DE10138045B4

DE10138045B4 - Vorrichtung und Verfahren zur CPU-Diagnose

Info

Publication number: DE10138045B4
Application number: DE10138045A
Authority: DE
Inventors: Kousaku Hitachinaka Shimada; Takashi Hitachinaka Okamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2021-08-04
Also published as: US20020032516A1; JP3616319B2; US6654680B2; DE10138045A1; JP2002073366A

Abstract

Vorrichtung zur CPU-Diagnose, mit
einem Arithmetikverarbeitungsabschnitt (201), der mehrere Verarbeitungszustände aufweist,
einem Übungssetzabschnitt (301), der Übungen festsetzt, und
einem Übungsverarbeitungsabschnitt (211),
dadurch gekennzeichnet dass
der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) auf der Grundlage eines momentanen der mehreren Verarbeitungszustände Lösungen für die Übungen erzeugt, um eine Diagnose einer CPU (601) auszuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Rechnerzentraleinheit- oder CPU-Diagnose und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Diagnose der CPU von Kraftfahrzeug-Steuereinheiten.
Kraftfahrzeug-Steuereinheiten besitzen typischerweise eine CPU-Diagnosevorrichtung, die die CPU derartiger Steuereinheiten überwacht und eine korrekte Funktionsweise dieser CPU gewährleistet, da die CPU dann, wenn sie anomal arbeitet, die Antriebseigenschaften des Kraftfahrzeugs nachteilig beeinflussen könnte.
Für herkömmliche CPU-Diagnosevorrichtungen wie etwa jene, die aus JP Hei 0-507805-A und aus JP 2000-29734-A bekannt sind, sind in der CPU wenigstens zwei Ebenen vorgesehen, die sich funktional gegenseitig nicht beeinflussen, es sei denn, daß ein Fehler festgestellt wird. Die beiden Ebenen umfassen eine funktionale Ebene (Ebene der arithmetischen Verarbeitung der tatsächlichen Steuerung) und eine Überwachungsebene (Ebene der arithmetischen Verarbeitung der Diagnose), was ermöglicht, mit einem einzigen Rechnerelement die Betriebszuverlässigkeit und -verfügbarkeit zu erhalten, die mit denjenigen zweier Rechnerelemente vergleichbar sind. Oftmals ist eine dritte Ebene zum Prüfen der Funktion auf der zweiten Ebene vorgesehen. Beispielsweise kann ein aktives Überwachungsprogramm (”Active Watchdog”) verwendet werden, das Operationen im Frage-Antwort-Format ausführt.
In den CPU-Diagnosevorrichtungen, auf die oben Bezug genommen worden ist, wird jedoch in die CPU eine Übung eingegeben, die diese unabhängig von der arithmetischen Verarbeitung der tatsächlichen Steuerung ausführt und daraufhin die Operationsergebnisse (Lösung) zur Übungsquelle zurückleitet, so daß anhand dieser Lösung diagnostiziert werden kann, ob die CPU normal arbeitet oder nicht. Diese Verfahren ergeben jedoch wegen der unabhängigen Funktionsweise der Übungsverarbeitung neben der tatsächlichen Steuerungsverarbeitung nicht zufriedenstellende und ungenaue Ergebnisse.
In einer Motor-Steuervorrichtung gibt es beispielsweise drei Verbrennungsarten des Motors, die die stöchiometrische Betriebsart, die magere homogene Verbrennungsbetriebsart und die magere Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart umfassen.
Die Funktion des Bestimmens der Ausgangssignale an jedem Aktuator auf der ersten Ebene und die Funktion des Schätzens beispielsweise des Ausgangspegels auf der zweiten Ebene sind von einer Betriebsart zur nächsten unterschiedlich. In keiner herkömmlichen CPU-Diagnosevorrichtung wird jedoch diesem Umstand besondere Aufmerksamkeit geschenkt.
Daher kann die herkömmliche CPU-Diagnosevorrichtung nur einen von mehreren Arithmetikverarbeitungszuständen für verschiedene Verbrennungsbetriebsarten, die die stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart, die magere homogene Verbrennungsbetriebsart und die magere Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart umfassen, berücksichtigen und keine effektive arithmetische Verarbeitung entsprechend dem momentan gewählten arithmetischen Verarbeitungszustand ausführen.
Die DE 42 12 636 C2 zeigt eine Fehlerdiagnosevorrichtung einer Abgasrückführungssteuereinrichtung, die in einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Hierzu wird eine Differenz zwischen einem ersten Laufzustand, in dem das Abgasrückführventil geöffnet ist und einen zweiten Laufzustand, in dem das Abgasrückführventil geschlossen ist, gebildet und untersucht, ob diese Differenz einen Schwellwert überschreitet.
Die DE 196 09 242 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, wobei die Steuerfunktionen von einem einzigen Mikrocomputer überwacht werden. Zur Überprüfung der Überwachungsfunktionen ist ein vom Mikrocomputer getrenntes Überwachungsmodul vorgesehen, welches zu gegebener Zeit Testsignale an den Mikrocomputer sendet, der dann die Überwachungsfunktion auf der Basis von Testdaten berechnet.
Die EP 1 001 257 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Anzeigen von Fahrzeugbetriebszuständen ohne eine bestimmte Datenübertragungsleitung in dem Fahrzeug vorzusehen.
Die EP 0 819 928 A1 zeigt ein Fahrzeugdiagnosesystem, bei dem der aktuelle Fahrzeugzustand mit einem erwarteten Zustand verglichen wird. Beide Zustande werden verglichen und wenn diese Zustande eine erwartete Beziehung zueinander aufweisen, wird die Diagnose als bestanden beurteilt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur CPU-Diagnose zu schaffen, mit denen die Überwachungsbetriebsart (Diagnosebetriebsart) entsprechend dem Arithmetikverarbeitungszustand der CPU geändert werden kann und die Diagnose, ob die arithmetische Verarbeitung normal ist oder nicht, im jeweils aktuellen Arithmetikverarbeitungszustand ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine CPU-Diagnosevorrichtung nach Anspruch 1 bzw. durch ein CPU-Diagnoseverfahren nach einem der Ansprüche 13 und 24. Weiterbildungen der Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann eine CPU-Diagnosevorrichtung einen Arithmetikverarbeitungszustand, der aus mehreren Arithmetikverarbeitungszuständen gewählt ist, aufnehmen und eine effektive arithmetische Verarbeitung entsprechend dem gewählten Arithmetikverarbeitungszustand ausführen. Die CPU-Diagnosevorrichtung umfaßt einen Übungssetzabschnitt, der Übungen festsetzt, sowie Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte, wovon jeder so beschaffen ist, daß er für einen der mehreren Arithmetikverarbeitungszustände durch den Übungssetzabschnitt festgesetzte Übungen berechnen kann. Die CPU wird anhand der Lösungen der Übungen, die durch die Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte berechnet werden, als normal oder anomal beurteilt. Auf diese Weise kann die Überwachungsbetriebsart (Diagnosebetriebsart) in Abhängigkeit vom Arithmetikverarbeitungszustand der CPU geändert werden und kann diagnostiziert werden, ob die Arithmetikverarbeitung im momentanen Arithmetikverarbeitungszustand normal ausgeführt wird oder nicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung führt die CPU eine Arithmetikverarbeitung durch Funktionen aus, die je nach Arithmetikverarbeitungszustand unterschiedlich sind, wobei die Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte dann aus mehreren Funktionen diejenige Funktion auswählen, die mit dem Zustand, in dem sich die CPU momentan befindet, in Übereinstimmung ist, um damit die Übungsberechnung aus zuführen.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist der Übungssetzabschnitt außerhalb der CPU vorgesehen, überträgt eine Übung an die CPU und empfängt eine Lösung von dem Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt durch die CPU.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte, die verschiedenen Arithmetikverarbeitungszuständen entsprechen, nacheinander zyklisch gewählt, wobei der jeweils ausgewählte Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt eine Übung vom Übungssetzabschnitt berechnet.