DE69014357T2

DE69014357T2 - Fahrzeug-Steuervorrichtung und Steuerverfahren.

Info

Publication number: DE69014357T2
Application number: DE69014357T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kimura; Hiroshi Kuroiwa; Toshimichi Minowa; Toshiharu Nogi; Minoru Ohsuga; Yoshishige Ohyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-03-13
Also published as: EP0388107B1; EP0388107A3; EP0388107A2; KR900015022A; DE69014357D1; JPH02246841A

Description

Allgemeiner Stand der Technik

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug- Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, ein Kraftfahrzeug, das mit mindestens zwei Computern ausgerüstet ist, sowie mit einem Übertragungsweg zwischen den Computern, über den Daten übertragen werden können.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Eine herkömmliche Kraftfahrzeug-Datenverarbeitungsvorrichtung regelt nur die Form der Übertragung und des Empfangs der Daten zwischen einer Mehrzahl von Computern, den Aufbau eines LSI- Kreises zur Übertragung und zum Empfang und die Datenarten (Z.B. Motortemperatur, Drehzahl, Last), wie dies in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 195453/1986 beschrieben ist, doch die Anordnung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs, welches diese Daten verwendet, wurde bis jetzt noch nicht berücksichtigt.
Gemaß dem Stand der Technik wurden ein Steuerverfahren, ein Verfahren zur Übertragung und zum Empfang von Daten, die Datenart und die Synchronisierung für die Datenübertragung und den Datenempfang zur genauen Steuerung eines Kraftfahrzeugs nicht berücksichtigt.
Bei einem System der Verteilung von Computern und deren Verbindung in einem Netzwerk zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs, ist es wünschenswert, daß eine Mehrzahl von Computern die Berechnungsergebnisse untereinander austauscht, bzw. daß die Computer gemäß dem Inhalt der Steuerdaten simultan betrieben werden. Bei dem dem Stand der Technik entsprechenden System ist die Steuerung jedoch auf jeden Computer beschränkt und der Vorteil eines Computernetzwerksystems wird nicht zum größten Vorteil genutzt.
In dem Artikel "Coming from Detroit: Networks on Wheels", erschienen in I.E.E.E. Spectrum, Juni 1986, wird auf den Seiten 53-59 ein Multiplex-Netzwerk offenbart, das in einer Kraftfahrzeugumgebung eingesetzt wird, und insbesondere auf der Seite 57 des Artikels wird ein Hochgeschwindigkeits- Datenschnellbus offenbart, der die Computer zur Steuerung der Motorzündeinstellung auf der Basis der Ausgaben verschiedener Sensoren miteinander verbindet.
In US-A-4760275 werden Mikroprozessoren zur Steuerung des Motors und der Stoßdämpfer eines Kraftfahrzeugs offenbart, wobei die Mikroprozessoren über einen Datenbus miteinander verbunden sind. Die Mikroprozessoren steuern entsprechende Geräte, welche Steuerdaten über einen Datenbus austauschen, und die Mikroprozessoren führen gemäß von ihnen zugeordneten Sensoren gewonnenen Steuerparametern Steueroperationen aus, wobei die Steuerparameter über den Datenbus ausgetauscht werden. Das genannte U.S. Patent bildet den Oberbegriff der gegenständlichen anhängigen Ansprüche. Die Mikroprozessoren des U.S. Patents sind zwar miteinander verbunden, doch ihre entsprechenden Sensoren arbeiten unabhängig voneinander.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verteilte Computer zu betreiben, die als miteinander kooperierende Steuereinrichtungen dienen, so daß sie alle gleichzeitig gesteuert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeug-Steuervorrichtung, mit:
ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen zur Einstellung erster bzw. zweiter steuerbarer Parameter eines Fahrzeuges;
ersten und zweiten Steuereinrichtungen, die mit den ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen verbunden sind, so daß sie die ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen entsprechend steuern;
einem Signalübertragungsweg, der die ersten und zweiten Steuereinrichtungen miteinander verbindet; und
Übertragungseinrichtungen zur Übertragung eines Signals von der ersten Steuereinrichtung über den Übertragungsweg zu der zweiten Steuereinrichtung, wobei das Signal durch die erste Steuereinrichtung bestimmt wird und einen zu steuernden Zustand darstellt;
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung eine Verarbeitung zur Berechnung eines ersten gesteuerten Parameters auf der Basis der gespeisten Daten ausführt und auf der Basis des so berechneten ersten gesteuerten Parameters entscheidet, ob die zweite Steuereinrichtung zusammen mit der ersten Steuereinrichtung betrieben werden muß, und wobei die erste Steuereinrichtung bei einem erforderlichen gemeinsamen Betrieb ein Ausgangssignal erzeugt, welches einen Befehl umfaßt, der eine gemeinsame Anforderung an den Übertragungsweg anzeigt; und
wobei die zweite Steuereinrichtung einen Verarbeitungsvorgang zur Berechnung des zweiten steuerbaren Parameters ausführt, und zwar als Reaktion auf das Ausgangssignal, welches den Befehl der gemeinsamen Anforderung umfaßt, der von der ersten Steuereinrichtung erzeugt worden ist; und wobei
die ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen die ihnen zugeordneten ersten und zweiten steuerbaren Parameter gleichzeitig und gemäß den Verarbeitungsergebnissen der entsprechenden ersten und zweiten Steuereinrichtungen steuern.
Vorzugsweise sind mehr als mehr als zwei Einstellungseinrichtungen vorgesehen, wobei jede zur Einstellung eines entsprechenden Parameters des Fahrzeugs dient, und wobei jede Einstellungseinrichtung so angeordnet ist, daß sie von einer entsprechenden Steuereinrichtung gesteuert wird, wobei alle Steuereinrichtungen durch den genannten Übertragungsweg miteinander verbunden sind, wobei die Übertragungseinrichtungen so angeordnet sind, daß sie Daten in einem Zustand über den Übertragunsweg übertragen, der einen zu steuernden Zustand darstellt, der von einer der Steuereinrichtungen an eine ausgewählte andere Steuereinrichtung bestimmt worden ist, wobei die genannte eine Steuereinrichtung und alle ausgewählten anderen Steuereinrichtungen ihre entsprechenden Einstellungseinrichtungen übereinstimmend steuern
Vorzugsweise sind Einrichtungen zur Verleihung einer Priorität für über den Übertragungsweg übertragene Signale vorgesehen.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Signalübertragungsweg um einen Datenschnellbus und bei den Steuereinrichtungen um Mikroprozessoren.
Die Einstellungseinrichtungen können mindestens ein Drossel- Stellglied, eine Kraftstoffeinspritzfahrzeug- Aufhängungsdämpfereinrichtung oder eine Fahrzeug- Aufhängungshöheneinstellungseinrichtung umfassen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Steuereinrichtungen eine Motor-Steuereinrichtung zur Steuerung der Motorparameter, eine Getriebe-Steuereinrichtung zur Steuerung eines Gangwechselvorgangs und eine Drossel-Steuereinrichtung zur Steuerung eines Drosselöffnungswinkels, wobei die Motor- Steuereinrichtung dazu geeignet ist, Motordaten wie etwa die Luftmenge und die Motordrehzahl einzulesen, das Motordrehmoment zu berechnen und die Drehmomentberechnung über den Übertragungsweg an die Getriebe-Steuereinrichtung zu übertragen, wobei die Getriebe-Steuereinrichtung dazu geeignet ist, ein geeignetes Übersetzungsverhältnis zu berechnen und abhängig davon ein Gangwechsel-Stellglied anzutreiben, um einen Gangwechsel zu bewirken, und wenn die Getriebe-Steuereinrichtung die Notwendigkeit eines Ganqwechsels bestimmt, gibt die Getriebe- Steuereinrichtung über den Übertragungsweg ein Signal an die Drossel-Steuereinrichtung ab, wobei die Drossel-Steuereinrichtung so angeordnet ist, daß sie ein Drosselstellglied betätigt, so daß die Drosselklappe in einem erforderlichen Winkel geöffnet wird, so daß ein im wesentlichen ruckfreier Gangwechsel durchgeführt werden kann, wobei das Gangwechsel-Stellglied und das Drossel- Stellglied zueinander synchron wirken.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt die Steuereinrichtung eine Motor-Steuereinrichtung, eine Drossel- Steuereinrichtung und eine Aufhängungs-Steuereinrichtung, wobei die Motor-Steuereinrichtung Signale von einem Gaspedal- Winkelstellungssensor und einem Bremspedal-Winkelstellungssensor empfängt, wobei die Motor-Steuereinrichtung ein Signal, das den Gaspedalwinkel bzw. den Bremspedalwinkel anzeigt, über den Übertragungsweg an die Drossel-Steuereinrichtung und gleichzeitig an die Aufhängungs-Steuereinrichtung abgeben kann, wobei die Drossel-Steuereinrichtung ein Drossel-Stellglied betätigt, und wobei die Aufhängungs-Steuereinrichtung so angeordnet ist, daß sie die Fahrzeug-Fahrhöhe und die Aufhängungsdämpfkraft steuert.
Bei dem genannten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Aufhängungs-Steuereinrichtung so angeordnet, daß sie die Fahrzeughöhen-Stellglieder und die Dämpfkraft-Stellglieder steuert, und bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt die Steuereinrichtung, daß die vorderen Fahrzeugdämpfer ihre Fahrhöhe verringern, wobei die hinteren Fahrzeugdämpfer ihre Fahrhöhe erhöhen, und daß sich das Dämpfkraft-Stellglied versteift, und wenn die Aufhängungs-Steuereinrichtung einen Bremsvorgang feststellt, bewirkt sie eine Erhöhung der Fahrhöhe der vorderen Fahrzeugdämpfer und eine Verringerung der Fahrhöhe der hinteren Fahrzeugdämpfer sowie eine Versteifung des Dämpfkraft- Stellglieds.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Steuereinrichtung eine Motor-Steuereinrichtung, eine Drehmomenterfassungs-Steuereinrichtung und eine Getriebe- Steuereinrichtung, wobei die Motor-Steuereinrichtung mit einer Einrichtung zur Bestimmung eines Zylinders, der einen Arbeitshub ausübt, verbunden ist, und wobei die Motor-Steuereinrichtung dazu geeignet ist, ein Signal an die Drehmoment-Steuereinrichtung abzugeben, das den Zylinder anzeigt, der einen Arbeitshub bewirkt, wobei die Drehmoment-Steuereinrichtung mit den Motor- Kurbelwellendrehmomentsensoren verbunden und dazu geeignet ist, das Motordrehmoment zu berechnen und ein dieses Drehmoment darstellendes Signal über den Übertragungsweg an die Getriebe- Steuereinrichtung und die Motor-Steuereinrichtung zu übertragen, woraufhin die Motor-Steuereinrichtung das berechnete Drehmomentsignal mit vorbestimmten Drebmomentwerten vergleichen kann, so daß dadurch das erforderliche Ausmaß der Drosselöffnung berechnet werden kann, wobei die Getriebe-Steuereinrichtung im wesentlichen synchron dazu ein geeignetes Übersetzungsverhältnis abhängig von dem berechneten Drebmomentsignal der Drehmoment- Steuereinrichtung bestimmt.
Vorzugsweise umfassen die Steuereinrichtungen eine Motor- Steuereinrichtung und eine Klopferfassungs-Steuereinrichtung, wobei die Motor-Steuereinrichtung mit einer Meßfühlereinrichtung verbunden ist, um einen Zylinder zu erfassen, der einen Arbeitshub bewirkt, und wobei die Motor-Steuereinrichtung ferner mit einer Stellgliedeinrichtung verbunden ist, um die Kraftstoffeinspritzbandbreite und die Zündeinstellung zu steuern, wobei die Klopferfassungs-Steuereinrichtung mit einem Klopfsensor verbunden ist, wobei die Motor-Steuereinrichtung einen Zylinder bestimmen kann, der einen Arbeitshub bewirkt, und wobei die Motor-Steuereinrichtung ferner ein diesen Hub darstellendes Signal über den Übertragungsweg an die Klopferfassungs- Steuereinrichtung übertragen kann, wobei die Klopferfassungs- Steuereinrichtung so angeordnet ist, daß sie den Klopfpegel des Klopf sensors erfaßt und ein diesen Zustand darstellendes Signal in Kombination mit einem Zylinderidentifizierungssignal über den Übertragungsweg an die Motor-Steuereinrichtung überträgt, wobei die Motor-Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzbandbreite und die Zündeinstellung für die Stellgliedeinrichtung berechnen kann.
