DE69405443T2

DE69405443T2 - Vorrichtung zum Regeln eines Kraftfahrzeug-Motors

Info

Publication number: DE69405443T2
Application number: DE69405443T
Authority: DE
Inventors: Michimasa Horiuchi; Kenji Tabuchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: EP0621404B1; DE69405443D1; JPH06249036A; EP0621404A1; US5877958A; JP2880364B2

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors und im besonderen eine Vorrichtung, die eine Mehrzahl von Motorsteuerungssystemen durch serielle Datenübertragungen miteinander verbindet.
Im Zuge der technischen Entwicklung von Kraftfahrzeug- Steuerungssystemen nehmen auch das Volumen der Signalübertragungen zwischen den Systemen sowie die Anzahl an Sensoren und Betätigungsgliedern zu. Dadurch erhöht sich auch die Anzahl der Kopplungen zwischen den Steuerungsvorrichtungen. Bei einem Verfahren, das zur Reduzierung der notwendigen Drahtverbindungen zur Verbindung zwischen Motors teuerungs systemen und Betätigungsgl iedern entwickelt wurde, wird eine serielle Datenübertragung durch Ein-Ausgabe- Einheiten (E/A-Einheiten) vorgesehen, die getrennt von der zentralen Steuerungseinheit vorgesehen sind. In der Japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 4-203344 werden die erforderlichen Daten zum Beispiel gemäß vorbestimmten Übermittlungsprozeduren seriell durch Mikrocomputerprogramme zu und von Steuereinheiten übermittelt, wie etwa zwischen einer Motor-Steuerungseinheit und einer Getriebe-Steuerungseinheit. Somit können Daten unter Verwendung entsprechender Mikrocomputer seriell an zwei unabhängige Steuerungseinheiten übertragen werden. Da jede Steuerungseinheit für die Verarbeitung parallel-serieller Datenübertragungen jedoch einen eigenen Mikrocomputer aufweist, werden für die gleiche Steuerungsfunktion mehrere Mikrocomputer eingesetzt, wobei sich die Anzahl der erforderlichen Hardware- und Software- Einrichtungen erhöht.
In der obengenannten seriellen Übertragungsanordnung ist die Steuerschnittstelle für die Zündspule der Motor- Steuerungsvorrichtung und für das Kraftstoffeinspritzventil ferner als eine separate E/A-Einheit vorgesehen. Beim Einsatz einer derartigen seriellen Datenübertragung führt ein Fehler der Übertragungsleitung, wie zum Beispiel ein lösgelöster Lichtwellenleiter oder ein fehlerhafter elektrischer Kontakt, zu einer Unterbrechung der Signalübertragung von der Steuerungseinheit, und das Kraftfahrzeug ist nicht mehr betriebsbereit.
In GB-A- 21 03 836 wird eine Motor-Steuerungseinrichtung offenbart, die mehrere Mikroprozessoren 114, 200, 300, einen E/A-Kreis 112, 132 und einen Sicherungskreis 133 aufweist. Die CPU 114 und der E/A-Kreis sind seriell mit einem Bus verbunden, wobei der E/A-Kreis parallele Daten sendet und empfängt, wobei der E/A-Kreis somit Parallel-Serien-Datenschnittstellen und Serien-Parallel-Datenschnittstellen aufweisen muß. Die CPU, die parallele Eingänge und Ausgänge aufweist, muß mit Parallel- Serien-Schnittstellen verbunden werden. Der Sicherungskreis 138 ist mit Eingangs- und Ausgangsleitungen verbunden, wobei er jedoch keine Übertragungsverbindung mit dem E/A-System über den Bus 116 aufweist und die Mikroprozessor-Systenkomponenten hinsichtlich etwaiger Schwierigkeiten überwacht, wobei der Sicherungskreis 138 im Falle eines Problems auf der Basis von Sensorsignalen Sicherungssignale an die Betätigungsglieder übermittelt.

