DE3643337C3 - Verfahren zum Verarbeiten von Regelgrößen in einem Brennkraftmaschinenregelsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten von Regelgrößen in einem Brennkraftma­ schinenregelsystem gemäß dem Oberbegriff von Pa­ tentanspruch 1.

Aus DE-OS 28 45 354 (entspricht US-PS 42 82 573) ist ein Verfahren zum Verarbeiten von Regelgrößen in einem Brennkraftmaschinenregelsystem der eingangs genannten Art bekannt. Hierbei erfolgt die Datenverarbeitung bzw. die Abarbeitung in Abhängigkeit von einer durch ein Synchronimpulssignal ausgelösten Unterbrechung und die Datenverarbeitung erfolgt auch in Abhängigkeit von einer durch das Zeitgeberimpulssignal ausgelösten Unterbrechnung. Bei einer Brennkraftmaschine werden jedoch im höheren Drehzahlbereich in immer kürzer werdenden Intervallen die synchron mit der Brennkraftmaschinendrehzahl erzeugten Impulssignale geliefert, so daß die zur Verfügung stehende Zeit für die Verarbeitung der hierfür erforderlichen Daten immer kürzer wird, so daß bei der Abarbeitung von weiteren Daten die Gefahr einer Limitierung der Verarbeitung für die Daten im Zusammenhang mit dem Synchronimpulssignal besteht, worunter die Zuverlässigkeit der Steuerung der zu regelnden Größen leidet.

Aus US-PS 41 63 282 (entspricht DE-PS 27 42 765) ist ein Verfahren zum Verarbeiten von Regelgrößen in einem Brennkraftmaschinenregelsystem bekannt. Hierbei werden den Regelgrößen, die eine hohe Regelgenauigkeit erfordern, wie die einzuspritzende Kraftstoffmenge und die Zündsteuerung sowie die zurückzuführende Abgasmenge (nachstehend kurz als "EGR" (Gasrückführung bezeichnet) jeweils Prioritäten in Abhängigkeit von der Frequenz zugeteilt, mit denen sie verarbeitet werden, und sie werden dann nach Maßgabe der gegebenen Prioritätsreihenfolge abgearbeitet. Die einzuspritzende Kraftstoffmenge und der Zündfunkensteuereinrichtung, denen hierbei insbesondere die erste Priorität eingeräumt wird, werden verarbeitet, wenn eine Unterbrechung durch das synchron mit der Brennkraftmaschinendrehzahl erzeugte Impulssignal verursacht wird. Nach dieser Abarbeitung der Regelgrößen mit dieser Vorrangpriorität wird die Abgasmenge gemäß EGR oder eine mit einer nachrangigen Priorität versehene Verarbeitung bei einer Unterbrechung vorgenommen, die in Abhängigkeit von einem Zeitgeberimpulssignal verursacht wird. Wenn eine Unterbrechung durch das synchron mit der Brennkraftmaschinendrehzahl erzeugte Impulssignal verursacht wird, währenddem die Abgasmenge gemäß EGR verarbeitet wird, wird die Regelung von der nachrangigen Prioritätsverarbeitung auf die vorrangige Prioritätsverarbeitung übergeben, so daß die einzuspritzende Kraftstoffmenge und die Zünd­ steuereinrichtung als Regelgrößen verarbeitet werden. Nach dem Abschluß dieser prioritätsvorrangigen Abarbeitung kehrt dann die Regelung zu der Verarbeitung der Abgasmenge gemäß EGR zurück. Auch hierbei treten die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der immer kürzer werdenden zur Verfügung stehenden Zeit für die Verarbeitung der Regelgröße bei zunehmender Brennkraftmaschinendrehzahl auf.

In US-PS 39 69 614 ist ein Brennkraftmaschinenregelsystem angegeben, das einen Mikroprozessor zum Verarbeiten von mehreren Regelgrößen, wie die einzuspritzende Kraftstoffmenge, die Zündsteuerung und die gemäß EGR rückzuführende Abgasmenge, basierend auf verschiedenen, die Brennkraftmaschinenbetriebszustände wiedergebenden Einzeldaten, wie die Ansaugluftmenge, die Drehzahl der Brennkraftmaschine usw. enthält. Hierbei ist die Programmierung derart geschaffen, daß simultan unterschiedliche Regelgrößen auf einer Realzeitbasis verarbeitet werden. Da viele Regelgrößen gleichzeitig bei diesem Brennkraftmaschinenregelsystem verarbeitet werden müssen, ist es erforderlich, daß der Mikroprozessor eine so ausreichende Verarbeitungskapazität hat, daß viele arithmetische Operationen zur Erfüllung der vorstehend genannten Erfordernisse ausgeführt werden können. Hierdurch wird die Schaltungsanordnung für die Realisierung des Regelsystems kompliziert und die Herstellungskosten für ein solches Brennkraftmaschinenregelsystem sind sehr hoch.