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal der Erfindung besitzen die Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte jeweils mehrere Typen von Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitten, wobei eine vom Übungssetzabschnitt festgesetzte Übung durch den ausgewählten Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt berechnet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt, der bei der Ausführung von Übungsberechnungen eine Zufallszahl verwendet, ausgewählt werden. In diesem Fall wird als Zufallszahl der Wert irgendeine oder jede Ziffer eines Zeitgebers oder Zählers der CPU verwendet, nachdem eine vorgegebene Zeitdauer verstrichen ist.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal der Erfindung kann eine zu diagnostizierende CPU eine CPU für eine Motorsteuerung sein. In diesem Fall werden die mehreren Arithmetikverarbeitungszustände der CPU entsprechend den mehreren Verbrennungsbetriebsarten gesetzt, in denen der Motor arbeiten kann, wobei die Verbrennungsbetriebsarten eine stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart und Magerverbrennungsbetriebsarten oder drei Betriebsarten einschließlich der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart, der homogenen Verbrennungsbetriebsart und der mageren Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart umfassen kann.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung gibt die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung dann, wenn die Funktionsweise der CPU als anomal diagnostiziert wird, einen Befehl aus, um den Betrieb in der Verbrennungsbetriebsart, in der die Anomalie diagnostiziert worden ist, zu sperren und um den Motor in einer der anderen Verbrennungsbetriebsarten zu betreiben.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine zu diagnostizierende CPU eine CPU für eine Steuervorrichtung, die das Drehmoment und die Raddrehzahl steuert und Übungen unter Verwendung der Raddrehzahl, der Beschleunigung, des Antriebsdrehmoments oder des Bremsdrehmoments oder einer Kombination aus diesen mehreren Parametern berechnet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
1 eine Darstellung eines Direkteinspritzungsmotors, der eine CPU-Diagnosevorrichtung der Erfindung verwendet;
2 einen Blockschaltplan, der das Steuersystem des Direkteinspritzungsmotors veranschaulicht, das die CPU-Diagnosevorrichtung nach 1 verwendet;
3 einen Steuerblockplan einer ersten Stufe der Motorsteuervorrichtung;
4 einen Steuerblockplan einer zweiten Stufe der Motorsteuervorrichtung;
5 eine Darstellung zur Erläuterung einer beispielhaften Luft-/Kraftstoffverhältnis-Festlegung für die Motorsteuervorrichtung;
6 eine Darstellung zur Erläuterung einer beispielhaften AGR-Verhältnis-Festlegung für die Motorsteuervorrichtung;
7 ein Zustandsübergangsdiagramm der Verbrennungsbetriebsart-Umschaltmittel der Motorsteuervorrichtung;
8 einen Blockschaltplan zur Erläuterung einer CPU-Diagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
9 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Funktionsweise der CPU-Diagnosevorrichtung der Erfindung;
10 einen Blockschaltplan zur Erläuterung eines Übungsberechnungsabschnitts in einer CPU-Diagnosevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
11 einen Blockschaltplan zur Erläuterung eines Übungsberechnungsabschnitts in einer CPU-Diagnosevorrichtung gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung;
12 eine erläuternde Darstellung, die die Funktionsweise eines Zeitgebers und eines Zählers der CPU veranschaulicht;
13 eine weitere erläuternde Darstellung, die die Funktionsweise des Zeitgebers und des Zählers der CPU veranschaulicht;
14 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Funktionsweise der CPU-Diagnosevorrichtung der Erfindung;
15 eine erläuternde Darstellung, die eine beispielhafte Integration der CPU-Diagnosevorrichtung der Erfindung in eine Motorsteuervorrichtung veranschaulicht;
16 eine erläuternde Darstellung, die eine weitere beispielhafte Integration der CPU-Diagnosevorrichtung der Erfindung in eine Motorsteuervorrichtung veranschaulicht; und
17 einen Blockschaltplan zur Erläuterung einer CPU-Diagnosevorrichtung gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Im folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Andere Ausführungsformen sind möglich, ferner können strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken oder vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Obwohl die Erfindung beispielhaft anhand einer Kraftfahrzeugkomponente, d. h. einer Kraftfahrzeug-Steuereinheit, beschrieben wird, ist die Erfindung gleichermaßen auf andere Steuereinheiten anwendbar. Gleiche Elemente sind in allen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 veranschaulicht ein Steuersystem für einen Direkteinspritzungsmotor 507. Luft (Durchflußmenge Qc), die in eine Brennkammer 507c des Motors 507 eingelassen wird, ist eine Kombination aus Einlaßfrischluft (Durchflußmenge Qa) und AGR-Gas (Durchflußmenge Qe), wobei die Einlaßfrischluft durch einen Einlaßabschnitt 502a eines Luftreinigers 502 eingelassen wird und durch einen Luftdurchflußmengen-Messer (Luftdurchflußmengen-Sensor) 503, der ein Mittel zum Messen des Betriebszustandes des Motors 507 darstellt, strömt. Die Luft strömt ferner durch einen Drosselkörper 505, in dem eine elektrisch gesteuerte Drosselklappe 505a für die Steuerung der Einlaßluft-Durchflußmenge untergebracht ist. Die elektrisch gesteuerte Drosselklappe 505a wird durch einen elektrisch gesteuerten Drosselmotor 526 angetrieben. Dann tritt die Luft in einen Sammler 506 ein. Der Luftdurchflußmengen-Sensor 503 gibt ein die Einlaßluft-Durchflußmenge Qa darstellendes Signal an eine Steuereinheit 515, beispielsweise eine Motorsteuervorrichtung, aus.
Am Drosselkörper 505 ist ein Drosselsensor 504 angebracht, der den Öffnungsgrad der elektrisch gesteuerten Drosselklappe 505a erfaßt, um den Betriebszustand des Motors zu erfassen, und dessen Ausgangssignal zur Steuereinheit 515 ausgegeben wird.
Zwischen einem Lufteinlaßrohr 501 und einem Abgasrohr 519 ist ein Nebenleitungsrohr 525 vorgesehen, das eine Nebenleitung für die Rückführung von Abgas bildet und mit einem elektrisch gesteuerten AGR-Ventil 524 versehen ist, das die Durchflußmenge des zurückgeführten Abgases steuert.
Die in den Sammler 506 eingelassene Luft (Druck Pm) vermischt sich, nachdem sie auf die Lufteinlaßrohre 501, wovon jedes mit einem der Zylinder 507b des Motors 507 verbunden ist, verteilt worden ist, mit dem AGR-Gas und wird in eine Brennkammer 507c des entsprechenden Zylinders 507b eingeleitet.
Der Kraftstoff wie etwa Benzin von einem Kraftstofftank 514 erfährt eine primäre Druckbeaufschlagung durch eine Kraftstoffpumpe 510 und anschließend eine sekundäre Druckbeaufschlagung durch eine weitere Kraftstoffpumpe 511 auf einen höheren Druck, wobei der Druck durch einen Kraftstoffdruckregler 512 auf einen konstanten Druck (primärer Normaldruck) reguliert wird. Durch einen weiteren Kraftstoffdruckregler 513 wird der Kraftstoff auf einen weiteren konstanten Druck (sekundärer Normaldruck) reguliert und von Einspritzeinrichtungen 509, wovon jeweils eine in jedem Zylinder vorgesehen ist, direkt in die entsprechende Brennkammer 507c eingespritzt. Der in die Brennkammern 507c eingespritzte Kraftstoff wird zusammen mit dem in der Brennkammer vorhandenen Luftgemisch als Antwort auf ein Zündsignal durch Zündkerzen 508, an denen eine Spannung anliegt, die durch Zündspulen 522 auf eine Hochspannung transformiert worden ist, gezündet.