Zusammenfassung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Signaltibertragungsvorrichtung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors vorzusehen, wobei diese Vorrichtung eine E/A-Einheit aufweist, die einen Betrieb des Kraftfahrzeugs auch dann ermöglicht, wenn keine Übertragungssignale vorhanden sind.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Betätigungsglieder eines Fahrzeugmotors gemäß den gegenständlichen Anspruch 1.
Im besonderen umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors folgendes: eine E/A- Einheit die eine Mehrzahl von Sensoren zur Bestimmung des Zustands eines Kraftfahrzeugmotors aufweist, eine Betätigungsglied-Steuereinheit zur Steuerung jedes Funktionsteils des Motors sowie eine Sicherungseinheit, die unabhängig funktionsfähig ist, ohne daß sie durch den Ausgang bzw. die Ausgabe der externen Steuerungseinheit beeinflußt wird; eine Steuerungseinheit mit einer Recheneinheit zur Ubertragung eines Ausgangs-Datensignals auf der Basis eines Eingangs-Datensignals von dem Sensor an die Betätigungsglied- Steuereinheit; und eine serielle Übertragungsleitung zur Verbindung der E/A-Einheit und der Steuerungseinheit.
Die erfindungsgemäße E/A-Einheit umfaßt vorzugsweise eine Vorrichtung zur Umsetzung des Eingangs-Datensignals aus einem parallelen Format in ein serielles Format sowie zur Übermittlung des Signals an die serielle Übertragungsleitung; eine Vorrichtung zur Umsetzung des Ausgangs-Datensignals, das von der Steuerungseinheit seriell über die serielle Übertragungsleitung übertragen wird, aus dem seriellen Format in ein paralleles Format sowie zur Übermittlung des Signals an die Betätigungsglied-Steuereinheit; eine Vorrichtung zur Erfassung eines über die serielle Übertragungsleitung übertragenen Datenfehlers sowie zur Erzeugung eines diesen Zustand anzeigenden Erfassungssignals; und eine Einheit zum Empfang eines Fehlererfassungssignals sowie zum Betrieb der Sicherungseinrichtung.
Die Steuerungseinheit umfaßt vorzugsweise eine Vorrichtung zur Umsetzung des Eingangs-Datensignals, das von der E/A-Einheit seriell über die serielle Übertragungsleitung übermittelt wird, aus dem seriellen Format in ein paralleles Format sowie zur Übermittlung des Signals an die Recheneinheit; und eine Einheit zur Umsetzung des Ausgangs-Datensignals (von der Recheneinheit) aus dem parallelen Format in ein serielles Format sowie zur Übermittlung des Signals an die serielle Übertragungsleitung Das Eingangs-Datensignal umfaßt zumindest ein Zylindersignal sowie ein Rotationswinkelsignal des Motors.
Die obengenannte Vorrichtung zur Erfassung eines Fehlers bei der Datenübertragung umfaßt eine Einheit zur Erfassung eines Datenfehlers von der Steuerungseinheit und dem Motorzylindersignal, eine Einheit zur Erfassung eines Fehlers, wenn ein Zündsignal des Motors (das nach der Erfassung des Motorzylindersignals durch die E/A-Einheit von der Steuerungseinheit übermittelt wird) über eine vorbestimmte Anzahl von Bezugsimpulsen unterbrochen wird, oder eine Einheit zur Erfassung eines Fehlers entweder auf der Basis einer Ausgabe der vorgeschalteten Fehlererfassungseinheit (in bezug auf das Motorzündsignal) oder auf der Basis einer Ausgabe einer Einheit zur Erfassung eines Rückstellsignals der Steuerungseinheit (das von der Steuerungseinheit übertragen wird).
Die E/A-Einheit konvertiert vorzugsweise ein paralleles Signal von dem Sensor in ein serielles Signal und überträgt das Signal über die Übertragungsleitung zu der Steuerungseinheit. Die Steuerungseinheit konvertiert das Signal aus dem seriellen Format in ein paralleles Format und sendet es an die Recheneinheit, die darauf basierend ein Ausgangs-Datensignal erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird aus dem parallelen Format, in ein serielles Format konvertiert und über die Übertragungsleitung zu der E/A-Einheit übertragen. Die E/A- Einheit empfängt das serielle Signal, konvertiert es in ein paralleles Signal und gibt es an die Fehlererfassungseinrichtung ab. Wenn kein Fehler erfaßt wird, gibt die Sicherungseinheit gemäß einem von der Steuerungseinheit übertragenen Signal ein Zündsignal sowie ein Kraftstoff-Einspritzsignal zur Steuerung des Betätigungsglieds ab. Wenn jedoch ein Fehler erfaßt wird, gibt die Sicherungseinheit unabhängig ein Zündsignal und ein Kraftstoff- Einspritzsignal SG zur Steuerung des Betätigungsglieds aus.
Andere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

