DE10206953A1

DE10206953A1 - Drosselsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE10206953A1
Application number: DE10206953A
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Yokoyama; Koji Nishimoto; Shinji Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: US20030015173A1; JP2003028001A; CN1397724A; DE10206953B4; JP3655849B2; US6647958B2; CN1259503C

Abstract

Beschrieben wird eine Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren, welche in der Lage ist, den Öffnungsgrad einer elektronisch gesteuerten Drossel mit hoher Genauigkeit zu steuern, unter Einsatz eines kostengünstigen A/D-Wandlers. Die Vorrichtung enthält ein Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel zur Erfassung des Drosselöffnungsgrads der elektronisch gesteuerten Drossel (1, 2) zur Steuerung des Betriebs des Motors, und ein Mittel (11) zur Steuerung des Öffnungsgrads auf einen Sollwert, abhängig vom Betriebszustand des Motors. Das Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel enthält einen Drosselöffnungsgrad-Sensor (3) zur Erzeugung einer Sensorspannung, welche dem Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel entspricht, ein Verschiebungsmittel (101, ..., 104) zur Umwandlung der Sensorspannung in eine Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (V1, ..., V4), einen A/D-Wandler (12) zur Durchführung einer A/D-Wandlung der Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (V1, ..., V4) und ein Addiermittel (11) zur Durchführung einer Addierverarbeitung der verschoben-gewichteten Spannungen (V1, ..., V4), die der A/D-Wandlung unterzogen wurden, wobei ein aus der Addition der verschoben-gewichteten Spannungen (V1, ..., V4) sich ergebender Summenwert als Öffnungsgrad der zu steuernden Drossel erfasst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Steuervorrichtung für eine elektronisch gesteuerte Drossel eines Verbrennungsmotors, zum Beispiel für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche den Öffnungsgrad eines Drosselventils bzw. einer Drosselklappe (im folgenden immer als Drosselventil bezeichnet) mit verbesserter Genauigkeit erfassen kann, unter Verwendung eines kostengünstigen A/D-Wandlers mit relativ niedriger Auflösung. An diesem Punkt sei bemerkt, dass mit dem Ausdruck "elektronisch gesteuerte Drossel" die Kombination eines Drosselventils, welches im Ansaugrohr des Verbrennungsmotors angeordnet ist und eines dafür vorgesehenen Stellglieds, welches durch einen Elektromotor gebildet wird, gemeint ist.
Im allgemeinen ist eine Drosselsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren ausgelegt, um den Öffnungsgrad des Drosselventils so zu öffnen, dass er mit einem gewünschten oder Sollöffnungsgrad übereinstimmt, welcher arithmetisch korrekt in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motorfahrzeugs bestimmt wird. Für weitere Einzelheiten siehe man zum Beispiel die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 222205/1998 (JP-A-10-222205).
Die Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren enthält ein Steuermittel, welches durch eine ECU (elektronische Steuereinheit, englisch: Electronic Control Unit) gebildet wird, zur Durchführung einer A/D-Wandlung (Analog/Digital-Wandlung) der Ausgangsspannung eines Drosselöffnungsgrad-Sensors, und dadurch arithmetisch den Solldrosselöffnungsgrad auf der Grundlage des aus der A/D- Wandlung resultierenden Werts zu bestimmen. Die elektronisch gesteuerte bzw. geregelte (im folgenden wird der Begriff "gesteuert" sowohl für gesteuerte als auch geregelte Abläufe verwendet) Drossel wird dann so durch Rückkopplung gesteuert, dass ihr Öffnungsgrad mit dem bestimmten Sollwert übereinstimmt.
Insbesondere ist es im Leerlaufbetriebsmodus des Motors erforderlich, die in den Motor fließende Ansaugluftmenge mit hoher Genauigkeit zu steuern, um eine relativ niedrige Leerlaufdrehzahl aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck ist eine Drosselsteuerung erforderlich, welche eine hohe Zuverlässigkeit sicherstellt.
Um die Steuerung hoher Genauigkeit der in den Motor fließenden Ansaugluft zu verwirklichen, muss die elektronisch gesteuerte Drossel mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, für welche die Fähigkeit zur Erfassung des Ausgangsspannungswerts des Drosselöffnungsgrad-Sensors mit hoher Genauigkeit eine Voraussetzung ist.
In diesem Zusammenhang wird in der japanischen Patentanmeldung Nr. 263703/1993 (JP-A-5-263703) ein Verfahren zur genauen Erfassung der Sensorspannung offenbart, welche den Drosselöffnungsgrad (d. h. den Öffnungsgrad des Drosselventils) anzeigt, in einem Leerlaufdrehzahlbereich des Motors. Nach diesem bekannten Verfahren werden zwei verschiedene Drosselöffnungsgrad-Anzeigespannungen erfasst, wobei die erfassten Spannungen für die Verwendung umgeschaltet werden zwischen dem Leerlaufdrehzahlbereich und dem Nichtleerlaufdrehzahlbereich.
Das in der obigen Veröffentlichung offenbarte Verfahren leidet jedoch unter dem Problem, dass eine deutliche Pegeldifferenz auftreten kann zwischen den Erfassungswerten des Drosselöffnungsgrads beim Umschalten der Erfassungswerte, obwohl dies von der Genauigkeit der verwendeten Umschalt- Schaltung abhängt, was aber einen negativen Einfluss auf die Drosselsteuerung ausüben kann.
Um mit den obigen Problemen umzugehen, ist es vorstellbar die den Drosselöffnungsgrad anzeigende Spannung mit hoher Genauigkeit zu erfassen, indem ein A/D-Wandler mit hoher Auflösung verwendet wird, was jedoch sehr teuer ist und gestiegene Herstellungskosten für die Steuervorrichtung als ganzes nach sich zieht, was zu einem anderen Problem führt.
Wie aus dem oben gesagten hervorgeht, leidet die herkömmliche Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren, z. B. die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 263703/1993 offenbarte Vorrichtung unter dem Problem, dass eine deutliche Pegeldifferenz unerwünscht auftreten kann zwischen den Erfassungswerten bei ihrem Umschalten, abhängig vom Motorbetriebsmodus, was einen ungünstigen Einfluss auf die Drosselsteuerung ausübt.
Andererseits zieht die Verwendung eines A/D-Wandlers, welcher eine hohe Auflösung aufweist, um mit hoher Genauigkeit die Drosselöffnungsgrad-Spannung zu erfassen, eine Kostensteigerung der Vorrichtung als ganzes nach sich.
Im Lichte des oben angegebenen Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, welche Vorrichtung in der Lage ist den Drosselöffnungsgrad auf der Grundlage der den Drosselöffnungsgrad anzeigenden Spannung zu steuern, welche mit hoher Genauigkeit erfasst wird, unter Verwendung eines kostengünstigen A/D-Wandlers mit relativ niedriger Auflösung, ohne auf ein Verfahren zum Umschalten der Erfassungswerte des Drosselöffnungsgrads zurückgreifen zu müssen.
Im Hinblick auf die obige und weitere Aufgaben, welche im Verlauf der Beschreibung erkennbar werden, wird gemäß eines allgemeinen Aspekts der vorliegenden Erfindung eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor geschaffen, welche Vorrichtung eine elektronisch gesteuerte Drossel zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors enthält, ein Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel zur Erfassung des Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel, und ein Steuermittel zur Steuerung des Öffnungsgrads der elektronisch gesteuerten Drossel auf einen Sollwert, abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Das Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel enthält einen Drosselöffnungsgrad-Sensor zur Erzeugung einer Sensorspannung, welche dem Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel entspricht oder ihn anzeigt, ein Verschiebungsmittel zur Transformation der Sensorspannung in eine Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen, einen A/D-Wandler zur Durchführung einer A/D-Wandlung (Analog/Digital-Wandlung) der Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannungen, und ein Addiermittel zur Durchführung einer Verarbeitung des Addierens der Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannungen, welche sich aus der A/D-Wandlung ergeben, wobei ein Summenwert, der sich aus der Addition der Vielzahl von der A/D-Wandlung unterzogenen verschoben- gewichteten Spannungen ergibt, als Drosselöffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel, welche gesteuert werden soll, erfasst wird.