Ein Kurbelwinkelsensor 516 (siehe 2), der an einer Kurbel welle 507d des Motors 507 angebracht ist, gibt ein Winkelsignal POS, das ein Umdrehungssignal (Anzahl der Umdrehungen) darstellt und die Drehposition der Kurbelwelle 507d angibt, an die Steuereinheit 515 aus.
In jedem Abgasrohr 519 ist ein katalytischer Umsetzer 520 vorgesehen, ferner ist stromaufseitig von dem katalytischen Umsetzer 520 ein Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 vorgesehen, der den Sauerstoffgehalt im Abgas erfaßt und ein Erfassungssignal an die Steuereinheit 515 ausgibt.
Wie in 2 gezeigt ist, umfaßt die Steuereinheit 515 eine CPU 601, einen ROM 602, einen RAM 604 und eine E/A-LSI 604, die einen A/D-Umsetzer enthält, der Eingangssignale von den obenerwähnten Sensoren, die den Betriebszustand des Motors angeben, sowie von einem Fahrpedalniederdrückungsgrad-Sensor (APS) 521, einem Kraftstoffdrucksensor 523 und einem Starterschalter 527 annimmt. Die Steuereinheit 515 führt vorgegebene arithmetische Verarbeitungsoperationen aus und gibt verschiedene Steuersignale aus, die durch diese arithmetischen Operationen berechnet werden, und liefert an jede Einspritzeinrichtung 509, jede Zündspule 522, den elektrisch gesteuerten Drosselmotor 526, das AGR-Ventil 524 usw. entsprechende, vorgeschriebene Steuersignale, um die Kraftstoffördersteuerung, die Zündzeitpunktsteuerung, die Drosselöffnungssteuerung, die AGR-Steuerung usw. auszuführen.
Die 3 und 4 zeigen in einer Gesamtübersicht einen Blockschaltplan zur Erläuterung der Steuerungen, die von der Steuereinheit 515 in dem Direkteinspritzungsmotor 507 ausgeführt werden.
Das Signal bezüglich der Einlaßluft-Durchflußmenge Qa, die von dem Luftdurchflußmengen-Sensor 503 erfaßt wird, wird durch ein Filterungsmittel 102 gefiltert. Anschließend dividiert ein Basiskraftstoffeinspritzmengen-Bestimmungsmittel 103 die Lufteinlaßmenge Qa durch die Motordrehzahl Ne, gleichzeitig wird durch Multiplikation mit einem Koeffizienten k, der ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffverhältnis (L/K = 14,7) ergibt, eine Basis-Kraftstoffeinspritzimpulsbreite pro Zylinder, d. h. eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1, berechnet.
Wenn in der stöchiometrischen Betriebsart zeitliche Schwankungen der Eigenschaften des Luftdurchflußmengen-Sensors 503 und der Einspritzeinrichtung 509 kompensiert werden sollen, wird veranlaßt, daß ein Sauerstoff-Rückkopplungskorrekturkoeffizient, der für die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge Tp (im folgenden beschrieben) verwendet wird, für jeden Betriebspunkt von einem Basis-Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturmittel 117 anhand der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 und der Motordrehzahl Ne gelernt wird.
Ferner wird aus einem Referenz-Tp-Kennfeld anhand der Motordrehzahl Ne und des Fahrpedalniederdrückungsgrades Acc in einem Referenz-Kraftstoffeinspritzmengen-Bestimmungsmit tel 101 eine Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2, die als Referenz für eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tp3 dient, in der gleichen Größenordnung wie die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 gebildet.
Die Beziehung zwischen der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 und der Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 wird im voraus so gesetzt, daß an einem durch die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 und die Motordrehzahl Ne bestimmten Betriebspunkt die Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 während des Betriebs in der stöchiometrischen Betriebsart gleich der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 ist. Das obenerwähnte Kennfeld für die Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 kann jedoch überschrieben werden, so daß im Hinblick auf mögliche Funktionsunterschiede der Sensoren und dergleichen in wirklichen Fahrzeugen die Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 (Referenz-Tp) auf der Grundlage der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 (Ist-Tp) in der stöchiometrischen Betriebsart gelernt werden kann.
In dieser Betriebsart können die jeweiligen Kennfelder für das Luft-/Kraftstoffverhältnis, den Zündzeitpunkt, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und das AGR-Verhältnis, die jeweils Steuerparameter des Motors 507 bilden, anhand zweier Variablen (d. h. der Motordrehzahl Ne und der Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2), die auf den Koordinatenachsen aufgetragen sind, durchsucht werden. Da die Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 als Funktion der Last des Motors gegeben ist, kann die Achse, auf der die Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 aufgetragen ist, auch als Achse für den Fahrpedalniederdrückungsgrad Acc dienen, die in der stöchiometrischen Betriebsart ferner mit der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 übereinstimmt.
Das Luft-/Kraftstoffverhältnis-Bestimmungskennfeld I, das einen der obengenannten Parameter definiert, umfaßt insgesamt drei Kennfelder, die ein Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld 104 für stöchiometrischen Betrieb, ein Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld 105 für mageren homogenen Betrieb sowie ein Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld 106 für mageren Schichtladungsbetrieb umfassen. Das Zündzeitpunkt-Kennfeld II umfaßt ebenfalls drei Kennfelder, die ein Zündzeitpunkt-Kennfeld 107 für stöchiometrischen Betrieb, ein Zündzeitpunkt-Kennfeld 108 für mageren homogenen Betrieb sowie ein Zündzeitpunkt-Kennfeld 109 für mageren Schichtladungsbetrieb umfassen. Das Einspritzzeitpunkt-Kennfeld III umfaßt wiederum drei Kennfelder, die ein Einspritzzeitpunkt-Kennfeld 110 für stöchiometrischen Betrieb, ein Einspritzzeitpunkt-Kennfeld 111 für mageren homogenen Betrieb sowie ein Einspritzzeitpunkt-Kennfeld 112 für mageren Schichtladungsbetrieb umfassen. Das AGR-Verhältnis-Kennfeld IV umfaßt nochmals drei Kennfelder, die ein AGR-Verhältnis-Kennfeld 113 für stöchiometrischen Betrieb, ein AGR-Verhältnis-Kennfeld 114 für mageren homogenen Betrieb und ein AGR-Verhältnis-Kennfeld 115 für mageren Schichtladungsbetrieb umfassen. Die Bestimmung, welche Parameter der obenerwähnten Kennfelder ver wendet werden sollen, erfolgt durch ein Verbrennungsbetriebsart-Schaltmittel 120 (das später mit Bezug auf 7 beschrieben wird).
Sowohl die Einlaßluft-Durchflußmenge Q als auch die Kraftstoffeinspritzmenge Tp, die die beiden Sollgrößen bilden, die das Luft-/Kraftstoffverhältnis im Motorbetrieb bestimmen, werden anhand der Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 berechnet. Die Kraftstoffeinspritzmenge Tp wird durch Addieren einer Referenzänderung ΔTp2 zu der Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 in einem Referenz-Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturmittel 123 erhalten, wodurch eine korrigierte Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp21, d. h. eine ineffektive Einspritzimpulsbreite TS der Einspritzeinrichtung 509 für diese Referenz-Kraftstoffeinspritzmengen Tp2, erhalten wird. Bei einer stöchiometrischen Steuerung wird sie durch Korrigieren der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1, gefolgt von einer Multiplikation mit dem Sauerstoff-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten, erhalten.
Was die Einlaßluft-Durchflußmenge Q betrifft, so wird die korrigierte Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2, die oben erläutert worden ist, in ein Drosselklappenöffnungsgrad-Bestimmungsmittel 130 eingegeben, multipliziert ein Soll-Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsmittel 124 die Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2' mit dem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis (z. B. 40) und dividiert das Produkt durch das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis 14,7, um die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tp3 darzustellen, die für die Erzielung des obengenannten Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnisses notwendig ist. Die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tp3, die eine Steuerungsgröße bildet, wird daher nicht nur als Sollwert für die Kraftstoffeinspritzmenge, sondern auch als Sollwert für die Lufteinlaßmenge verwendet.
