EP0298960A1 - Verfahren und digitales steuergerät zur bestimmung und steuerung von pulsbreitenmodulierten betriebsgrössen bei einer brennkraftmaschine. - Google Patents
Verfahren und digitales steuergerät zur bestimmung und steuerung von pulsbreitenmodulierten betriebsgrössen bei einer brennkraftmaschine.Info
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- EP0298960A1 EP0298960A1 EP87900053A EP87900053A EP0298960A1 EP 0298960 A1 EP0298960 A1 EP 0298960A1 EP 87900053 A EP87900053 A EP 87900053A EP 87900053 A EP87900053 A EP 87900053A EP 0298960 A1 EP0298960 A1 EP 0298960A1
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D41/1406—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration
Definitions
- the invention is based on a method according to the preamble of the main claim or a digital control device according to the preamble of claim 7.
- ⁇ / n mono-jetronic uses a single-chip processor or microcomputer ( ⁇ C) for the generation of output signals and for time measurement, the control being carried out via so-called interrupt-capable timers is carried out, the components of the single-chip processor can be additionally sorted * uch an ⁇ kön ⁇ NEN or a device on the control board.
- Such a one-chip processor provides the user with two 16-bit timers, namely timer T0, timer T1, both of which can be interrupted, one of the timers, namely timer T0, being split into two 8-bit timers can be.
- timer T0 timer T0
- timer T1 timer T0
- the control and the output of the pulse-width-modulated signals is carried out in such a way that counting registers can be controlled via the timer interrupts that occur, each of which is loaded with certain signal values, so that this timer control results in real-time signal output.
- Period measurement between the external interrupt or TD pulses (for the speed calculation) and therefore as a basis for the calculation of the fuel to be supplied to the internal combustion engine, together with an air flow sensor signal, for example.
- the procedure for a known timer assignment is to split a known 16-bit timer T0 into two 8-bit timers (timer 0 low; timer 0 high), their respective use in the following 1-3, both for the basic explanation of a possible, but known exemplary embodiment for a timer occupancy concept in a digital control device for better understanding as a whole and for creating the possibility, the invention is delimited - and to present it in an understandable way.
- the split-off low part of the timer T0 as shown in a) in FIG. 1, generates a 512 ⁇ sec raster with a quantization of 2 ⁇ sec.
- an additional ALS count registers as shown at ⁇ ), for the output of the ALS signal (signal adaptive idle control) shown in b) over time, as well as the deactivation of the additional count register or counter for tank ventilation, as shown in e) the resulting tank ventilation signal (TE signal), as shown at d) in FIG. 1.
- the low part of the timer 0 is assigned the generation of the two pulse-width-modulated ALS signals and TE signals mentioned above, then, as shown in FIG. 2, there remains for the high part of the timer 0, for example, and under an ⁇ whose generation of the Ti pulse, which is particularly important in a fuel injection system and with which the signal is designated, which is used to control the injection valves of the internal combustion engine and whose duration is therefore decisive for the quantity of fuel to be supplied to the internal combustion engine per unit of time. 2, in a) the high part of the timer 0 then generates the same time pattern as the low part, so that the high part in conjunction with an additional Ti counting register, as shown in c), controls the output of the Ti pulse (among other things).
- the signal to be output is in a multiple of 512 ⁇ sec (see course of the counting register status, which is decremented or driven off each time the high part of timer 0 overflows and by the interrupt generated thereby) and in the remaining ones Remainder divided by the total value with the complement value of which the high part of the timer T0 is precharged at the beginning of an external timer interrupt (ignition pulse as indicated at a) as a TD pulse). Every time the high section overflows, the interrupt generated in this way results in the decrementing of the Ti count register until its content is zero and the Ti pulse is driven off.
- the task of the second 16-bit timer T1 which is used in the period measurement for the speed calculation, will be discussed, as shown in FIG. 3. Since only a maximum time acquisition of 131 msec is possible due to the quantization of 2 ⁇ sec per timer increment in a 16-bit timer, an additional counting register, as shown at b) in FIG. 3, must be used. The quantization of this register is 2 msec, so that a time recording by the timer T1 of a maximum of 512 msec can be achieved.
- the memory expenditure in the PROM of the digital control device with respect to the preparation for the output control is considerable. It cannot be ruled out that there is a loss of accuracy due to the frequent interrupts, especially in the case of the important output signals for the Ti pulse and a so-called consumption signal.
- the invention is therefore based on the object of improving the method and the basic structure of the timer operating concept in such a digital control device in such a way that without the necessity of dividing up the available timers (16-bit timers) with significantly lower ' interrupt Load a higher accuracy is achieved at least with the important output signals (consumption signal, injection Ti pulse).
- the method according to the invention and the digital control device according to the invention achieve this object in each case with the characterizing features of the main claim and of claim 7 and have the advantage that the timer which controls the output for the injection Ti pulse and carries out the consumption signal, triggers an interrupt only when the desired signal is to be switched off, therefore both the counting register, which would otherwise have to be decremented with each interruption, is eliminated and there is no prior division, for example, of the Ti time into a multiple of the previous 512 ⁇ sec time grid and a residual value is required.
- any time grid up to a maximum of 131 msec can now be set.