Aufgrund dieser Anordnung der Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor ist es möglich den Drosselöffnungsgrad auf der Grundlage der den Drosselöffnungsgrad anzeigenden Spannung zu steuern, die mit hoher Genauigkeit unter Einsatz eines kostengünstigen A/D- Wandlers mit relativ niedriger Auflösung erfasst wird, ohne Rückgriff auf das Verfahren der Umschaltung der Erfassungswerte des Drosselöffnungsgrads, wie es bislang geschah.
Bei einer Ausführung der Erfindung sollte das oben erwähnte Verschiebungsmittel vorzugsweise aus Impedanzelementen bestehen, und das Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel vorzugsweise einen Puffer enthalten, der zwischen dem Drosselöffnungsgrad-Sensor und den Impedanzelementen eingefügt ist, wobei eine Schaltkreiseinrichtung, welche den Drosselöffnungsgrad-Sensor enthält, und eine Schaltkreiseinrichtung, welche die Impedanzelemente enthält, vorzugsweise mittels des Puffers voneinander isoliert sein sollten.
Mit der oben beschriebenen Anordnung kann die Impedanz des Verschiebungsmittels verringert werden, wodurch eine Drosselsteuervorrichtung mit verbesserter Genauigkeit für die A/D-Wandlung implementiert werden kann.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sollte das oben erwähnte Addiermittel vorzugsweise eine Mittelungseinrichtung enthalten, um eine Mittelungsverarbeitung der Vielzahl von A/D-gewandelten verschoben-gewichteten Spannungen durchzuführen, wobei ein Summenwert, der sich aus der Addition der Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen, die von der Mittelungseinrichtung gemittelt wurden, als Drosselöffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel, welche gesteuert werden soll, erfasst wird.
Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung können fehlerhafte Erfassungen, welche auf unterschiedliche Arten von Rauschen zurückgehen, vermieden werden, wodurch eine Drosselsteuervorrichtung implementiert werden kann, welche ein Steuerungsverhalten mit weiter verbesserter Genauigkeit sicherstellt.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sollte das oben erwähnte Verschiebungsmittel vorzugsweise aus einer Vielzahl von Widerständen bestehen, welche voneinander verschiedene Impedanzwerte haben bzw. nicht alle den gleichen Impedanzwert haben, wobei der A/D-Wandler vorzugsweise mit einer Vielzahl von Eingangsanschlüssen versehen sein sollte, und entworfen sein sollte, um gleichzeitig die Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannungen zu holen, die aus Anschlüssen der Vielzahl von Widerständen über die Vielzahl von Eingangsanschlüssen eingegeben werden.
Mit der oben beschriebenen Anordnung kann die zur Durchführung der A/D-Wandlung der verschoben-gewichteten Spannungen erforderliche Zeit verringert werden.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sollte das oben erwähnte Verschiebungsmittel vorzugsweise aus einer Vielzahl von Widerständen bestehen, welche voneinander verschiedene Impedanzwerte haben bzw. nicht alle den gleichen Impedanzwert haben, und eine Vielzahl von Schaltmitteln bzw. Umschaltmitteln zur selektiven Validierung bzw. Auswahl der Vielzahl von Widerständen. In jenem Fall sollte das Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel vorzugsweise ein Umschaltsteuermittel haben, um eine An-/Aus-Steuerung der Vielzahl von Schaltmitteln durchzuführen, entsprechend einer vorbestimmten Sequenz. Andererseits sollte der oben erwähnte A/D-Wandler vorzugsweise mit einem einzigen Eingangsanschluss versehen sein, und entworfen sein zeitlich seriell die Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen zu holen, die ansprechend auf die Validierungen der Widerstände jeweils geliefert werden, über den einzigen Eingangsanschluss.
Mit der oben beschriebenen Anordnung kann die Zahl der Einganganschlüsse des A/D-Wandlers, welcher zur Erzeugung der verschoben-gewichteten Spannungen verwendet wird, verringert werden, wodurch andere verfügbare Anschlüsse des A/D-Wandlers zur Durchführung von anderen Steuerungsvorgängen verwendet werden können.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung sollte der oben erwähnte A/D-Wandler vorzugsweise so entworfen sein, dass er die A/D-Umwandlungsverarbeitung für die Vielzahl der verschoben-gewichteten Spannungen zweimal durchführt, so dass ein aus der zweiten A/D-Wandlung resultierender Wert dem Addiermittel eingegeben wird.
Mit der oben beschriebenen Anordnung kann eine fehlerhafte Erfassung, welche auf Übersprechen oder Nebensprechen in dem A/D-Wandler zurückzuführen ist, vermieden werden, wodurch die Steuerungsgenauigkeit weiter verbessert werden kann.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sollte der oben erwähnte A/D-Wandler so entworfen sein, dass er die A/D- Wandlungsverarbeitung für die Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannungen in aufsteigender Reihenfolge durchführt, beginnend mit der Spannung eines Minimalwerts.
Mit der oben beschriebenen Anordnung kann eine fehlerhafte Erfassung, welche auf Übersprechen oder Nebensprechen zurückzuführen ist, welches intern im A/D-Wandler stattfinden kann, vermieden werden, wodurch die Steuerungsgenauigkeit weiter verbessert werden kann.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und begleitende Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen klarer hervor durch die Lektüre der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungen, welche beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug nehmen.
Im Verlauf der folgenden Beschreibung wird auf Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, welches eine Beispielskonfiguration einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Ansicht ist, um grafisch die Beziehung zwischen dem analogen Eingangsspannungswert eines A/D-Wandlers von n Bits und Digitalwerten, welche sich aus der A/D-Wandlung nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ergeben, zu veranschaulichen;
Fig. 3 eine Ansicht ist, um grafisch das Prinzip zu veranschaulichen, das einem hochgenauen Sensorspannungserfassungsvorgang zugrunde liegt, der durch Einsatz eines Addiermittels (Summiermittels) gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung erzielt wird;
Fig. 4 eine weitere Ansicht ist, um grafisch das Prinzip zu veranschaulichen, das einem hochgenauen Sensorspannungserfassungsvorgang zugrunde liegt, der durch Einsatz des Addiermittels nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung erzielt wird;
Fig. 5 ein Zeitdiagramm ist, welches einem A/D- Wandlungsvorgang (Zeitgeberunterbrechungsvorgang bzw. Interruptoperation) gemäß der ersten Ausführung der Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Flussdiagramm ist, um konkret eine A/D- Umwandlungsverarbeitung nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen;
Fig. 7 ein Zeitdiagramm ist, das eine Gleitmittelwert- Verarbeitungsoperation und eine Additions- oder Summationsverarbeitungsoperation zeigt, die durch eine CPU (arithmetische Verarbeitungseinheit) nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
Fig. 8 ein Flussdiagramm ist, um konkret die Gleitmittelwert-Verarbeitungsoperation und die Additions- oder Summationsverarbeitungsoperation zu veranschaulichen, die gemäß der ersten Ausführung der Erfindung durch die CPU (arithmetische Verarbeitungseinheit) durchgeführt werden;
Fig. 9 ein Blockdiagramm ist, welches allgemein eine Beispielskonfiguration einer Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ein Flussdiagramm ist, um konkret eine A/D- Umwandlungsverarbeitungsoperation nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen; und
Fig. 11 eine Ansicht ist, welche An-/Aus-Zustände von Transistorschaltern zeigt, um verschoben-gewichtete Spannungen gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung wird ausführlich im Zusammenhang mit dem beschrieben, was gegenwärtig als bevorzugte Ausführungen angesehen wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile durch mehrere Ansichten hindurch.