Kurze Beschreibung der zeichnungen

Es zeigen:
Figur 1 ein strukturiertes Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ein Diagramm der übertragenen Zündsignale und Kraftstoff-Einspritzsignale;
Figur 3A ein Ausführungsbeispiel eines Sicherungs- Umschaltkreises;
Figur 3B ein Diagramm der in Figur 3A erzeugten Signale;
Figur 3C eine Prinzipskizze eines Sicherungs-Logikkreises gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 ein strukturiertes Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sicherungs- Umschaltkreises;
Figur 6 ein Diagramm der in dem Sicherungs-Umschaltkreis aus Figur 5 erzeugten Signale; und
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Mehrzahl von Ein-Ausgabe-Einheiten.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Die Abbildung aus Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung. Eine Steuerungseinheit 100 und eine E/A- Einheit 200 sind durch Übertragungsleitungen 301 (von der Steuerungseinheit 100 zu der E/A-Einheit 200) miteinander verbunden, so daß Daten zwischen den Einheiten in beide Richtungen übertragen werden können.
Die E/A-Einheit 200 liest ein paralleles Signal, das ein Motorzylindersignal REF, ein Rotationswinkelsignal POS und ein Anlassersignal ST umfaßt, in einen Sicherungs-Logikkreis 210 und in einen Parallel-Serien-Umsetzerkreis 221 ein, der das parallele Signal in ein serielles Format umwandelt, und der das Signal über eine Übertragungsschnittstelle 222 und die Übertragungsleitung 302 zu der Steuerungseinheit 1Ö0 überträgt. Bei dem Parallel-Serien-Umsetzerkreis 221 kann es sich um einen handelsüblichen integrierten Standard-Schaltkreis handeln, wie zum Beispiel um HD74HC166 von Hitachi, Ltd. Bei dem Schaltkreis kann es sich auch um eine Kombination aus einem Parallel- Serien-Umsetzer und einer Schnittstelleneinheit in Form des Modells MS16T handeln, das von der Mitsübishi Rayon Company, Japan, hergestellt wird.
Die Steuerungseinheit 100 empfängt das serielle Signal über eine Empfangsschnittstelle 124 von der Übertragungsleitung 302, konvertiert es in einem Serien-Parallel-Umsetzerkreis 123 (z.B. HD74HC166 oder MS16R) in ein paralleles Format und führt es einer CPU (Mikrocomputer) 110 zu. Die CPU 110 verwendet die in dem Signal enthaltenen Daten bzw. Informationen zur Berechnung der Zündzeitpunktverstellung und der Kraftstoff-Einspritzmenge für jeden Zylinder des Motors. Ferner gibt die CPU diese Daten als Impulsbreitensignale aus (Zündzeitpunkt-Verstellungssignal IGN und Kraftstoff-Einspritzsignale INJ1 bis INJ6). Jedes Zündzeitpunkt-Verstellungssignal IGN wird einen vorbestimmten Zeitraum nach der Ausgabe eines Zylindersignals REF (wird später im Text beschrieben) ausgegeben, so daß sich die Signale der sechs Zylinder nicht überlagern. Somit kann ein Impulszug von sechs Zylindern ausgegeben werden.
Die Impulssignale von der CPU 110 werden einem Parallel-Serien- Umsetzerkreis 121 (der dem Umsetzer 221 entsprechen kann) zugeführt, in ein serielles Format konvertiert und über die Übertragungsschnittstelle 122 und die Übertragungsleitung 301 zu der E/A-Einheit 200 übertragen. Die E/A-Einheit 200 empfängt das serielle Signal von der Übertragungsleitung 301 über eine Empfangsschnittstelle 224, konvertiert das Signal in einem Serien-Parallel-Umsetzerkreis 223 (der dem Umsetzer 123 entspricht) in ein paralleles Format und führt das Signal dem Sicherungs-Logikkreis 210 zu. Im normalen Betrieb (bei der Übertragung werden keine Fehler erfaßt) gibt der Sicherungs- Logikkreis 210 Zündsignale IGN1 bis IGN6, Kraftstoff- Einspritzsignale INJ1 bis INJ6 und ein Kraftstoffpumpensignal FP auf der Basis der von der Steuerungseinheit 100 übertragenen Signale aus, um die einzelnen Betätigungsglieder zu steuern.
Wenn aufgrund eines Versagens mindestens einer der Übertragungsleitungen 301 und 302 jedoch ein Fehler auftritt, so erfaßt ein Sicherungs-Logikkreis 230 diesen Fehler (auf eine nachstehend im Text beschriebene Art und Weise) und gibt ein Fehlersignal 230a an den Sicherungs-Logikkreis 210 ab. In diesem Zustand werden die normalerweise von der Steuerungseinheit 100 (das heißt der CPU) übertragenen Ausgangssignale zwar abgeschnitten und nicht von der E/A- Einheit 200 empfangen, jedoch liest der Sicherungs-Logikkreis 210 das Motorzylindersignal REF und das Rotationswinkelsignal POS als Eingangssignale und gibt unabhängig ein Zündsignal und ein Kraftstoff-Einspritzsignal aus, um das Betätigungsglied zu steuern.