Die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tp3 und die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 werden durch ein I-PD-Regelmittel 118, das später beschrieben wird, verglichen und dazu verwendet, für die Drosselklappenöffnung eine Rückkopplungsregelung auszuführen und die Soll-Einlaßluft-Durchflußmenge Q zu steuern, indem die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tp3 folgt. Das gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnis kann durch die Einlaßluft-Durchflußmenge Q und die Kraftstoffeinspritzmenge Tp, die wie oben beschrieben festgelegt werden, eingestellt werden.
Die Motorsteuereinheit 515 führt in dieser Ausführungsform anhand der Änderungen der Kraftstoffförderung durch die elektrisch gesteuerte Drosselklappe 505a ständig eine Rückkopplungsregelung für die Einlaßluft-Durchflußmenge Qa aus. Wenn der Anteil an Frischluft, der die Einlaßluft-Durchflußmenge Qa ergibt, ansteigt, wird der Öffnungsgrad der elektrisch gesteuerten Drosselklappe 505a verkleinert, wenn andererseits das AGR-Ventil 524 geöffnet werden soll, wird der Öffnungsgrad der elektrisch gesteuerten Drosselklappe 505a vergrößert, da der Anteil an Frischluft sonst abnimmt.
Das I-PD-Regelmittel 118 vergleicht die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tp3 (Soll-Tp) und die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 (Ist-Tp) miteinander und führt eine Tp-Rückkopplungsregelung aus, um die Soll-Drosselklappenöffnung anhand der Abweichung zwischen den beiden verglichenen Werten zu bestimmen. Eine manipulierte Variable TORDTY, die das mit dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad äquivalente Drehmoment bildet, wird aus der folgenden Gleichung (1) erhalten: TORDTY = TORDT1 + TPFB (1)
Hierbei ist TORDT1 die manipulierte Variable 10 ms vorher, während TPFB eine gesteuerte Variable ist, die zu der Tp-Rückkopplung äquivalent ist und durch die folgende Gleichung (2) erhalten wird: TPFB = TPFBI + TPFBP + TPFBD (2)
Hierbei ist TPFBI die Integralkomponente des Tp-Rückkopplungsäquivalents, ist TPFBP die Proportionalkomponente des Tp-Rückkopplungsäquivalents und ist TPFBD die Differentialkomponente des Tp-Rückkopplungsäquivalents, wobei die Gesamtheit hiervon als gesteuerte Variable verwendet wird. Die Integralkomponente TPFBI, die Proportionalkomponente TPFBP und die Differentialkomponente TPFBD werden anhand der folgenden Gleichungen (3) bis (5) erhalten: TPFBI = KTPFBI# × DELTP (3)wobei DELTP = TARGTP – TP.
Hierbei ist KTPFBI eine Integralverstärkung und ist DELTP die Abweichungskomponente von Tp. TARGTP ist die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tp3, die, wie oben erwähnt wurde, in der stöchiometrischen Steuerung gleich der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 ist, jedoch bei einer mageren Steuerung durch Multiplikation der Referenz-Kraftstoffeinspritzmenge Tp2' mit dem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis und durch Division des Produkts durch das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis 14,7 gegeben ist. TPFBP = KTPFBP# × (TPK1 – TP) (4) TPFBD = KTPFBD# × (2 × TPK1 – TPK2 – TP) (5)
Somit wird für eine Tp-Rückkopplungsregelung die PID-Regelung durch das analoge System in eine Differenzgleichung für diskrete Zeiten umgeschrieben, ferner wird ein schneller Algorithmus zum Addieren der gesteuerten Variable TPFB zu der manipulierten Variable TORDT1 eine Zeiteinheit vorher verwendet. Die Regelung selbst besitzt die Eigenschaft, daß sie jegliche plötzliche Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades aufgrund einer plötzlichen Unterbrechung der APS- und AFM-Signale, eines plötzlichen Anhaltens, eines Rauschens und dergleichen begrenzt. Der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad (manipulierte Variable TORDTY wird an ein Drosselklappensteuermodul TCM 119 ausgegeben, um den Drosselklappenöffnungsgrad zu steuern.
5 zeigt ein Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld I für den Direkteinspritzungsmotor 507 in dieser Ausführungsform, und eine Auffächerung dieses Kennfeldes in drei Kennfelder, die ein Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld für stöchiometrischen Betrieb, ein Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld für mageren homogenen Betrieb und ein Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld für mageren Schichtladungsbetrieb umfassen. Wie aus dem Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld I hervorgeht, entspricht das Luft-/Kraftstoffverhältnis im Leerlaufbereich 40 dem mageren Schichtladungsbetrieb, das Kennfeld nimmt jedoch auf einen warmen Zustand des Motors Bezug; wenn der Motor kalt ist, erfolgt, da hier im mageren Schichtladungsbetrieb keine stabile Verbrennung möglich ist, eine stöchiometrische Verbrennung, wobei die Kennfelder für das Luft-/Kraftstoffverhältnis, den Zündzeitpunkt, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und das AGR-Verhältnis, die Steuerparameter des Motors 507 sind, entsprechend den jeweiligen Kennfeldern für die stöchiometrische Betriebsart durchsucht werden.
6 zeigt die Beziehungen zweier Variablen einschließlich des Drehmoments und der Motordrehzahl zum AGR-Verhältnis und vergleicht sie mit dem Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld I. Wie gezeigt ist, wird die AGR-Einheit zwar in der Steuerung für mageren Schichtladungsbetrieb und in der Steuerung für stöchiometrischen Betrieb, nicht jedoch in der Steuerung für mageren homogenen Betrieb verwendet.

Mit Bezug auf 7 werden das Verbrennungsbetriebsart-Schaltmittel 120, das die Verbrennungsbetriebsart auf diese Weise bestimmt, sowie Einzelheiten ihrer Verarbeitung beschrieben. 7 ist ein Zustandsübergangsdiagramm des Verbrennungsbetriebsart-Schaltmittels 120. Wenn der Motor 507 gestartet wird, befindet er sich zunächst in der stöchiometrischen Betriebsart (A). Damit ein Übergang von der stöchiometrischen Betriebsart (A) zur mageren homogenen Betriebsart (B) erfolgen kann, muß die Bedingung A erfüllt sein. Wenn ferner während des Betriebs in der mageren homogenen Betriebsart die Bedingung B erfüllt ist, findet ein Übergang zur mageren Schichtladungsbetriebsart (C) statt. Wenn anschließend die Bedingung C während des mageren Schichtladungsbetriebs (C) erfüllt ist, kehrt der Betrieb zur stöchiometrischen Betriebsart (A) zurück, wenn ferner während des mageren Schichtladungsbetriebs (C) die Bedingung E erfüllt ist, kehrt der Betrieb zur mageren homogenen Betriebsart (B) zurück. Wenn die Bedingung D während des Betriebs in der mageren homogenen Betriebsart (B) erfüllt ist, kehrt der Betrieb zur stöchiometrischen Betriebsart (A) zurück. Im folgenden werden Beispiele für die Bedingungen A bis E angegeben.

Bedingung A:	Sämtliche folgenden Anforderungen A1 bis A3 müssen erfüllt sein.
A1:	das Soll-L/K, das aus dem Kennfeld 104 für stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffverhältnis wiedergewonnen wird, muß größer oder gleich 20 sein;
A2:	die Motorkühlwassertemperatur TWN muß größer oder gleich 40°C sein;
A3:	der Volumenanstiegskoeffizient nach dem Motorstart muß 0 sein.
Bedingung B:	Das Soll-L/K, das aus dem Kennfeld 105 für mageres homogenes Luft-/Kraftstoffverhältnis wiedergewonnen wird, muß größer oder gleich 30 sein.
Bedingung C:	Die Bedingung für die Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung ist erfüllt.