Ausführung 1

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Beispielskonfiguration der Drosselsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung Zeit.
In Fig. 1 ist ein Ansaugrohr des Verbrennungsmotors (welcher auch einfach als Motor bezeichnet wird), der nicht abgebildet ist, mit einem Drosselventil 1 ausgerüstet, um den Ansaugluftfluss (Ansaugluftmenge) zu regulieren oder einzustellen. Ein Gleichstrommotor 2 ist in Beziehung zum Drosselventil 1 vorgesehen, als Drosselstellglied zur Steuerung bzw. Einstellung des Öffnungsgrads des Drosselventils. Das Drosselventil 1 und der Gleichstrommotor 2 arbeiten zusammen, um eine elektronisch gesteuerte Drossel zur Steuerung des Motors zu bilden.
Das Drosselventil 1 ist mit einem Drosselöffnungsgradsensor 3 ausgerüstet, um eine Sensorspannung zu erzeugen, welche den Öffnungsgrad des Drosselventils (auch als Drosselöffnungsgrad bezeichnet) anzeigt. Die vom Drosselöffnungsgradsensor 3 erzeugte Spannung wird einer ECU (elektronische Steuereinheit, von englisch: Electronic Control Unit) 10 zugeführt, zusammen mit Erfassungsinformation (welche den Betriebszustand des Motors anzeigt), welche aus verschiedenen anderen Arten von Sensoren (nicht abgebildet) abgeleitet wird. Auf der Grundlage dieser Eingangssignale erzeugt die ECU ein Betriebssteuersignal für den Gleichstrommotor 2.
Die ECU 10, welche in Form eines Mikroprozessors oder Mikrocomputers implementiert ist, umfasst eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit, von englisch: Central Processing Unit) 11, welche einen Hauptteil des Mikrocomputers bildet, einen A/D-Wandler (analog-zu-digital) 12, der in der CPU 11 eingebaut ist, eine Vielzahl von Widerständen 101, . . ., 104 (Verschiebungsmittel), die in einer Eingangsschaltkreiseinrichtung des A/D-Wandlers 12 eingefügt sind, und einen Operationsverstärker 13 (Puffer), welcher eingefügt ist zwischen einem Ausgangsanschluss des Drosselöffnungsgrad-Sensors 3 und einem Eingangsanschluss des A/D-Wandlers 12.
Die Widerstände 101 bis 104 haben jeweilige Widerstands- oder Impedanzwerte R1 bis R4. Diese Widerstände 101 bis 104 sind in Reihenschaltung eingefügt zwischen den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 13 und dem Erdpotential. Mit dieser Anordnung erscheint eine Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (d. h. Spannungen, welche relativ zueinander verschoben sind) V1 bis V4, die aus der Eingangsspannung (die vom Operationsverstärker 13 ausgegebene Sensorspannung) abgeleitet werden, an den jeweiligen einen Enden der Widerstände 101 bis 104.
Wie aus dem oben gesagten hervorgeht, ist das oben erwähnte Verschiebungsmittel in der Form einer Impedanzschaltung implementiert, welche die Widerstände 101 bis 104 enthält, um eine Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannung V1 bis V4, einschließlich der Eingangsspannung V1 zu erzeugen, wobei ein Ende der Widerstände 101 bis 104 mit einem jeweiligen Eingangsanschluss des A/D-Wandlers 12 verbunden ist.
Der Operationsverstärker (Puffer) 13 dient zur Trennung der Schaltkreise des Drosselöffnungsgrad-Sensors 3 und der durch die Widerstände 101 bis 104 (Verschiebungsmittel) gebildeten Impedanzschaltkreise, und trägt somit bei zur Verringerung der Impedanz- oder Widerstandswerte R1 bis R4 der Widerstände 101 bis 104, und somit zur Verbesserung der Genauigkeit der aus der A/D-Wandlung sich ergebenden Werte.
Der A/D-Wandler 12 dient der Umwandlung der über den Operationsverstärker 13 durch die Widerstände 101 bis 104 jeweils eingegebenen verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 in digitale Werte, welche dann einer arithmetischen Verarbeitungseinheit eingegeben werden, die in der CPU 11 eingebaut ist.
Die Widerstände 101 bis 104 haben Impedanzwerte (Widerstandswerte) R1 bis R4, welche sich jeweils voneinander unterscheiden. Der A/D-Wandler 12 ist so entworfen, dass er über eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen die verschoben- gewichteten Spannung V1 bis V4, die jeweils von dem einen Ende der Widerstände 101 bis 104 zugeführt wird, gleichzeitig holt, um dadurch die A/D-Umwandlungsverarbeitung für diese verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 parallel durchzuführen.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit, die in der CPU 11 eingebaut ist, enthält ein Addiermittel (oder Summiermittel), um eine Additions- oder Summationsverarbeitung für die Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 durchzuführen, die jeweils der A/D-Wandlung unterzogen wurden. Ferner enthält das oben erwähnte Addiermittel eine Mittelungseinrichtung zur Durchführung einer Mittelungsverarbeitung bezüglich der Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannung V1 bis V4, welche der A/D-Wandlung unterzogen wurden. Somit wird der Summenwert der Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4, die der A/D- Wandlung unterzogen wurden, und durch die Mittlungseinrichtung gemittelt wurden, als Drosselöffnungsgrad (d. h. als Öffnungsgrad des Drosselventils) erfasst, welcher gesteuert werden soll.
Der Drosselöffnungsgrad-Sensor 3, der Operationsverstärker 13, die Widerstände 101 bis 104, der A/D-Wandler 12 und das Addiermittel (Summiermittel), das in der CPU 11 eingebaut ist, arbeiten zusammen, um ein Drosselöffnungsgrad- Erfassungsmittel (d. h. ein Mittel zur Erfassung des Öffnungsgrads des Drosselventils) zu bilden, wobei der Summenwert der verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 (die der A/D-Wandlung und Mittelungsverarbeitung unterzogenen verschoben-gewichteten Spannungen) als Spannungssignal erfasst wird, das den Drosselöffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel anzeigt, welche Drossel das nun betrachtete intrinsische Steuerungsobjekt ist.
Die in der CPU 11 enthaltene arithmetische Verarbeitungseinheit enthält ein Drosselsteuerungsmittel, welches so entworfen oder programmiert ist, dass es arithmetisch den gewünschten Wert bzw. Sollwert des Drosselöffnungsgrads abhängig vom Betriebszustand des Motors bestimmt, um dadurch den Gleichstrommotor 2 so zu steuern, dass der Drosselöffnungsgrad in Übereinstimmung mit dem Sollwert eingestellt wird.
Durch Bereitstellung des Verschiebungsmittels zur Umwandlung der Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4, welche aus der Ausgangsspannung des Drosselöffnungsgrad- Sensors 3 abgeleitet sind, und Addieren oder Summieren der verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4, wie oben beschrieben, ist es möglich den zu steuernden Drosselöffnungsgrad mit verbesserter Genauigkeit zu erfassen, auf der Grundlage des Summenwerts, der sich aus der oben erwähnten Addition oder Summierung ergibt.
An diesem Punkt sollte erwähnt werden, dass wenn das aus dem Ausgang des Drosselöffnungsgrad-Sensors 3 abgeleitete Spannungssignal dazu gebracht wird durch ein Tiefpassfilter zu laufen, das aus einem Widerstand und einem Kondensator (nicht abgebildet) besteht, müssen die Widerstandswerte R1 bis R4 der Widerstände 101 bis 104 auf jeweils große Werte eingestellt sein, um den Dynamikbereich für die den Drosselöffnungsgrad anzeigende Sensorspannung sicherzustellen.
Im allgemeinen ist bekannt, dass wenn bei der Wandlung der Sensorspannung in die Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 die äußere Impedanz zunimmt, eine Abweichung stattfindet zwischen der Eingangsspannung in den A/D-Wandler 12 und den aus der A/D-Wandlung resultierenden Ausgangsspannungen.
Im Hinblick auf die Vermeidung des gerade erwähnten Problems ist der Operationsverstärker (Puffer) 13 zur Verwirklichung der Impedanzwandlung eingefügt, wie in Fig. 1 gezeigt. Aufgrund dieser Anordnung können die Widerstandswerte R1 bis R4 der Widerstände 101 bis 104 auf jeweils kleine Werte eingestellt werden, welche keinen negativen Einfluss auf die durch den A/D-Wandler 12 durchgeführte A/D-Wandlung ausüben.
Als nächstes, unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 8, werden die Verarbeitungsoperationen, welche vom A/D-Wandler 12 und dem in der CPU 11 eingebauten Addiermittel durchgeführt werden, ausführlich beschrieben. Zunächst richtet sich die Beschreibung auf die Auflösung des A/D-Wandlers 12.
Im allgemeinen wird die Auflösung a des A/D-Wandlers 12 durch die Bitzahl dargestellt. Genauer gesagt wird die Auflösung von n Bits (wobei n eine natürliche Zahl darstellt) durch den folgenden Ausdruck (1) angegeben:

a = Vref/2ⁿ (1)

wobei Vref eine Referenzspannung für den A/D-Wandler 12 darstellt.
Die Auflösung a, welche durch den obigen Ausdruck (1) angegeben ist, bedeutet, dass eine Spannung mit einem kleineren Wert als dem Wert a nicht durch Unterscheidung identifiziert werden kann.
Fig. 2 ist eine Ansicht zur grafischen Veranschaulichung einer Beziehung zwischen dem Eingangsspannungswert (Analogwert) V des A/D-Wandlers 12 und des Werts (Digitalwert) Z, der sich aus der A/D-Wandlung ergibt. Zum Zwecke der vereinfachten Beschreibung wird der letzter A/D- Umwandlungswert bezeichnet. Genauer gesagt zeigt Fig. 2 grafisch A/D-Umwandlungswerte Z-1, Z und Z+1, wenn der Eingangsspannungswert des A/D-Wandlers 12 von V1 [V] auf (V1+a) [V] ansteigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und unter der Annahme, dass der A/D-Wandler 12 der Auflösung a [V] (n Bits), die durch den Ausdruck (1) angegeben ist, verwendet wird, und in dem die Eingangsspannung, bei welcher der A/D-Umwandlungswert (d. h. der aus der A/D-Wandlung sich ergebende Digitalwert) den Wert Z annimmt, durch V1 [V] dargestellt wird, wird die Eingangsspannung, bei welcher der A/D-Umwandlungswert (Z+1) annimmt, durch (V1+a) [V] angegeben.
Anders ausgedrückt, solange die Eingangsspannung V innerhalb des durch (V1 ≤ V < V1+a) angegebenen Bereichs der A/D- Wandlung unterzogen wird, ist der durch die A/D-Wandlung erhaltene A/D-Umwandlungswert gleich Z (konstanter Wert).
Fig. 3 ist eine Ansicht zur grafischen Veranschaulichung der Verbesserung der Drosselöffnungsgrad-Erfassungsgenauigkeit durch eine Eingangsspannungs-Erfassungsoperation, welche durch den A/D-Wandler 12 und die Additionsverarbeitung durchgeführt wird. Diese Figur zeigt die Verarbeitungsoperation, welche eine Eingangsspannungserfassung ermöglicht, die jener äquivalent ist, welche durch Verwendung eines A/D-Wandlers mit der Auflösung a/2 (n+1 Bits) verwirklicht wird, unter Verwendung eines A/D-Wandlers 12, welcher eine Auflösung von a (n Bits) hat.
In Fig. 3 wird eine Eingangsspannung VA einer A/D-Wandlung unterzogen, und gleichzeitig wird eine Eingangsspannung VB (= VA - a/2), d. h. eine um -a/2 [V] relativ zur Eingangsspannung VA verschobene Spannung, der A/D-Wandlung unterzogen, worauf die A/D-Wandlungswerte beider Spannungen VA und VB aufaddiert werden. Somit kann der A/D-Wandlungswert (Resultat aus VA + VB) der Auflösung a/2 (höhere Genauigkeit) erhalten werden.
In anderen Worten, durch Ableitung der verschoben-gewichteten Spannung VB aus der Eingangsspannung VA mittels der Verschiebungsschaltung, Durchführen der A/D-Umwandlung der jeweiligen Spannungswerte VA und VB mit der Auflösung a von n Bits und Verwenden des Summenwerts der Ergebnisse der A/D- Wandlungen für die Drosselöffnungsgrad-Steuerung, kann eine Steuerungsauflösung verwirklicht werden, welche vergleichbar oder äquivalent mit jener ist, die mit einem A/D- Umwandlungswert erzielt wird, der erhalten wird unter Verwendung eines A/D-Wandlers mit einer Auflösung von a/2 (n+1 Bits).
Somit, indem die oben beschriebene arithmetische Operationsverarbeitung auf die Sensorspannung angewendet wird, welche aus dem Drosselöffnungsgrad-Sensor 3 ausgegeben wird, um dadurch 2^b verschoben-gewichtete Spannungen zu erhalten, welche relativ zueinander um -a/2^b [V] verschoben sind (wobei b eine natürlich Zahl darstellt), Eingeben dieser verschoben-gewichteten Spannungen in den A/D-Wandler 12, der eine Auflösung a [V] (n Bits) hat, und dann Aufaddieren der A/D-Umwandlungswerte, die aus dem A/D-Wandler 12 ausgegeben werden, kann die den Drosselöffnungsgrad anzeigende Sensorspannung mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, welche jener äquivalent ist, die erzielt wird, wenn ein A/D- Wandler von (n+b) Bits verwendet wird.
Im Hinblick auf das oben gesagte, durch Verwenden der Impedanzschaltung (Verschiebungsmittel), welche in der ECU 10 eingebaut ist, werden Spannungen V1, V2, V3, V4 usw. aus der Eingangsspannung V1 [V] abgeleitet, welche jeweils angegeben werden durch V2 = V1 - a/2^b [V], V3 = V2 - a/2^b [V], V4 = V3 - a/2^b[V] usw., um dadurch die verschoben-gewichteten Spannungen V1, V2, V3, V4 usw. zur Verfügung zu stellen.
Danach werden die verschoben-gewichteten Spannungen V1, V2, V3, V4 usw. einer A/D-Wandlung unterzogen, unter Verwendung des A/D-Wandlers 12, der eine n-Bitauflösung hat, worauf die aus der A/D-Wandlung resultierenden Digitalwerte durch das in der CPU 11 eingebaute Addiermittel aufaddiert werden, um den Summenwert zu erhalten, welcher dann zur Steuerung des Gleichstrommotors 2 und folglich des Drosselventils 1 verwendet wird, mittels des Drosselsteuerungsmittels. Auf diese Weise kann eine Steuerungsauflösung erreicht werden, welche mit jener vergleichbar ist, die erzielt wird, wenn der A/D-Wandler von (n+b) Bits verwendet wird.
Als Beispiel, zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl (mehrere Hundert U/min) des Motors mit ausreichend hoher Genauigkeit, ist es bekannt die A/D-Wandlung der aus dem Drosselöffnungsgrad-Sensor 3 ausgegebenen Sensorspannung unter Verwendung eines A/D-Wandlers durchzuführen, der eine Auflösung größer oder gleich 12 Bits hat.
Im Falle der vorliegenden Ausführung werden vier verschoben- gewichtete Spannungen V1 bis V4 unter Verwendung von vier Widerständen 101 bis 104 (welche das Verschiebungsmittel bilden) erzeugt. Dementsprechend wird die Erfassung des Drosselöffnungsgrad in der Nähe der Leerlaufdrehzahl (U/min) mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von im wesentlichen 12 Bits unter Verwendung eines A/D-Wandlers 12 von 10 bits unten beschrieben.
Fig. 4 ist eine Ansicht zum grafischen Veranschaulichen der Verarbeitungsoperationen, welche vom A/D-Wandler 12 mit 10 Bits und dem Addiermittel (Summiermittel) durchgeführt werden, unter der Annahme, dass vier verschoben-gewichtete Spannungen VA bis VD (entsprechend dem jeweiligen verschoben- gewichteten Spannungen V1 bis V4) jeweils einer A/D-Wandlung unterzogen werden, und die Resultate der A/D-Wandlung dann aufaddiert werden, um dadurch die Umwandlungsgenauigkeit von 12 (= 10+2) Bits zu verwirklichen.
Unter der Annahme, dass die Referenzspannung Vref für den A/D-Wandler 12 von 10 Bits 5 [V] beträgt, kann eine Auflösung a des A/D-Wandlers 12 angegeben werden durch den unten angegebenen Ausdruck (2), in Anbetracht des oben erwähnten Ausdrucks (1). Nämlich:

A = 5/2¹⁰
= 4.8 [mv] (2)
Dementsprechend, um die Erfassungsauflösung von 12 Bits zu verwirklichen, wird die oben erwähnte natürliche Zahl b auf 2 eingestellt (= 12 - 10), und die Verschiebung VOF für jede der verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 wird in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck (3) bestimmt:

VOF = a/2²
= a/4
= 1.2 [mV] (3)
Dementsprechend werden die Widerstandswerte der Widerstände 101 bis 104 (siehe Fig. 1) selektiv so eingestellt, dass auf der Grundlage der Eingangsspannung VA (= V1), die vom Drosselöffnungsgrad-Sensor 3 zugeführt wird, die verschoben- gewichtete Spannung VB (= V2), VC (= V3) und VD (= V4) erzeugt werden können, welche jeweils repräsentiert werden durch VB = VA - 1.2 [mV], VC = VB - 1.2 [mV] und VD = VC - 1.2 [mV].
Die verschoben-gewichteten Spannungen VA, VB, VC und VD (= V1, V2, V3 und V4) werden jeweils der A/D-Wandlung unterzogen, durch den A/D-Wandler 12 mit 10 Bits, worauf die Ergebnisse der A/D-Wandlung durch das Addiermittel aufaddiert werden, um dadurch den betroffenen Drosselöffnungsgrad (dargestellt durch die Summe von VA + VB + VC + VD) mit einer um zwei Bits vergrößerten Auflösung zu erfassen.
In diesem Zusammenhang beachte man, dass da die in Fig. 1 gezeigte Verschiebungsschaltung so angeordnet ist, dass sie die verschoben-gewichteten Spannung V2 bis V4 durch Teilen der Eingangsspannung V1 durch die Widerstände 101 bis 104 erzeugt, die verschoben-gewichtete Spannung, z. B. V2 sich ändern wird, wenn sich die Eingangsspannung V1 ändert.
Folglich stimmt die verschoben-gewichtete Spannung V2 nicht immer genau mit dem oben erwähnten Spannungswert von V1 - 1.2 [mV] überein.
Soweit jedoch die hochgenaue Steuerung des Drosselventils 1 nur im Leerlaufbetriebsmodus betroffen ist, können die Widerstandswerte R1 bis R4 der Widerstände 101 bis 104 so eingestellt sein, dass verschoben-gewichteten Spannungen V2, V3 und V4 durch die unten angegebenen Ausdrücke (4) dargestellt werden, ungefähr bei der Sensorspannung des Drosselöffnungsgrad-Sensors 3 im Leerlaufbetriebsmodus.
Nämlich:

V2 = V1 - 1.2 [mV]
V3 = V2 - 1.2 [mV]
V4 = V3 - 1.2 [mV] (4)
Als Beispiel, wenn die im Leerlaufbetriebsmodus erfasste Sensorspannung ungefähr 0.7 [V] beträgt, können die Widerstandswerte R1 bis R4 als durch die folgenden Ausdrücke (5) angegeben ausgewählt werden:

R1 = R2 = R3 = 18 [Ω]
R4 = 10 [kΩ] (5)
Als nächstes, unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm, welches in Fig. 5 gezeigt ist, und das Flussdiagramm, das in Fig. 6 gezeigt ist, wird konkret die Unterbrechungs-Verarbeitung bzw. Interrupt-Verarbeitung (A/D-Umwandlungsverarbeitung) für die vier verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 beschrieben, die dem A/D-Wandler 12 eingegeben werden.
Die A/D-Umwandlungsverarbeitung, welche in Fig. 5 veranschaulicht ist, wird ansprechend auf eine Unterbrechungs-Anforderung bzw. ein Interrupt-Request, welches von einem Zeitgeber TM1 ausgegeben wird, periodisch durchgeführt. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, dass die Unterbrechungs-Verarbeitung mit dem Zeitgeber TM1 im Stand der Technik als solches bekannt ist, wie zum Beispiel offenbart in dem japanischen Patent Nr. 3093467.
Die beim Zeitgeber TM1 eingestellte Zeitperiode t1 (d. h. periodisches Intervall mit dem die A/D- Umwandlungsverarbeitungsroutine ausgeführt wird) wird im Verlauf der Ausführung einer Reihe von Initialisierungsverarbeitungen validiert, welche ausgeführt werden, wenn die CPU 11 ansprechend auf das Schließen (Einschalten) eines Zündschlüssels eine Motorfahrzeugs, das mit dem betrachteten Motor ausgerüstet ist, aktiviert wird.
Fig. 6 zeigt konkret die Unterbrechungsverarbeitungsprozedur, welche durch den Zeitgeber TM1 ausgelöst wird.
In Fig. 6 wird der Zeitgeber TM1 zunächst zurückgesetzt (Schritt M01) und die Eingangsspannung V1 wird der A/D- Wandlung durch den A/D-Wandler 12 unterzogen (Schritt M08).
Am Ende der A/D-Wandlung der Eingangsspannung V1 (Schritt M08) holt die CPU 11 das Ergebnis der A/D-Wandlung (im folgenden auch als A/D-Wandlungsergebnis bezeichnet, um die Beschreibung zu vereinfachen), welches mit Z1 bezeichnet wird, in einem Schritt M09, um in einem Schritt M10 das A/D- Umwandlungsergebnis Z1 in einem RAM (englisch: Random Access Memory, d. h. Speicher mit wahlfreiem Zugriff) zu speichern. Danach wird die verschoben-gewichtete Spannung V2 der A/D- Umwandlungsverarbeitung unterzogen (Schritt M11). Am Ende dieser A/D-Wandlung holt die CPU 11 das A/D- Umwandlungsergebnis Z2 (Schritt M12) für die Speicherung in dem RAM (Schritt M13).
Danach wird eine den oben beschriebenen Schritten M08 bis M13 ähnliche Verarbeitungsprozedur für jede der verschoben- gewichteten Spannungen V3 und V4 in den Schritten M14 bis M19 durchgeführt, wobei die Umwandlungsergebnisse Z3 und Z4 im RAM gespeichert werden.
In diesem Punkt sei hinzugefügt, dass die Spannung V1, welche bei der Ausführung der in Fig. 6 gezeigten A/D- Umwandlungsverarbeitung als erste der A/D-Umwandlung unterzogen wird, auf nicht erwünschte Weise durch den Einfluss der A/D-Umwandlungsverarbeitung beeinflusst werden könnte, welche unmittelbar zuvor ausgeführt wurde, aufgrund eines Übersprechphänomens im A/D-Wandlers 12.
Unter diesen Umständen wir vorgezogen die A/D- Umwandlungsverarbeitung zweimal für die Eingangsspannung V1 durchzuführen und den zweiten A/D-Umwandlungswert (d. h. den Wert, der erhalten wird nach der "zweimal lesen"- Verarbeitung) virtuell dem Addiermittel als Wert eingegeben wird, der einer Verzögerungsverarbeitung unterzogen wurde.
Selbstverständlich kann die oben erwähnte Zweifachleseverarbeitung nach Ausführung der A/D-Umwandlung für jede der verschoben-gewichteten Spannungen V2 bis V4 durchgeführt werden, welche nach der Spannung V1 eingegeben werden, zum Zwecke der Vermeidung des Einflusses von Übersprechen im A/D-Wandler. Ferner, im Hinblick auf die Minimierung des Einflusses des Übersprechens im A/D-Wandler 12, kann die Verarbeitungssequenz für die A/D-Wandlung geeignet geändert oder modifiziert werden, ohne festgelegt zu sein. Als Beispiel kann die A/D-Wandlung beginnend mit der Spannung V4 durchgeführt werden, welche der kleinste Wert unter den Spannungen V1 bis V4 ist, in der Reihenfolge der Spannungen V4, V3, V2 und schließlich V1. Somit kann der Einfluss des Übersprechens auf ein Minimum unterdrückt werden, wodurch die Erfassungsgenauigkeit weiter verbessert werden kann.
Als nächstes, unter Bezugnahme auf ein in Fig. 7 gezeigtes Zeitdiagramm und ein in Fig. 8 gezeigtes Flussdiagramm, wird der Betrieb zur Erfassung des Drosselöffnungsgrads beschrieben, welcher schließlich durch in der CPU 11 eingebaute arithmetischen Verarbeitungseinheit erkannt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 beginnt die CPU 11 damit periodisch die arithmetische Operationsverarbeitung durchzuführen, ansprechend auf die Unterbrechungsanfrage bzw. den Interrupt-Request, der durch einen Zeitgeber TM2 ausgegeben wird.
Die Zeitperiode t2 (aktualisierte arithmetische Betriebsperiode für den durch die CPU 11 erkannten Drosselöffnungsgrad), welche am Zeitgeber TM2 eingestellt ist, wird im Verlauf einer Reihe von Initialisierungsverarbeitungen validiert, die von der CPU 11 nach ihrer Aktivierung durchgeführt werden, ansprechend auf das Einschalten (Schließen) des Zündschlüssels des Motorfahrzeugs.
Die Spannungen V1 bis V4 werden durch die Unterbrechungsverarbeitungsprozedur, welche durch den Zeitgeber TM1 ausgelöst wird, zu jeder Periode t1 der A/D- Wandlung unterzogen, und die A/D-Umwandlungsergebnisse Z1 bis Z4 werden in dem RAM gespeichert, wie zuvor beschrieben. Somit ist zu jeder Periode t1 in dem RAM der CPU 11 das jüngste Resultat Z1 bis Z4 gespeichert, welches sich aus der durchgeführten A/D-Wandlung ergibt.
In jenem Fall, wenn die A/D-Umwandlungsergebnisse über mehrere Perioden in der arithmetischen Operationsverarbeitung benötigt werden, um den Drosselöffnungsgrad durch die CPU 11 zu bestimmen, ist es notwendig im RAM einen Ort sicherzustellen, der in der Lage ist die A/D- Umwandlungsergebnisse über mehrere aufeinanderfolgende Perioden zu speichern.
Fig. 8 ist ein Flussdiagramm um konkret die Verarbeitungssequenz zu veranschaulichen, zur Addition der A/D-Umwandlungsresultate Z1 bis Z4 der Spannungen V1 bis V4, nach der Durchführung eines Gleitmittelwertverfahrens. Zur Bestimmung der Gleitmittelwerte für vier A/D- Umwandlungsresultate Z1 bis Z4, ist eine Mittelungseinrichtung, welche in der CPU 11 eingebaut ist, ausgelegt, um die Mittelwertverarbeitung nicht nur bezüglich des jüngsten A/D-Umwandlungsresultats Z1 durchzuführen, sondern auch bezüglich des unmittelbar vorangehenden A/D- Umwandlungsresultats Z1p1, des eins weiter zurückliegenden A/D-Umwandlungsresultats Z1p2 und des zwei zurückliegenden A/D-Umwandlungsresultats Z1p3, welche in dem RAM gespeichert sind, für z. B. die Eingangsspannung V1.
Zu diesem Zweck setzt die Mittelungseinrichtung als erstes den Zeitgeber TM2 zurück, in einem Schritt M02, der in Fig. 8 gezeigt ist, und liest in einem Schritt M20 die A/D- Umwandlungsresultate Z1, Z1p1, Z1p2 und Z1p3 aus dem RAM aus, um dadurch in einem Schritt M21 arithmetischen davon einen Mittelwert H1 zu bestimmen.
Durch die oben beschriebene Verarbeitung zur Bildung eines gleitenden Durchschnitts, kann ein Erfassungsfehler, der auf Spitzenrauschen und andere Einflüsse zurückzuführen ist, effektiv verringert werden. Im übrigen ist das Verfahren des gleitenden Durchschnitts als solches im Stand der Technik bekannt. Dementsprechend ist eine weitere Beschreibung nicht notwendig.
Danach, in den Schritten M22 bis M27, wird eine den oben beschriebenen Schritten M20 und M21 ähnliche Verarbeitung für die Spannungen V2, V3 und V4 durchgeführt, um dadurch die jeweiligen Mittelwerte H2, H3 und H4 arithmetisch zu bestimmen. Danach wird die Verarbeitung des Addierens der Mittelwerte H1 bis H4 durchgeführt (Schritt M28), und somit wird der Summenwert K (= H1 + H2 + H3 + H4) im RAM (Schritt M29) gespeichert.
Auf diese Weise werden die verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 zunächst der A/D-Umwandlung durch den 10-Bit A/D- Wandler 12 (der die Auflösung a hat) unterworfen, worauf der Summenwert K der Mittelwerte H1 bis H4 der sich aus der A/D- Umwandlung ergebenden Werte schließlich als Erfassungswert des zu steuernden Drosselöffnungsgrads bestimmt wird.
Aufgrund der oben beschriebenen Verarbeitungsprozedur kann unter Verwendung des 10-Bit A/D-Wandlers 12 eine Steuerungsgenauigkeit erzielt werden, welche jener vergleichbar ist, die unter Verwendung eines 12-Bit A/D- Wandlers verwirklicht wird, wodurch die Spannung, welche den Drosselöffnungsgrad anzeigt, mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann, selbst im Leerlaufbetriebsmodus.
Somit ist es gemäß der in der gegenwärtig beschrieben Ausführung verwirklichten Lehre der vorliegenden Erfindung möglich, den Drosselöffnungsgrad mit hoher Genauigkeit zu erfassen, um den Drosselöffnungsgrad mit einer entsprechend verbesserten Genauigkeit zu steuern, unter Verwendung eines A/D-Wandlers 12, der eine niedrige Auflösung hat, ohne die Notwendigkeit des Umschaltens des Erfassungswerts des Drosselöffnungsgrad-Sensors 3.
Die CPU 11 erkennt den Summenwert als Sensorspannung, welche den Drosselöffnungsgrad anzeigt, und führt eine Rückkopplungsregelung durch, um den Drosselöffnungsgrad mit dem gewünschten Öffnungsgrad bzw. Sollöffnungsgrad in Übereinstimmung zu bringen.
Im übrigen, da die arithmetische Bestimmung des Solldrosselöffnungsgrads und die Rückkopplungsregelung bzw. Rückkopplungssteuerung des Drosselöffnungsgrads im Stand der Technik bekannt sind, und da sie keinen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, ist eine weitere Beschreibung hiervon nicht notwendig.
Im Falle der oben beschriebenen Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren werden vier Widerstände 101 bis 104 verwendet, um die vier verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 zu erzeugen. Man beachte jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine spezifische Zahl von Widerständen und verschoben-gewichtete Spannungen beschränkt ist, sondern dass eine beliebige Zahl von Widerständen (z. B. acht Widerstände) verwendet werden kann, um eine entsprechende Zahl von verschoben-gewichteten Spannungen (z. B. acht verschoben-gewichtete Spannungen) zu erzeugen, obwohl dies nicht abgebildet ist.
An diesem Punkt sollte weiterhin darauf hingewiesen werden, dass ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung in der Anordnung zu sehen ist, der zufolge das Addiermittel zur effektiven Verbesserung der Auflösung vorgesehen ist, um die A/D-Umwandlungswerte der verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 aufzuaddieren. Dementsprechend können andere Mittel als das Addiermittel, wie zum Beispiel der Operationsverstärker (Puffer) 13 und die Mittelungseinrichtung, welche in der CPU 11 eingebaut ist, um die Steuerungsgenauigkeit weiter zu verbessern, auch weggelassen werden, ohne das erfinderische Konzept zu verlassen.
Ähnlich kann in Zusammenhang mit dem A/D-Wandler 12 die Zweifachleseverarbeitung zur Unterdrückung des negativen Einflusses des Übersprechens und das Mittel zur Einstellung der A/D-Umwandlungsreihenfolge für die verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 ebenfalls weggelassen werden, ohne das Konzept der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ferner, obwohl die vorangehende Beschreibung unter der Annahme gemacht wurde, dass die Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach der vorliegenden Erfindung auf den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs angewendet wird, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung in anderen Arten von Motoren Anwendung finden kann, solange sie mit einer elektronisch gesteuerten Drossel ausgerüstet sind.