- the significantly lower interrupt load not only affects the output of the Ti pulse and the consumption pulse, but also results from the output of the other signals mentioned above, such as ALS signal or signal for tank ventilation, since not necessarily as with the split 8-bit timer is triggered every 512 ⁇ sec, the time raster interrupt is triggered, but a desired raster can be specified by corresponding loading of the 16 bit timer responsible for this, for example with a 2 ⁇ sec quantization of the time raster -Interrupt can only be triggered every 2 msec. In this case it is Load timer with a value of 1000 increments.
- FIGS. 2 and 3 show a known timer occupancy concept in a digital control device (with a single-chip processor of the 8051 family), with FIG. 1 timing diagram sequences of a first 8-bit timer part of an original 16-bit timers shows, with appropriate control, assigned counting registers for outputting pulse-width-modulated signals by the respective timer interrupts and occurring in the time grid of the timer
- Fig. 2 timing diagrams of the second 8-bit timer part shows the output of at least one injection Ti pulse with external start control by the occurrence of a TD pulse and also the control of assigned count registers by the timer interrupts and
- FIG. 4 shows, as an exemplary embodiment of the present invention, the time diagram of the unchanged timer T1 (16-bit timer) of the 8051 chip family for generating the injection Ti pulse and the consumption signal (without the need to assign corresponding ones) Counting register or other counter) and
- FIG. 5 shows the time diagram of the further timer (16-bit timer), which is also unchanged, ie not split, and which is used for counting the period and at the same time for outputting further signals, namely here the ALS signal and the tank ventilation signal .
- the basic idea of the invention is to determine certain pulse-width-modulated signals without splitting the two existing timers designed as 16-bit timers, namely specifically the consumption and the injection Ti signal without any intermediate timer interrupt, that is to say continuously to generate, so that the first interrupt occurring with this timer also causes the generated signal to be switched off, and to design the other timer that is still available in such a way that, with a freely definable grid, what happens when this timer is loaded when the timer interrupt occurs, to carry out both the period duration count and the output of the remaining pulse width modulated signals.
- a first timer T1 ' is to output a consumption signal VS and the injection Ti signal, this timer additionally being able to be used for the additional intermediate syringe output Ti *, which is shown in FIG Fig. 4 is also shown.
- the procedure is such that the signals VS and Ti to be output are sorted according to their size, that is to say according to the signal duration to be expected, which requires a selection logic which checks at the respective sorting time which checks the respective signal Ti or VS allocated storage location has the higher value.
- a TD interrupt occurs (external interrupt), which can be, for example, the occurrence of the ignition signal, a speed signal or a signal resulting at terminal 1 of the motor vehicle
- the smallest signal value (VS or Ti) is loaded into the timer register, as a complement value in this case described procedure; then the ' timer is started.
- a first timer interrupt then results at time t1, and at this time the signal VS, assumed to be smaller here, has also expired, as shown at c) in FIG. 4, ie the consumption signal is switched off.
- time t1 the difference to the previously output signal (also as a complement value) is loaded into the timer register, in other words the remaining value of the larger signal, in this case Ti to the consumption signal VS. , which represents the difference, is transferred to the timer register, and the second timer interrupt occurring at time t2 then also ends the injection Ti pulse.
- these two signals Ti or VS are only output again when a new external TD interrupt occurs at time t3 (cf. diagram a) in FIG. 4), so that if the time interval is sufficiently large , an intermediate splash can be dispensed - this will be discussed further below with the aid of the flow diagrams.
- a so-called FLAG is set in the structure of the digital control device, which indicates that the signal values of Ti and VS are larger than a timer Register overflow (generation of the corresponding timer interrupt).
- this overflow FLAG must first be processed by the timer, ie must be reset, before a first timer interrupt can be given to switch off one of the two signals Ti or VS.
- the task of the other timer T0 'still present then consists in generating any time grid, for example, and selected as 2 msec in the exemplary embodiment shown.
- the timer register of this timer T0 ' is precharged with a corresponding value for each timer interrupt. This value is, for example, 1000 increments with the desired 2 msec raster and with an underlying quantization of 2 ⁇ sec.
- the 2 msec time grid generated with this timer T0 'and shown in a) of FIG. 5 is initially used with the aid of an additional counting register (see b) in FIG. 5), the quantization of which corresponds to the quantization of the time grid, that is to say 2 msec , and the timer register of the period duration measurement necessary for the speed calculation and also serves to control the respectively provided counting registers for the ALS signal, the tank ventilation signal and possibly for the generation of intermediate sprayer signals, provided that the quantity selected here is sufficient.
- the timer T0 ' is free running, i.e. the TD pulses shown as ignition pulse symbols (lightning symbols) can occur at any time, i.e. they are not related to the timer interrupts of T0 '.
- the additional counting register required for this period measurement is shown;
- the course d) shows the ALS counter or register for generating the ALS signal shown in c), while the corresponding count register courses and signal courses for the tank ventilation signal and the tank ventilation counter are shown at f) and e).
- the external interrupt resulting in this flowchart first serves, via the function blocks 10, 11, 12, to calculate the period duration for determining the speed of the internal combustion engine and then effects the pre-sorting of the signals to be output, namely the Check whether the consumption time is greater than or equal to the injection time.
- the timer T1 ' is loaded either with the complement of the injection time or with the complement of the consumption time (function blocks 14a, 14b), the two outputs are set, ie the VS signal and the injection Ti signal begin and the timer T1 'is started, then the input of the next internal interrupt (TD signal) is waited for, corresponding to the function blocks 15, 16 and 17.