In vorteilhafter Weise umfassen die Steuereinrichtungen eine Diagnose-Steuereinrichtung, die mit einer Mehrzahl von Sensoren verbunden ist, die entsprechende Betriebszustände des Fahrzeugs anzeigen, wobei die Steuereinrichtungen ferner eine Speicher- Steuereinrichtung zum Halten vorbestimmter Datenwerte und eine Anzeige-Steuereinrichtung zur Steuerung einer Anzeige umfassen, wobei die Steuereinrichtungen über den Übertragungsweg miteinander verbunden sind, wobei die Diagnose-Steuereinrichtung Daten von den Sensoren über den Übertragungsweg empfangen kann, um eine Abnormalität zu erkennen, wobei die Abnormalität folgend über den Übertragungsweg an die Speicher-Steuereinrichtung übertragen wird, wobei die Speicher-Steuereinrichtung die empfangenen Daten statistisch auswertet und ein Signal über den Übertragungsweg an die Anzeige-Steuereinrichtung überträgt, welche die Anzeige antreibt, und wobei die Speicher- Steuereinrichtung ein Pseudosignal erzeugen kann, um die ununterbrochene Funktionsweise des Fahrzeugs zu ermöglichen, wenn eine schwerwiegende Abnormalität erfaßt wird.
Vorzugsweise ist die Speicher-Steuereinrichtung so angeordnet, daß sie ein Signal an die Anzeige-Steuereinrichtung abgibt und ein Pseudosignal nur dann erzeugt, wenn abnorme Daten öfter empfangen worden sind, als dies vorbestimmt war.
Vorgesehen ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, umfassend:
Einstellung erster und zweiter steuerbarer Parameter eines Fahrzeuges mit entsprechenden ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen;
Steuerung der ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen mit entsprechenden ersten und zweiten Steuereinrichtungen;
Bereitstellung eines Signalübertragungsweges, der die ersten und zweiten Steuereinrichtungen miteinander verbindet; und
Übertragung eines Signals von der ersten Steuereinrichtung über den Übertragungsweg zu der zweiten Steuereinrichtung, wobei das Signal durch die erste Steuereinrichtung bestimmt wird und einen zu steuernden Zustand darstellt;
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Ausführung einer Verarbeitung in der ersten Steuereinrichtung zur Berechnung eines ersten geregelten Parameters auf der Basis der gespeisten Daten und Entscheidung auf der Basis des so berechneten ersten gesteuerten Parameters, ob die zweite Steuereinrichtung zusammen mit der ersten Steuereinrichtung betrieben werden muß, und wobei die erste Steuereinrichtung bei einem erforderlichen gemeinsamen Betrieb ein Ausgangssignal erzeugt, welches einen Befehl umfaßt, der eine gemeinsame Anforderung an die zweite Steuereinrichtung über einen Übertragungsweg anzeigt;
Ausführung eines Verarbeitungsvorgangs zur Berechnung des zweiten steuerbaren Parameters in der zweiten Steuereinrichtung, und zwar als Reaktion auf das Ausgangssignal, welches den Befehl der gemeinsamen Anforderung umfaßt, der von der ersten Steuereinrichtung erzeugt worden ist; und
Steuerung der ersten und zweiten steuerbaren Parameter durch die ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen, und zwar gleichzeitig zu und gemäß den Verarbeitungsergebnissen der entsprechenden ersten und zweiten Steuereinrichtungen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit durch eine Struktur erfüllt, bei der eine Steuereinrichtung (Computer), wenn diese die Notwendigkeit für eine Steuerung feststellt, Daten an andere Steuereinrichtungen übermittelt, die sich auf die gleiche Steuerfunktion beziehen, so daß die Steuereinrichtungen kooperierend und simultan betrieben werden.
Somit übermittelt die Steuereinrichtung, die die Notwendigkeit für eine Steuerung festgestellt hat, ein Signal, das die Notwendigkeit einer Steuerung anzeigt, oder Daten, die auf den Ergebnissen der Berechnung dieser Steuereinrichtung basieren, an andere Steuereinrichtungen, die eine verwandte Steuerfunktion haben. Dem Signal bzw. den Daten, kann ein Prioritätswert gegenüber auf anderen Übertragungsleitungen übertragener Daten gegeben werden. Somit werden die verwandten Steuereinrichtungen jedesmal mit den Steuerdaten betrieben, wenn die Notwendigkeit für eine Steuerung festgestellt wird.
Da die verwandten Steuereinrichtungen schnell miteinander kooperieren, wird selbst in einem verteilerartigen Computersystem eine ruckfreie Funktionsweise ermöglicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun beispielhaft in bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Steuervorrichtung;
Figur 2 eine genauere Ansicht der Vorrichtung aus Figur 1;
Figur 3 eine genaue Ansicht einer Kommunikationsvorrichtung, die bei dieser Erfindung verwendet wird;
Figur 4 den Aufbau des Datenrahmens;
Figur 5 die Verbindung der Steuereinrichtungen (Computer);
die Figuren 6 bis 11 Flußdiagramme, welche die Funktionsweise der Erfindung darstellen;
Figur 13 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 14 eine schematische Ansicht, die die Verbindungen mit einem Datenschnellbus darstellt;
die Figuren 15 bis 17 Flußdiagramme verschiedener Steuerprogramme;
die Figuren 18(a) und 18(b) kennzeichnende Kurven des Drosselklappenöffnungswinkels und der Beschleunigung gemäß dem Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung, wenn ein Gangwechsel ausgeführt wird;
Figur 19(a) ein Taktdiagramm und die Figuren 19(b) bis 19(d) Abbildungen bezüglich der Verzögerungszeit des Getriebegangwechsels bzw. des Drosselstellglieds;
Figur 20 den Datenfluß bei der Ausführung eines Gangwechsels;
Figur 21 schematisch die Steuerungen des Motors, der Drosselklappe und der Aufhängung;
Figur 22 die Verbindung der Steuereinrichtungen (Computer) zur Bewirkung der Funktionsweise aus Figur 21;
Figur 23 schematisch die Struktur der Steuerung zur Bewirkung der Funktionsweise aus Figur 21;
Figur 24 die Position der Kraftfahrzeugaufhängung;
die Figuren 25 und 26 kennzeichnende Kurven des Kraftfahrzeugs bei der Beschleunigung und der Geschwindigkeitsverringerung;
die Figuren 27 bis 30 Flußdiagramme für Steuereinrichtungen während der Beschleunigung und der Geschwindigkeitsverringerung;
Figur 31 eine kennzeichnende Kurve von Werten, die aus dem Speicher abgerufen worden sind;
Figur 32 ein Flußdiagramm für eine Aufhängungs-Steuereinrichtung;
Figur 33 den Datenfluß zwischen drei Steuereinrichtungen, einschließlich der Aufhängungs-Steuereinrichtung;
Figur 34 eine schematische Ansicht einer Drehmomenterfassungsvorrichtung;
Figur 35 ein Flußdiagramm zu Berechnung des durchschnittlichen Motordrehmoments;
Figur 36 die Verbindung zwischen den seriellen Kommunikations- Steuereinrichtungen (Computern) des Motors und des Getriebes;
Figur 37 den Datenfluß für die Steuereinrichtungen aus Figur 36;
Figur 38 eine schematische Ansicht einer Klopf-Steuervorrichtung;
die Figuren 39 bis 42 Schnittansichten von Klopfsensoren;
die Figuren 43 und 44 Wellenformen der Signale der Klopfsensoren;
Figur 45 eine genaue Ansicht einer Klopf-Steuervorrichtung;
Figur 46 ein Taktdiagramm der Klopfsensoren;
die Figuren 47 und 48 Flußdiagrainme der Klopfsensoren;
Figur 49 den Datenfluß zwischen dem Motor und den Klopf- Steuereinrichtungen;
Figur 50 schematisch eine Diagnosevorrichtung;
Figur 51 die Verbindung zwischen den Diagnose- und den Anzeige- Computern;
Figur 52 die Vorrichtung, die in der Diagnosevorrichtung aus Figur 50 verwendet wird;
Figur 53 die Speicherinhalte des Speichers aus Figur 52; die Figuren 54 bis 57 Flußdiagramme für die Diagnosevorrichtung;
Figur 58 die Speicherinhalte, welche die Pseudodaten erzeugen;
Figur 59 ein Flußdiagramm der Anzeige; und
Figur 60 den Datenfluß zwischen dem Diagnosespeicher und den Anzeige-Steuereinrichtungen.
In den Figuren bezeichnen die gleichen Bezugsziffern übereinstimmende Teile.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 zeigt den gesamten Aufbau eines lokalen Netzes (LAN) eines Kraftfahrzeugs.
Ein System 1 ist mit einer Steuereinheit zur ausschließlichen Verwendung jedes Steuerelements vorgesehen, wie etwa einem Motor, Getriebe, Diagnosevorrichtung, Bremse, Aufhängung, Warnanzeige und Navigationssystem. Jede der Steuereinheiten führt eine Steuerung und Messung eines zugeordneten Elements aus. Nur die Informationen, die für die Funktionsweise erforderlich sind, werden zwischen einer Steuereinheit und einer anderen Steuereinheit auf einem Datenübertragungsbus mit serieller Übertragung übertragen und empfangen.
Es wird nun angenommen, daß in dem System 1 eine mit jedem gesteuerten Element verbundene Steuereinheit und eine Übertragungs- und Empfangsvorrichtung als Knoten 2 bezeichnet werden. Dieses System ist mit exklusiven Knoten versehen, wie etwa mit einer Motor-Steuereinrichtung 3, einer Getriebe- Steuereinrichtung 4, einer Diagnosevorrichtungs-Steuereinrichtung 5, einer Bremsen-Steuereinrichtung 6, einer Aufhängungs- Steuereinrichtung 7, einer Anzeige-Steuereinrichtung 8 und einer Navigations-Steuereinrichtung 9.
Die Figur 2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau jedes Knotens. Eine Kommunikationsvorrichtung 21 ist mit dem Datenübertragungsbus 10 verbunden. Die Kommunikationsvorrichtung 21 überträgt von einem Computer (CPU) 20 bereitgestellte Daten, oder sie steuert über den Datenübertragungsbus 10 empfangene Daten. Die Kommunikationsvorrichtung 21 steuert auch die Taktung für die Datenübertragung, sucht nach Datenfehlern und beurteilt die Prioritätsreihenfolge der Daten. Aufgrund der funktionalen Funktionsfähigkeit der Kommunikationsvorrichtung 21 kann sich die CPU 20 auf die Steuerung der untergeordneten Steuerelemente konzentrieren. Bei dem erforderlichen Vorgang zur Datenübertragung werden Daten in den Speicher einer speziellen Adresse in der Kommunikationsvorrichtung 21 geschrieben, und die Vorrichtung 21 muß die Übertragung über den Datenübertragungsbus fordern. Beim Empfang ist es andererseits nur erforderlich, an die Kommunikationsvorrichtung 21 eine Anforderung für den Empfang zu stellen und die Daten in den Speicher einzulesen. Bei den auf diese Weise übertragenen und empfangenen Daten handelt es sich um Informationen, die für eine Vielzahl von Knoten erforderlich sind, um gleichzeitig verwandte Operationen auszuführen.
Bei dem Aufbau des Knotens 1 ist die CPU 20 mit der Kommunikationsvorrichtung 21 verbunden, und ein RAM 22 und eine Ein-Ausgabe-Schaltung 23 sind mit der CPU 20 verbunden. Die Vorrichtungen 24, wie etwa ein Sensor und ein Stellglied, sind mit der Ein-Ausgabe-Schaltung 23 verbunden, um die Parameter der variablen Elemente zu steuern, an denen sie angebracht sind. Ferner ist es möglich, die Ein-Ausgabe-Schaltung 23 mit der Kommunikationsvorrichtung 21 zu verbinden. Der Knoten 2 weist einen vereinfachten Aufbau auf, wobei die Steuerung nur durch die Ein-Ausgabe-Schaltung 23 ausgeführt wird, die mit der Kommunikationsvorrichtung 21 verbunden ist. Die Figur 3 zeigt die Einzelheiten der Kommunikationsvorrichtung 21. Eine Steuereinheit 31 führt den Befehl aus, der sich auf die Übertragung und den Empfang bezieht, wobei der Befehl von der CPU 20 zugeführt wird. Eine Busschnittstelle 30 führt die Funktion der Entscheidung bezüglich eines Datenfehlers, eines Taktsteuerungsfehlers, usw., aus. Bei der Datenübertragung von der CPU 20 zu einem anderen Knoten werden die Daten über eine Schnittstelle 33 in eine spezielle Adresse in einem Dual-Port-RAM 32 geschrieben. Eine Anforderung bezüglich einer Übertragung wird als nächstes an die Steuereinheit 31 gestellt. Die Steuereinheit 31 tastet den Speicher an dem Dual-Port-RAM 32 ab, um die entsprechenden Daten zu erhalten, und die Einheit überträgt die Daten über die Busschnittstelle 30 an den Datenübertragungsbus 10. Die Bittaktsteuerung der Daten wird von einem Taktgeber 35 geregelt. Eine E-A-Schnittstelle 34 führt die Ausgabe-Eingabe-Steuerung eines Signals der Kommunikationsvorrichtung 21 gemäß einem Befehl der CPU 20 aus.
Die Figur 4 zeigt den Aufbau des Datenrahmens, der dem Datenübertragungsbus 10 bereitgestellt wird. Das Symbol (a) stellt ein Startbit dar, das den Anfang des Datenrahmens anzeigt; (b> stellt Bits dar, welche die Prioritätsstufe anzeigen; (c) stellt ein Steuerbit dar, das die Länge der in (d) abgebildeten Daten anzeigt; (d) stellt einen Datenteil dar; (e) stellt einen Fehlerprüf teil dar; und (f) stellt ein Endbit dar, das das Ende des Datenrahmens anzeigt. Die Bits (b) können durch die CPU 20 festgelegt werden.