Zweck der Sicherungs-Logikeinheit 210 ist es, eine abgeschwächte Form des Fahrzeugbetriebs zu ermöglichen und nicht für eine optimale Steuerung des Fahrzeugmotors zu sorgen; wie dies durch die Steuerungseinheit CPU erreicht wird. Bei der Sicherungs-Logikeinheit kann es sich zum Beispiel um ein Hardware-Element handeln, wie etwa um einen großintegrierten Schaltkreis (oder "LSI"). Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben wird, können die festverdrahteten Logikelemente die REF- und POS-Signale auf eine Art und Weise verarbeiten, durch die eine Reihe von Steuersignalen vorgesehen werden können, die dazu dienen, den Laufzustand des Motors aufrecht zu erhalten, obwohl diese Art der Verarbeitung nicht so hochentwickelt ist wie die Verarbeitung der CPU. Das heißt, daß die von dem Sicherungs-Logikkreis 210 erzeugten Signale dafür sorgen, daß die gleichen Kraftstoffmengen mit fester Taktung und festem Zyklus in jeden Motorzylinder eingespritzt werden, und wobei die Zündung ebenfals mit festem Zyklus und fester Dauer durchgeführt wird, um das Fahrzeug trotz der nicht optimalen Bedingungen in Betrieb zu halten.
Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, wird bei der seriellen Übertragungsanordnung zwischen der Steuerungseinheit 100 und der E/A-Einheit 200 eine Logikkreiskonfiguration eingesetzt, bei der keine separate CPU oder eine spezielle Übermittlungs-Software in der E/A-Einheit erforderlich ist (das heißt zur gemeinsamen Nutzung sowie zur Umwandlung eines parallelen Eingangssignals in ein serielles Ausgangssignal sowie zu dessen Übertragung).
Die Abbildung aus Figur 2 veranschaulicht Zündsignale und Kraftstoff-Einspritzsignale, die in dem Ausführungsbeispiel aus Figur 1 übertragen werden. In Figur 2 umfaßt ein von der Steuerungseinheit 100 übertragenes Zündsignal IGN einen Impulszug, dessen Impulse eine Impulsbreite T2 aufweisen, und wobei die Impulse im Verhältnis zu dem Zylindersignal REF (ein Bezugssignal) eine Verzögerung um einen Zeitraum T1 aufweisen. Die verschiedenen Zündsignale IGN1 bis IGN6, die in dem seriellen Signal IGN übereinander liegen, werden als Steuersignale für das Zündungs-Betätigungsglie,d durch den Sicherungs-Logikkreis 210 an die sechs Zylinder verteilt. Die Kraftstoff-Einspritzsignale INJ1 bis INJ6 werden hingegen direkt als Steuersignale für das Kraftstoffeinspritz- Betätigungsglied verwendet. Der Zeitraum T1, die Impulsbreite T2 und das Ein- und Ausschalten der Kraftstoff-Einspritzsignale variieren abhängig von dem Betriebszustand des Motors und werden von der Steuerungseinheit 100 gesteuert.
In der Abbildung aus Figur 3A ist ein Ausführungsbeispiel des Sicherungs-Umschaltkreises 230 dargestellt, der einen Fehler der Übertragungsleitungen 301 und 302 erfaßt. Der Schaltkreis umfaßt zwei Stufen von Schieberegistern mit Flip-flops 231 und 232. Wenn mindestens eine der Übertragungsleitungen 301 und 302 unterbrochen ist, wird entweder das Zylindersignal REF oder das Rotationswinkelsignal POS nicht zu der Steuerungseinheit 100 übertragen (die Übertragungsleitung 302 ist abgeschaltet), oder die Zündsignale IGN und INJ1 bis INJ6 werden nicht zu der E/A- Einheit 200 übertragen (die Übertragungsleitung 301 ist abgeschaltet). Wenn eine dieser Situationen eintritt, werden das Zündsignal IGN in der E/A-Einheit 200 und die Kraftstoff- Einspritzsignale INJ1 bis INJ6 gleichzeitig zu dem Abschalten der Übertragungsleitung eliminiert. Aufgrund der andauernden Motorrotation durch die früh in diesem Zustand vorhandene Trägheit, wird das Zylindersignal REF jedoch weiterhin der E/A- Einheit zugeführt.