- the flowchart given below relates to the routine which results when an interrupt occurs at timer T0 '- this then relates to the repeated loading of this timer with each timer T0 interrupt in order to ensure the desired grid on function block 20 and the incrementing of the counting register on radio tion block 21, which still belongs to the period measurement.
- the count register for the ALS signal is decremented at 22, with the decision check at 23 whether this count register is reduced to zero, the throttle valve motor control then being switched off by removing this signal in the relevant case.
- Ventilation counter register decrements and checks whether there is an injection signal at this time. Only if this is not the case can a subroutine with regard to an intermediate spray output in area 25 still be carried out, which need not be discussed in more detail since the respective function blocks. specify the sequence in its labeling, then RETURN follows to the subsequent timer T0 interrupt.
- the first occurring timer T1 interrupt means immediately that - after a possible overflow FLAG has been processed via decision block 30 " and function blocks 31 and 32, the respectively active signal output is reset, that is, either function block 33a or 33b is addressed and then either, via decision blocks 34a,. 34b, this timer TV, when the output of a second signal is still pending, is loaded with the complement of the consumption injection time difference (at time t1) or, if it was the second timer T1 interrupt (time t2) the timer is stopped and decreased.
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Description
Verfahren und digitales Steuergerät zur Bestimmung und Steuerung von pulsbreitenm.odulierten Betriebsgrößen bei einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gat¬ tung des Kauptanspruchs bzw. einem digitalen Steuerge¬ rät nach der Gattung des Anspruchs 7 .
Die Verwendung von digitalen Steuergeräten zur Bestim¬ mung, Steuerung und Regelung von pulsbreitenmodulierten Signalen als Betriebsgrößen für eine Brennkraftmaschine ist bekannt; beispielsweise benutzt die sogenannte α/n- Mono-Jetronic der Anmelderin einen Einchip-Prozessor oder Mikrorechner (μC) für die Erzeugung von Ausgabe¬ signalen sowie zur Zeitmessung, wobei die Steuerung über sogenannte interruptfähige Zeitgeber (Timer) er-
erfolgt, die Komponenten des Einchip-Prozessors sein kön¬ nen oder a*uch zusätzlich auf der Steuergeräteplatine an¬ geordnet werden können.
Zur Klarstellung der Erfindung wird im folgenden der Stand der Technik anhand eines speziellen, für sich ge¬ sehen bekannten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei die Verwendung eines solchen Einchip-Prozessors, und hier wieder speziell der 8051-Familie zugrundegelegt wird. Ein solcher Einchip-Prozessor stellt dem Anwender zwei 16-Bit-Timer, nämlich Timer T0, Timer T1 , die beide in¬ terruptfähig sind, zur Verfügung, wobei einer der Timer, nämlich Timer T0, in' zwei 8-Bit-Timer aufgespalten wer¬ den kann. Allerdings ergibt sich dann als Konsequenz, daß der verbleibende 16-Bit-Timer T1 seine Interrupt¬ fähigkeit verliert. Grundsätzlich erfolgt bei solchen digitalen Steuergeräten die Steuerung und die Ausgabe der pulsbreitenmodulierten Signale so, daß über jeweils auftretende Timer-Interrupts Zählregister abgesteuert werden können, die jeweils mit bestimmten Signalwerten geladen sind, so daß sich durch diese Timer-Steuerung eine Signaldauerausgabe in Realzeit ergibt.
Die Timer-Belegungskonzeption solcher digitaler Steuer¬ geräte ist dann so durchzuführen, daß beispielsweise die folgenden Aufgaben gelöst werden können: - Ausgabe von zwei pulsbreitenmodulierten Signalen mit einer Quantisierung von 2 μsec (wie beispielsweise Verbrauchssignal, Einspritzsignal Ti) , wobei die Ausgabe dieser beiden Signale zeitsynchron zu einem sogenannten TD-Impuls zu erfolgen hat, der als ex¬ ternes Interrupt-Signal beispielsweise vonden Zünd-
Signalen, von Drehzahlsignalen der Brennkraftmaschine oder von einem sich an der Klemme 1 der Brennkraftma¬ schine ergebenden Signal abgeleitet sein kann;
- Ausgabe von drei weiteren pulsbreitenmodulierten Sig¬ nalen mit einer gröberen Quantisierung (z.B. 2 msec) als adaptives Leerlaufsteuerungssignal ALS, als Tank¬ entlüftungssignal bzw. als Zwischenspritzerausgabe- signal;
- Erzeugung eines beliebig wählbaren Zeitrasters und
- Periodendauermessung zwischen den externen Interrupt¬ oder TD-Impulsen (für die Drehzahlberechnung) und da¬ her als Grundlage für die Berechnung der der Brenn- kraftmasσhine zuzuführenden Kraftstoff enge, zusammen mit einem Luftmengenmessersrgnal beispielsweise.
Um diese Signale -zu erzeugen, wird bei einer bekannten Timer-Belegung so vorgegangen, einen bekannten 16-Bit- Timer T0 in zwei 8-Bit-Timer (Timer 0 low; Timer 0 high) aufzuspalten, deren jeweilige Verwendung im folgen¬ den anhand der Darstellung der Figuren 1-3 sowohl zur grundsätzlichen Erläuterung eines möglichen, allerdings bekannten Ausführungsbeispiels für eine Timer-Belegungs¬ konzeption bei einem digitalen Steuergerät zum besseren Verständnis insgesamt als auch zur Schaffung der Mög¬ lichkeit genau angegeben wird, demgegenüber die Erfindung abgegrenzt - und hinreichend verständlich darzustellen.