Bedingung D:	Das Soll-L/K, das aus dem Kennfeld 105 für homogenes mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis wiedergewonnen wird, ist größer oder gleich 19.
Bedingung E:	Das Soll-L/K, das aus dem Kennfeld 106 für mageres Schichtladungs-Luft-/Kraftstoffverhältnis wiedergewonnen wird, muß größer oder gleich 28 sein.

Wenn die Verbrennungsbetriebsart durch das Verbrennungsbetriebsart-Schaltmittel 120 auf diese Weise bestimmt wird, werden Stellpunkte für den Zündzeitpunkt, den Einspritzzeitpunkt und das AGR-Verhältnis außer anhand des Luft-/Kraftstoffverhältnisses anhand ihrer jeweiligen Kennfelder in jeder Betriebsart wiedergewonnen.
Als nächstes wird mit Bezug auf 8 eine CPU-Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. Eine CPU 601 bildet durch Software und durch Übertragungsdaten zu und von einem extern vorgesehenen Übungssetz-/Auswertungsabschnitt 301 einen Arithmetikverarbeitungsabschnitt 201 für die tatsächliche Steuerung und einen Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211.
Der Arithmetikverarbeitungsabschnitt 201 für die tatsächliche Steuerung, der eine effektive Arithmetikverarbeitung gemäß einem ausgewählten Arithmetikverarbeitungszustand ausführen soll, umfaßt einen Arithmetikverarbeitungsabschnitt 202 für stöchiometrische Betriebsart (Funktion 1), einen Arithmetikverarbeitungsabschnitt 203 für magere homogene Betriebsart (Funktion 2), einen Arithmetikverarbeitungsabschnitt 204 für magere Schichtladungsbetriebsart (Funktion 3), die eine Arithmetikverarbeitung durch die jeweiligen Funktionen ausführen, die drei entsprechenden Arithmetikverarbeitungszuständen (Steuerausführungszuständen) der CPU 601 entsprechen (d. h. (A) der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart, (B) der mageren homogenen Verbrennungsbetriebsart bzw. (C) der mageren Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart) sowie einen Eingangsschalter 205 und einen Ausgangsschalter 206, die wahlweise einen dieser Arithmetikverarbeitungsabschnitte anschalten. Der Eingangsschalter 205 und der Ausgangsschalter 206 können als Komponenten des Verbrennungsbetriebsart- Schaltmittels 120, das in 3 gezeigt ist, angesehen werden.
Der Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211 umfaßt einen Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 212 für die stöchiometrische Betriebsart (Funktion 1), einen Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 213 für die magere homogene Verbrennungsbetriebsart (Funktion 2), einen Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 214 für die magere Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (Funktion 3), die eine arithmetische Verarbeitung von Übungen durch einzelne Funktionen ausführen, die den drei jeweiligen Arithmetikverarbeitungszuständen (Steuerungsübungszuständen) der CPU 601 entsprechen (d. h. (A) der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart, (B) der mageren homogenen Verbrennungsbetriebsart bzw. (C) der mageren Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart), sowie einen Funktionsauswahlabschnitt 215 und einen Lösungsauswahlabschnitt 216, die wahlweise einen dieser Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte verwenden.
Der Funktionsauswahlabschnitt 215 und der Lösungsauswahlabschnitt 216 sind Schaltelemente, die in die gleichen Stellungen wie der Eingangsschalter 205 und der Ausgangsschalter 206 umgeschaltet werden können, um die von dem Verbrennungsbetriebsart-Schaltmittel 120 ausgewählte Verbrennungsbetriebsart einzustellen. Somit schaltet die CPU 601 den Funktionsauswahlabschnitt 215 so um, daß der Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211 die gleiche Verbrennungsbetriebsart bestimmt wie jene, die durch das Verbrennungsbetriebsart- Schaltmittel 120 gewählt worden ist, außerdem wählt die CPU 601 mit dem Lösungsauswahlabschnitt 216, der ein Schaltelement ist, eine Lösung aus, die durch eine der Funktionen in dem Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 212 für stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart, dem Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 213 für magere homogene Verbrennungsbetriebsart und in dem Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 214 für magere Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart berechnet wird, so daß er die gleiche Stellung wie der Funktionsauswahlabschnitt 215 einnimmt, und gibt die Lösung an den Übungssetz-/Auswertungsabschnitt 301 aus.
Der Übungssetz-/Auswertungsabschnitt 301 besitzt Übungs-Setzabschnitte 302₁ bis 302_m , um m Arten von Übungen zu setzen, wählt durch einen Übungsauswahlabschnitt 303 unabhängig vom Zustand der CPU eine der Übungen 1 bis m aus und überträgt diese an die CPU 601. Die CPU 601 wählt mit dem Funktionsauswahlabschnitt 215 eine Funktion aus, so daß die empfangene Übung durch eine Funktion gelöst wird, die dem Zustand eigentümlich ist, der momentan angenommen werden kann, und gibt sie zu einem der Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte 212, 213 und 214 weiter.
Nun wird die Funktionsweise der CPU-Diagnosevorrichtung mit der obenbeschriebenen Konfiguration mit Bezug auf den in 9 gezeigten Ablaufplan beschrieben. Die Verarbeitungsfolge wird in einer festen Zeitperiode (z. B. 10 ms) ausgeführt und beginnt mit einer Unterbrechung und mit einer Rückkehr zum Beginn mit ”Rücksprung”. Am Beginn wird eine Übung empfangen (Schritt 1501), woraufhin der momentane Zustand der Verbrennung (Verbrennungsbetriebsart) bestimmt wird (Schritt 1502).
Falls der Betrieb die stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart ist, wird die Lösung durch die Funktion 1, die der stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart entspricht, berechnet (Schritt 1503); falls der Betrieb die magere homogene Betriebsart ist, wird die Lösung durch die Funktion 2, die der mageren homogenen Verbrennungsbetriebsart entspricht, berechnet (Schritt 1504); falls der Betrieb die magere Schichtladungsbetriebsart ist, wird die Lösung durch die Funktion 3, die der mageren Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart entspricht, berechnet (Schritt 1505). Der Ablauf ist durch die Übertragung des Ergebnisses der Berechnung der Lösung beendet (Schritt 1506).
In einer weiteren Ausführungsform können die Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte 213 und 214 wie in 10 gezeigt als Übungserweiterungsmittel mehrere Lösungsberechnungsabschnitte 217a und 217b besitzen und können einen der Lösungsberechnungsmittel 217a und 217b für die Verwendung auswählen, wobei Auswahlabschnitte 218 und 219 die entsprechenden Stellungen einnehmen. Hierbei wird der Übung durch den Funktionsauswahlabschnitt 215 eine Funktion zugewiesen, die den momentanen Zustand der CPU repräsentiert, ferner wird die Übung durch einen Zufallszahl-Auswahlabschnitt 218, in dem eine Zufallszahl eingegeben wird, dem einen oder dem anderen Lösungsberechnungsabschnitt 217a bzw. 217b zugewiesen.
