer "1" auf der entsprechenden Bitposi­ tion der jeweilige im Zwischenspeicher 12 gespeicherte Wert in den Abwärtszähler übernommen wird.

Der Komparator 11 steht ausgangsseitig mit einer Interruptlogik in Verbindung. Vorteilhaft ist, wenn je­ dem Komparatorausgang ein eigener Interruptvektor zugeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist eine Mög­ lichkeit dargestellt, die Anzahl an einzelnen Inter­ uptvektoren zu reduzieren, falls diesbezüglich Be­ schränkungen des Microcontrollers vorliegen. Es wer­ den die verschiedenen Interruptanforderungen in einem Interruptflagbyte zusammengefaßt.

Der Komparator 11 steht ausgangsseitig über einen Schalter 20 mit einem Interrupt-flag-byte-Register 21 in Verbindung, das wiederum über einen Schaltern die an sich bekannte Interrupt-Logik des Controllers bedienen kann.

Mit der in Fig. 2 gezeigten Anordnung hat die erfin­ dungsgemäße Einrichtung folgende Eigenschaften:

• - Mit dem Umschaltmittel 14 besteht eine Um­ schaltmöglichkeit für positive und/oder negative Flankenauswertung eines Drehzahlsignals.
• - Mittels des Schalters 20 sind Interruptflags für Komparatorereignisse sperrbar.
• - Schalter 22 ermöglicht das Sperren von Inter­ ruptflags I A F als solche.
• - Dabei hat das I A F-Flag einen eigenen Inter­ ruptvektor.
• - Die Auswertung des Interruptflagbytes und die Rücksetzung der Interruptflags erfolgt in der Inter­ ruptservice-Routine.
• - Ausgehend vom Latch-Register 19 ist ein Schreibvorgang des Wertes vom Speicher 12 in den Abwärtszähler 10 möglich. Dabei kann der Spei­ cher 12 zu beliebigen Zeiten mit den berechneten Werten für den nächsten Arbeitstakt geladen wer­ den. Zu Beginn eines Arbeitstaktes werden dann diese Werte in den Abwärtszähler 10 übernommen.

Durch Zahnflanken des Geberrades - je nach Stel­ lung des Schalters 15 - wird der Abwärtszähler 10 dekrementiert. Erreicht der Zählerstand Null, wird über den Komparator 11 ein entsprechendes Interruptflag innerhalb des Interruptflagbytes 21 gesetzt. In der Inter­ ruptservice-Routine wird anschließend die Interruptqu­ elle selektiert und das entsprechende Ereignis, z. B. Zün­ dung oder Einspritzung, ausgegeben.

Falls jeder Komparator einen eigenen Interruptvek­ tor besitzt, kann vorteilhafterweise auf die Interruptse­ lektion per Software verzichtet werden.

Wesentlich ist, daß die Einrichtung entsprechend der gewünschten Zahl von Auslösevorgängen eine entspre­ chende Zahl von Abwärtszählern 10, Vergleichern 11 sowie Registern 12 aufweist. Bei einem konkreten Aus­ führungsbeispiel mit einem bestimmten Funktionsum­ fang eines Steuergerätes für eine Brennkraftmaschine sind sechs 8-Bit-Abwärtszähler vorgesehen. Demzufol­ ge weisen auch die Blöcke 18, 19 und 21 eine entspre­ chende Zahl von Ausgängen bzw. Eingängen auf.

Mit anderen Worten: Eine besonders zweckmäßige Lösung ergibt sich,

• - wenn das Zahnsignal eine hohe Zähnezahl von Z » 2 × Zylinderzahl aufweist, und mittelbar oder unmittelbar von der Zahnscheibe abgeleitet ist,
• - das Zahnsignal gleichzeitig mehreren mikropro­ zessorinternen Ereigniszählern (Abwärtszählern 10) zugeleitet wird,
• - den Ereigniszählern (10) jeweils ein getrennter Vergleicher auf Null (11) sowie eine Interruptlogik (20, 21) zugeordnet ist, sowie
• - die Ereigniszähler über den internen Mikropro­ zessor gesteuert direkt les- und beschreibbar sind.

Je nach Bedarf umfaßt die Einrichtung mindestens so viele Ereigniszähler (10) wie auszugebende drehwinkel­ abhängige Ereignisse vorhanden sind.

Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn Mittel (19) vorgesehen sind, durch die mit einem einzi­ gen Befehl (Software-Trigger) die Zwischenspeicher­ werte der Zwischenspeicher (12) für die Ereigniszähler (10) aktivierbar sind.

Claims (9)

1. Einrichtung zum Steuern von betriebsparame­ terabhängigen und sich wiederholenden Vorgän­ gen von Brennkraftmaschinen mit mindestens ei­ nem Mikrocontroller, dem unter anderem ein Sen­ sorsignal von einer Zahnscheibe oder ein aufberei­ tetes Sensorsignal (Frequenzvervielfachung) mit ei­ ner Zähnezahl von Z » 2 × Zylinderzahl zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zahnsignal gleichzeitig mehreren mikro­ prozessorinternen Ereigniszählern (Abwärtszähler 10) zugeleitet wird,
die Ereigniszähler über den internen Mikroprozes­ sor gesteuert direkt les- und beschreibbar sind, so­ wie
den Ereigniszählern (10) jeweils ein getrennter Ver­ gleicher auf Null (11) sowie eine Interruptlogik zu­ geordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens so viele Ereigniszähler (10) wie auszugebende drehwinkelabhängige Er­ eignisse vorhanden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Erreichen des Ereigniszähler­ standes Null über den Komparator (11) ein mikro­ prozessorinterner Interrupt auslösbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die interruptauslösenden Ausgänge der Komparatoren (11) in einem Interruptflagbyte- Register (21) zusammengefaßt werden, daß bei ei­ nem Komparatorereignis ein mikroprozessorinter­ ner Interrupt auslösbar ist und durch Auswertung des Interruptflagbites die Interruptquelle bestimm­ bar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Schaltmitteln (20) die Ausgänge der Komparatoren (11) in das Interruptflagbyte-Register einzeln gesperrt oder freigegeben werden können.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des In­ terruptflagbyte-Registers (21), der auf die mikro­ prozessorinterne Interruptlogik geht, über ein Schaltmittel (22) (enable-bit) geschaltet werden kann.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Umschaltlogik (Umschaltmittel 14) vorhanden ist bezüglich der Flankenauswahl des Zahnsignals.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der berechnete Wert für einen An­ fangswert des Ereigniszählers (10) in einem ge­ trennten Zwischenspeicher (12) gespeichert wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (19) vorgese­ hen sind, durch die mit einem einzigen Befehl (Soft­ ware-Trigger) die Zwischenspeicherwerte der Zwi­ schenspeicher (12) für die Ereigniszähler (10) akti­ vierbar sind.