Der abgespaltene Low-Teil des Timers T0, erzeugt, wie bei a) in Fig. 1 dargestellt, ein 512 μsec-Raster mit einer Quantisierung von 2 μsec. Von diesem Zeitraster abgeleitet erfolgt einmal die Absteuerung eines zusätz-
liehen ALS-Zählregisters, wie bei σ) dargestellt, zur Ausgabe des bei b) in seinem Zeitverlauf dargestellten ALS-Signals (Signal Adaptive LeerlaufSteuerung) als auch die AbSteuerung des zusätzlichen Zählregisters oder Zählers für die Tankentlüf ung, wie bei e) dargestellt, mit dem sich - ergebenden Tankentlüftungssignal (TE-Signal) , wie bei d) in Fig. 1 gezeigt. Sowohl diese Erläuterung als auch die Erfindung beziehen sich spe¬ ziell auf eine Tiner-3elegungskonzeption, und hier wie¬ der speziell auf den erwähnten Einchip-Prozessors der 8051-Familie; es sei aber erwähnt, daß den auszugebenden oder zu bestimmenden pulsbreitenmodulierten Signalen, die hier ermittelt werden, im digitalen Steuergerät Zäh¬ lerstände entsprechen, die auf andere Weise entstanden, üblicherweise berechnet sind und jeweils an einer geeig¬ neten Speicherstelle abgelegt werden. Solche Berechnun¬ gen finden wiederholt statt, so daß sich die Zähler¬ stände ändern,und die vorliegende Timer-Belegungskonzep¬ tion ermittelt dann unter Zugrundelegung dieser Zähler¬ stände, die in Fig. 1 bei c) und bei e) dargestellt sind, die pulsbreitenmodulierte Dauer der zu bestimmen¬ den oder auszugebenden Signale. Weist man also dem Low- Teil des Timers 0 die Erzeugung der bisher genannten beiden pulsbreitenmodulierten ALS-Signale und TE-Signale zu, dann verbleibt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, für den High-Teil des Timers 0 beispielsweise und unter an¬ derem die Erzeugung des bei einer Kraftstoffeinspritz¬ anlage besonders wichtigen Ti-Impulses, mit welchem das Signal bezeichnet ist, welches der Ansteuerung der Ein¬ spritzventile der Brennkraftmaschine dient und dessen Dauer daher für die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit maßgebend ist.
Entsprechend Fig. 2 erzeugt bei a) dann der High-Teil des Timers- 0 ein gleiches Zeitraster wie der Low-Teil, so daß dann der High-Teil in Verbindung mit einem zu¬ sätzlichen Ti-Zählregister, wie bei c) gezeigt, die Aus¬ gabe des Ti-Impulses (u.a.) steuert. Man erkennt, daß das auszugebende Signal in ein Vielfaches von 512 μsec (s. Verlauf des Zählregisterstands, der bei jedem Über¬ lauf des High-Teils des Timers 0 und durch den hier¬ durch erzeugten Interrupt dekrementiert oder abgesteuert wird) und in den verbleibenden Rest vom Gesamtwertunterteilt mit dessen Komplementwert der High-Teil des Timers T0 jeweils zu Beginn eines externen Timer-Interrupts (Zünd¬ impuls wie bei a) angedeutet als TD-Impuls) vorgeladen wird. Bei jedem Überlauf des High-Teils ergibt sich durch den hierdurch erzeugten Interrupt das Dekrementie- ren des Ti-Zählregisters, .bis dessen Inhalt zu Null ist und der Ti-Impuls abgesteuert wird.
Schließlich sei noch auf die Aufgabe des zweiten 16-Bit- Timers T1 eingegangen, der in der Periodendauermessung für die Drehzahlberechnung eingesetzt, wird, wie Fig. 3 zeigt. Da durch die Quantisierung von 2 μsec pro Timer- Inkrement bei einem 16-Bit-Timer lediglich eine maxima¬ le Zeiterfassung von 131 msec möglich ist, muß ein zu¬ sätzliches Zählregister, wie bei b) in Fig. 3 gezeigt, verwendet werden. Die Quantisierung dieses Registers beträgt 2 msec, so daß eine Zeiterfassung durch den Timer T1 von maximal 512 msec erreichbar ist.
Bei dieser Konzeption ergibt sich eine erhebliche Inter¬ ruptbelastung, da bei sämtlichen, auszugebenden puls¬ breitenmodulierten Signalen alle 512 μsec der Zeitraster-
interrupt ausgelöst wird, wobei insbesondere auch die Zeitrasterbegrenzung bei den beiden aufgeteilten, dann lediglich 8-Bit-Timer bei der genannten Quantisierung von 2 μsec nur eine Maximalzeit von 512 μsec zuläßt.