Aus der DE 30 14 185 A1 (entspricht US 4 355 360) ist ein Verfahren bekannt, bei welchem der Verarbeitung einer ersten Regelgröße, nämlich der Kraftstoffeinspritzung, die höchste Priorität zugeordnet ist. Während der Verarbeitung dieser ersten Regelgröße werden Merker gesetzt, welche die Berechnung von Korrekturwerten für die erste Regelgröße anfordern. Die diesen Merkern entsprechenden Berechnungen werden nach abgeschlossener Verarbeitung der ersten Regelgröße durchgeführt. Erst wenn auch diese Berechnungen abgeschlossen sind, wird bei dem bekannten Verfahren die Verarbeitung einer zweiten Regelgröße, nämlich der Abgasrückführung, aufgenommen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verarbeiten von Regelgrößen der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welches auch bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine eine zuverlässige Bestimmung und Steuerung der Regelgrößen, insbesondere der zum Betrieb der Brennkraftmaschine wesentlichen Regelgrößen, ermöglicht.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zum Verarbeiten von Regelgrößen in einem Brennkraftmaschinenregelsystem, welches die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, in Verbindung mit den Merkmalen seines Kennzeichens gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird bei der Datenverarbeitung für die Regelung der ersten Gruppe von Regelgrößen ein Merker gesetzt, auf dessen Anforderung hin zusätzliche Daten, d. h. solche Daten, die zusätzlich für die Steuerung dieser Gruppe von Regelgrößen verwertbar und verwendbar sind, verarbeitet und abgearbeitet werden. Bei der Verarbeitung hinsichtlich der Regelung der zweiten Gruppe von Regelgrößen wird ebenfalls ein Merker gesetzt, auf dessen Anforderung auch für diese zweite Gruppe von Regelgrößen verwertbare Daten berücksichtigt und abgearbeitet werden. Weitere Daten und zusätzliche Daten können dann durch Aufrufen der Merker gemäß einer vorbestimmten Prioritätsreihenfolge auf Anforderung zu dem Zeitpunkt bearbeitet werden, wenn Unterbrechungen, ausgelöst durch das Synchronimpulssignal oder das Zeitgeberimpulssignal, nicht im Verarbeitungsablauf vorgegeben sind. Somit werden gewisse, zusätzlich für die jeweilige Gruppe von Regelgrößen verwertbaren Daten nur dann abgearbeitet, wenn genügend Zeit hierfür zur Verfügung steht. Die Anforderung dieser Bearbeitung wird durch das Setzen und Aufrufen von Merkern realisiert. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine äußerst effiziente Verarbeitung und Abarbeitung der Daten für die Regelung der Regelgrößen nach Maßgabe ihrer jeweiligen Bedeutung im Hinblick für den Betrieb der Brennkraftmaschine.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Brennkraft­ maschinenregelsystems zur Ausführung eines Ver­ arbeitungsverfahrens nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Arbeitsfolgeablaufes der synchronen Verarbeitung, ausgeführt durch das Brennkraftmaschinenregelsystem,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Arbeitsfolgeablaufes der Zeitgeberverarbeitung, ausgeführt durch das Brennkraftmaschinenregelsystem, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Arbeitsfolgeablaufes der BG-Verarbeitung, die durch das Brennkraft­ maschinenregelsystem ausgeführt wird.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Brennkraftmaschinenregelsystem zur Ausführung eines Verarbeitungsverfahrens nach der Erfindung.