Wie dies in Figur 1 dargestellt ist, werden von einem Knoten gemessene und berechnete Daten über den Datenübertragungsbus 10 seriell an die CPUs 20 einer Mehrzahl von Knoten übertragen. Eine Mehrzahl von CPUs 20 arbeitet somit kooperierend für die gleiche Steuerungsaufgabe. Wenn die CPU 1, die CPU 2 und die CPU 3 über den Datenübertragungsbus 10 miteinander verbunden sind, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, so werden die von der CPU 1 gemessenen und verarbeiteten Daten an die CPU 2 und die CPU 3 übertragen. Bei der vorliegenden Erfindung arbeiten die CPU 1, die CPU 2 und die CPU 3 für die gleiche Steuerungsaufgabe bzw. für den gleichen Zweck miteinander kooperierend. In diesem Fall werden die für die Funktion erforderlichen Daten zwischen den CPUs übertragen und empfangen. Beim Gangwechsel in einem Kraftfahrzeug ist es zum Beispiel wünschenswert, eine Drosselklappe gleichzeitig zu der Umschaltung der Übersetzungsverhältnisse zu betätigen. Bei dem erfindungsgemäßen Computerverteilungssystem werden separate CPUs betrieben. Wenn zum Beispiel angenommen wird, daß es sich bei der CPU 1 in Figur 5 um eine CPU zur Steuerung eines Motors handelt, die CPU 2 eine CPU für die Steuerung einer Drosselklappe darstellt, die vom Fahrer ebenso betätigt werden kann wie durch einen Motor oder dergleichen, und wobei die CPU 3 eine CPU zur Steuerung einer elektrisch betriebenen Getriebeübersetzung darstellt, so kooperieren die CPU 1, die CPU 2 und die CPU 3 für die gleiche Steueraufgabe miteinander, wobei es sich hier bei der Aufgabe um die Steuerung des Gangwechselvorgangs handelt.
Die CPU 1 erfaßt die Anzahl n der Motorumdrehungen und die Luf tmenge Qa und stellt diese Daten der CPU 3 bereit. Die CPU 3 ermittelt auf der Basis dieser Daten das Übersetzungsverhältnis des Getriebes. Die Informationen des auf diese Weise ermittelten Übersetzungsverhaltnisses werden der CPU 2 zugeführt, welche die erforderliche Drosselklappenöffnung gemäß der Motordrehzahl und dem Übersetzungsverhältnis berechnet. Nach diesen Vorgängen setzt die CPU 2 den Drosselklappenöffnungswinkel an der gewünschten Position für einen ruckfreien Gangwechsel fest. Die CPU 3 wechselt kooperierend mit der CPU 2 gleichzeitig die Gänge. In diesem Beispiel kann die Synchronisierung der Funktionsweise durch die CPU 2 oder die CPU 3 bestimmt werden. Der vorstehend erwähnte Vorgang des Gangwechsels wird nachstehend in bezug auf die beigefügten Zeichnungen 14-20 näher beschrieben.
Nun werden die Flußdiagramme zur kooperativen Steuerung zwischen der CPU 1 und der CPU 2 beschrieben.
Bei den Figuren 6, 9 und 11 handelt es sich um Flußdiagramme für die CPU 1, während die Figuren 7, 8 und 10 Flußdiagramme für die CPU 2 darstellen.
In anfänglichem bezug auf Figur 6 liest die CPU 1 die Daten n und Qa in dem Schritt 600 von den Sensoren ein. In dem Schritt 601 wird die Prioritätsreihenfolge der Daten ermittelt, und in dem Schritt 620 erfolgt eine Anforderung zur Übertragung an die Kommunikationsvorrichtung 21.
In Figur 7 stellt die CPU 2 in dem Schritt 700 eine Anforderung zum Datenempfang und ermittelt in dem Schritt 710, ob Daten von der CPU 1 empfangen werden. In dem Schritt 720 wird das Berechnungsprogramm auf der Basis der Daten gestartet.
Die Figur 8 zeigt das Berechnungsprogramm der CPU 2. In dem Schritt 800 werden die Daten eingelesen, und in dem Schritt 810 wird zur Erzielung des Ergebnisses cal 1 eine vorbestimmte Berechnung ausgeführt. In dem Schritt 820 erfolgt eine Entscheidung, ob die Kooperation mit der CPU 1 erforderlich ist oder nicht. Diese Entscheidung erfolgt auf der Basis des Ergebnisses cal 1 der in dem Schritt 810 ausgeführten Berechnung. Wenn entschieden wird, daß eine Kooperation mit der CPU 1 erforderlich ist, so wird die Prioritätsreihenfolge in dem Schritt 830 dem Ergebnis der Berechnung cal 1 zugewiesen, und in dem Schritt 840 wird eine Anforderung zur Übertragung an die CPU 1 ausgegeben.
Die CPU 1 fordert in dem Schritt 900 den Empfang des Ergebnisses der Berechnung an und empfängt dieses in dem Schritt 910, und die CPU 1 führt in den Schritten 920 und 930 basierend auf den empfangenen Daten verschiedene Berechnungen aus. In dem Schritt 940 werden die Ergebnisse der Berechnungen (cal 2) ausgegeben.
Die CPU 1 und die CPU 2 steuern basierend auf den Ergebnissen (cal 1 und cal 2) der Berechnungen im wesentlichen gleichzeitig die Steuerobjekte, d.h. die zu steuernden Geräte bzw. Vorrichtungen, die mit den entsprechenden CPUs verbunden sind. Nachdem die CPU 1 das Rechenergebnis cal 2 ausgibt und das direkt der CPU 1 zugeordnete Stellglied steuert, überträgt die CPU 1 eine Unterbrechungsanforderung IRQ.FLAG an die CPU 2, welche sofort die Steuerung des Stellglieds ausführt, das der CPU 2 zugeordnet ist, wie dies in den Schritten 950 bis 970 dargestellt ist. In diesem Fall ist es erforderlich, die Priorität der Übertragung der Nachricht der IRQ.FLAG anzuzeigen, so daß die CPU 1 und die CPU 2 die der CPU 1 und der CPU 2 zugeordneten Stellglieder im wesentlichen gleichzeitig steuern können. Die Figur 10 zeigt die Funktionsweise der CPU 2. Sobald IRQ.FLAG empfangen wird, gibt die CPU 2 das Berechnungsergebnis cal 1 als externe Ausgabe ab und steuert das der CPU 2 zugeordnete Stellglied, wie dies in den Schritten 1000 bis 1020 dargestellt ist, wenn IRG.FLAG groß ist, d.h. einen logischen Pegel von 1 aufweist.
In dem Schritt 970 in Figur 9 wird IRQ.FLAC schließlich ausgeschaltet (logischer Pegel 0), wodurch der Vorgang endet. Dieser Arbeitsgang ist in Figur 11 in den Schritten 1100 bis 1110 dargestellt. Die Synchronisierung der kooperativen Funktionsweise wird durch die Reziprozität zwischen der CPU 1 und der CPU 2 bestimmt.
Auf diese Art und Weise wird die kooperative Funktionsweise durch mindestens zwei CPUs über den Datenübertragungsbus 10 ausgeführt.
Die Figur 12 stellt eine erläuternde, vereinfachte Ansicht dieser Flußdiagramme dar, um diese leichter verständlich zu machen.
Die CPU 1 liest (1) zuerst Daten ein und überträgt (2) die Daten an den Datenübertragungsbus 10, und die CPU 2 empfängt (3) die Daten. Die CPU 2 rechnet (4) auf der Basis dieser Daten und erzielt das Ergebnis cal 1.
Das Ergebnis cal 1 der Berechnung wird an den Datenübertragungsbus 10 übertragen (5) und wird von der CPU 1 empfangen (6).
Auf der Basis des Ergebnisses cal 1 der Berechnung, rechnet (7) die CPU 1 und erzielt das Ergebnis cal 2.
Das Ergebnis cal 2 der Berechnung wird an die Sensoren/Stellglieder ausgegeben (8), und die CPU 1 überträgt (9) eine Unterbrechungsanforderung (IRQ.FLAC) an den Datenübertragungsbus 10, wobei die Unterbrechungsanforderung von der CPU 2 empfangen (10) wird. Die CPU 2 gibt (11) das Ergebnis cal 1 der Berechnung an das entsprechende, zu steuernde Element ab.
Da es notwendig ist, cal 1 und cal 2 im wesentlichen gleichzeitig abzugeben, wird den Daten in dem Fall aus Figur 12 zum Zeitpunkt der Übertragung von IRQ.FLAG Priorität gegenüber anderen Daten gegeben, so daß sie früher als die genannten anderen Daten übertragen werden. Der Unterschied der Taktung zwischen cal 1 und cal 2 stellt nur eine Übertragungsverzögerung von IRQ.FLAG dar. Auf diese Weise wird die Synchronisierungsgenauigkeit für die kooperative Steuerung verbessert.
In Figur 12 ist es möglich, daß cal 1 nach der Berechnung (4) von cal 1 abgegeben (4') wird. In diesem Fall ist es erforderlich, der Übertragung von cal 1 die höchste Priorität zu geben, um die Ausgabe von cal 2 zu beschleunigen. Dadurch ist es möglich, cal 1 und cal 2 im wesentlichen gleichzeitig auszugeben. Der Synchronisierungsunterschied zwischen cal 1 und cal 2 entspricht der Übertragungsverzögerung von cal 1 und der Berechnungsverzögerung von cal 2. Dieses Verfahren ist dann wirksam, wenn die Berechnungszeit für cal 2 kurz ist.
Wenn die Berechnung von cal 2 kompliziert ist und lange Zeit in Anspruch nimmt, so ist es erforderlich, die Schritte von (1) bis (11) auszuführen.
Bei dem Beispiel aus Figur 12 wird die Taktung für die Ausgabe von cal 1 und cal 2 durch die CPU 1 oder die CPU 2 bestimmt. Auf diese Weise kann die Operationssynchronisierung gemäß dem Steuergehalt ausgewählt werden. Das heißt, die Operationssynchronisierung wird dadurch verändert, daß der Datenübertragung von cal 1 und IRQ.FLAG eine hohe Prioritätsrangfolge gegeben wird, wenn die Steuerung dringend ist, und wobei der Datenübertragung eine niedrige Priorität gegeben wird, wenn die Steuerung verhältnismäßig langsam ist.
Die Figur 13 zeigt den Aufbau eines Hardware-Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, welches folgend beschrieben wird.
Eine Steuereinrichtung 50 steuert einen Motor, mit dem zum Beispiel ein Gaspedal-Winkelstellungssensor 51, ein Bremspedal- Winkelstellungssensor 52, ein Kraftstoffeinspritzventil (Einspritzdüse) 53 für jeden Zylinder, eine Zündkerze 54 für jeden Zylinder und ein Messer 55 für die Luftströmung Qa verbunden sind.
Eine Drosselklappen-Steuereinrichtung 56 ist mit einem Drosselventil 57 mit einem Winkelstellglied 58 verbunden.
Ein Klopfsensor 60 (in jedem Zylinder vorgesehen) führt einer Steuereinrichtung 59 Signale zu, wobei die Steuereinrichtung die Signale analysiert und eine Ausgabe an die Motor- Steuereinrichtung 50 vorsieht. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, ein Hochgeschwindigkeitsphänomen, das als Klopfen bekannt ist, zu erfassen und ausschließlich zu diesem Zweck wird eine Hochgeschwindigkeits-Steuereinrichtung 59 verwendet.
Eine Steuereinrichtung 61 wird zur Bestimmung des Kurbelwellendrebmoments verwendet, wobei die Drehmomentsensoren 62(a), 62(b) an entgegengesetzten Enden der Kurbelwelle angeschlossen sind. Da die Integration von Signalen, welche die Intervalle zwischen Expansionshüben entsprechender Zylinder anzeigen, für die Drehmomenterfassung erforderlich ist, handelt es sich bei der Steuereinrichtung 61 ebenfalls um eine Hochgeschwindigkeits-Steuereinrichtung.
Eine Steuereinrichtung 63 wird zur Steuerung eines Getriebes verwendet, das einen Getriebezug in dem Getriebekasten unter Verwendung einer Motorsteuerung umschaltet. Der Gangwechsel wird somit zu einem bestimmten Zeitpunkt abhängig von den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs geändert.
Eine Steuereinrichtung 64 wird zur Steuerung der Fahrzeugaufhängung verwendet, wobei die Stellglieder 65(a) und 65(b) jeweils entsprechend die Höhe des Fahrzeugs und die Dämpfungskraft verändern. In Figur 13 sind zwar nur die Hinterräder dargestellt, doch ist auch an den Vorderrädern ein entsprechendes Stellglied mit zugeordneten Sensoren vorgesehen. Die Dämpfungskraft wird durch Veränderung des Durchmessers der Öffnung des hydraulischen Dämpfers durch ein an sich bekanntes Motorstellglied gesteuert. Die Höhe des Fahrzeugs wird durch die Bereitstellung eines Zylinders zur Veränderung der Kolbenverdrängung durch Öldruck gesteuert, wie dies allgemein bekannt ist.
Eine Diagnose-Steuereinrichtung 67 wird dazu verwendet, eine A Abnomalität der Daten des Datenübertragungsbuses 10 festzustellen.
Eine Steuereinrichtung 68 ist für einen Speicher (nicht abgebildet) vorgesehen, der statistisch abnormale Daten verarbeitet bzw. stark abnormale Daten eliminiert. Eine Anzeige- Steuereinrichtung 69 ist für eine Anzeige 66 vorgesehen.
Die Steuereinrichtungen 50, 56, 59, 61, 63, 64, 67, 68 und 69 sind durch den Datenübertragungsbus 10 über ihre entsprechenden LSI-Kreise zur seriellen Übertragung miteinander verbunden.
Die Wartung wird in diesem System erleichtert, da die Steuereinrichtungen verteilt sind. Die kooperative Steuerung einer Mehrzahl von Steuereinrichtungen ist jedoch gemäß dem Gehalt der Steuerung manchmal erforderlich, wie etwa bei der Datenübertragung und dem Empfang der Ergebnisse von Berechnungen sowie der gleichzeitigen Funktionssteuerung der Elemente.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf diese kooperative Steuerung.