Ausführung 2

Im Falle der Drosselsteuerungsvorrichtung nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die verschoben- gewichteten Spannungen V1 bis V4 dem A/D-Wandler 12 gleichzeitig eingegeben, um parallel der A/D- Umwandlungsverarbeitung unterzogen zu werden, um die für die A/D-Wandlung erforderliche Zeit zu verringern. Um jedoch die Verwendung eines A/D-Wandlers mit einem einzigen Eingangsanschluss zu ermöglichen, kann auch eine Anordnung gewählt werden, bei welcher die verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis v4 zeitlich nacheinander in den A/D-Wandler eingegeben werden.
Im folgenden, unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 11 wird eine Drosselsteuerungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche so angeordnet ist, dass die verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 zeitlich seriell in den A/D-Wandler eingegeben werden.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Hardware-Konfiguration der Drosselsteuerungsvorrichtung nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher Komponenten, welche den zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen ähnlich oder äquivalent sind, durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet werden, wobei ein "A" je nachdem hinzugefügt ist.
Wie in Fig. 9 zu sehen ist, enthält eine ECU 10A der Drosselsteuerungsvorrichtung nach der momentanen Ausführung der Erfindung Widerstände 121 bis 126, Transistorschalter (im folgenden auch einfach als Schalter bezeichnet) SW1 bis SW3, und eine I/O-Schnittstelle 14 (englisch: Input/Output, d. h. Eingabe/Ausgabe), zusätzlich zur CPU 11A, und den A/D-Wandler 12A und den Operationsverstärker 13, welche zuvor in Zusammenhang mit der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden.
Bei der Drosselsteuerungsvorrichtung, welche nun betrachtet wird, stellt der A/D-Wandler 12A nur einen Eingangsanschluss für die Verwendung bereit. Die I/O-Schnittstelle 14 dient als Schaltsteuerungsmittel für die An-/Aus-Steuerung der Schalter SW1 bis SW3, in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Sequenz.
Die Widerstände 121 bis 126 arbeiten zusammen mit den Schaltern SW1 bis SW3 und der I/O-Schnittstelle 14, um ein Verschiebungsmittel zur Erzeugung der verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 zu bilden.
Die Widerstände 121 bis 126 haben jeweilige Impedanzen (Widerstandswerte R21 bis R26), welche sich voneinander unterscheiden bzw. nicht alle gleich sind. Die Schalter SW1 bis SW3 dienen dazu, die Widerstände 121 bis 126 selektiv zu validieren bzw. auszuwählen.
Die Widerstände 121 bis 123 sind in Reihe eingefügt zwischen dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers (Puffers) 13 und dem Eingangsanschluss des A/D-Wandlers 12A, während die anderen Widerstände 124 bis 126 einzeln verbunden sind mit dem einen Ende der jeweiligen Widerstände 121 bis 123.
Die I/O-Schnittstelle 14 steuert selektiv den AN/AUS-Zustand der einzelnen Schalter SW1 bis SW3, so dass die verschoben- gewichteten Spannungen V1 bis V4 aus einem Ende des Widerstands 123 zeitlich seriell zugeführt werden können.
Der A/D-Wandler 12A holt die verschoben-gewichteten Spannung V1 bis V4, welche ansprechend auf den AN-Betrieb der Schalter SW1 bis SW3 (Validierungen der Widerstände 123 bis 126) erzeugt werden, durch den einzigen Eingangsanschluss.
In diesem Zusammenhang können die Widerstandswerte R21 bis R26 der jeweiligen Widerstände 121 bis 126 zum Beispiel wie folgt eingestellt sein:

R21 = R22 = R23 = 18 [Ω]
R24 = R25 = R26 = 10 [kΩ] (6)
Somit, wenn alle Schalter SW1 bis SW3 ausgeschaltet sind, werden die Komponenten-Widerstandswerte der seriell verbunden Widerstände 121 bis 123 alle validiert, woraus sich ergibt, dass die verschoben-gewichtete Spannung V1, welche einen maximalen Pegel oder Wert hat, erzeugt wird, um dem A/D- Wandler 12A eingegeben zu werden.
Andererseits, in dem Fall, in dem nur der Schalter SW1 eingeschaltet ist, wird ein Ende des Widerstands 121, welcher am nächsten mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 13 unter den seriell verbundenen Widerständen 121 bis 123 angeschlossen ist, zum Erdpotential verzweigt, wodurch die Spannung V2, welche den zweithöchsten Pegel hat, erzeugt wird, um dem A/D-Wandler 12A eingegeben zu werden.
Ferner, wenn nur der Schalter SW2 eingeschaltet ist, wird ein Ende des zweiten Widerstands 122 unter den seriell verbundenen Widerständen 121 bis 123 zum Erdpotential verzweigt, wodurch die Spannung V3 mit dem dritthöchsten Pegel erzeugt wird, um dem A/D-Wandler 12A eingegeben zu werden.
Ferner, wenn nur der Schalter SW3 eingeschaltet ist, wird ein Ende des Widerstands 123, welcher am entferntesten vom Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 13 unter den seriell verbundenen Widerständen 121 bis 123 angeschlossen ist, zum Erdpotential verzweigt, wodurch die Spannung V4, welche einen minimalen Pegel oder Wert hat, erzeugt wird, um dem A/D-Wandler 12A eingegeben zu werden.
Auf diese Weise, durch sequentielle Steuerung der Schalter SW1 bis SW3 durch die I/O-Schnittstelle 14, können die verschoben-gewichteten Spannungen V1 bis V4 ähnlich den zuvor beschriebenen zeitlich seriell erzeugt werden, um einer A/D- Wandlung unterzogen zu werden.
Als nächstes, unter Bezugnahme auf ein in Fig. 10 gezeigtes Flussdiagramm, zusammen mit Fig. 11, welche die An-/Aus- Sequenzen veranschaulicht, wird ausführlich die Interrupt- bzw. Unterbrechungsverarbeitungsprozedur (A/D- Umwandlungsverarbeitung) beschrieben, welche durch den A/D- Wandler 12A durchgeführt wird. In Fig. 11 sind die An-/Aus- Zustände der Schalter SW1 bis SW3 abgebildet, welche den einzelnen Eingangsspannungen V1 bis V4 entsprechen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 stellt der A/D-Wandler 12A als erstes den Zeitgeber TM1 zurück, ansprechend auf die Unterbrechungsverarbeitungsprozedur bzw. Interrupt- Verarbeitungsprozedur des Zeitgebers TM1 (Schritt M03).
Danach werden alle Schalter SW1 bis SW3 in Übereinstimmung mit einem in Fig. 11 gezeigten Muster P1 ausgeschaltet, so dass die Spannung V1 des maximalen Werts durch das Verschiebungsmittel erzeugt wird (Schritt M30).
Danach wird die Spannung V1 der A/D-Wandlung durch den A/D- Wandler 12A unterzogen (Schritt M31). Nach der A/D-Wandlung holt die CPU 11A das Umwandlungsergebnis (d. h. das Ergebnis der A/D-Wandlung) Z1 (Schritt M32) für die Speicherung in dem RAM (Schritt M33).
Danach führt der A/D-Wandler 12A und die CPU 11A die A/D- Umwandlungsverarbeitung für die verschoben-gewichteten Spannungen V2 bis V4 jeweils durch, in den Schritten M34 bis M45, ähnlich wie in den oben erwähnten Schritten M30 bis M33. Somit werden die Umwandlungsergebnisse Z2 bis Z4 im RAM gespeichert.
Danach wird die Mittelwertverarbeitung und die Summierungs- oder Addierungsverarbeitung für die A/D-Umwandlungsresultate Z1 bis Z4 durchgeführt. Da diese Verarbeitung den zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschriebenen Schritten ähnlich ist, wird keine erneute Beschreibung gegeben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die zuvor erwähnten vorteilhaften Wirkungen gleichfalls erzielt werden.
Ferner wird in der Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach der zweiten Ausführung der Erfindung nur ein Eingangsanschluss des A/D-Wandlers 12A für die A/D- Wandlung der verschoben-addierten Spannungen verwendet. Somit können die anderen Eingangsanschlüsse anderen Steuerungsvorgängen zugewiesen werden.
Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der oben beschriebenen Techniken möglich. Es ist daher verständlich, dass die beanspruchte Erfindung auch anders umgesetzt werden kann, als dies ausdrücklich beschrieben wurde.

Claims

1. Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren, umfassend:
eine elektronisch gesteuerte Drossel (1; 2) zur Steuerung des Betriebs eines Verbrennungsmotors;
ein Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel zur Erfassung eines Öffnungsgrads der elektronisch gesteuerten Drossel (1; 2); und
ein Steuerungsmittel (11) zur Steuerung des Öffnungsgrads der elektronisch gesteuerten Drossel (1; 2) auf einen Sollwert, abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors,
wobei das Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel umfasst:
einen Drosselöffnungsgrad-Sensor (3) zur Erzeugung einer Sensorspannung, welche dem Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel (1; 2) entspricht;
ein Verschiebungsmittel (101, . . ., 104) zur Umwandlung der Sensorspannung in eine Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannungen;
einen A/D-Wandler (12) zur Durchführung einer A/D- Wandlung der Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (V1, . . ., V4); und
ein Addiermittel (11) zur Durchführung einer Addierverarbeitung der Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannungen (V1, . . ., V4), welche sich aus der A/D-Wandlung ergeben,
wobei ein Summenwert, welcher sich aus der Addition der Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (V1, . . . V4), welche der A/D-Wandlung unterzogen wurden, ergibt, als Öffnungsgrad der zu steuernden, elektronisch gesteuerten Drossel erfasst wird.

2. Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, wobei das Verschiebungsmittel (101, . . ., 104) Impedanzelemente (101, . . ., 104) enthält, das Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel einen Puffer (13) enthält, der eingefügt ist zwischen dem Drosselöffnungsgrad-Sensor (3) und den Impedanzelementen (101, . . .,104), und eine Schaltung, die den Drosselöffnungsgrad-Sensor enthält, und eine Schaltung, welche die Impedanzelemente (101, . . ., 104) enthält, durch den Puffer (13) voneinander isoliert sind.

3. Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Addiermittel (11) eine Mittelungseinrichtung enthält, um eine Mittelungsverarbeitung der Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannungen durchzuführen, die der A/D- Wandlung unterzogen wurden, wobei ein Summenwert, der sich aus der Addition der Vielzahl von verschoben- gewichteten Spannungen (V1, . . ., V4) ergibt, die durch die Mittelungseinrichtung gemittelt wurden, als Öffnungsgrad der zu steuernden, elektronisch gesteuerten Drossel erfasst wird.

4. Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verschiebungsmittel eine Vielzahl von Widerständen (101, . . ., 104) enthält, welche nicht alle den gleichen Impendanzwert haben, und der A/D-Wandler (12) mit einer Vielzahl von Eingangsanschlüssen ausgerüstet ist, und eingerichtet ist gleichzeitig die Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (V1, . . ., V4), die aus Anschlüssen der Vielzahl von Widerständen (101, . . ., 104) eingegeben werden, über die Vielzahl von Eingangsanschlüssen zu holen.

5. Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verschiebungsmittel eine Vielzahl von Widerständen (101, . . ., 104) enthält, welche nicht alle den gleichen Impedanzwert (R1, . . ., R4) haben, und eine Vielzahl von Schaltmitteln (SW1, SW2, SW3) zum selektiven Validieren der Vielzahl von Widerständen (121, . . ., 126), wobei das Drosselöffnungsgrad-Erfassungsmittel (3, 13) ein Umschalt-Steueungsmittel enthält, zur Durchführung einer An-/Aus-Steuerung der Vielzahl von Umschaltmitteln (SW1, SW2, SW3) in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Sequenz, und an dem A/D-Wandler (12) ein einzelner Eingangsanschluss vorgesehen und eingerichtet ist, zeitlich seriell die Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (V1, . . ., V4) über den einzelen Eingangsanschluss zu holen, die ansprechend auf die Validierungen der Widerstände (121, . . ., 126) jeweils bereitgestellt werden.

6. Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der A/D-Wandler (12) eingerichtet ist die A/D-Umwandlungsverarbeitung für die Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (V1, . . ., V4) zweimal durchzuführen, wobei ein aus der zweiten A/D-Wandlung resultierender Wert dem Addiermittel (11) eingegeben wird.

7. Drosselsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der A/D-Wandler (12) eingerichtet ist die A/D-Umwandlungsverarbeitung für die Vielzahl von verschoben-gewichteten Spannungen (V1, . . ., V4) in aufsteigender Reihenfolge durchzuführen, beginnend mit der Spannung kleinsten Werts.