Ferner ist beispielsweise durch die Aufteilung der Ti- Zeit in ein Vielfaches von 512 μsec plus dem Rest der Speicheraufwand im PROM des digitalen Steuergeräts be¬ züglich der Vorbereitung für die Ausgabesteuerung erheb¬ lich. Es ist auch nicht auszuschließen, daß sich wegen der häufigen Interrupts gerade bei den wichtigen Aus¬ gangssignalen für den Ti-Impuls und einem sogenannten Verbrauchssignal eine Genauigkeitseinbuße ergibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem solchen digitalen Steuergerät das Verfahren und die Grundstruktur der Timer-Bedienungskonzeption so zu verbessern, daß ohne die Notwendigkeit einer Aufteilung der zur Verfügung stehenden Timer (16-Bit-Timer) mit wesentlich geringerer' Interrupt-Belastung dennoch eine höhere Genauigkeit mindestens bei den wichtigen Aus- gangssignalen (Verbrauchssignal, Einspritz-Ti-Impuls) erreicht wird.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsge äße Verfahren und das erfindungsgemäße digitale Steuergerät lösen diese Aufgabe jeweils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des Anspruchs 7 und haben den Vorteil, daß der Timer, der die Ausgabesteuerung für den Einspritz-Ti-Impuls und
das Verbrauchssignal durchführt, überhaupt nur dann einen Interrupt "auslöst, wenn das gewünschte Signal abgeschal¬ tet werden soll, daher sowohl das sonst bei jedem Zwi¬ scheninterrupt zu dekrementierende Zählregister wegfällt als auch keine Vorabaufteilung beispielsweise der Ti-Zeit in ein Vielfaches des bisherigen 512 μsec-Zeitrasters und einen Restwert erforderlich ist.
Daher ist auch der PROM-Aufwand durch die Erfindung be¬ züglich der Vorbereitung dieser Ausgabesteuerung, da diese jetzt über einen 16-Bit-Timer erfolgen kann, er¬ heblich geringer.
Vorteilhaft ist bei vorliegender Erfindung ferner, daß im Gegensatz zur Erzeugung eines Zeitrasters mit ledig¬ lich einem 8-Bit-Timer bei einer Quantisierung von 2 μsec und einer hierdurch erzielbaren Maximalzeit von 512 μsec nunmehr beliebige Zeitraster bis maximal 131 msec ein¬ stellbar sind.
Die erheblich geringere Interrupt-Belastung betrifft dabei nicht nur die Ausgabe des Ti-Impulses sowie des Verbrauchsimpulses, sondern ergibt sich auch bei der Ausgabe der anderen, weiter vorn schon erwähnten Signale wie ALS-Signal oder Signal für Tankentlüftung, da nicht notwendigerweise, wie bei dem aufgeteilten 8-Bit-Timer alle 512 μsec der Zeitraster-Interrupt ausgelöst wird, sondern durch ein entsprechendes Laden des hierfür zu¬ ständigen 16-Bit-Timers ein gewünschtes Raster vorge¬ geben werden kann, beispielsweise bei einer 2 μsec- Quantisierung der Zeitraster-Interrupt lediglich alle 2 msec ausgelöst werden kann. In diesem Fall ist der
Timer mit einem Wert von 1000 Inkrementen zu laden.
Schließlich ist vorteilhaft, daß bei den wichtigen Aus¬ gangssignalen wie Verbrauchssignal und Einspritz-Ti- Impuls bei der Quantisierung von 2 μsec des unverändert belassenen 16-Bit-Timers eine höhere Genauigkeit da¬ durch erreicht wird, daß die Interrupts nur beim Aus¬ schalten der Signale erzeugt werden, wobei dann der je¬ weils entsprechende Interrupt die höchste Priorität hat.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: die FigvT, 2 und 3 eine bekannte Timer-Belegungskonzep¬ tion bei einem digitalen Steuerge¬ rät (mit Einchip-Prozessor der 8051- Familie) , wobei die Fig. 1 Zeitdiagrammabläufe eines ersten 8-Bit-Timer- Teils eines ursprünglich 16-Bit-Timers zeigt mit entsprechender AbSteuerung zugeordneter Zählregister zur Ausgabe von pulsbreitenmodu¬ lierten Signalen durch die jeweiligen, im Zeitraster des Timers auftretenden Timer- Interrupts und
Fig. 2 Zeitdiagramme des zweiten 8-Bit-Timer-Teils
zeigt zur Ausgabe mindestens eines Einspritz- Ti-Impulses mit externer Startsteuerung durch das Auftreten jeweils eines TD-Impulses und ebenfalls Absteuerung zugeordneter Zählregi¬ ster durch die Timer-Interrupts und
Fig. 3 den Einsatz des zweiten 16-Bit-Timers zur Periodendauermessung darstellt;
Fig. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel vorliegender Er¬ findung das Zeitdiagramm des unverändert be¬ lassenen Timers T1 (16-Bit-Timer) der 8051- Chip-Familie zur Erzeugung des Einspritz-Ti- Impulses sowie des Verbrauchsignals (ohne die Notwendigkeit der Zuordnung entsprechender Zählregister oder weiterer Zähler) und
Fig. 5 zeigt das Zeitdiagramm des ebenfalls unverän¬ dert, also nicht aufgespaltenen weiteren Ti¬ mers (16-Bit-Timer) , der zur Periodendauer- zählung eingesetzt ist und gleichzeitig zur Ausgabe weiterer Signale, nämlich hier des ALS-Signals und des Tankentlüftungssignals.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Zunächst wird darauf hingewiesen, daß die nachfolgende Erläuterung die Erfindung anhand der Organisation eines digitalen Steuergeräts darstellt, bei dem zwei 16-Bit- Timer zur Ausgabe von pulsbreitenmodulierten Signalen eine neue Timer-Belegungskonzeption verwirklichen; es versteht sich aber, daß die Erfindung auf beliebige Re¬ alisierungsmöglichkeiten, auch in diskreter Schaltungs¬ technik anwendbar ist und daher die im folgenden auch
anhand von Flußdiagrammen gegebene Erläuterung die Er¬ findung nicht einschränkt oder auf dieses spezielle Aus- führungsbeispiel festlegt.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ohne Auf¬ spaltung der beiden vorhandenen als 16-Bit-Timer ausge¬ bildeten Timer bestimmte pulsbreitenmodulierte Signale, nämlich speziell das Verbrauchs- und das Ξinspritz-Ti- Signal ohne jeden Timer-Zwischeninterrupt, also durch¬ laufend zu erzeugen, so daß der erste bei diesem Timer auftretende Interrupt auch das Ausschalten des erzeugten Signals bewirkt, und den anderen, noch verfügbaren Timer so auszulegen, daß bei frei vorgebbarem Raster,was durch das Laden dieses Timers jeweils bei auftretendem Timer-Interrupt erfolgt, sowohl die Periodendauerzählung als auch die Ausgabe der restlichen pulsbreitenmodulier¬ ten Signale vorzunehmen.