In bezug auf Figur 14 sind die Steuereinrichtungen in Form der CPUs 50, 56 und 63 für den Motor, die elektronisch gesteuerte Drosselklappe und das Getriebe (Schaltgetriebe), für eine kooperative Übertragung und Funktionsweise entsprechend über die Busschnittstelle 10 miteinander verbunden.
Die Figuren 15 bis 17 zeigen Flußdiagramme zur kooperativen Steuerung des Motors, des Drosselventils und des Getriebes, um einen Gangwechselruck zu vermeiden, der normalerweise durch den Antrieb des Motors bewirkt wird. Bei der Motorsteuerung aus Figur 15 wird die Anzahl n der Motorumdrehungen in dem Schritt 1500 in vorbestimmten Zeitintervallen erfaßt, und die Last Qa/n wird in dem Schritt 1510 aus der Funktion f(n) von n berechnet, wobei Qa die Lufströmungsmenge darstellt. In dem Schritt 1520 werden n und Qa/n über den Bus 10 an die Drosselventil-Steuereinheit und die Getriebe-Steuereinheit übertragen. In der Getriebesteuerung aus Figur 16 werden die Signale n und Qa/n in dem Schritt 1600 gelesen und das aktuelle Qa/n wird zuerst mit einer vorbestimmten Last (Qa/n)&sub0; verglichen, das in dem Schritt 1610 aus einer Karte ausgelesen wird. Wenn Qa/n > (Qa/n)&sub0; ist, fordert der Fahrer von dem Motor eine höhere Leistung, so daß ein Gangwechsel ausgeführt wird, um einen höheren Drehzahlbereich der Motorumdrehungen vorzusehen. In dem dem Schritt 1620 wird die echte Anzahl n der Motorumdrehungen mit einer vorbestimmten Anzahl n&sub0; der Motorumdrehungen in einem höheren Motordrehzahlbereich verglichen, und wenn n > n&sub0; ist, wird in dem Schritt 1630 über den Bus 10 durch Unterbrechung ein Umschaltsignal s für eine höhere Drehzahl an die Drosselventil-Steuereinheit gesendet. Wenn n =< n&sub0; ist, werden die Signale n und Qa/n neu gelesen. Wenn Qa/n =< (Qa/n)&sub0; ist, da die Anforderung durch den Fahrer für eine Motorleistung nicht so hoch ist, wird die Umschaltung in einem niedrigen Drehzahlbereich ausgeführt. In dem Schritt 1640 wird die echte Anzahl n der Motorumdrehungen mit einer festgelegten Anzahl n&sub0;' der Motorumdrehungen in einem niedrigeren Motordrehzahlbereich verglichen, und wenn n > n&sub0;' ist, wird in dem Schritt 1650 durch Unterbrechung über den Bus 10 ein Umschaltsignal s' für eine niedrigere Drehzahl an die Drosselventil-Steuereinheit gesendet. Wenn n =< n&sub0;' ist, werden die Signale n und Qa/n neu gelesen. In der Drosselventil- Steuereinrichtung aus Figur 17 wird in dem Schritt 1700 über den Bus 10 ein Unterbrechungssignal von der Getriebe-Steuereinheit empfangen; und in dem Schritt 1710 wird entschieden, ob es sich bei dem Signal s um ein Gangwechselsignal für eine höhere Drehzahl oder um ein Gangwechselsignal für eine niedrigere Drehzahl handelt. In den Schritten 1720, 1730, 1760 und 1770 wird die Gangposition P gelesen und der Drosselöffnungswinkel θ wird entsprechend auf der Basis von P und S bzw. P und S' berechnet. In dem Schritt 1740 wird durch Unterbrechung ein OK-Signal bezüglich dem Gangwechsel abgegeben, und in dem Schritt 1750 wird das Drosselventil nach vorbestimmter Zeit, z.B. nach Y Millisekunden, gesteuert. Wenn die Getriebe-Steuereinheit gemäß Figur 16 in dem Schritt 1660 ein OK-Signal bezüglich dem Gangwechsel empfängt, so wird der Gang in dem Schritt 1670 nach x Millisekunden gewechselt. In diesem Fall kann x gleich Y sein.
Die Figuren 18(a) und 18(b) zeigen genaue graphische Ansichten eines Rucks, der normalerweise beim Gangwechsel auftritt, wobei in Figur 18(a) der Gangwechselruck eines Fahrzeugs mit herkömmlichen Automatikgetriebe dargestellt ist, während die Figur 18(b) den Gangwechselruck durch die Ausgabe des Motors verringert darstellt, und zwar mit dem erfindungsgemäß erhöhten Drosselöffnungswinkel. Die Abszisse stellt in den Figuren 18(a) und 18(b) die Zeit dar, und bei der oberen graphischen Darstellung in den Figuren 18(a) und 18(b) handelt es sich um den Drosselöffnungswinkel, während die untere Darstellung in den Figuren 18(a) und 18(b) eine Ordinate der Beschleunigung aufweist. Gemäß dem Stand der Technik aus Figur 18(a) wird hiermit festgestellt, daß der Drosselöffnungswinkel während einem Gangwechsel konstant ist, und daß die Beschleunigung nach einem anfänglichen Anstieg mit dem Drosselöffnungswinkel dann konstant ist, und wobei eine Mulde existiert, die beim Ausrücken der Kupplung erzeugt wird, und wobei der Gangwechsel von einem niedrigen Gang in einen Gang mit höherer Übersetzung erfolgt, wobei die Kupplung dann einrückt. Nach dem Gangwechsel in einen höheren Gang folgt dann eine Trägheitsphase, die eine erhöhte Beschleunigungsspitze erzeugt, bevor die Beschleunigung verringert wird, so daß sie wieder im wesentlichen konstant ist. Im Unterschied dazu und wie dies durch die Graphen aus Figur 18(b) dargestellt ist, ist der Drosselöffnungswinkel bei der vorliegenden Erfindung konstant, und wenn dann ein Gangwechsel erfolgt, wird der Drosselöffnungswinkel kurz geschlossen, bevor er wieder geschlossen wird. Wie dies durch die untere Darstellung aus Figur 18(b) angezeigt wird, führt dies zu einem ruhigeren Gangwechsel ohne Beschleunigungsspitzen, die in der unteren Darstellung aus Figur 18(a) festgestellt werden. Wenn heruntergeschalten wird, d.h. in einen für einen niedrigeren Drehzahlbereich geeigneten Gang, so wird die Drosselklappenöffnung zum Zeitpunkt des Gangwechsels gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht.
Wie dies in Figur 19(a) dargestellt ist, zeigt die obere graphische Darstellung die Verzögerungszeit A Millisekunden des Getriebestellglieds, wobei eine Zeitverzögerung zwischen dem Stellglied, das einen Gangwechsel ausführen soll, und dem Stellglied, das den Gangwechsel tatsächlich ausführt, existiert. Es existiert auch eine Zeitverzögerung B Millisekunden, die durch eine Verzögerung des Drossel-Stellglieds verursacht wird, das die Luft Qa zuführt. Hiermit wird festgestellt, daß sich die Zeitverzögerung A und Zeitverzögerung B voneinander unterscheiden. Da es wünschenswert ist, daß der Gangwechsel und die Drosselklappe synchron zueinander betätigt werden, um für einen im wesentlichen ruckfreien Gangwechsel zu sorgen, setzt die vorliegende Erfindung einen Richtwert D, von dem die Gangwechsel- und Drosseloperationen tatsächlich ausgeführt werden, so daß eine Zeit x und eine Zeit y entsprechend erforderlich sind. Wie dies aus der Abbildung der Figur 19(b) deutlich wird, welche eine Gangwechselposition im Verhältnis zu einer Motordrehzahl zeigt, variiert die Zeitverzögerung A gemäß dem ausgeführten Gangwechsel und der Motordrehzahl n. Die Zeit A wird somit aus der in der Figur 19(b) dargestellten Abbildung gewonnen. Auf ähnliche Weise wird die Verzögerungszeit B aus einer Abbildung Qa/n zu der Motordrehzahl n gewonnen. Mit den gesicherten Daten aus den Abbildungen 19(a) und 19(b) werden die Synchronisierungszeiten x und y aus der Abbildung 19(d) gewonnen, bei der es sich um eine Abbildung der Verzögerungszeit A zu der Verzögerungszeit B handelt. Aus obiger Erklärung wird somit deutlich, daß das Gangwechsel-Stellglied und das Drosselventil-Stellglied synchron betätigt werden können, um ein Rucken beim Gangwechsel zu reduzieren.
Der obere Graph aus Figur 19(a) zeigt das Gangwechselsignal SS und die tatsächliche Zeit des Gangwechsels GS, der nach einer Zeitverzögerung A ausgeführt wird. Der untere Graph aus Figur 19(a) zeigt ein Drosselsignal TS und die Zeit der tatsächlichen Veränderung des Drosselsignals TC, das nach einer Zeitverzögerung B auftritt.
Die Figur 20 zeigt den Datenfluß für den oben beschriebenen Vorgang. Die Steuereinrichtung 50 zur Steuerung des Motors erfaßt (1) die Luftmenge Qa und die Anzahl n der Motorumdrehungen und berechnet die Last Qa/n. Danach wird die Last Q/n an den Datenübertragungsbus 10 übertragen. Die Getriebe- Steuereinrichtung 63 empfängt (4) die Last Qa/n und entscheidet, ob ein Wechsel in einen höheren oder in einen niedrigeren Drehzahlbereich erforderlich ist. Nach der Entscheidung wird das Signal S oder S' berechnet (5), das dieser Entscheidung entspricht. Die Signale S (oder S') und P werden an den Datenübertragungsbus 10 übertragen (6). Die Drossel- Steuereinrichtung 56 empfängt (7) diese Signale S (oder S') und P und errechnet (8) den Drosselöffnungswinkel θ. Die Steuereinrichtungen 56 und 63 warten entsprechend für die Zeit y bzw. x, um die Funktionsweise der Drosselklappe und des Getriebegangwechsels zu synchronisieren und um gleichzeitig das Drossel-Stellglied und den Getriebegangwechsel zu steuern (9). Auf diese Weise werden die beiden Steueroperationen während dem Gangwechselvorgang vollständig synchronisiert. Die Steuereinrichtungen 56 und 63 kooperieren gleichzeitig für die gleiche Aufgabe und den Zweck des Gangwechsels auf der Basis der errechneten Daten, die von der Motor-Steuereinrichtung 50 und der Getriebe-Steuereinrichtung 63 vorgesehen werden. Die Synchronisierung der Operation wird ebenso durch die Steuereinrichtungen 56 und 63 bestimmt.
Folgend werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterdrückung der Vibration einer Fahrzeugkarosserie zum Zeitpunkt der schnellen Beschleunigung und der schnellen Geschwindigkeitsverringerung durch Steuerung des Drosselklappenöffnungswinkels, der Dämpfungskraft der Aufhängung und der Höhe des Fahrzeugs, beschrieben.
Die Figur 21 zeigt ein Blockdiagramm einer solchen Vorrichtung. Um zu entscheiden, ob eine schnelle Beschleunigung oder eine schnelle Geschwindigkeitsverringerung existiert, werden eine Veränderung des Gaspedalwinkels und eine Veränderung des Bremspedalwinkels erfaßt. Auf der Basis dieser erfaßten Werte wird die Form der Beschleunigung oder der Geschwindigkeitsverringerung festgestellt. Diese Verarbeitung wird durch eine Motor-Steuereinrichtung 50 ausgeführt. Gemäß der festgestellten Form werden der Drosselöffnungswinkel und die Aufhängung gesteuert. Die Steuervariablen werden gewonnen und auf der Basis der Signale von der Motor-Steuereinrichtung 50 entsprechend von der Drossel-Steuereinrichtung 56 bzw. der Aufhängungs-Steuereinrichtung 64 ausgegeben. Mit anderen Worten wird die Vibration der Fahrzeugkarosserie auf der Basis der Daten der Steuereinrichtung 50 durch die Steuereinrichtungen 56 und 64 geregelt.
Die Figur 22 zeigt die Anordnung der Steuereinrichtungen 50, 56 und 64. Jede Steuereinrichtung ist über eine entsprechende Kommunikationsvorrichtung 21 mit dem Datenübertragungsbus 10 verbunden. Der Gaspedal-Öffnungswinkelstellungssensor 51 und der Bremspedal-Winkelstellungssensor 52 sind mit der Motor Steuereinrichtung 50 verbunden. Das Drossel-Stellglied 58 ist mit der Drossel-Steuereinrichtung 56 verbunden, und die Stellglieder 65(a) der Fahrzeughöhen-Steuereinrichtung und die Stellglieder 65(b) der Dämpfungskraft-Steuereinrichtung sind mit der Aufhängungs-Steuereinrichtung 64 verbunden. Diese drei Steuereinrichtungen kooperieren über den Datenübertragungsbus 10 miteinander, um für den gleichen Zweck eine Steuerung vorzusehen, d.h. eine Steuerung der Fahrzeugkarosserievibration.
Die Figur 23 zeigt den Aufbau der Hardware der Vorrichtung. Die Signale des Luftströmungsmessers 55, des Gaspedal- Winkelstellungssensors 51 und des Bremspedal- Winkelstellungssensors 52 werden in die Steuereinrichtung 50 eingegeben. Von der Steuereinrichtung 50 werden Signale an die Einspritzdüsen 43 und die Zündkerzen 54 abgegeben.
Die Drosselklappe 58' umfaßt ein Stellglied 58, das mit einer Drossel-Steuereinrichtung 56 verbunden ist. Es ist möglich, die Stellglieder 65(a1) bis 65(a4) und 65(b1) bis 65(b4), die in Figur 24 dargestellt sind, voneinander unabhängig zu steuern. So ist es zum Beispiel möglich, nur die Höhe des Fahrzeugs für die Vorderräder oder nur die Höhe der rechten Räder zu erhöhen.