Wenn das Zylindersignal REF im Normalzustand eingegeben wird, der in der Abbildung aus Figur 2 dargestellt ist, wird das Zündsignal IGN immer nach Tl ausgegeben, und somit werden die Flip-flops 231 und 232 aus Figur 3A durch die Impulse der REFund IGN-Signale kontinuierlich gesetzt und zurückgestellt. Wenn das Zündsignal IGN jedoch gemäß der Darstellung aus Figur 38 ausgesondert wird (wie dies durch die gestrichelten Linien angezeigt wird), werden die Flip-flops 231 und 232 nicht zurückgesetzt. Somit sieht das Flip-flop 231 bei dem ersten REF-Impuls die Ausgabe 231a vor, während das Flip-flop 232 das Signal 232a ausgibt, das die Unterbrechung der Übertragungsleitung anzeigt. Folglich wird der Sicherungs- Logikkreis 210 durch den Sicherungs-Umschaltkreis 230 in den Sicherungszustand versetzt, und die einzelne E/A-Einheit gibt Sicherungs-Zündsignale und Sicherungs-Kraftstoff- Einspritzsignale aus, welche die Betätigungsglieder steuern, so daß das Kraftfahrzeug betrieben werden kann.
Die Abbildung aus Figur 3C zeigt ein Schaltdiagramm des Sicherungs-Logikkreises 210, wobei die Art der Erzeugung der Sicherungs-Zündsignale und der Kraftstoff-Einspritzsignale sowie die Freigabe als Reaktion auf ein Fehlersignal 230a von dem Sicherungs-Umschaltkreis 230 veranschaulicht werden. Die Einspritzsignale INJ1 bis INJ6 und das von der CPU 110 der Steuerungseinheit 100 erzeugte IGN Signal werden von dem Sicherungs-Logikkreis 210 von dem Serien-Parallel-Umsetzerkreis 223 empfangen und in die entsprechenden UND-Glieder 2105b bzw. 2105d eingegeben. Im normalen Betrieb (der Sicherungs- Umschaltkreis 230 erfaßt keinen Fehler) werden die UND-Glieder 2105b und 2105d durch das Signal 230a (das durch die NICHT- Glieder 2111a und 2111b) freigegeben, und die Signale INJ1-6 und das Signal IGN von der Steuerungseinheit 100 werden zu den entsprechenden ODER-Gliedern 2106a bzw. 2106b geleitet und zur Steuerung des Fahrzeugmotors eingesetzt.
Wenn der Sicherungs-Umschaltkreis einen Übertragungsfehler erfaßt! werden die UND-Glieder 2105b und 2105d als Reaktion auf das Fehlersignal 230a durch die NICHT-Glieder 2111a und 2111b gesperrt, wodurch die Übermittlung von Steuersignalen von der Steuereinheit 100 abgeschaltet wird; und die UND-Glieder 2105a und 2105c werden durch das Signal 230a freigegeben, wodurch die Übertragung von Sicherungssignalen von dem Logikkreis 210 freigegeben wird.
Die Funktionsweise des Logikkreises 210 wird in bezug auf die in der Figur 3d dargestellten Impulssignale näher beschrieben. Das Bezugssignal REF umfaßt eine Reihe von Impulsen, wobei der Impuls, der einem (ersten) Bezugszylinder entspricht, länger ist als die anderen Impulse. Das Signal REF gibt den Zähler 2101 frei, der die Impulse in dem Rotationswinkelsignal POS zählt. Wenn der Zählwert einen in dem Zähler 2-108-gespeicherten vorbestimmten Wert C&sub0; erreicht, gibt der Zähler 2101 das Signal 210a aus. Für den Fall, daß das Signal REF auf eine logische Null fällt, wird hiermit festgestellt, daß die Differenziereinrichtung 2107 ein Signal zum Löschen des Zählers 2101 erzeugt, der nicht mehr freigegeben ist. Da der Zähler an diesem Punkt nur dann C&sub0; erreicht hat, wenn der dem ersten Zylinder zugeordnete lngere REF-Impuls vorgesehen ist, wird das Signal 210a nur für diesen Zylinder erzeugt.
Das Signal 210a beginnt, wenn der Zähler 2101 einen Zählwert von C&sub0; erreicht, und es endet, wenn der Zähler 2101 durch die Differenziereinrichtung 2107 an der Abstiegsflanke des REF- Impulses für den ersten Zylinder zurückgesetzt wird. Das Signal 210a wird in einen D-Flip-flop-Kreis 2102 eingegeben, der ein Signal Q an den Zähler 2103 abgibt, und zwar an der Abstiegsflanke des Signals 2103 für den ersten Zylinder, wodurch bewirkt wird, daß der Zähler 2103 einen in dem Zähler 2109 gespeicherten voreingestellten Wert liest und die Impulse in dem Rotationswinkelsignal POS zählt. Wenn der Zählwert dem ein dem Zähler 2109 gespeicherten Zählwert C&sub1; erreicht, erzeugt ein monostabiler Multivibrator 2104 die Sicherungs-Kraftstoff- Einspritzsignale INJ1-6, die eine Dauer T&sub1;&sub0; aufweisen, wobei die Signale zu dem UND-Glied 2105a übermittelt werden. (Zu diesem Zeitpunkt werden das Flip-flop 2102 und der Zähler 2103 gelöscht.) Hiermit wird festgestellt, daß die in der Abbildung aus Figur 3D dargestellten Einspritzsignale INJ1-6 gleichzeitig in dem Sicherungsmodus erzeugt werden. Ein derartiges grobes Einspritzverfahren ist natürlich weniger wünschenswert als die sequentielle Einspritztechnik auf der Basis der Luftstromgeschwindigkeit, der Drosselklappenöffnung -usw., die im normalen Betrieb eingesetzt wird. Diese gleichzeitige Einspritzung reicht jedoch aus, um den Motorbetrieb aufrecht zu erhalten, bis das Problem behoben worden ist.