Mehrere Sensoren sind einer Brennkraftmaschine 1 zugeordnet, die einen Kolben 1a hat. Diese Sensoren umfassen einen Ansaugluft­ drucksensor 2 für die Detektion des Drucks P_BA der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft, einen Ansaugluftemperatur­ sensor 3 für die Detektion der Temperatur T_A der Ansaugluft, einen Atmosphärendrucksensor 4 zum Detektieren des Atmosphären­ druckes P_A, einen Kühlmitteltemperatursensor 5 zum Detektie­ ren der Temperatur T_W des Kühlmittels der Brennkraftmaschine 1 und einen Kurbelwinkelsensor 6 zum Erzeugen eines Kurbelwel­ lenimpulses jedesmal dann, wenn der Kolben 1a seinen oberen Tot­ punkt (TDC) erreicht. Diese Sensoren 2, 3, 4, 5, 6 sind mit einem Eingangsteil 8 des Mikroprozessors 7 verbunden, der von einer Linie mit zwei Unterbrechungspunkten in der Zeichnung angedeutet ist. Der Mikroprozessor 7 hat ein Ausgangsteil 9, das beispielsweise mit einer Brennstoffeinspritzeinrichtung 10, die eine Regelgröße der ersten Gruppe darstellt, und einem EGR-Steuerventil 11 und einem Leerlaufsteuerventil 12 ver­ bunden ist, die der zweiten Gruppe von Regelgrößen zugeordnet sind. Der Mikroprozessor 7 enthält auch eine zentrale Verar­ beitungseinheit (CPU) 13, einen Taktgeber 14, einen Festwert­ speicher (ROM) 15, einen Speicher mit direktem Zugriff (RAM) 16 und einen Zeitgeber 17, der mit einem Unterbrecheranschluß (INTR) von CPU 13 verbunden ist. CPU 13, ROM 15, RAM 16, das Eingangsteil 8 und das Ausgangsteil 9 sind über eine Bus-Lei­ tung 18 untereinander verbunden.

Die erste Gruppe von Regelgrößen oder die Kraftstoffeinspritz­ einrichtung 10 und die zweite Gruppe von Regelgrößen oder das EGR-Steuerventil 11 und das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 12 werden von dem Mikroprozessor 7 basierend auf einer Verarbei­ tung der zugeordneten Regelgrößen geregelt, die durch Unter­ brechungen eingeleitet wird.

Zur Regelung der ersten Gruppe von Regelgrößen wird insbesonde­ re die Verarbeitung der Regelgrößen (nachstehend wird dies mit "synchroner Verarbeitung" bezeichnet) durch eine Unterbre­ chung eingeleitet, die durch einen Kurbelwellenimpuls bewirkt wird, der von dem Kurbelwinkelsensor jedesmal erzeugt wird, wenn der Kolben 1a seinen oberen Totpunkt erreicht. Zur Rege­ lung der zweiten Gruppe von Regelgrößen wird die Verarbeitung dieser Regelgrößen (diese werden nachstehend als "Zeitgeber­ verarbeitung" bezeichnet) durch eine Unterbrechung eingeleitet, die durch einen Zeitgeberimpuls bewirkt wird, der von dem Zeit­ geber 17 in jeder vorgegebenen Periode erzeugt wird.

Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden ferner den Verarbeitungsabfolgen für die Regelgrößen der er­ sten und zweiten Gruppe höhere und niedrigere Prioritäten je­ weils in Abhängigkeit von der Verarbeitungsfrequenz durch die Hardware-Auslegung gegeben. Insbesondere wenn eine Unterbre­ chung für die synchrone Verarbeitung gefordert wird, um die erste Gruppe von Regelgrößen zu regeln, während die Zeitgeber­ verarbeitung zur Regelung der zweiten Gruppe von Regelgrößen ausgeführt wird, wird bei der Regelung von der Zeitgeberver­ arbeitung auf die synchrone Verarbeitung übergegangen, da die synchrone Verarbeitung die höhere Priorität hat. Die Zeitge­ berverarbeitung für die zweite Gruppe von Regelgrößen wird wieder aufgenommen, nachdem die synchrone Verarbeitung für die erste Gruppe von Regelgrößen beendet ist.

Das Brennkraftmaschinenregelsystem ist mit einem Programm be­ stückt, das im ROM 15 gespeichert ist, um zusätzlich zu der synchronen Verarbeitung und der Zeitgeberverarbeitung ver­ schiedene andere Verarbeitungsabfolgen (die nachstehend als "Hintergrund-Verarbeitung" oder "BG-Verarbeitung" bezeichnet wer­ den) ausführen, die zur Regelung der Brennkraftmaschine erfor­ derlich sind, wenn die vorstehend genannten Unterbrechungen nicht vorhanden sind.