Die Figur 25 zeigt die zeitlich serielle Steuerung jedes Elements während einer schnellen Beschleunigung. Wenn der Drosselöffnungswinkel im Verhältnis zu der Winkelstellung des Gaspedals, Figur 25a, arbeitet, wie dies durch die gestrichelte Linie in Figur 25(b) angezeigt wird, ohne Steuerung der Aufhängung, so schwankt die Vibration der Fahrzeugkarosserie stark, wie dies durch die gestrichelte Linie in Figur 25(f) dargestellt ist.
Wenn die Drosselklappe im Gegensatz dazu gemäß einer bestimmten Anordnung geregelt wird, wie dies durch die durchgezogene Linie in Figur 25(b) angezeigt wird, und wenn jedes Stellglied so gesteuert wird, daß sich die Fahrzeugkarosserie leicht nach vorne neigt, wie dies in den Figuren 25(c) und 25(d) dargestellt ist, so verringert sich die Vibration der Fahrzeugkarosserie, wie dies durch die durchgezogene Linie in Figur 25(f) dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dämpfungskraft der Aufhängung, Figur 25(e), auf einen geringfügig erhöhten Wert gesetzt. Die Funktionsanordnung der Drosselklappe wird durch die Abweichung Δθac der Gaspedal-Winkelstellung bestimmt. Die Anordnung kann durch Veränderung der Operationsstartzeit x und das Winkelmaß y der Operation geändert werden, wie dies in dem Drosselöffnungswinkel in Figur 25(b) dargestellt ist. Die Werte x und y werden in einem Speicher gespeichert und gemäß dem Wert von Δθac bestimmt.
Die Figur 26 zeigt die Funktionsweise jedes Elements zum Zeitpunkt einer schnellen Geschwindigkeitsverringerung. Der Zustand einer schnellen Geschwindigkeitsverringerung wird zum Beispiel durch eine Veränderung ΔθBr der Bremspedal- Winkelstellung (Figur 26(b) festgestellt. Wenn eine schnelle Geschwindigkeitsverringerung vorliegt, neigt sich die Fahrzeugkarosserie nach vorne. Um dies zu vermeiden, wird die Fahrzeughöhe so geregelt, daß die Vorderräder im Verhältnis zu den Hinterrädern geringfügig höher sind (Figur 26(e) bzw. (d)). Die Dämpfungskraft wird ebenfalls geringfügig erhöht. Aufgrund dieser Steuerung ändert sich die Vibration der Fahrzeugkarosserie gemäß der Darstellung durch die durchgezogene Linie in Figur 26(f). Ohne jede Steuerung vibriert die Fahrzeugkarosserie gemäß der Darstellung durch die gestrichelte Linie in Figur 26(f), wodurch der Effekt der Steuerung demonstriert wird.
Die Figur 27 zeigt ein Flußdiagramm dieser Steuerungen.
Wie dies in Figur 27 dargestellt ist, erhält die Motor- Steuereinrichtung 50 die Veränderung Δθac der Gaspedal- Winkelstellung in den Schritten 2700 und 2710. Wenn die Veränderung nicht geringer ist als ein Bezugswert (A), so wird in dem Schritt 2720 entschieden, daß eine schnelle Beschleunigung vorliegt. Bei einer schnellen Beschleunigung wird in dem Schritt 2730 ein Unterbrechungssignal Iac für die schnelle Beschleunigung an die anderen beiden Steuereinrichtungen 56 und 64 übertragen. In dem Schritt 2740 wird auch die Veränderung Δθac übertragen.
Wenn andererseits eine plötzliche Geschwindigkeitsverringerung festgestellt wird, wie dies in Figur 28 dargestellt ist, so wird die Bremspedal-Winkelstellung ΔθBr in dem Schritt 2800 erfaßt und θBr wird in dem Schritt 2810 gewonnen. Wenn ΔθBr in dem Schritt 2820 nicht niedriger ist als der Bezugswert B, so wird in dem Schritt 2830 ein Unterbrechungssignal IBr für eine plötzliche Geschwindigkeitsverringerung übertragen. In dem Schritt 2840 wird auch ΔθBr übertragen.
Die Figur 29 zeigt ein Flußdiagramm der Drossel-Steuereinrichtung 56. In dem Schritt 2900 wird entschieden, ob ein Unterbrechungssignal Iac empfangen worden ist und ob es sich um ein Signal für eine schnelle Beschleunigung handelt, wird in dem Schritt 2910 entschieden. Wenn ein Signal für eine schnelle Beschleunigung vorliegt, wird in dem Schritt 2920 auch Δθac empfangen. Danach wird in dem Schritt 2930 zum Zeitpunkt der schnellen Beschleunigung das Drossel-Steuerprogramm gestartet.
Die Figur 30 zeigt das Drossel-Steuerprogramm zum Zeitpunkt der schnellen Beschleunigung. Als erstes wird in dem Schritt 3000 Δθac gelesen. Die in der Figur 25(b) dargestellten, in einem Speicher gehaltenen Werte von x und y, entsprechen dem Wert von Δθac, wie dies zum Beispiel in der Abbildung von Figur 31 dargestellt ist, und sie werden in den Schritten 3010 und 3020 abgerufen. Die Werte von x und y werden in dem Schritt 3030 für die Drossel-Steuerung an das Stellglied abgegeben.
Die Figur 32 zeigt ein Flußdiagramm für die Aufhängungs- Steuereinrichtung. Wenn in dem Schritt 3200 ein Unterbrechungssignal und in dem Schritt 3210 ein Signal für eine schnelle Beschleunigung empfangen werden, so wird in dem Schritt 3220 auch Δθac empfangen. Gemäß diesem Signal wird in dem Schritt 3230 das Steuerprogramm für die schnelle Beschleunigung zur Steuerung der Höhe der Fahrzeugkarosserie gestartet, wie dies in Figur 25 dargestellt ist. Wenn das Unterbrechungssignal andererseits in dem Schritt 3240 als ein Signal für eine plötzliche Geschwindigkeitsverringerung bewertet wird, so wird in dem Schritt 3250 ΔθBr empfangen. Gemäß diesem Signal wird in dem Schritt 3260 das Programm zur Steuerung der Fahrzeughöhe und der Dämpfungskraft gestartet, wie dies in Figur 26 dargestellt ist.
Die Figur 33 zeigt den Datenfluß zwischen den Steuereinrichtungen 50, 56 und 64 in zeitlicher Reihenfolge. Die Steuereinrichtung 50 erfaßt (1) Δθac und ΔθBr und entscheidet (2), ob eine schnelle Beschleunigung oder eine plötzliche Geschwindigkeitsverringerung vorliegt. Bei einer schnellen Beschleunigung wird ein Unterbrechungssignal Iac übertragen (3) und auch Δθac wird übertragen (3). Wenn das Unterbrechungssignal Iac empfangen (4) wird, empfangen (4) die Steuereinrichtungen 56 und 64 beide im wesentlichen gleichzeitig Δθac und bestimmen (5) den Winkel von Δθac, um die Steuervariablen, wie etwa x und y, zu bestimmen, sowie die Fahrzeughöhe bzw. die Dämpfungskraft. Diese Werte werden an jede Steuereinheit abgegeben (6).
Im Falle einer plötzlichen Geschwindigkeitsverringerung, wenn die Steuereinrichtung (50) eine plötzliche Geschwindigkeitsverringerung erfaßt (1) und feststellt (2), wird ein Unterbrechungssignal IBr übertragen (3). ΔθBr wird ebenfalls übertragen (3). Die folgenden Vorgänge für die Aufhängungs- Steuereinrichtung gleichen dem Fall einer schnellen Beschleunigung (sind jedoch umgekehrt). Bei einer plötzlichen Geschwindigkeitsverringerung gibt die Drossel-Steuereinrichtung 56 einen Befehl zur schnellen Schließung der Drosselklappe (6) ab.
Die kooperative Steuerung der Drehmomenterfassungs- Steuereinrichtung 61, der Getriebe-Steuereinrichtung 63 und der Motor-Steuereinrichtung 50 wird folgend erläutert.
In Figur 34 wird angenommen, daß die Drillwinkel der Kurbelwellen-Drillwinkeldetektoren 62(a) und 62(b) θ&sub1; und θ&sub2; sind, und wobei das Drehmoment Tr der Kurbelwelle durch die folgende Formel gegeben ist.
Tr = k&sub1;(θ&sub1; - θ&sub2;)
wobei k&sub1; einen Proportionalitätsfaktor darstellt.
Wenn das erzeugte Drehmoment als TE bezeichnet wird, so besteht das folgende Verhältnis zwischen TE und T:
TE - Tr = I d²θ&sub1;/dt²
wobei I eine proportionale Konstante darstellt.
Daraus ergibt sich die folgende Formel:
TE = I d²θ&sub1;/dt² + k&sub1;(θ&sub1; - θ&sub2;)
Aus diesem Grund ist es möglich TR durch Messen von θ&sub1; und θ&sub2; zu erhalten.
Die Kurbelwellendrehzahl ω ist umgekehrt proportional zu der Impulsdauer des Kurbelwinkels. Aus diesem Grund ist es möglich ω durch Messen der Dauer des Winkelimpulses zu gewinnen.
Ein Ausführungsbeispiel der obigen Berechnungen ist in Figur 35 dargestellt.
Bei einem Vierzylindermotor werden je Drehung der Kurbelwelle zwei Hübe erzeugt, und zwar ein Expansionshub und ein Zündtakt. Es ist erforderlich den Zylinder zu identifizieren, der zu diesem Zeitpunkt Drehmoment erzeugt. Diese Identifizierung kann durch die Position der Nockenwelle erfolgen. In dem Schritt 3500 aus Figur 35 wird die Zylindernummer Z identifiziert. Wenn sich der Zylinder 1 in dem Expansionshub befindet, so wird angenommen, daß Z = 1 ist. In dem Schritt 3510 wird die Dauer des Winkelimpulses gemessen. Als nächstes wird in dem Schritt 3520 die Drehzahl ω berechnet. In dem Schritt 3530 wird dann (θ&sub1; - θ&sub2;) berechnet. In dem Schritt 3540 wird dann TE berechnet, und die Werte von TE werden während dem Expansionshub integriert, und in dem Schritt 3550 wird der Durchschnittswert des Drehmoments ΔTE jedes Zylinders gewonnen.
In der Figur 36 ist ein schematischer Block der Hardware dargestellt. Der serielle Datenübertragungsbus 10 ist mit der Motor-Steuereinheit 50 und der Getriebe-Steuereinheit 63 verbunden. Diese Steuereinheiten erfordern Motordrehmomentinformationen. Die Motordrehmomentinformationen werden durch einen digitalen Signalprozessor in der Steuereinrichtung 61 erhalten und von einem LSI-Kreis 70 zur seriellen Übertragung über den Datenübertragungsbus 10 an die Steuereinheiten 50 und 63 übertragen. Die Detektoren 62(a) und 62(b) sind mit dem Prozessor der Steuereinrichtung 61 verbunden, der die Berechnungen ausführt, die in dem Flußdiagramm aus Figur 35 dargestellt sind, um die Informationen bezüglich dem Motordrehmoment zu gewinnen.
Die Steuereinheit 50 paßt den Drosselventilöffnungswinkel auf der Basis der Informationen an und steuert das erzeugte Motordrehmoment so, daß es sich dabei um den Zielwert handelt. Die Steuereinheit 63 schaltet die Getriebeübersetzung auf der Basis der Informationen über das Drehmoment um.
Die Figur 37 zeigt den Datenfluß.
Die Motor-Steuereinrichtung liest (1) das Signal des Kurbelwinkelsensors und entscheidet (2) über den Zylinder. Das Zylinderentscheidungssignal Z&sub1; (Zylinder 1) wird an den Datenübertragungsbus 10 übermittelt (3). Die Drehmomenterfassungs-Steuereinrichtung 61 empfängt (4) Z&sub1;. Die Steuereinrichtung 61 integriert auch die während dem Expansionshubb erzeugten Drehmomente, um TE und ΔTE zu gewinnen (5). TE und ΔTE werden übertragen (6). Die Motor-Steuereinheit 50 empfängt (7) TE und ΔTE, vergleicht (8) diese mit dem Zieldrehmoment, um den Drosselöffnungswinkel zu berechnen. Der Drosselöffnungswinkel wird an das Drossel-Stellglied abgegeben (9), und die Ergebnisse der Berechnungen für die Kraftstoffmenge und die Zündzeitpunktverstellung werden an die Einspritzeinrichtung bzw. den Zündsstromkreis abgegeben (10).
Die Getriebe-Steuereinrichtung 63 empfängt (7') TE1 und bestimmt so (8') das Übersetzungsverhältnis, das durch das Zieldrehmoment erzeugt wird. Das bestimmte Übersetzungsverhältnis wird an das Getriebe abgegeben (9') und falls dies erforderlich ist, wird ein Gangwechsel ausgeführt.
In diesem Ausführungsbeispiel kooperieren die Steuereinrichtungen 50 und 63 miteinander für die Steuerung des Gangwechsels auf der Basis der Ergebnisse der Berechnungen der Drehmomenterfassungs- Steuereinrichtung 61.
Durch die Bestimmung des durch die Steuereinrichtung 61 erzeugten Drehmoments kooperieren die Steuereinrichtungen 50 und 63 somit miteinander.
Folgend wird die Kooperation zur Steuerung des Motorklopfens (Vorzündung) beschrieben.
Die Figur 38 zeigt schematisch ein Beispiel des Motorklopf- Steuersystems. Das in dem Motor erzeugte Klopfen wird elektrisch durch den Klopfsensor 60 erfaßt, der an dem Zylinderblock des Motors angebracht ist, und das Signal wird über einen Filter 71 und einen Analog-Digital-Umsetzer 72 in die Klopfsignalverarbeitungs-Steuereinrichtung 59 eingegeben, um den Intensitätspegel des Klopfens zu bestimmen. Die Motor- Steuereinrichtung 50 erhält durch Berechnung auf der Basis der Ergebnisse der Klopfbestimmung eine vorbestimmte Zündzeitpunktverstellung, um ein Klopfen zu vermeiden, und die Motor-Steuereinrichtung steuert eine Zündvorrichtung 73. Gemäß der Zündsignalausgabe der Zündvorrichtung 73 wird die Hochspannungs-Zündenergie von einer Zündspule 74 der Zündkerze 54 zugeführt, um eine Zündung bei einer vorbestimmten Zündeinstellung vorzusehen. Das Klopfen wird hauptsächlich durch ein Vorklopfen verursacht, d.h. die Zündung erfolgt an einer Position vor dem oberen Totpunkt (OT) des Kolbens, nämlich auf der vorderen Seite des oberen Totpunkts. Somit wird das Klopfen bei dem Verfahren zur Klopfregelung dadurch unterdrückt, daß die Zündeinstellung bei der Erfassung eines Klopfzustands verzögert wird.