Das Bezugssignal REF und das Ausgangssignal 210a von dem Zähler 2101 (das durch das NICHT-Glied 2112 invertiert worden ist) werden in ein logisches UND-Glied 2113 eingegeben. Das Ergebnis wird in einen sechsstufigen Ringzähler 2114 eingegeben, der seguentielle Ausgangssignale 2114a-2114f erzeugt, die in Figur 3D darstellt sind. (Die Breite des Ausgangsimpulses 2114a des Ringzählers 2114 wird durch das Flip-flop 2118 erweitert, wie dies in der Abbildung aus Figur 3D durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, da die Impulsbreite zwischen REF-REF durch den Effekt des CLR-Signals nicht erzielt werden kann.) Die von dem Ringzähler 2114 erzeugten Signale werden in eine Reihe von Zählern 2115 eingegeben, die ebenfalls das Rotationswinkel-Impulssignal POS empfangen. Für jedes der sechs sequentiellen Signale (deren entsprechende Taktung der Taktung des REF-Signals entspricht) beginnt der zugeordnete Zähler mit dem Einsatz des Logikzustandes 1, und wenn der Zählwert einen vorbestimmten Wert C2 erreicht, aktiviert ein Signal einen einer Reihe von monostabilen Multivibratoren 2116, um ein Zündsignal IGN1-6 zu erzeugen, das zu dem UND-Glied 2105c übermittelt wird. (Die Breite der Zündsignale IGN1-6 wird durch den monostabilen Multivibrator vorbestimmt.) Wenn das Sicherungssignal 230a einen Fehler anzeigt, wird das UND-Glied 2105c aktiviert, und die Ausgaben der Multivibratoren werden als Zündsignale verwendet.
Im normalen Betriebsmodus (keine Übertragungsfehler) empfängt der Sicherungs-Logikkreis 210 die von der Steuerungseinheit 100 erzeugten INJ- und IGN-Signale und übermittelt diese als Ausgaben zur Steuerung des Betriebs der Fahrzeugsysteme. Wenn die Übertragung der INJ- und IGN-Signale über die Leitungen 301 und 302 jedoch unterbrochen ist, bewirkt ein Fehlersignal von dem Sicherungs-Umschaltkreis, daß der Sicherungs-Logikkreis 210 lokal erzeugte Sicherungssignale INJ und IGN ausgibt. Selbst wenn die Signalübertragung von der Steuerungseinheit ausgesondert wird, kann die separate E/A-Einheit ein Zündsignal und ein Kraftstoff-Einspritzsignal ausgeben, so daß ein Kraftfahrzeug betrieben werden kann.
Bei der Abbildung aus Figur 4 handelt es sich um ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Elemente aus Figur 4, welche die gleiche Funktion wie die Elemente aus dem vorstehenden Ausführungsbeispiel haben, weisen die gleichen Bezugsziffern wie in den Figuren 1 und 3 auf, so daß auf deren nähere Beschreibung verzichtet werden kann.
In der Abbildung aus Figur 4 bezeichnet die Bezugsziffer 130 einen Überwachungskreis zur Erfassung einer Rücksetzung (RES) oder eines Durchlaufs (Prun) der CPU 110. Der Überwachungskreis 130 ist zur Erfassung einer Fehlfunktion der CPU so gekoppelt, daß er ein Signal Prun empfängt, das periodisch von der CPU ausgegeben wird, wenn die CPU zweckmäßig arbeitet. Der Überwachungskreis 130 verbindet ferner das Rücksetzsignal RES mit dem parallelen Eingangsanschluß des Parallel-Serien- Umsetzerkreis 121, der das Signal zu der E/A-Einheit 200 übermittelt.
Bei der Abbildung aus Figur 5 handelt es sich um ein Blockdiagramm eines Sicherungs-Umschaltkreises 240 der E/A- Einheit 200 aus Figur 4. Die Schaltkreiskonfiguration zur Eingabe des Zylindersignals REF und des Zündsignals IGN sowie deren Funktionsweise entsprechen den Darstellungen aus Figur 3. Ferner empfängt eine zweistufige Schieberegisterkonfiguration, die aus den Flip-flops 241 und 242 besteht, das RES-Signal, wobei der Ausgang eines Frequenzsignalgenerators 243 mit dem Rücksetzeingang der Flip-flops 241 und 242 verbunden ist.