Entsprechend der Darstellung der Fig. 4 besteht die Auf¬ gabe eines ersten Timers T1 ' in der Ausgabe eines Ver- brauchssignals VS sowie des Einspritz-Ti-Signals, wobei dieser Timer ergänzend noch zur zusätzlichen Zwischenspritze ausgabe Ti* herangezogen werden kann, was in Fig. 4 ebenfalls dargestellt ist.
Hierzu wird so vorgegangen, daß die auszugebenden Signa¬ le VS und Ti nach ihrer Größe, also nach der zu erwar¬ tenden Signaldauer sortiert werden, was eine Auswahllo¬ gik erfordert, die zu dem jeweiligen Sortierungszeit¬ punkt überprüft, welche dem jeweiligen Signal Ti oder VS zugewiesene Speicherstelle den höheren Wert aufweist. Anschließend wird bei einem auftretenden TD-Interrupt
(externer Interrupt) , der beispielsweise das Auftreten des Zündsignals, eines Drehzahlsignals oder eines sich an Klemme 1 des Kraftfahrzeugs ergebendenSignals sein kann, der kleinste Signalwert (VS -oder Ti) in das Timer- Register geladen wird, und zwar als Komplementwert bei dem hier geschilderten Ablauf; anschließend wird der' Timer gestartet. Es ergibt sich dann zum Zeitpunkt t1 ein erster Timer-Interrupt, und zu diesem Zeitpunkt ist dann auch das hier als kleiner angenommene Signal VS abgelaufen, wie bei c) in Fig. 4 dargestellt, d.h. das Verbrauchssignal wird ausgeschaltet. Zu diesem Timer- Interrupt (Zeitpunkt t1) wird in das Timer-Register die Differenz zum vorher ausgegebenen Signal (ebenfalls als Komplementwert) geladen, mit anderen Worten- der ver¬ bleibende Restwert des größeren Signals, in diesem Fal¬ le Ti zum Verbrauchssignal VS, der die Differenz dar¬ stellt, wird ins Timer-Register übernommen, und der zwei¬ te auftretende Timer-Interrupt zum Zeitpunkt t2 beendet dann auch den Einspritz-Ti-Impuls. Anschließend erfolgt eine neue Ausgabe dieser beiden Signale Ti oder VS erst wieder beim Auftreten eines neuen- externen TD-Inter- rupts zum Zeitpunkt t3 (vgl. das Diagramm a) der Fig. 4) , so daß noch, sofern das Zeitintervall hinreichend groß ist, ein Zwischenspritzer abgegeben werden kann - hier¬ auf wird weiter unten noch anhand der Darstellung der Flußdiagramme eingegangen.
Ergeben sich Signalwerte von Ti und VS, die größer als 131 msec sind (16-Bit-Timer bei einer Quantisierung von 2 μsec) , dann wird in der Struktur des digitalen Steuer¬ geräts ein sogenanntes FLAG gesetzt, das angibt, daß die Signalwerte von Ti und VS größer sind als ein Timer-
Registerüberlauf (Erzeugung jeweils des entsprechenden Timer-Interrupts) . In diesem Fall ist die Organisation so getroffen, daß dieses Overflow-FLAG vom Timer zu¬ nächst abgearbeitet, d.h. zurückgesetzt werden muß, be¬ vor ein erster Timer-Interrupt zum Abschalten eines der beiden Signale Ti oder VS ergehen darf.
Die Aufgabe des anderen noch vorhandenen Timers T0'be¬ steht dann zunächst in der Erzeugung eines beliebigen Zeitrasters, beispielsweise und wie bei dem dargestell¬ ten Ausführungsbeispiel gewählt von 2 msec. Hierzu wird das Timer-Register dieses Timers T0' bei jedem Timer- Interrupt mit einem entsprechenden Wert vorgeladen. Dieser Wert beträgt beispielsweise 1000 Inkremente bei dem gewünschten 2 msec-Raster und bei einer zugrunde¬ liegenden Quantisierung von 2 μsec.
Das mit diesem Timer T0' erzeugte und bei a) der Fig. 5 dargestellte 2 msec-Zeitraster dient zunächst mit Hilfe eines zusätzlichen Zählregisters (s. b) in Fig. 5) , dessen Quantisierung der -Quantisierung des Zeitrasters entspricht, also 2 msec, und des Timer-Registers der für die Drehzahlberechnung notwendigen Periodendauer- messung und dient ferner zur AbSteuerung der jeweils vorgesehenen Zählregister für das ALS-Signal, das Tank¬ entlüftungssignal und evtl. für die Erzeugung von Zwi¬ schenspritzersignalen, sofern die hier gewählte Quanti¬ sierung ausreichend ist.