Der Auswahlabschnitt 219, der die gleiche Stellung wie der Auswahlabschnitt 218 einnimmt, gibt in eine Lösungsprüfeinrichtung 220 das Ergebnis der Berechnung der Übung (berechnete Lösung) ein. Die Lösungsprüfeinrichtung 220 prüft, ob die berechnete Lösung mit einer im voraus gespeicherten Lösung übereinstimmt, und überträgt, wenn dies der Fall ist, über den Lösungsauswahlabschnitt 216 die Lösung an den Übungssetz-/Auswertungsabschnitt 301. Der Übungssetz-/Auswertungsabschnitt 301 empfängt vom Lösungsauswahlabschnitt 304 die Lösung von der CPU 601.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Übungssetzung, die eine erste Gruppe von Lösungsberechnungsabschnitten 221a und 221b sowie eine zweite Gruppe von Lösungsberechnungsabschnitten 222a und 222b umfaßt. In dieser Ausführungsform wird die Übung durch den Funktionsauswahlabschnitt 215 einer Funktion zugewiesen, die den momentanen Zustand der CPU repräsentiert, und durch einen Zufallszahl-Auswahlabschnitt 223, in den eine Zufallszahl A eingegeben wird, entweder der ersten Gruppe von Lösungsberechnungsabschnitten 221a oder 221b oder der zweiten Gruppe von Lösungsberechnungsabschnitten 222a und 222b zugewiesen. Die Übung wird ferner durch einen Zufallszahl-Auswahlabschnitt 224, in den eine Zufallszahl B eingegeben wird, einem Lösungsberechnungsabschnitt irgendeiner Gruppe zugewiesen. Auf der Lösungsausgabeseite sind ebenfalls äquivalente Auswahlabschnitte 225 und 226 vorgesehen, wobei die berechnete Lösung an die Lösungsprüfeinrichtung 220 geliefert wird.
Unter der Annahme, daß es m verschiedene Arten von Übungen gibt, beträgt die Anzahl von Zweigen, die durch den Funktionsauswahlabschnitt 215 geschaffen werden, n, während die mehreren Zufallszahl-Auswahlmittel der ersten Stufe p1 Arten umfassen und die mehreren Zufallszahl-Auswahlmittel der zweiten Stufe p2 Arten umfassen, so daß Übungsberechnungen auf m × n × p1 × p2 Arten erweitert werden können.
Als Zufallszahlen für die obenbeschriebene Auswahl eines Lösungsberechnungsabschnitts können der Wert irgendeiner oder jeder Stelle oder Ziffer eines Zeitgebers oder Zählers der CPU 211 nach Verstreichen einer vorgeschriebenen Zeitdauer verwendet werden, wobei die Stellung jedes Auswahlabschnitts zwischen ungeraden und geraden Zahlen umgekehrt werden kann.
Die Erzeugung von Zufallszahlen wird mit Bezug auf die 12 und 13 beschrieben. 12 zeigt eine nacheinander ansteigende 2-Byte-Zeitgeber- oder -Zähler-Signalform der CPU 601. Hierbei wird der Zählstand des genannten Zeitgebers oder Zählers in einer bestimmten festen Zeitperiode t eingelesen. Die bestimmte feste Zeitperiode hat beispielsweise die Bedeutung, daß der Zählstand des Zählers bei einem Befehl JOB der CPU 601 während der Periode von 10 ms eingelesen wird, die Länge der 10 ms Periode des JOB-Befehls selbst braucht jedoch nicht genau 10 ms betragen, da ein Fehler von wenigen μs bis zu wenigen 10 μs tolerierbar ist. In 12 sind die Zählstände des Zählers, die in der 10 ms-Periode des JOB-Befehls eingelesen werden, mit schwarzen Punkten markiert.
13 zeigt die Zählstände des Zeitgebers oder Zählers, die in allen 10 ms-Perioden des JOB-Befehls eingelesen werden und durch eine Rechteckwelle repräsentiert werden. Wenn dieses Ergebnis in den Auswahlabschnitt 218 oder dergleichen unter Verwendung einer Zufallszahl eingegeben wird, wird beispielsweise der Schalter nach oben bewegt, falls die Anzahl gerade ist, oder nach unten bewegt, falls die Anzahl ungerade ist.
Nun wird die Funktionsweise der CPU-Diagnosevorrichtung einschließlich der obenbeschriebenen Übungserweiterungsmittel (in 10 veranschaulicht) mit Bezug auf den Ablaufplan in 14 beschrieben. Auch in diesem Fall wird die Verarbeitungsfolge während einer festen Periode (z. B. 10 ms) ausgeführt, die mit einer Unterbrechung beginnt und zum Beginn mit ”Rücksprung” zurückkehrt. Zu Beginn wird eine Übung wiedergewonnen (Schritt 1601) anschließend wird der Zeitgeber-Zählstand T eingelesen (Schritt 1602). Anschließend wird festgestellt, ob der Zeitgeber-Zählstand T eine gerade Anzahl oder eine ungerade Anzahl ist (Schritt 1603).
Falls hierbei der Zeitgeber-Zählstand eine gerade Anzahl ist, geht die Folge weiter zum Schritt 1606, andernfalls geht sie weiter zum Schritt 1605. Das bedeutet, daß der Auswahlabschnitt 218 umgeschaltet wird. Falls der Zählstand eine gerade Anzahl ist, wird der Lösungsberechnungsabschnitt 217a aktiviert, um den Lösungsberechnungsabschnitt 217b zu deaktivieren, umgekehrt wird, wenn der Zeitgeber-Zählstand keine gerade Anzahl ist, der Lösungsberechnungsabschnitt 217a deaktiviert, während der Lösungsberechnungsabschnitt 217b aktiviert wird.
In jedem Fall wird der momentane Verbrennungszustand (Verbrennungsbetriebsart) bestimmt (Schritt 1604 oder Schritt 1605). Falls hierbei der Betrieb die stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart ist, wird die Lösung durch die Funktion 1 berechnet, die der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart entspricht (Schritt 1606 oder Schritt 1609); falls der Betrieb die magere homogene Betriebsart ist, wird die Lösung durch die Funktion 2 berechnet, die der mageren homogenen Verbrennungsbetriebsart entspricht (Schritt 1607 oder Schritt 1610); falls der Betrieb der magere Schichtladungsbetrieb ist, wird die Lösung durch die Funktion 3 berechnet, die der mageren Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart entspricht (Schritt 1608 oder Schritt 1611). Die Folge ist durch die Übertragung des Ergebnisses der Lösungsberechnung abgeschlossen (Schritt 1612).
Als nächstes werden besondere Beispiele der Lösungsberechnung mit Bezug auf die 15 und 16 beschieben. In dem in 15 gezeigten Beispiel ist die CPU 601 durch drei Stufen von Blöcken konfiguriert. Die erste oder obere Stufe berechnet mit einem Drehmomentauswahlmittel 1201 ein Soll-Drehmoment TTQ anhand eines von einem Fahrer angeforderten Drehmoments TCS und AT. Dieses Drehmoment wird durch ein Lastumsetzungsmittel 1202 in einem Lastwert KIJUN TP umgesetzt.
Die mittlere Stufe berechnet auf der Grundlage des Wertes Qa der Einlaßluft-Durchflußmenge, die durch ein MAFS 1204 gemessen wird, die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp mittels eines Basiskraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsabschnitts 1206 und berechnet einen Ist-Lastwert IST KIJUN TP durch Korrigieren der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge TP mit einem Wert REALKMR, der durch den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 erfaßt wird, und mit Korrekturkoeffizienten COEF und ALPHA.
Durch Vergleichen von KIJUN TP der oberen Stufe mit IST KIJUN TP der mittleren Stufe durch Lastvergleichsmittel 1203 können Sensoren, Berechnungen und Aktuatoren bezüglich der Lasten dahingehend diagnostiziert werden, ob die Soll-Last und die Ist-Last gleich sind oder ob eine Differenz innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs vorliegt. Falls die Differenz zwischen der Ist-Last und der Soll-Last nicht kleiner als ein vorgeschriebener Wert ist, wird ein Ausfallsicherungsbetrieb wie etwa ein Anhalten der Aktuatoren oder eine Begrenzung des Drehmoments ausgeführt.
Um zu prüfen, ob die Drehmomentschätzung der mittleren Stufe richtig funktioniert, wird in der letzten oder unteren Stufe eine Übung ausgeführt, wobei die untere Stufe die gleiche Konfiguration wie die mittlere Stufe (Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211) besitzt, wodurch die Funktion geprüft wird.