In der Abbildung aus Figur 6 ist die Funktionsweise des Sicherungs-Umschaltkreises 240 dargestellt. Die Steuerungseinheit 100 wird zum Zeitpunkt t0 eingeschaltet; nach dem Ablauf einer Rücksetzzeit tl erzeugt der Überwachungskreis 130 ein Rücksetzsignal zum Starten des Betriebs der CPU 110, welche im normalen Betrieb ein Impulssignal Prun ausgibt. In diesem Zustand bleit das Signal RES auf 1 und das Flip-flop 242 gibt kein Signal aus; somit arbeiten die Flip-flops 231 und 232 des Sicherungs-Umschaltkreises 240 auf die gleiche Art und Weise wie die Flip-flops in dem Schaltkreis 230 aus Figur 1 und 3. Wenn die CPU 110 zum Zeitpunkt t2 eine Fehlfunktion aufweisen, geht das Signal Prun auf Null, das Signal RES wechselt in einem festen Zyklus zwischen 1 und 0, um die CPU 110 zurückzusetzen Der Frequenzsignalgenerator 243 setzt die Flip-flops 241 und 242 in einem Zyklus von T3 zurück. Wenn die Anstiegsflanke des Signals RES innerhalb des Zykluses T3 einmal erfaßt wird, gibt das Flip-flop 241 das Signal 241a aus, und wenn die Flanke ein zweites Mal erfaßt wird, gibt das Flip-flop 242 das Signal 242a aus. Zu dem Zeitpunkt t3 gibt der Sicehrungs-Umschaltkreis 240 ein Signal aus, das den Sicherungs-Logikkreis 210 in den Sicherungszustand versetzt, und die separate E/A-Einheit 200 gibt ein eindeutiges Zündsignal und Kraftstoff-Einspritzsignal aus, um das Betätigungsglied zu steuern, wobei das Kraftfahrzeug betrieben werden kann.
Wenn die CPU 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einen Durchlaufzustand eintritt und ein falsches Zündsignal IGN ausgegeben wird, wird der Sicherungs-Logikkreis sicher in den Sicherungszustand versetzt. Wenn gemäß der Abbildung aus Figur 5 der zweite Impuls des Signals RES erfaßt wird, erzeugt der Sicherungs-Umschaltkreis 240 ein Ausgangssignal. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Erfassung des zweiten RES-Impulses beschränkt. Der Fachmann wird erkennen, daß der Sicherungs- Umschaltkreis auf einfache Weise so gestaltet werden kann, daß bei der Erfassung von einem, drei, vier oder mehr Impulsen ein Signal ausgegeben wird.
Wehn in bezug auf das Beispiel aus Figür 3 das Zündsignal IGN ausgesondert wird und das Signal REF zweimal ansteigt, gibt der Sicherungs-Umschaltkreis 230 ebenso ein Fehlersignal aus. Wenn ferner eine Zeitverlängerung berücksichtigt wird, die durch eine Kombination von Störungen bewirkt wird, so ist die Erfindung nicht auf zweimal begrenzt, so daß der Anstiegszählwert auf über zwei ansteigen kann.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird für die Verbindung mit der Steuerungseinheit 100 eine einzige Ein- Ausgabe-Einheit 200 verwendet. Jedoch können auch mehrere Ein- Ausgabe-Einheiten 300-700 zur Verbindung einer Mehrzahl gesteuerter Systeme mit einer einzigen Steuerungseinheit 100 verwendet werden, wie dies in der Abbildung aus Figur 7 dargestellt ist, wobei diese einzelne Steuerungseinheit als Hauptsteuerungseinheit dient. Die Signale werden zur Steuerung der Ein-Ausgabe-Betätigungsglieder seriell übertragen. Dieses Ausführungsbeispiel sieht eine verbesserte Steuerungsernpfindlichkeit vor, wobei die Steuerungseinheit 100 die Ein-Ausgabedaten intensiv verarbeitet.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors ist ein Kraftfahrzeug auch dann fahrbereit, wenn in der seriellen Übertragungsleitung ein Fehler auftritt und Übertragungssignale von der Steuerungseinheit eliminiert werden. Das Kraftfahrzeug ist ferner auch dann betriebsbereit, wenn in dem Mikrocomputer Durchlauffehler auftreten.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern der Betätigungsglieder eines Fahrzeugmotors, wobei die genannte Vorrichtung eine Steuereinheit (100) mit mindestens einem Mikroprozessor (110) aufweist, die Eingangs-Datensignale von Sensoren empfängt, welche die von der genannten Vorrichtung bestimmten Betriebsparameter anzeigen, und die als Reaktion auf die genannten Eingangs-Datensignale erste Steuersignale zur Steuerung der Betriebsweise des genannten Fahrzeugmotors erzeugt, wobei die genannten Eingangs-Datensignale Motorzylindersignale aufweisen, welche den Betrieb des genannten Fahrzeugmotors darstellen, und wobei die genannten ersten Steuersignale Motorsteuersignale aufweisen; und mit