Vorgeschlagen werden verschiedene Klopfsensoren. Der in der Figur 39 abgebildete Sensor wird für das System aus Figur 38 verwendet und wird allgemein als Motorblockwand-Vibrationserfassungssensor bezeichnet, der allgemein bekannt ist. Eine Vibrationsplatte 77 ist in einem Gehäuse 75 an einer Grundplatte 76 angebracht, und ein piezoelektrisches Element 78 ist an der Oberfläche der Vibrationsplatte 77 angebracht. Der Sensor ist durch ein externes Schraubengewinde 79 des Gehäuses 75 an dem Zylinderblock des Motors angebracht. Die durch das Klopfen erzeugte Vibration wird auf die Grundplatte 76 übertragen, und die Vibrationsplatte 77 ist so gestaltet, daß sie im Bereich der Klopffrequenz (im Bereich von etwa 7 kHz) mitschwingt. Die durch die Eigenschwingung erzeugte Drillkraft wird von dem piezoelektrischen Element 78 empfangen, und die Vibrationsamplitude des elektrischen Signals, die proportional zu der Vibrationsstärke ist, wird über einen Anschluß 81 und einen Zuleitungsanschluß 80 von dem piezoelektrischen Element 78 abgegeben.
Die Figur 40 zeigt schematisch einen scheibenartigen Zylinderdruckerfassungs-Klopfsensor. Der Sensorkörper befindet sich auf einem Scheibenteilstück 82 der Zündkerze 54. Der Sensor ist an dem Zylinderkopf angebracht. Ein Teil des Sensorkörpers ist in Figur 41 im Querschnitt dargestellt. Ein piezoelektrisches Element 84 befindet sich in einem Gehäuse 83, an dessen Oberfläche Elektroden 85 vorgesehen sind, um den Sensor mit einem dreiadrigen Drahtkabel 86 zu verbinden.
Wenn der Zylinderdruck der Zündkerze 54 zugeführt wird, wird die Kerze angehoben, um die Last zu verringern, die dem piezoelektrischen Element 85 zugeführt wird, und aus der durch das piezoelektrische Element erzeugten Ladung wird der Zylinderdruck festgestellt. Wenn ein Klopfen verursacht wird, überlappt eine Hochfrequenz-Signalkomponente den Zylinderdruck. Das Klopfen wird durch die Hochfrequenz-Signalkomponente erfaßt.
Die Figur 42 zeigt eine Schnittansicht des wesentlichen Teils eines Verbrennungs-Lichterfassungs-Klopfsensors, der an sich bekannt ist. Eine Silica-Glasfaser 89 ist so vorgesehen, daß sie in eine Mittelelektrode 87 und den Hochspannungsanschluß 88 der Zündkerze 54 eindringt. Das durch die Verbrennungsflamme erzeugte Licht wird erfaßt und nach optischer und elektrischer Verarbeitung des Lichts wird der Klopfzustand festgestellt. Wenn ein Klopfen verursacht wird, überlappt eine Hochfrequenz- Signalkomponente die Wellenform der durch die Verbrennung verursachten Lichtintensität, und der Klopfzustand wird durch Bestimmung der Hochfrequenzkomponente festgestellt.
Andere Arten von Klopfsensoren sind ebenfalls bekannt, z.B. ein Drucksensor, bei dem ein Kristall oder dergleichen verwendet wird, ein Ionenleitungsstromerfassungssensor zu Erkennung einer Veränderung des Ionenleitungsstroms, usw.
Wenn ein Motor in einem Hochlastzustand betrieben wird, kann in der Verbrennungkammer ein übermäßig erwärmterTeil, d.h. eine überhitzte Stelle, erzeugt werden. Die überhitzte Stelle wird wahrscheinlich an der Vorderkante in Richtung der Ausbreitung einer Flamme während dem Expansionshub erzeugt, wobei dieser Teil im Fach als Endgasbereich bezeichnet wird. Bei dem Klopfen handelt es sich um die Erscheinung einer Selbstverbrennung an der erhitzten Stelle des Endgasbereichs, wobei es sich zwischen entgegengesetzten Wänden der Verbrennungskammer mit Schallgeschwindigkeit als Verdichtungsstoßwelle hin- und herbewegt und wiederholt zwischen den Zylinderwänden reflektiert wird, so daß in der Verbrennungskammer eine Druckvibration mit hoher Geschwindigkeit erzeugt wird.
Wenn somit ein Klopf zustand erzeugt wird, erzeugt die Stoßwelle ein Stoßgeräusch mit der Zylinderwandoberfläche, und wenn das Klopfen weiter zunimmt, kann sich die Temperatur der erhitzten Stelle soweit erhöhen, daß der Kolben und/oder der Zylinder schmilzt, wodurch der Motor blockiert wird.
Bei modernen hochtourigen, hochverdichtenden Hochleistungsmotoren besteht eine höhere Tendenz zur Klopferzeugung und die Steuerung zur Unterdrückung des Klopfens ist hier besonders wichtig.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, tritt das Klopfen als Druckvibration auf, die durch eine Stoßwelle verursacht wird, die sich in der Verbrennungskammer in Schallgeschwindigkeit bewegt. Es ist bekannt, daß die Schwingungsfrequenz eine Funktion der Schallgeschwindigkeit C in der Verbrennungskammer, des Durchmessers B der Zylinderbohrung ist, und daß die innere Vibrationsfrequenz fR durch die folgende Formel dargestellt ist:
fR = C/πB pmn
wobei pmn eine Funktion darstellt, die durch den Zylindervibrationsmodus bestimmt wird. Bei einem gewöhnlichen Motor ist fR durch den Frequenzmodus f&sub1;&sub0; = etwa 7 kHz und f&sub2;&sub0; = etwa 13 kHz gegeben. Da es sich bei dem Klopfen um eine Hochgeschwindigkeitserscheinung handelt, ist zur Erfassung und Verarbeitung des Klopfens ein schneller arithmetischer Verarbeitungsteil erforderlich.
Die Figur 43 zeigt die Wellenformen von zwei speziellen inneren Vibrationsfrequenzkomponenten, die durch einen Bandpaßfilter aus den Signalen gewonnen wurden, die durch den oben beschriebenen Motorblockwand-Vibrationserfassungssensor aus Figur 39 erfaßt worden sind. Diese Klopfsignal-Wellenformen werden für einen Zyklus des Klopfphänomens gewonnen. Es ist wünschenswert, daß die in der Figur 38 abgebildete Klopfsignalverarbeitungs- Steuereinrichtung 59 die Ausgangswellenform zum Beispiel in Intervallen von 15 Millisekunden abtastet und einen Spitzenwert der Wellenform feststellt.
Die Figur 44 zeigt durch den oben beschriebenen Druckerfassungssensor erfaßte Signalwellenformen. Die Figur 44(a) zeigt eine graphische Darstellung mit einer Abszisse der Zündeinstellung und einer Ordinate des Zylinderdrucks, wobei festgestellt wird, daß der Zylinderdruck bei 20 nach dem oberen Totpunkt am größten ist. Nach dem Spitzendruck bei der Zündung überlagert eine Hochfrequenz-Klopfkomponente die Expansionsfrequenz, wie dies auf dem negativen Weg nach dem Spitzendruckzustand angezeigt wird. Die Figur 44(b) zeigt die von dem Einlaßventil verursachten Vibrationssignale, das Klopfsignal bzw. den Auslaßventilsatz. Die Figur 44(c) zeigt die Ausgabe eines Bandpaßfilters, durch den die Ausgangssignale des Klopf sensors zugeführt werden, und der Spitzenwert S stellt eine Summierung der Spitzenkomponenten aus Figur 43 dar.
Folgend wird die Klopferfassungs-Steuereinrichtung näher beschrieben.
Bei dem Klopferfassungssensor aus Figur 45 handelt es sich um einen Sensor für einen Vierzylindermotor, doch ist das System ungeachtet der Zylinderanzahl im wesentlichen immer gleich. Für jeden Zylinder ist je ein Klopfsensor vorgesehen, wie dies durch die Bezugsziffern 60A, 60B, 60C und 60D angezeigt wird. Das Erfassungssignal jedes Klopfsensors wird über einen entsprechenden Bandpaßfilter 90 in einen Multiplexer 91 eingegeben. Der Multiplexer 91 arbeitet gemäß dem Steuersignal der Klopfsignalerfassungs-Steuereinrichtung 59, er unterscheidet das Signal des Klopf sensors für jeden Zylinder in zeitlicher Reihenfolge und gibt es an den Analog-Digital-Umsetzer 72 ab. Das Signal des Klopfsensors für jeden Zylinder, das in ein digitales Signal umgesetzt wird, wird der Klopfsignalverarbeitungs- Steuereinrichtung 59 zugeführt, welche über einen Klopf zustand für jeden Zylinder entscheidet und das Entscheidungssignal von einem LSI-Kreis 92 zur seriellen Übertragung an den Datenübertragungsbus 10 bereitstellt. Ein Zylinderzahl- Entscheidungssignal wird von dem Kurbelwinkelsensor 94 über die Motor-Steuereinrichtung 50 und einen LSI-Kreis 93 zur seriellen Übertragung an den Datenübertragungsbus 10 zu der Klopfsignalverarbeitungs-Steuereinrichtung 59 geleitet. Die Klopfsignalverarbeitungs-Steuereinrichtung 59 verbindet die Anzahl der Zylinder mit den Signalen der Klopfsensoren und entscheidet für jeden Zylinder über einen Klopfzustand.
Von dem Datenübertragungsbus 10 wird über den LSI-Kreis 93 zur seriellen Übertragung ein Klopfentscheidungssignal an die Motor Steuereinrichtungg 50 übertragen, und der Zündeinstellungswert wird auf der Basis des Klopfentscheidungssignals für jeden Zylinder korrigiert, wodurch die Zündeinstellung für jeden Zylinder unabhängig korrigiert und gesteuert wird.
Die Funktionsweise der Vorrichtung aus Figur 45 ist in dem Taktdiagramm aus Figur 46 dargestellt. Die Wellenform des Signals des Klopfsensors für jeden Zylinder A, B, C, D wird durch den Bandpaßfilter 90 geformt, wie dies in Figur 46(a) dargestellt ist und als Signal in zeitlicher Reihenfolge ausgerichtet, wie dies in Figur 46(b) dargestellt ist. Ein Teil des Signals ist in der Figur 46(c) vergrößert dargestellt. Das Signal weist auf dem Pegel S/L in der Figur 46(d) eine Amplitudenbegrenzung auf, und der Analog-Digital-Umsetzer 72 konvertiert dieses begrenzte Signal in vorbestimmten Intervallen (us) in ein digitales Signal. Der konvertierte Wert wird der Klopfsignalverarbeitungs- Steuereinrichtung 59 zugeführt, und es wird festgestellt, ob es einen größeren Spitzenwert über dem vorbestimmten Begrenzungspegel (S/L) gibt, der vorher festgelegt worden ist. Wenn dies der Fall ist, zeigt die gleiche Anzahl an Signalen oberhalb des Pegels S/L die Klopfintensität an, sowie, wie dies in Figur 46(f) dargestellt ist, die Anzahl der größeren Spitzenwerte, die dann zusammen mit den Zylinderidentifizierungssignalen, wie dies in Figur 46(g) dargestellt ist, an den Datenübertragungsbus 10 abgegeben werden. Das Zylinderidentifizierungssignal ist in Figur 46(e) dargestellt.
Da die Klopferscheinung in jedem Zyklus variiert, wird die Durchschnittsermittlung und die kollektive Verarbeitung der Klopfentscheidungssignale für die Zufuhr eines Klopfentscheidungssignals an den Datenübertragungsbus für jeden Zyklus bevorzugt. Die Klopfentscheidungssignale werden für mehrere Zyklen bzw. für eine Mehrzahl von zehn Zyklen vorübergehend für jeden Zylinder in der Klopfsignalverarbeitungs- Steuereinrichtung 59 gespeichert, und das letzte Klopfentscheidungssignal, das aus kollektiven Ergebnis gewonnen wurde, wird dem Datenübertragungsbus zugeführt.
Diese Operationen sind in dem Flußdiagramm aus Figur 47 dargestellt. Das Zylinderidentifizierungssignal (C) wird in dem Schritt 4700 als erstes eingegeben, und in dem Schritt 4710 wird die Anzahl n der Motorumdrehungen eingegeben. In dem Schritt 4720 werden die Zeit und das Intervall zur Datenabfrage aus dieser Eingabe (C) und n Signalen ermittelt, und die Signale der Klopfsensoren werden in dem Schritt 4730 abgefragt. In dem Schritt 4740 wird entschieden, ob die abgefragten Daten einen vorbestimmten Begrenzungspegel S/L (dargestellt in Figur 46(d)) überschreiten. Wenn dies der Fall ist, geht das Verfahren mit dem Schritt 4750 weiter. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, fährt das Verfahren mit dem Schritt 4760 fort. In dem Schritt 4750 erfolgt eine Bestimmung, ob der Datenwert größer ist als ein vorheriger Datenwert, und wenn dies der Fall ist, kehrt das Verfahren zu dem Schritt 4730 zurück, um mit der Datenabfrage fortzufahren. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, so fährt das Verfahren mit dem Schritt 4770 fort und der vorherige Wert wird in einem RAM gespeichert. In dem Schritt 4780 erfolgt eine Bestimmung, ob sich das Verfahren innerhalb dem Bereich des Abfrageintervalls befindet, das in dem Schritt 4720 bestimmt wurde, und wenn dies der Fall ist, kehrt das Verfahren zu dem Schritt 4730 zurück, um die Daten weiter abzuf ragen. Wenn das in dem Schritt 4720 bestimmte Abfrageintervall jedoch überschritten worden ist, fährt das Verfahren mit dem Schritt 4790 fort, und die Datenwerte und Zahlen, die in dem Schritt 4770 in dem RAM gespeichert worden sind, werden berechnet. In dem Schritt 4705 wird der Pegel (X) des Klopfens bestimmt.