Ein Übungswert mit der gleichen Dimension wie der Einlaßluft-Durchflußmengenwert Qa, der durch MAFS 1204 gemessen wird, wird als Übung in einen Übungsberechnungsabschnitt 1207 für die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge eingegeben, wobei auf der Grundlage dieses eingegebenen Wertes eine Übungs-Basiskraftstoffeinspritzmenge TEST TP berechnet wird und der Ist-Lastwert IST KIJUN TP durch Korrigieren dieses Wertes mit dem Übungswert TESTKMR mit der gleichen Dimension wie der Einlaßluft-Durchflußmengenwert Qa sowie durch Korrekturkoeffizienten COEF1 und ALPHA1 berechnet wird. Der auf diese Weise erhaltene Wert TEST KIJUN TP wird als Wert LÖSUNG an den Übungssetz-/Auswertungsabschnitt 301 übertragen.
Wenn hierbei der CPU-Zustand der stöchiometrischen Betriebsart entspricht, wird ein Wert in der Nähe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses L/K = REALKMR = 14,7, der durch den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 erfaßt wird, für die Lastwert-Berechnung verwendet. Gleichzeitig wird in der stöchiometrischen Betriebsart die Übungsberechnung durch den Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211 mit TESTKMR = 14,7, das nahe am Ist-Betriebszustand liegt, ausgeführt, wodurch die Lösung dargestellt wird.
Wenn jedoch der CPU-Zustand die magere homogene Betriebsart ist, wird für die Lastwert-Berechnung ein Wert in der Nähe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses L/K = REALKIMR = 20–23, der durch den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 erfaßt wird, verwendet. Gleichzeitig wird in der mageren homogenen Betriebsart die Übungsberechnung durch den Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211 mit TESTKMR = 22, das nahe an dem Ist-Betriebszustand liegt, ausgeführt, wodurch die Lösung berechnet wird.
Wenn der CPU-Zustand die magere Schichtladungsbetriebsart ist, wird für die Lastwert-Berechnung ein Wert in der Nähe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses L/K = REALKMR = 36–44, der durch den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 erfaßt wird, verwendet. Auch in der mageren Schichtladungsbetriebsart wird eine Übungsberechnung durch den Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211 mit TESTKMR = 40, das nahe bei dem Ist-Betriebszustand liegt, ausgeführt, wodurch die Lösung berechnet wird. Wie in 16 gezeigt ist, berechnet die obere Stufe durch die Drehmomentauswahlmittel 1201 ein Soll-Drehmoment TTQ anhand eines vom Fahrer angeforderten Drehmoments TCS und AT. Dieses Soll-Drehmoment wird durch die Lastumsetzungsmittel 1202 in einen Lastwert KIJUN TP umgesetzt und anschließend nach der Ausführung von Funktionen einschließlich einer Korrekturverarbeitung durch Drehmomentumsetzungsmittel 1301 in einen Drehmomentwert umgesetzt.
Die mittlere Stufe berechnet auf der Grundlage eines Einlaßluft-Durchflußmengenwertes Qa, der durch MAFS 1204 gemessen wird, die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge TP mittels des Basis-Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsabschnitts 1206, berechnet den Ist-Lastwert IST KIJUN TP durch Korrigieren von TP mit dem Wert REALKMR, der durch den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 erfaßt wird, und durch Korrekturkoeffizienten COEF und ALPHA und setzt den korrigierten Wert anschließend durch die Drehmomentumsetzungsmittel 1301 in einen Drehmomentwert KIJUN TRQ um.
Der Wert KIJUN TRQ der oberen Stufe und der Wert IST TRQ der mittleren Stufe werden durch die Lastvergleichsmittel 1203 verglichen, wobei in dem Fall, in dem die Soll-Last und die Ist-Last gleich sind oder die Differenz zwischen ihnen innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs liegt, Sensoren, Berechnungen und Aktuatoren hinsichtlich der Drehmomente als normal diagnostiziert werden können. Wenn jedoch die Differenz zwischen dem Soll-Drehmoment und dem Ist-Drehmoment nicht kleiner als ein vorgeschriebener Wert ist, wird ein Ausfallsicherungsbetrieb wie etwa ein Anhalten der Aktuatoren oder eine Begrenzung des Drehmoments ausgeführt.
Um zu prüfen, ob die Drehmomentschätzung in der mittleren Stufe richtig arbeitet, wird in der unteren Stufe, die die gleiche Konfiguration wie die mittlere Stufe hat (Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211), ausgeführt, wodurch die Funktion geprüft wird.
In dem Übungs-Berechnungsabschnitt 1207 für die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge wird ein Übungswert mit der gleichen Dimension wie der Einlaßluft-Durchflußmengenwert Qa, der durch MAFS 1204 gemessen wird, als Übung eingegeben, woraufhin eine Übungs-Basiskraftstoffeinspritzmenge TEST TP anhand dieses eingegebenen Wertes berechnet wird und der Ist-Lastwert IST KIJUN TP durch Korrigieren von TP mit dem Übungswert TESTKMR mit der gleichen Dimension wie die Einlaßluft-Durchflußmenge und durch Korrekturkoeffizienten COEF1 und ALPHA1 berechnet wird. Ferner wird der Wert TEST KIJUN TRQ, der sich aus der Umsetzung in einen Drehmomentwert durch die Drehmomentumsetzungsmittel 1301 ergibt, als Lösung an den Übungssetz-/Auswertungsabschnitt 301 übertragen.
Auch in diesem Fall wird dann, wenn der CPU-Zustand die stöchiometrische Betriebsart ist, ein Wert in der Nähe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses L/K = REALKMR = 14,7, der durch den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 erfaßt wird, für die Lastwert-Berechnung verwendet. Gleichzeitig wird in der stöchiometrischen Betriebsart eine Übungsberechnung durch den Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211 mit TESTKMR = 14,7, der nahe bei dem Ist-Betriebszustand liegt, ausgeführt, wodurch die Lösung berechnet wird.
Wenn der CPU-Zustand die magere homogene Betriebsart ist, wird für die Lastwert-Berechnung ein Wert in der Nähe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses L/K = REALKMR = 20–23, der durch den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 erfaßt wird, verwendet. Auch in der mageren homogenen Betriebsart wird eine Übungsberechnung durch den Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211 mit TESTKMR = 22, der nahe bei dem Ist-Betriebszustand liegt, ausgeführt, wodurch die Lösung berechnet wird.
Wenn der CPU-Zustand die magere Schichtladungsbetriebsart ist, wird für die Lastwert-Berechnung ein Wert in der Nähe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses L/K = REALKMR = 36–44, das durch den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 518 erfaßt wird, verwendet. Gleichzeitig wird auch in der mageren Schichtladungsbetriebsart eine Übungsberechnung durch den Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt 211 mit TESTKMR = 40, der nahe bei dem Ist-Betriebszustand liegt, ausgeführt, wodurch die Lösung berechnet wird.
Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Diagnose der CPU 601 unabhängig vom Zustand der CPU 601 ausführen. Falls bei der Diagnose der CPU 601 wie beschrieben die CPU 601 als anomal diagnostiziert wird, kann ein Befehl ausgegeben werden, um ihren Betrieb in der Verbrennungsbetriebsart zu sperren, in der die Anomalie diagnostiziert worden ist, so daß der Motor in einer der übrigen Verbrennungsbetriebsarten betrieben werden kann.
17 zeigt eine CPU-Diagnosevorrichtung in einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform hängen die Schaltvorgänge des Funktionsauswahlabschnitts 215 und des Lösungsauswahlabschnitts 216 nicht von dem Arithmetikverarbeitungszustand (der Verbrennungsbetriebsart) der CPU 601 ab, sondern erfolgen durch Schaltsignale, die durch einen Abschnitt 250 zur zyklischen Erzeugung von Schaltsignalen erzeugt werden. Dadurch werden die Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitte 212, 213 und 214, die den verschiedenen Verbrennungsbetriebsarten entsprechen, nacheinander zyklisch ausgewählt, wobei der jeweils ausgewählte Übungs-Arithmetikverarbeitungsabschnitt von dem Übungssetz-/Auswertungsabschnitt 301 eine Übung empfangt und die Übung berechnet.