Die Drehzahlberechnung erfolgt dabei unter Zugrundele¬ gung der folgenden Formel:
TD-Zeit = (TDENDE-TDANFANG) + Stand Zählregister •
wobei Q = Quantisierung ist.
In der Fig. 5 erkennt/oei a) , daß der Timer T0' freilau¬ fend ist, d.h. die als ZündimpulsSymbole (Blitzzeichen) dargestellten TD-Impulse zu beliebigen Zeiten auftreten können, also nicht mit den Timer-Interrupts von T0' in Beziehung stehen. Bei b) ist das für diese Perioden- dauermessung erforderliche zusätzliche Zählregister ge¬ zeigt; der Verlauf d) zeigt den ALS-Zähler oder -Zähl¬ register zur Erzeugung des bei c) dargestellten ALS- Signals, während bei f) und e) die entsprechenden Zähl¬ registerverläufe und Signalverläufe für das Tankent¬ lüftungssignal und den Tankentlüftungszähler gezeigt sind.
Die nachfolgend noch dargestellten Flußdiagramme be¬ treffen den Organisationsteil des digitalen Steuerge¬ räts, der die Timer-Belegungskonzeption betrifft, wo¬ bei zunächst auf das hier angegebene Flußdiagramm der Externen-Interrupt-Routine kurz eingegangen wird.
Der sich in diesem Flußdiagramm ergebende externe Inter¬ rupt dient-über die Funktionsblöcke 10, 11, 12 zunächst der Periodendauerberechnung für die Drehzahlbestimmung der Brennkraftmaschine und bewirkt dann am Entschei¬ dungsblock 13 die weiter vorn schon erwähnte VorSortie¬ rung der auszugebenden Signale, nämlich die Überprüfung, ob die Verbrauchszeit größer oder gleich der Einspritz¬ zeit ist. Je nach Ergebnis wird der Timer T1 ' entweder mit dem Komplement der Einspritzzeit oder mit dem Komple¬ ment der Verbrauchszeit geladen (Funktionsblöcke 14a, 14b) , die beiden Ausgänge werden gesetzt, d.h. das VS- Signal und das Einspritz-Ti-Signal beginnen und der Timer T1 ' wird gestartet, anschließend wird auf den Eingang des nächsten internen Interrupts (TD-Signal) gewartet, entsprechend den Funktionsblöcken 15, 16 und 17.
Das im nachfolgenden angegebene Flußdiagramm betrifft die sich bei Auftreten eines Interrupts beim Timer T0' ergebende Routine - diese betrifft dann das wiederholte Laden dieses Timers bei jedem Timer T0-Interrupt, um das gewünschte Raster sicherzustellen am Funktionsblock 20 sowie das Inkrementieren des Zählregisters am Funk¬ tionsblock 21, was noch zur Periodendauermessung ge¬ hört.
Gleichzeitig hiermit wird das Zählregister für das ALS- Signal bei 22 dekrementiert, mit der Entscheidungsüber¬ prüfung bei 23, ob dieses Zählregister auf Null abge¬ steuert ist, wobei dann im zutreffenden Fall die Dros- selklappenmotorsteuerung durch Wegnahme dieses Signals abgeschaltet wird. Gleichzeitig wird bei 24 das Tankent-
lüftungszählregister dekrementiert und überprüft, ob zu diesem Zeitpunkt ein Einspritzsignal vorliegt. Nur wenn dies nicht der Fall ist, kann eine Subroutine mit Bezug auf eine Zwischenspritzerausgabe im Bereich 25 noch erfolgen, worauf nicht genauer eingegangen zu wer¬ den braucht, da die jeweiligen Funktionsblöck . den Ab¬ lauf in ihrer Beschriftung angeben, anschließend er¬ folgt RETURN zum nachfolgenden Timer T0-Interrupt.
Schließlich läßt sich dem Flußdiagramm der Timer T11- Interrupt-Routine entnehmen, daß für die Ausgabe des VS- bzw. des Einspritz-Ti-Signals eine Dekrementie- rung von Zählregistern nicht erforderlich ist - der erste auftretende Timer-T1-Interrupt bedeutet sofort, daß - nach Abarbeiten eines möglichen Overflow-FLAGs über den Entscheidungsblock 30 "und die Funktionsblöcke 31 und 32 die jeweils aktive Signalausgabe rückgesetzt wird, also entweder der Funktionsblock 33a oder 33b angesprochen ist und dann entweder, über die Ent- _ scheidungsblöcke 34a,. 34b dieser Timer TV, wenn die Ausgabe eines zweiten Signals noch aussteht, mit dem Komplement der Verbrauchs-Einspritzzeitdifferenz ge¬ laden wird (zum Zeitpunkt t1) oder, wenn es sich um den zweiten Timer T1-Interrupt gehandelt hat (Zeit¬ punkt t2) der Timer gestoppt und zurückgegangen wird.