Wenn jedoch festgestellt wird, daß der Wert der abgefragten Daten in dem Schritt 4740 den Grenzpegel S/L nicht überschreitet, so fährt das Verfahren mit dem Schritt 4760 fort und es erfolgt eine Bestimmung, ob sich das Verfahren in dem Bereich des in dem Schritt 4720 ermittelten Abfrageintervalls befindet. Wenn dies der Fall ist, kehrt das Verfahren zur weiteren Datenabfrage zurück zu dem Schritt 4730. Wenn das Abfrageintervall jedoch überschritten worden ist, so fährt das Verfahren mit dem Schritt 4715 fort. In dem Schritt 4715 werden das Zylinderidentifizierungssignal (C) und der Klopfpegel (X), die in dem Schritt 4700 eingegeben worden sind, temporär in dem RAM gespeichert. In dem Schritt 4725 wird entschieden, ob 10 (X) Pegel für den gleichen Zylinder (C) gemessen worden sind. Wenn die Anzahl der (X) Pegel niedriger ist als 10, kehrt das Verfahren zu dem Schritt 4730 zurück. Wenn die Anzahl der (X) Pegel 10 erreicht, fährt das Verfahren mit dem Schritt 4735 fort, dargestellt in Figur 48, um den Durchschnittswert (X) der (X) Pegel zu errechnen. Das heißt, daß für einen bestimmten Zylinder der Durchschnittspegel des Klopfens während 10 Expansionshüben berechnet wird. In dem Schritt 4745 werden das Zylinderidentifizierungssignal (C) des entsprechenden Zylinders und der Durchschnittspegel (X) in einem Satz zu dem Datenübertragungsbus 10 übertragen.
Der Fluß von dem Schritt 4700 zu dem Schritt 4725 erfolgt bei jedem Expansionshub jedes Zylinders, und der Fluß von dem Schritt 4735 zu dem Schritt 4745 wird jedesmal dann ausgeführt, wenn die Datenwerte von 10 (X) Pegeln angesammelt worden sind. Nachdem in dem Schritt 4745 ein Signal an den Datenübertragungsbus 10 übermittelt worden ist, werden sämtliche Speicher der entsprechenden Datenwerte (X) in dem RAM gelöscht, so daß auf die Eingabe neuer Daten gewartet wird. In dem Beispiel aus Figur 47 wurde die Anzahl zur Durchschnittsbildung der Werte auf 10 festgesetzt, doch zur Gestaltung eines Steuersystems, bei dem großer Wert auf eine hohe Ansprechempfindlichkeit gelegt wird, wird die Anzahl reduziert. Wenn jedoch die Steuerung der Genauigkeit und der Stabilität im Vordergrund stehen, wird die Anzahl erhöht.
Die Figur 49 zeigt in zeitlicher Reihenfolge den Datenfluß. Die Anzahl n der Umdrehungen und die Zylinderidentifizierung C&sub1; werden zuerst durch die Motor-Steuereinrichtung 50 erfaßt (1). Danach wird die Zahl des aktuellen Zylinders festgestellt (2). C&sub1; zeigt an, daß es sich um den Zylinder 1 handelt. Das Signal C&sub1; wird dann an den Datenübertragungsbus 10 übertragen (3). Die Klopferfassungs-Steuereinrichtung 59 empfängt (4) C&sub1; und empfängt (5) zu einer vorbestimmten Zeit ein Klopfsignal. Als nächstes wird der Pegel des Klopfens festgestellt (6). Hier wird der festgestellte Pegel als X&sub1; angenommen. Die Klopferfassungs- Steuereinrichtung 59 addiert das Klopfpegelsignal X&sub1; zu dem Zylinderidentifizierungssignal C&sub1;, und beide Signale werden als ein Datensatz zu dem Datenübertragungsbus 10 übertragen (7). Die Motor-Steuereinheit 50 empfängt (8) die Daten C&sub1; + X&sub1;. Die Motor- Steuereinheit 50 ermittelt (9) die zuzuführende Kraftstoffmenge (die Öffnungszeit des Einspritzventils) und die Zündeinstellung. Die hier ermittelten Werte werden zur Verwendung während dem nächsten Arbeitshub für den entsprechenden Zylinder gespeichert. Wenn der Zeitpunkt für den nächsten Arbeitshub für den entsprechenden Zylinder gekommen ist, wird der Kraftstoff zugeführt und der Zylinder auf der Basis der gespeicherten Daten gezündet (10). Die gleichen Operationen werden für die anderen Zylinder wiederholt.
In diesem Beispiel kooperieren die Motor-Steuereinheit 50 und die Klopferfassungs-Steuereinheit 59 für den gleichen Zweck der Klopfregelung miteinander.
Da die Klopfverarbeitung zum Zeitpunkt der hohen Motordrehzahl erforderlich ist, muß die Klopferfassungs-Steuereinrichtung ausschließlich für diesen Zweck vorgesehen werden, wie dies in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Folgend wird eine Diagnose-Steuereinrichtung beschrieben.
Die Figur 50 zeigt ein Blockdiagramm der Diagnose- Steuereinrichtung. Die Diagnose-Steuereinrichtung 67 umfaßt eine Kommunikationsvorrichtung 95 zum Empfang und zur Übertragung von Daten über den Datenübertragungsbus 10, eine Signalverarbeitungs- Hilfsvorrichtung 96 zur Ausführung der Signalverarbeitung der Daten und eine E-A-Hilfsvorrichtung 97 zum Empfang eines externen Signals (analog, digital). Bei der Signalverarbeitungs- Hilfsvorrichtung 96 handelt es sich zum Beispiel um einen Mikrocomputer.
Die Figur 51 zeigt den Aufbau des Diagnose- Steuereinrichtungssystems, wobei die in der Figur 50 dargestellte Steuereinrichtung 67 darin vorgesehen ist. In diesem System sind die Diagnose-Steuereinrichtungg 67, eine Anzeige- Steuereinrichtung 69 und eine Speicher-Steuereinrichtung 68 über den Datenübertragungsbus 10 miteinander verbunden. Die Anzeige- Steuereinrichtung 69 und/oder die Speicher-Steuereinrichtung 68 ist/sind ferner darin mit einer Signalverarbeitungs- Hilfsvorrichtung 96 versehen, wie dies in Figur 50 dargestellt ist.
Die Figur 52 zeigt ein Beispiel der Signalverarbeitung. Es wird angenommen, daß die Signale der Anzahl n der Motorumdrehungen, die Einspritzpulsbreite Tp und die Luftmenge Qa vorgesehen sind. Wenn die Diagnose-Steuereinrichtung 67 zum Beispiel feststellt, daß das Signal Qa abnormal ist, so wird zu den Daten Qa vor der Übertragung ein abnormaler Code addiert. Die Speicher- Steuereinrichtung 68 empfängt die Daten Qa, und wenn der abnormale Code dazu addiert wird, wird der Identifizierungscode in dem Speicher gespeichert. Zusätzlich wird die Anzahl der empfangenen abnormalen Daten in dem Speicher gespeichert. Wenn diese Anzahl einen vorbestimmte, in dem Speicher der Speicher- Steuereinrichtung 68 gespeicherte Anzahl überschreitet, wird der Anzeigecode zu den Daten hinzugefügt. Die Anzeige- Steuereinrichtung 69 (in Figur 13 abgebildet), welche die Daten empfangen hat, sieht über den Bus 10 einen Ausgabe an die Anzeige 66 vor, die auf der Basis der Daten eine sichtbare Anzeige vorsieht.
Die Figur 53 zeigt ein Beispiel des Aufbaus des Speichers der Speicher-Steuereinrichtung. Der Identifizierungscode für die Daten und die Anzahl des Empfangs abnormaler Daten sind in unterschiedlichen Speichern für die entsprechenden Codes gespeichert.
Die Figur 54 zeigt ein Beispiel eines Flußdiagramms der Diagnose- Steuereinrichtung. In dem Schritt 5400 werden Daten und der Identifizierungscode gelesen, und in den Schritten 5410 und 5420 werden Signale ausgewertet. Wenn zum Beispiel das Signal Qa 0 V darstellt (Schritt 5410) oder niederiger als 5 V (Schritt 5420) ist, so wird es als abnormal eingestuft und ein abnormaler Code wird in dem Schritt 5430 zu dem Signal Qa addiert. In dem Schritt 5440 wird das Signal an den Datenübertragungsbus (Schritt 5440) übertragen. Wenn keine Abnormalität festgestellt worden ist, wird das Signal Qa unverändert als Daten an den Datenübertragungsbus übertragen.
Die Figur 55 zeigt ein Flußdiagramm der Speicher- Steuereinrichtung. In dem Schritt 5500 werden ein Datenidentifizierungscode und die Daten gelesen. Wenn die Daten in dem Schritt 5510 als abnormal bewertet werden, werden der Identifizierungscode und die Anzahl in dem Schritt 5520 dem Speicher hinzugefügt. Wenn die Anzahl in dem Schritt 5530 eine vorbestimmte Anzahl überschreitet, die für jeden Identifizierungscode (und jede Art von Daten) voher bestimmt worden ist, so wird der Anzeigecode zu den Daten hinzugefügt, bevor diese an den Datenübertragungsbus 10 übertragen werden (Schritt 5540) . Danach wird in dem Schritt 5550 ein Pseudosignal- Erzeugungsprogramm gestartet. Dieses Programm ist dazb notwendig, es dem Fahrzeug zu ermöglichen, bis zur Behebung des Fehlers weiterzulaufen.
Die Figur 56 zeigt ein Pseudosignal-Erzeugungsprogramm. Dabei handelt es sich um ein Programm zur Absonderung der Stelle von der Steuerroutine, für die durch statistische Fehlerverarbeitung festgestellt wird, daß an ihr ein schwerer Fehler (z.B. ein Fehler des Sensors oder eine unterbrochene Verbindung) aufgetreten ist. Das Programm dient auch zur Erzeugung eines Pseudosignals zur gleichen Zeit wie die Aufgabenverarbeitungssynchronisierung für die Stelle, an der der Fehler verursacht worden ist. Auf diese Weise wird bis zu einem gewissen Ausmaß ein eigenverantwortlicher Lauf ermöglicht.
Wenn dieses Programm gestartet wird, wie dies in Figur 56 dargestellt ist, wird in dem Schritt 5600 ein Befehl zur Erzeugung eines Signals an der Stelle abgegeben, an der der schwere Fehler verursacht worden ist. In dem Schritt 5610 wird die Aufgabenverarbeitungssynchronisierung für das Signal entsprechend zu der Stelle aus dem Speicher gelesen und in einer Aufgabenprioritätssteuerung der Speicher-Steuereinrichtung 68 gespeichert. Wie dies in Figur 57 dargestellt ist, werden danach in dem Schritt 5700, jedesmal wenn das Programm an der zeitlichen Steuerung gestartet wird, die Pseudodaten in dem Speicher entsprechend der Stelle des Fehlers gelesen und in dem Schritt 5710 an den Datenübertragungsbus 10 übertragen. Die Konfiguration, in der die Pseudodaten gespeichert sind, ist in der Figur 58 dargestellt. Die Pseudodaten für Stellen, die für das Fahren des Fahrzeugs schwerwiegend sind, sind in der Steuereinrichtung 68 zusammen mit dem Aufgabenstartsignal gespeichert.
Die Figur 59 zeigt ein Flußdiagramm der Anzeige. In dem Schritt 5900 werden ein Datenidentifizierungscode und die Daten gelesen, und in dem Schritt 5910 wird geprüft, ob der Anzeigecode vorhanden ist oder nicht. In dem Schritt 5920 werden die Daten auf der Basis des Anzeigecodes auf der Anzeige angezeigt.
In dem oben beschriebenen System ist es möglich, die Fehlerhauptursache durch die eingebaute Steuereinrichtung auf der Basis des Identifizierungscodes und den in dem Speicher gespeicherten abnormalen Daten künstlich festzustellen.
Das Signal Qa wird in dem Schritt 5920 als Beispiel verwendet, wobei die Erfindung jedoch auch auf die Anzahl der Motorumdrehungen n, die Wassertemperatur in dem Kühler, den Elektrolyt stand der Batterie, die Batteriespannung, die Einspritzpulsbreite, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, usw. angewandt werden kann.
Die Figur 60 zeigt den Datenfluß in zeitlicher Reihenfolge. Die Diagnose-Steuereinrichtung 67 empfängt (1) verschiedenartige Daten und stellt fest (2), ob die Daten abnormal sind oder nicht. Abnormalen Daten werden mit hinzugefügten abnormalen Signalen bereitgestellt (3). Die Speicher-Steuereinrichtung 68 empfängt (4) die abnormalen Daten und verarbeitet (5) diese statistisch. Als Folge daraus werden stark abnormale Daten an die Anzeige- Steuereinrichtung 69 übertragen (6, 7). Die Anzeige- Steuereinrichtung 69 zeigt (8) den Fehler an. Andererseits erzeugt (9) die Speicher-Steuereinrichtung 68 ein Pseudosignal der Stelle, an der der schwere Fehler aufgetreten ist.
In diesem Beispiel kooperieren die drei Steuereinrichtungen 67, 68 und 69 bei der Erfassung einer Abnormalität, bei der statistischen Verarbeitung, der Anzeige und der Erzeugung eines Pseudosignals miteinander.
Der Fachmann erkennt, daß die Anzahl der verwendeten Steuereinrichtungen veränderlich ist, und daß die zu steuernden Funktionen von den oben in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Funktionen abweichen können.
In Anbetracht der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wird hiermit festgestellt, daß es möglich ist, die Genauigkeit und die erhöhte Geschwindigkeit der Kraftfahrzeugsteuerung zu verwirklichen, da die bei einer hohen Geschwindigkeit auszuführende Verarbeitung einer Steuereinrichtung zugewiesen werden kann, die ausschließlich dafür, getrennt von anderen Steuereinrichtungen vorgesehen ist.