Fig. 2 zeigt eine Routine für die synchrone Verarbeitung. Die Routine beginnt mit einer Unterbrechung, die durch einen Kur­ belwellenimpuls von dem Kurbelwinkelsensor 6 ausgelöst wird. Zum Bestimmen der mit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 beispielsweise einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne auf der Basis der Kurbelwellen­ impulse ermittelt und die einzuspritzende Grundkraftstoffmen­ ge innerhalb der vorstehend genannten einzuspritzenden Kraft­ stoffmenge wird aus der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne und dem detektierten Wert P_BA des Ansaugunterdrucks in einem Schritt P_1-1 ermittelt. In einem nächsten Schritt P_1-2 werden jene detektierten Einzeldaten, die sich in einer Zeiteinheit nicht nennenswert ändern, wie die Ansauglufttemperatur T_A unter Atmosphärendruck P_A in dieser Routine nicht verarbeitet und es wird ein Merker F = A gesetzt, um die Verarbeitung dieser Einzeldaten anzufordern. Dann wird die einzuspritzende Grundkraftstoffmenge, die im Schritt P_1-1 ermittelt worden ist, durch einen Korrekturwert korrigiert, der zuvor in einer BG-Routine (die später beschrieben wird) ermittelt und in RAM 16 gespeichert worden ist, und es wird ein Kraftstoffeinspritz­ signal an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 in einem Schritt P_1-3 angelegt.

Die Zeitgeberroutine, die in Fig. 3 dargestellt ist, beginnt mit einer Unterbrechung, die durch eine vorbestimmte Periode eines Zeitgeberimpulses von dem Zeitgeber 17 bestimmt ist. In einem Schritt P_2-1 werden die detektierten Signale zur Regelung des EGR-Steuerventils 11 und des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 12 verarbeitet und die Steuersignale werden an diese Ventile 11, 12 angelegt. Einzeldaten, die sich nicht in einem beträcht­ lichen Ausmaß ändern, wie die Kühlmitteltemperatur T_W, werden nicht verarbeitet. Ein Merker F = B wird in einem Schritt P_2-2 gesetzt, um die Verarbeitung dieser Einzeldaten anzufordern.

Fig. 4 zeigt die BG-Routine, die beim Fehlen der für die syn­ chrone Verarbeitung und die Zeitgeberverarbeitung angeforder­ ten Unterbrechung wiederholt ausgeführt wird. In einem Schritt P_3-1 werden zuerst die auszuführenden Jobs geprüft, d. h. es wird geprüft, ob die Merker A, B, . . ., gesetzt sind oder nicht. Hier ist eine Prioritätsreihenfolge vorhanden, die durch die Merker, A, B, . . . vorgegeben ist, und die Verarbeitungsvor­ gänge, die durch die Merker A, B, . . . bezeichnet sind, werden nach Maßgabe der Prioritätsreihenfolge in einem Schritt P_3-2 ausgeführt. Wenn beispielsweise der Merker A eine höhere Priori­ tät als der Merker B hat, wird zuerst der Bearbeitungsvorgang, der dem Merker A zugeordnet ist, ausgeführt und dann wird als nächstes jener ausgeführt, der dem Merker B zugeordnet ist. Nach der Verarbeitung des Schritts P_3-2 wird der entsprechende Merker zurückgesetzt. Wenn diese Merker A, B, . . . nicht gesetzt sind, dann wird eine Verarbeitungsreihenfolge ausgeführt, die zuvor in der BG-Verarbeitung definiert worden ist.

Wie vorstehend bereits beschrieben worden ist, werden jene Einzeldaten, die sich nicht in einem nennenswerten Ausmaß ändern, nicht in den synchronen und Zeitgeber-Verarbeitungs­ routinen verarbeitet, sondern in der BG-Routine. Daher wer­ den die Zeiten, die für die synchrone Verarbeitung und die Zeitgeberverarbeitung erforderlich sind, verkürzt. Als Folge hiervon kann man den Anteil, den die synchrone Verarbeitung in einem höheren Brennkraftmaschinendrehzahlbereich einnimmt, reduzieren und es ist ausreichend Zeit für diese Verarbei­ tungsvorgänge vorhanden, so daß die synchrone Verarbeitung selbst nicht limitiert ist. Insbesondere wenn die Brennkraft­ maschinendrehzahl größer wird, wird die synchrone Verarbei­ tung häufiger eingeleitet und die BG-Verarbeitungszeit wird kürzer. Wenn dies der Fall ist, werden Verarbeitungsvorgänge mit geringerer Priorität übersprungen oder in der BG-Verar­ beitung ausgelassen, woraus eine größere Verarbeitungskapazi­ tät des Mikroprozessors resultiert.

Da bei der vorstehend beschriebenen Auslegung nach der Erfin­ dung die Verarbeitungszeit für die einzuspritzende Kraft­ stoffmenge, die eine häufige Verarbeitung erforderlich macht, verkürzt werden kann, bleibt der Anteil dieser Verarbeitungs­ zeit selbst in einem höheren Brennkraftmaschinendrehzahlbe­ reich kurz. Daher läßt sich das Verarbeitungsvermögen des Mikroprozessors erweitern.