- 19 -
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Claims
1. Verfahren zur Bestimmung, Steuerung und/oder Regelung von pulsbreitenmodulierten Betriebsgrößensignalen (Kraftstoffeinspritzimpuls Ti, Verbrauchssignal VS, adaptives Leerlaufsteuerungssignal ALS, Tankentlüf¬ tungssignal TE, Zwischenspritzerausgabe, Drehzahl- periodendauermessung) bei einer Brennkraftmaschine, wobei einem digitalen Steuergerät mit zwei inter¬ ruptfähigen Zeitgebern (16-Bit-Timern) mindestens ein externes Interruptsignal (Zündsignal TD) zuge¬ führt wird und eine Signalausgabe durch Absteuerung von Zählregistern bei auftretenden Timer-Interrupts erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster, unverändert belassener Timer (16-Bit-Timer T11) bei Auftreten eines externen Interruptsignals (TD- I puls) mit einem ersten kleinsten der auszugebenden Signalwerte (Verbrauchssignal VS, Einspritz-Ti- Signal) geladen, anschließend gestartet und bei Auf¬ treten des nachfolgenden eigenen Timer-Interrupts das betreffende pulsbreitenmodulierte Ausgangssig¬ nal abgeschaltet und gleichzeitig der Timer erneut mit der Differenz zum zweiten auszugebenden Signal- wert geladen wird und daß der zweite unverändert be¬ lassene Timer (16-Bit-Timer T0' ) durch Laden seines Timer-Registers mit einem entsprechenden Wert zur Erzeugung eines beliebigen Zeitrasters durchlaufend betrieben wird, wobei dieses Zeitraster zur Absteue- rung weiterer Zählregister für ergänzend auszugeben¬ de pulsbreiten odulierte Betriebsgrößensignale (ALS- Signal, Tankentlüftungssignal TE) und gleichzeitig zur Periodendauermessung für die Drehzahlberechnung der Brennkraftmaschine dient.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn Signalwerte für den ersten Timer auf¬ treten, die dessen maximale Zeitdauer (bei 16-Bit- Timer und einer Quantisierung von 2 μsec größer als 131 msec) bis zu einem ersten Timerinterrupt über¬ schreiten, zunächst ein von diesem Timerinterrupt zu löschendes Flag gesetzt wird, derart, daß erst der übernächste Timerinterrupt dieses Timers zur Abschaltung des jeweils anliegenden Signals mit dem kleinsten Signalwert führt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Timer-Register jeweils mit dem Komplementwert des kleinsten Signalwerts bei Auf¬ treten eines externen TD-Interrupts und beim nach¬ folgenden eigenen Timer-Interrupt mit dem Komple¬ mentwert der Differenz zum vorher ausgegebenen Signal geladen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß über den ersten Timer (16-Bit- Timer T1 ') eine Zwischenspritzerausgabe (Ti*) erfolgt,
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der weitere Timer (16-Bit-Timer T0') mit einer vorgegebenen Anzahl von Inkrementen (1000 Inkremente bei einem Interruptraster von
2 msec und 2 μsec Quantisierung) bei jedem Timer- Interrupt geladen wird und die Periodendauermessung bei beliebiger. Eintreffen des externen TD-Interrupts nach der Formel TD-Zeit = (TDENDE - DANFANG) + Stand Zählregister • Q erfolgt, mit Q = Quantisierung.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß jedes auftretende--Timer-Interrupt des weiteren Tirr.ers (T01) der Absteuerung entspre¬ chender, der Erzeugung eines adaptiven Leerlauf- steuerungssignals (ALS-Signals) bzw. eifies Tankent¬ lüftungssignals (TE) dienender Zählregister dient.
7. Digitales Steuergerät zur Bestimmung, Steuerung und/ oder Regelung von pulsbreitenmodulierten Betriebs¬ größensignalen (Kraftstoffeinspritzimpuls Ti, Ver¬ brauchssignal VS, adaptives LeerlaufsteuerungsSig¬ nal ALS, Tankentlüftungssignal TE, Zwischenspritzer¬ ausgabe, Drehzahlperiodendauermessung) bei einer Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6, mit zwei interrupt¬ fähigen Timern (16-Bit-Timer T0' , T11), die durch Absteuerung von Zählregistern bei jeweils auftre¬ tenden Timer-Interrupts die Dauer auszugebender Signale bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Timer durch das Auftreten eines externen Interrupt-Signals (Zündsignal TD) und Laden seines Timer-Registers gestartet und bei Auftreten des nächstfolgenden timereigenen Interrupts entweder ein Overflow-Flag zurückgesetzt oder unmittelbar ein beim Start des Timers eingeschaltetes auszuge¬ bendes Signal (Verbrauchssignal, Einspritz-Ti- Signal) abgeschaltet wird, unter Verzicht auf Zähl¬ register, wobei beim Auftreten dieses zur Signalab- schε_ltung führenden Timer-Interrupts eine erneute Ladung des Timer-Registers zur Ausgabe eines weite¬ ren pulsdauermodulierten Signals (Einspritz-Ti- Signal oder VS-Signal) mit der Differenz zum vor¬ ausgegebenen Signal erfolgt und der zweite vorhande¬ ne Timer freilaufend zur Erzeugung.einei3_._oeliebig vorgebbaren Zeitrasters ausgebildet und zur für die Drehzahlberechnung erforderlichen Periodendauermes- sung sowie zur Absteuerung von der Erzeugung weite¬ rer pulsbreitenmodulierter Betriebsgrößensignale (ALS-Signal, TE-Signal) dienenden Zählregistern vor¬ gesehen ist.
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