Obwohl in diesem Fall die Übungsberechnung durch eine Funktion für einen anderen Zustand als den momentanen Zustand der CPU 601 ausgeführt wird, kann die gleiche Wirkung wie in der obenbeschriebenen Ausführungsform erzielt werden, indem die Lösung von der Übungsberechnung durch die an den momentanen Zustand angepaßte Funktion übernommen wird.
Daher schafft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur CPU-Diagnose, die einen Arithmetikverarbeitungsabschnitt, der mehrere Verarbeitungszustände aufweist, einen Übungssetzabschnitt zum Festsetzen von Übungen und einen Übungsverarbeitungsabschnitt, der so programmiert ist, daß er mit den mehreren Verarbeitungszuständen übereinstimmt, umfaßt, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt auf der Grundlage der angepaßten Verarbeitungszustände Lösungen für die Übungen erzeugt, um die CPU zu diagnostizieren.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann eine CPU-Diagnosevorrichtung der Erfindung eine CPU abhängig vom Zustand der CPU diagnostizieren, wenn diese eine Übungsberechnung durch eine Funktion, die zu der momentan verwendeten Funktion äquivalent ist, ausführt.
Darüber hinaus kann die CPU einer Motorsteuervorrichtung, auf die die CPU-Diagnosevorrichtung der Erfindung angewendet wird, eine CPU-Diagnose unter Verwendung von Funktionen ausführen, die jeweils einer von drei Verbrennungsbetriebsarten (der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart, der mageren homogenen Verbrennungsbetriebsart bzw. der mageren Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart) entsprechen.
Obwohl die Erfindung oben anhand beispielhafter Ausführungsformen beschrieben worden ist, können selbstverständlich viele Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken oder vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann statt der ”Motorsteuervorrichtung” in den obenbeschriebenen Ausführungsformen eine ”Brennsteuervorrichtung” verwendet werden, ferner kann statt der ”Motordrehmomentschätzung” in den obenbeschriebenen Ausführungsformen eine ”Bremsdrehmomentschätzung” ver wendet werden, wobei in diesem Fall erfindungsgemäß jegliche Fehler der CPU identifiziert werden können. In diesem Fall ist die zu diagnostizierende CPU eine CPU für eine Steuervorrichtung, die das Drehmoment und die Drehzahl der Räder steuert, wobei die Übungsberechnung anhand von Übungen unter Verwendung der Raddrehzahl, der Beschleunigung, des Antriebsdrehmoments oder des Bremsdrehmoments oder einer Kombination aus diesen mehreren Parametern ausgeführt werden kann. Daher soll die Erfindung nicht als auf die vorangehende Beschreibung eingeschränkt angesehen werden, vielmehr ist die Erfindung nur durch den Umfang der folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

Vorrichtung zur CPU-Diagnose, mit einem Arithmetikverarbeitungsabschnitt (201), der mehrere Verarbeitungszustände aufweist, einem Übungssetzabschnitt (301), der Übungen festsetzt, und einem Übungsverarbeitungsabschnitt (211), dadurch gekennzeichnet dass der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) auf der Grundlage eines momentanen der mehreren Verarbeitungszustände Lösungen für die Übungen erzeugt, um eine Diagnose einer CPU (601) auszuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) bei der Berechnung der Übungen mehrere Typen von Übungen verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) bei der Berechnung der Übungen eine Zufallszahl verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Zufallszahl durch einen Zähler der CPU (601) bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Übungssetzabschnitt (301) außerhalb der CPU (601) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zu diagnostizierende CPU (601) eine Motorsteuerungs-CPU ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die mehreren Verarbeitungszustände Verbrennungsbetriebsarten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verbrennungsbetriebsarten eine stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart und eine magere Verbrennungsbetriebsart umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verbrennungsbetriebsarten eine stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart, eine magere homogene Verbrennungsbetriebsart und eine magere Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) den Betrieb in der Betriebsart, die dem Verarbeitungszustand entspricht, dessen Lösung falsch ist, sperrt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die CPU (601) aus einer Gruppe gewählt ist, die eine Drehmomentsteuerungs-CPU, eine Drehzahlsteuerungs-CPU und eine Bremssteuerungs-CPU umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch einen Schaltsignal-Erzeugungsabschnitt (250), der einen der Verarbeitungszustände zyklisch auswählt, und den Übungsverarbeitungsabschnitt (211), der eine Lösung für die Übungen auf der Grundlage des zyklisch gewählten Verarbeitungszustandes erzeugt, um eine Diagnose der CPU (601) auszuführen.
Verfahren zur CPU-Diagnose, mit folgenden Schritten: Versehen eines Arithmetikverarbeitungsabschnitts (201) mit mehreren Verarbeitungszuständen, Setzen von Übungen durch einen Übungssetzabschnitt (301) und Programmieren eines Übungsverarbeitungsabschnitts (211) in der Weise, daß er an einen momentanen Zustand der Verarbeitungszustände angepaßt werden kann, gekennzeichnet dadurch, dass der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) auf der Grundlage des momentanen Zustandes Lösungen für die Übungen erzeugt, um eine Diagnose für eine CPU (601) auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) bei der Berechnung der Übungen mehrere Typen von Übungen verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) bei der Berechnung der Übungen eine Zufallszahl verwendet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Zufallszahl durch einen Zähler der CPU (601) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Übungssetzabschnitt (301) außerhalb der CPU (601) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die zu diagnostizierende CPU (601) eine Motorsteuerungs-CPU ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die mehreren Verarbeitungszustände mehrere Verbrennungsbetriebsarten sind.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Verbrennungsbetriebsarten eine stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart und eine magere Verbrennungsbetriebsart umfassen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Verbrennungsbetriebsarten eine stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart, eine magere homogene Verbrennungsbetriebsart und eine magere Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart umfassen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) einen Betrieb, der dem Verarbeitungszustand entspricht, dessen Lösung falsch ist, sperrt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die CPU (601) aus einer Gruppe gewählt ist, die eine Drehmomentsteuerungs-CPU, eine Drehzahlsteuerungs-CPU und eine Bremssteuerungs-CPU umfaßt.
Verfahren zur CPU-Diagnose, mit den folgenden Schritten: Versehen eines Arithmetikverarbeitungsabschnitts (201) mit mehreren Verarbeitungszuständen, Setzen von Übungen durch einen Übungssetzabschnitt (301), zyklisches Auswählen eines der Verarbeitungszustände durch einen Schaltsignal-Abschnitt (250) und Programmieren eines Übungsverarbeitungsabschnitts (211) in der Weise, daß er auf der Grundlage des zyklisch ausgewählten Verarbeitungszustandes Lösungen für die Übungen erzeugt, um eine Diagnose für eine CPU (601) auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) bei der Berechnung der Übungen mehrere Typen von Übungen verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) bei der Berechnung der Übungen eine Zufallszahl verwendet.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Zufallszahl durch einen Zähler der CPU (601) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Übungssetzabschnitt (301) außerhalb der CPU (601) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die zu diagnostizierende CPU (601) eine Motorsteuerungs-CPU ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die mehreren Verarbeitungszustände mehrere Verbrennungsbetriebsarten sind.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Verbrennungsbetriebsarten eine stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart und eine magere Verbrennungsbetriebsart umfassen.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Verbrennungsbetriebsarten eine stöchiometrische Verbrennungsbetriebsart, eine magere homogene Verbrennungsbetriebsart und eine magere Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart umfassen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Übungsverarbeitungsabschnitt (211) einen Betrieb, der dem Verarbeitungszustand entspricht, dessen Lösung falsch ist, sperrt.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die CPU (601) aus einer Gruppe gewählt ist, die eine Drehmomentsteuerungs-CPU, eine Drehzahlsteuerungs-CPU und eine Bremssteuerungs-CPU umfaßt.