Claims (12)

1. Verfahren zum Verarbeiten von Regelgrößen in einem Brennkraftmaschinenregelsystem, das eine Impulsgene­ ratoreinrichtung zum Erzeugen eines Impulssignales synchron zu der Brennkraftmaschinendrehzahl, eine Zeitgebereinrichtung zum Erzeugen eines Zeitgeber­ impulssignales mit konstanter Periode und einen Mikro­ prozessor umfaßt, wobei der Mikroprozessor einen Unter­ brechereingang aufweist, an dem die Impulssignale als Unterbrechungssignale anliegen, und in Abhängigkeit von den Unterbrechungssignalen Verarbeitungsvorgänge ein­ leitet, um eine Anzahl von Regelgrößen der Brennkraft­ maschine auf Basis von die Betriebszustände der Brenn­ kraftmaschine wiedergebenden Daten zu regeln, welches Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist:

• i) Verarbeiten der Daten in Abhängigkeit von einer durch das synchron mit der Brennkraftmaschinendreh­ zahl erzeugte Impulssignal verursachten Unterbre­ chung, um eine erste Gruppe von Regelgrößen der Anzahl von Regelgrößen zu regeln, und
• ii) Verarbeiten der Daten in Abhängigkeit von einer durch das Zeitgeberimpulssignal verursachten Unter­ brechung, um eine zweite Gruppe von Regelgrößen der Anzahl von Regelgrößen zu regeln,

wobei dann, wenn während der Ausführung von Schritt ii) durch das synchron mit der Brennkraftmaschinendrehzahl erzeugte Impulssignal eine Unterbrechung verursacht worden ist, die Verarbeitung gemäß Schritt ii) unter­ brochen wird, zur Verarbeitung gemäß Schritt i) über­ gegangen wird und die Verarbeitung gemäß Schritt ii) nach Beendigung der Verarbeitung gemäß Schritt i) wiederaufgenommen wird, gekennzeichnet durch die weiteren folgenden Schritte:

• a) Setzen eines ersten Merkers (A) im Schritt i) zur Anforderung einer Verarbeitung von für die Regelung der ersten Gruppe von Regelgrößen verwertbaren zusätzlichen Daten,
• b) Setzen eines zweiten Merkers (B) im Schritt ii) zur Anforderung einer Verarbeitung von für die Regelung der zweiten Gruppe von Regelgrößen verwertbaren zusätzlichen Daten, und
• c) Verarbeiten einer Mehrzahl von weiteren Daten und den zusätzlichen Daten auf Anforderung durch den ersten Merker (A) oder/und den zweiten Merker (B) beim Fehlen von Unterbrechungen, um die Abarbei­ tungseffizienz der Daten in den Schritten i) und ii) zu verbessern, wobei bei gleichzeitigem Vorlie­ gen einer Anforderung durch den ersten Merker (A) und einer Anforderung durch den zweiten Merker (B) die zusätzlichen Daten gemäß einer vorbestimmten Prioritätsreihenfolge verarbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitigem Vorliegen einer Anforderung durch den ersten Merker (A) und einer Anforderung durch den zweiten Merker (B) zuerst die für die Regelung der ersten Gruppe von Regelgrößen verwertbaren zusätzlichen Daten verarbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe von Regelgrößen eine Regelgröße zur Regelung einer Brennstoffeinspritzeinrichtung umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe von Regelgrößen Regelgröße zur Regelung eines EGR-Steuerventils (Abgasrückführungs- Steuerventils) und eines Leerlaufdrehzahlsteuerventils umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Daten des Schritts a) eine Ansauglufttemperatur und einen Atmosphärendruck wiedergeben.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Daten im Schritt b) eine Kühlmitteltemperatur wiedergeben.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeneratoreinrichtung einen Kurbelwinkel­ sensor aufweist, der jedesmal einen Kurbelwellenimpuls erzeugt, wenn sich die Brennkraftmaschine um einen vorbestimmten Kurbelwinkel gedreht hat.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsabläufe mit niedrigeren Prioritäten im Schritt c) übersprungen werden, wenn die Unterbrechung bei einer höheren Frequenz (mit einer höheren Häufigkeit) im Schritt i) angefordert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Daten eine geringe Änderungsrate pro Zeiteinheit haben.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Daten geregelt wird, die durch einen Wert korrigiert sind, der vor den gegenwärtigen zusätzlichen Daten verar­ beitet wurde.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das EGR-Steuerventil und das Leerlaufdrehzahl­ steuerventil mit Daten geregelt werden, die durch einen Wert korrigiert sind, der vor den gegenwärtigen zusätz­ lichen Daten verarbeitet wurde.