Claims

1. Fahrzeug-Steuervorrichtung, mit:

ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen (58, 53, 62(a), 62(b)) zur Einstellung erster bzw. zweiter steuerbarer Parameter eines Fahrzeuges;

ersten und zweiten Steuereinrichtungen (56, 63), die mit den ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen (58, 53, 62(a), 62(b)) verbunden sind, so daß sie die ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen entsprechend steuern;

einem Signalübertragungsweg (10), der die ersten und zweiten Steuereinrichtungen miteinander verbindet; und

Übertragungseinrichtungen (21, 24) zur Übertragung eines Signals von der ersten Steuereinrichtung über den Übertragungsweg zu der zweiten Steuereinrichtung, wobei das Signal durch die erste Steuereinrichtung bestimmt wird und einen zu steuernden Zustand darstellt;

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung (56) eine Verarbeitung zur Berechnung eines ersten gesteuerten Parameters auf der Basis der gespeisten Daten ausführt und auf der Basis des so berechneten ersten gesteuerten Parameters entscheidet, ob die zweite Steuereinrichtung (63) zusammen mit der ersten Steuereinrichtung betrieben werden muß, und wobei die erste Steuereinrichtung bei einem erforderlichen gemeinsamen Betrieb ein Ausgangssignal erzeugt, welches einen Befehl umfaßt, der eine gemeinsame Anforderung an den Übertragungsweg anzeigt; und

wobei die zweite Steuereinrichtung (63) einen Verarbeitungsvorgang zur Berechnung des zweiten steuerbaren Parameters ausführt, und zwar als Reaktion auf das Ausgangssignal, welches den Befehl der gemeinsamen Anforderung umfaßt, der von der ersten Steuereinrichtung (56) erzeugt worden ist; und wobei

die ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen (58, 53, 62(a), 62(b)) die ihnen zugeordneten ersten und zweiten steuerbaren Parameter gleichzeitig und gemäß den Verarbeitungsergebnissen der entsprechenden ersten und zweiten Steuereinrichtungen steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehr als zwei Einstellungseinrichtungen (58, 53, 62(a), 62(b), 65(a), 65(b) vorgesehen sind, wobei jede zur Einstellung eines entsprechenden Parameters des Fahrzeugs dient, und wobei jede Einstellungseinrichtung so angeordnet ist, daß sie von einer entsprechenden Steuereinrichtung (53, 63, 64) gesteuert wird, wobei alle Steuereinrichtungen durch den genannten Übertragungsweg (10) miteinander verbunden sind, wobei die Übertragungseinrichtungen so angeordnet sind, daß sie Daten in einem Zustand über den Übertragunsweg übertragen, der einen zu steuernden Zustand darstellt, der von einer der Steuereinrichtungen an eine ausgewählte andere Steuereinrichtung bestimmt worden ist, wobei die genannte eine Steuereinrichtung und alle ausgewählten anderen Steuereinrichtungen ihre entsprechenden Einstellungseinrichtungen übereinstimmend steuern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei Einrichtungen zur Verleihung einer Priorität für über den Übertragungsweg übertragene Signale vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Signalübertragungsweg um einen Datenschnellbus und bei den Steuereinrichtungen um Mikroprozessoren handelt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einstellungseinrichtungen mindestens ein Drossel-Stellglied (58), eine Kraftstoffeinspritzfahrzeug-Aufhängungsdämpfereinrichtung oder eine Fahrzeug-Aufhängungshöheneinstellungseinrichtung umfassen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtungen eine Motor-Steuereinrichtung (50) zur Steuerung der Motorparameter, eine Getriebe-Steuereinrichtung (63) zur Steuerung eines Gangwechselvorgangs und eine Drossel- Steuereinrichtung (56) zur Steuerung eines Drosselöffnungswinkels umfassen, wobei die Motor-Steuereinrichtung (50) dazu geeignet ist, Motordaten wie etwa die Luftmenge und die Motordrehzahl einzulesen, das Motordrehmoment zu berechnen und die Drehmomentberechnung über den Übertragungsweg an die Getriebe- Steuereinrichtung (63) zu übertragen, wobei die Getriebe- Steuereinrichtung (63) dazu geeignet ist, ein geeignetes Übersetzungsverhältnis zu berechnen und abhängig davon ein Gangwechsel-Stellglied anzutreiben, um einen Gangwechsel zu bewirken, und wenn die Getriebe-Steuereinrichtung (63) die Notwendigkeit eines Gangwechsels bestimmt, gibt die Getriebe- Steuereinrichtung (63) über den Übertragungsweg ein Signal an die Drossel-Steuereinrichtung (56) ab, wobei die Drossel- Steuereinrichtung (56) so angeordnet ist, daß sie ein Drosselstellglied betätigt, so daß die Drosselklappe in einem erforderlichen Winkel geöffnet wird, so daß ein im wesentlichen ruckfreier Gangwechsel durchgeführt werden kann, wobei das Gangwechsel-Stellglied und das Drossel-Stellglied zueinander synchron wirken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung eine Motor-Steuereinrichtung (50), eine Drossel-Steuereinrichtung (56) und eine Aufhängungs- Steuereinrichtung (64) umfaßt, wobei die Motor-Steuereinrichtung Signale von einem Gaspedal-Winkelstellungssensor und einem Bremspedal-Winkelstellungssensor empfängt, wobei die Motor- Steuereinrichtung ein Signal, das den Gaspedalwinkel bzw. den Bremspedalwinkel anzeigt, über den Übertragungsweg (10) an die Drossel-Steuereinrichtung (50) und gleichzeitig an die Aufhängungs-Steuereinrichtung (64) abgeben kann, wobei die Drossel-Steuereinrichtung ein Drossel-Stellglied betätigt, und wobei die Aufhängungs-Steuereinrichtung (64) so angeordnet ist, daß sie die Fahrzeug-Fahrhöhe und die Aufhängungsdämpfkraft steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Aufhängungs- Steuereinrichtung (64) so angeordnet ist, daß sie die Fahrzeughöhen-Stellglieder (65(a)) und die Dämpfkraft- Stellglieder (65(b)) steuert, und bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt die Steuereinrichtung (64), daß die vorderen Fahrzeugdämpfer ihre Fahrhöhe verringern, wobei die hinteren Fahrzeugdämpfer (65(a)) ihre Fahrhöhe erhöhen, und daß sich das Dämpfkraft-Stellglied (65(b)) versteift, und wenn die Aufhängungs-Steuereinrichtung einen Bremsvorgang feststellt, bewirkt sie eine Erhöhung der Fahrhöhe der vorderen Fahrzeugdämpfer und eine Verringerung der Fahrhöhe der hinteren Fahrzeugdämpfer (65(a)) sowie eine Versteifung des Dämpfkraft- Stellglieds (65(b)).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung eine Motor-Steuereinrichtung (50), eine Drehmomenterfassungs-Steuereinrichtung (61) und eine Getriebe- Steuereinrichtung (63) umfaßt, wobei die Motor-Steuereinrichtung mit einer Einrichtung zur Bestimmung eines Zylinders, der einen Arbeitshub ausübt, verbunden ist, und wobei die Motor- Steuereinrichtung dazu geeignet ist, ein Signal an die Drehmoment-Steuereinrichtung (61) abzugeben, das den Zylinder anzeigt, der einen Arbeitshub bewirkt, wobei die Drehmoment- Steuereinrichtung mit den Motor-Kurbelwellendrehmomentsensoren (62(a), 62(b)) verbunden und dazu geeignet ist, das Motordrehmoment zu berechnen und ein dieses Drehmoment darstellendes Signal über den Übertragungsweg (10) an die Getriebe-Steuereinrichtung (50) und die Motor-Steuereinrichtung zu übertragen, woraufhin die Motor-Steuereinrichtung (50) das berechnete Drehmomentsignal mit vorbestimmten Drehmomentwerten vergleichen kann, so daß dadurch das erforderliche Ausmaß der Drosselöffnung berechnet werden kann, wobei die Getriebe- Steuereinrichtung im wesentlichen synchron dazu ein geeignetes Übersetzungsverhältnis abhängig von dem berechneten Drehmomentsignal der Drehmoment-Steuereinrichtung (61) bestimmt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtungen eine Motor-Steuereinrichtung (50) und eine Klopferfassungs- Steuereinrichtung (59) umfassen, wobei die Motor- Steuereinrichtung mit einer Meßfühlereinrichtungverbunden ist, um einen Zylinder zu erfassen, der einen Arbeitshub bewirkt, und wobei die Motor-Steuereinrichtung ferner mit einer Stellgliedeinrichtung verbunden ist, um die Kraftstoffeinspritzbandbreite und die Zündeinstellung zu steuern, wobei die Klopferfassungs-Steuereinrichtung mit einem Klopfsensor (Figur 39, Figur 40, Figur 43) verbunden ist, wobei die Motor- Steuereinrichtung einen Zylinder bestimmen kann, der einen Arbeitshub bewirkt, und wobei die Motor-Steuereinrichtung ferner ein diesen Hub darstellendes Signal über den Übertragungsweg (10) an die Klopferfassungs-Steuereinrichtung (59) übertragen kann, wobei die Klopferfassungs-Steuereinrichtung (59) so angeordnet ist, daß sie den Klopfpegel des Klopfsensors erfaßt und ein diesen Zustand darstellendes Signal in Kombination mit einem Zylinderidentifizierungssignal über den Übertragungsweg (10) an die Motor-Steuereinrichtung (10) überträgt, wobei die Motor- Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzbandbreite und die Zündeinstellung für die Stellgliedeinrichtung berechnen kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtungen eine Diagnose-Steuereinrichtung (67) umfassen, die mit einer Mehrzahl von Sensoren verbunden ist, die entsprechende Betriebszustände des Fahrzeugs anzeigen, wobei die Steuereinrichtungen ferner eine Speicher-Steuereinrichtung (68) zum Halten vorbestimmter Datenwerte und eine Anzeige- Steuereinrichtung (69) zur Steuerung einer Anzeige (66) umfassen, wobei die Steuereinrichtungen über den Übertragungsweg (10) miteinander verbunden sind, wobei die Diagnose-Steuereinrichtung Daten von den Sensoren über den Übertragungsweg (10) empfangen kann, um eine Abnormalität zu erkennen, wobei die Abnormalität folgend über den Übertragungsweg (10) an die Speicher- Steuereinrichtung übertragen wird, wobei die Speicher- Steuereinrichtung die empfangenen Daten statistisch auswertet und ein Signal über den Übertragungsweg (10) an die Anzeige- Steuereinrichtung (69) überträgt, welche die Anzeige antreibt, und wobei die Speicher-Steuereinrichtung (68) ein Pseudosignal erzeugen kann, um die ununterbrochene Funktionsweise des Fahrzeugs zu ermöglichen, wenn eine schwerwiegende Abnormalität erfaßt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Speicher- Steuereinrichtung so angeordnet ist, daß sie ein Signal an die Anzeige-Steuereinrichtung abgibt und ein Pseudosignal nur dann erzeugt, wenn abnorme Daten öfter empfangen worden sind, als dies vorbestimmt war.

13. Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, umfassend:

Einstellung erster und zweiter steuerbarer Parameter eines Fahrzeuges mit entsprechenden ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen;

Steuerung der ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen mit entsprechenden ersten und zweiten Steuereinrichtungen;

Bereitstellung eines Signalübertragungsweges, der die ersten und zweiten Steuereinrichtungen miteinander verbindet; und

Übertragung eines Signals von der ersten Steuereinrichtung über den Übertragungsweg zu der zweiten Steuereinrichtung, wobei das Signal durch die erste Steuereinrichtung bestimmt wird und einen zu steuernden Zustand darstellt;

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Ausführung einer Verarbeitung in der ersten Steuereinrichtung zur Berechnung eines ersten geregelten Parameters auf der Basis der gespeisten Daten und Entscheidung auf der Basis des so berechneten ersten gesteuerten Parameters, ob die zweite Steuereinrichtung zusammen mit der ersten Steuereinrichtung betrieben werden muß, und wobei die erste Steuereinrichtung bei einem erforderlichen gemeinsamen Betrieb ein Ausgangssignal erzeugt, welches einen Befehl umfaßt, der eine gemeinsame Anforderung an die zweite Steuereinrichtung über einen Übertragungsweg anzeigt;

Ausführung eines Verarbeitungsvorgangs zur Berechnung des zweiten steuerbaren Parameters in der zweiten Steuereinrichtung, und zwar als Reaktion auf das Ausgangssignal, welches den Befehl der gemeinsamen Anforderung umfaßt, der von der ersten Steuereinrichtung erzeugt worden ist; und

Steuerung der ersten und zweiten steuerbaren Parameter durch die ersten und zweiten Einstellungseinrichtungen, und zwar gleichzeitig zu und gemäß den Verarbeitungsergebnissen der entsprechenden ersten und zweiten Steuereinrichtungen.