einer Ein-Ausgabe-Einheit (200), die so gekoppelt ist, daß sie die genannten ersten Steuersignale von der genannten Steuereinheit empfängt, die so gekoppelt ist, daß sie die genannten Eingangs-Datensignale von den genannten Sensoren empfängt und ferner Ausgangs-Steuersignale an das genannte Betätigungsglied überträgt; und

Übertragungsleitungen (301), die zwischen die genannte Steuereinheit (100) und, über die Ein-Ausgabe-Einheit (200), die genannten Betätigungsglieder geschaltet sind; dadurch gekennzeichnet, daß die Ein-Ausgabe-Einheit ferner folgendes umfaßt:

eine Sicherungs-Logikvorrichtung (210), die so gekoppelt ist, daß sie die genannten Eingangs-Datensignale empfängt, die den Betrieb des Fahrzeugmotors darstellen, und mit einer Logikanordnung zur Verarbeitung der genannten Eingangs- Datensignale, um Sicherungs-Steuersignale zur Steuerung des genannten Fahrzeugmotors zu erzeugen; und

einen Detektor (230) zur Erfassung eines Übertragungsfehlers der Signale zwischen der genannten - Steuereinheit und der genannten Ein-Ausgabe-Einheit über die genannten Übertragungsleitungen, wenn die genannten ersten Steuersignale unterbrochen werden, während die genannten Motorzylindersignale erfaßt werden, und zur Betätigung der genannten Sicherungs-Logikvorrichtung, so daß diese während der genannten Unterbrechung die genannten Sicherungs-Steuersignale erzeugt, die es ermöglichen, daß das Fahrzeug betrieben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

die genannte Ein-Ausgabe-Einheit einen Parallel-Serien- Umsetzerschaltkreis aufweist, der die genannten Eingangs- Datensignale im parallelen Format in ein serielles Format umwandelt und diese über die genannte erste serielle übertragungsleitung zu der genannten Steuereinheit überträgt, und mit einem Serien-Parallel-Umsetzerschaltkreis, der die ersten Steuersignale der genannten Steuereinheit aus einem seriellen Format in ein paralleles Format umwandelt; und wobei die genannte Steuereinheit einen Serien-Parallel- Umsetzerschaltkreis aufweist, der dazu dient, die von der genannten Ein-Ausgabe-Einheit übertragenen Daten- Eingangssignale zu empfangen und diese aus dem seriellen Format in ein paralleles Format umzuwandeln, und mit einem Parallel- Serien-Umsetzerschaltkreis, der dazu dient, die durch die Steuereinheit erzeugten ersten Steuersignale aus dem parallelen Format in ein serielles Format umzuwandeln und diese über die genannte zweite serielle Übertragungsleitung an die genannte Ein-Ausgabe-Einheit zu übertragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die genannte Steuereinheit eine Mehrzahl von Mikroprozessoren aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannten von der genannten Vorrichtung bestimmten Parameter Parameter umfassen, die mindestens von einer der folgenden Vorrichtungen abgeleitet werden: einem Fahrzeugmotor, einem automatischen Fahrzeuggetriebe, einer elekrischen Drosselvorrichtung und einem Antriebsschlupfregelungssystems für ein Fahrzeug.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von Ein-Ausgabe-Einheiten umfaßt, die jeweils über entsprechende erste und zweite serielle Übertragungsleitungen mit der genannten Steuereinheit verbunden sind, und wobei jede der Einheiten so gekoppelt ist, daß sie Eingangs-Datensignale von einem System des genannten Fahrzeugs empfängt und Steuersignale an ein anderes System des Fahrzeugs üherträgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die genannte Sicherungs-Logikvorrichtung einen großintegrierten Schaltkreis (LSI) umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der genannte großintegrierte Schaltkreis einen Logikkreis aufweist, der dazu dient, die genannten Sicherungs-Steuersignale zu erzeugen, die mindestens ein Signalmerkmal mit einem vorbestimmen Wert aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei:

die genannten Eingangs-Datensignale mindestens einen ersten Impulszug aufweisen, der auf die Betriebsweise des Fahrzeugmotors anspricht;

die genannten ersten Steuersignale mindestens einen zweiten Impulszug aufweisen, und zwar mit einer verzögerten Phasenbeziehung zu dem genannten ersten Impulszug; und wobei

der genannte Detektor erste und zweite bistabile Elemente umfaßt, die beide bei normaler Betriebsweise der genannten Vorrichtung durch einen -Impuls aus dem genannten ersten Impulszug gesetzt werden, und wobei sie durch einen Impuls aus dem genannten zweiten Impulszug zurückgesetzt werden, wobei das genannte zweite bistabile Element als Reaktion auf einen Setzausgang des genannten ersten bistabilen Elements freigegeben wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der genannte Logikdetektor ferner einen zusätzlichen Schaltkreis für die- Erfassung einer Fehlfunktion des genannten Mikroprozessors umfaßt, wobei der Schaltkreis ferner dazu dient, als Reaktion auf eine derartige Erfassung die Sicherungs-Logikvorrichtung zu aktivieren, um die genannten Sicherungs-Steuersignale zu erzeugen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei:

der genannte zusätzliche Logikschaltkreis erste und zweite bistabile Elemente umfaßt, die beide durch periodische Impulssignale gesetzt werden, die von dem Mikroprozessor im normalen Betrieb erzeugt werden, und wobei die Elemente durch periodische Impulssignale einer Frequenzgeneratoreinheit zurückgesetzt werden; und wobei

das genannte zweite bistabile Element als Reaktion auf eine Setzausgabe des genannten ersten bistabilen Elements freigegeben wird.