DE19806996A1 - Elektronisches Drosselsteuerungssystem mit einer Sensorausfallerfassungs- und Sicherheitsfunktion - Google Patents
Elektronisches Drosselsteuerungssystem mit einer Sensorausfallerfassungs- und SicherheitsfunktionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches
Drosselsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer
Funktion zur Erfassung eines Ausfalls eines Drosselsensors, der
den Öffnungsgrad eines Drosselventils (Drosselöffnung) erfaßt.
In einem auf einem Fahrzeug angeordneten elektronischen
Drosselsystem wird der Grad des Niederdrückens eines
Beschleunigungspedals (Beschleunigungspedalbetätigung) mittels
eines Beschleunigungssensors erfaßt und eine Solldrosselöffnung
wird in Abhängigkeit von der erfaßten
Beschleunigungspedalbetätigung eingestellt, und es wird ein
Motor zum Antreiben (Ansteuern) des Drosselventils im Rahmen
einer Regelung (Rückkopplungsregelung) derart gesteuert, daß die
mittels des Drosselsensors erfaßte tatsächliche Drosselöffnung
mit der Solldrosselöffnung übereinstimmt.
Bei einem derartigen elektronischen Drosselsystem wird bei
Ermittlung eines Drosselsensorausfalls eine den Motor mit dem
Drosselventil verbindende elektromagnetische Kupplung
ausgeschaltet zur Beendigung der Drosselsteuerung aus Gründen
der Ausfallsicherung. Ein derartiges System ist in der JP-A-4-
350 332 offenbart. Das Fahrzeug wird in einen Notfahrbetrieb
durch mechanisches Verbinden der Beschleunigungspedalbetätigung
mit dem Drosselventil versetzt und es wird zur Anzeige des
Fehlers ein Warnhinweis ausgegeben.
Auch während des normalen Betriebs gibt der Drosselsensor
Ausgangssignale entsprechend dem gleichen Pegel wie demjenigen
von Fehlerzeitsignalen infolge von Signalrauschen, kurzzeitigen
Unterbrechungen und dergleichen aus. Da ein derartiger Zustand
nur momentan (kurzzeitig) ist, wird der normale Zustand sofort
wiederhergestellt. Bei der vorstehend angegebenen Anordnung
erfolgt bei dem Drosselsystem bei Erfassung einer kurzzeitigen
Ausgangssignaländerung infolge entsprechender Störungen
(Rauschen) eine sofortige Unterbrechung als Sicherheitsmaßnahme,
und das Fahrzeug wird sofort in den Notfahrbetrieb versetzt und
es wird eine Fehleranzeige ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt ist
jedoch das Ausgangssignal des Drosselsensors wiederhergestellt
und hat normale Werte angenommen. Somit wird das Fahrzeug in den
Notfahrbetrieb versetzt und es wird eine Warnung ausgegeben,
auch wenn der Drosselsensor normal arbeitet, so daß ein Fahrer
den Eindruck erhält, das System sei nicht sehr verläßlich.
Zur Vermeidung eines derartigen Problems wird eine
Bestimmungsverzögerungszeit zur Bestimmung eines
Drosselsensorfehlers derart eingestellt, daß sie länger ist als
das Signal, welches als eine Störung oder kurzzeitige
Unterbrechung etc. angesehen wird. Dauert die Ausgabe eines
Fehlersignal des Drosselsensors kontinuierlich über die
vorbestimmte Verzögerungszeit an, dann wird schließlich
bestimmt, daß doch ein Fehler aufgetreten ist. Somit können
unrichtige Fehlererfassungen infolge von Störungen, kurzzeitigen
Unterbrechungen und dergleichen in wirksamer Weise verhindert
werden.
Die Maßnahme zur Verhinderung einer derartigen fehlerhaften
Erfassung setzt die Rückkopplungssteuerung des Motors in
Abhängigkeit von einem normalen Ausgangssignal des
Drosselsensors bis zum Ablauf der Bestimmungsverzögerungszeit
fort, auch wenn sich der Drosselsensor in einem abnormalen
Zustand befindet. Im Ergebnis werden dabei
Ausfallsicherungsmaßnahmen verzögert, wobei die Ausfallsicherung
des Systems verschlechtert wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
elektronisches Drosselsteuerungssystem der Eingangs genannten
Art für eine Brennkraftmaschine derart auszugestalten, daß
mittels einer Ausfallsicherungsfunktion die Verläßlichkeit des
Systems gewährleistet ist und eine fehlerhafte Erfassung eines
Sensorfehlers wirksam verhindert wird.
Erfindungsgemäß wird bezüglich eines elektronischen
Drosselsteuerungssystems diese Aufgabe mit den im Patentanspruch
1 und bezüglich eines elektronischen Drosselsteuerungsverfahrens
mit den im Patentanspruch 5 angegebenen Merkmalen gelöst.
Gemäß dem elektronischen Drosselsteuerungssystem der
vorliegenden Erfindung wird eine Drosselsteuerungsgröße
berechnet, so daß eine tatsächliche Drosselöffnung mit einer
entsprechend einer erfaßten Beschleunigungspedalbetätigung und
dergleichen eingestellten Drosselöffnung übereinstimmt, so daß
die berechnete Drosselsteuerungsgröße für eine (rückgekoppelte)
Regelung der Drosselöffnung verwendet wird. Wird in einem
Drosselsensor ein Ausfall (Sensorausfall) ermittelt, dann wird
die Steuerungsgröße auf einen bestimmten Wert gesetzt. Wird der
Sensorfehler weiterhin auch nach Ablauf einer vorbestimmten
Bestimmungsverzögerungszeitdauer ausgegeben, dann wird die
Drosselsteuerung beendet.
Der bestimmte Wert kann vorzugsweise in Abhängigkeit von der
Beschleunigungspedalbetätigung eingestellt werden. Auf diese
Weise kann das Drosselventil derart gesteuert werden, daß es
gehalten oder sicher während der
Bestimmungsverzögerungszeitdauer geschlossen werden kann,
nachdem der Sensorfehler ermittelt wurde, wobei die
Betriebseigenschaften des Drosselventils (Öffnungseigenschaften
bzw. die Öffnungskennlinie einer auf das Drosselventil
einwirkenden Federkraft) berücksichtigt werden. Ferner kann der
Ausfallsicherungsbetrieb des Systems erheblich verbessert
werden.
Wird die Steuerungsgröße auf den bestimmten Wert gesetzt, dann
wird die entsprechend dem Ausgangssignal des Drosselsensors
durchgeführte Regelung vorzugsweise beendet und die
Rückkopplungsvariable initialisiert. Mit anderen Worten, tritt
ein zeitweiliger (kurzzeitiger) Sensorfehler infolge von
Signalstörungen (Rauschen) oder kurzzeitigen Unterbrechungen
auf, dann kann die Rückkopplungsvariable ebenfalls in einigen
Fällen auf einen abnormalen Wert geändert werden. Daher wird die
Rückkopplungsvariable initialisiert zur Verhinderung des
erneuten Startens der auf der Rückkopplung basierenden Steuerung
mit der abnormalen Rückkopplungsvariable, wenn ein normales
Ausgangssignal des Drosselsensors wiederhergestellt ist. Auf
diese Weise kann die normale Rückkopplungssteuerung (Regelung)
schnell wiederhergestellt werden.
Wird ferner die tatsächliche Drosselöffnung unter Verwendung
einer Vielzahl von Drosselsensoren zur Verbesserung des
Ausfallsicherungsbetriebs des Steuerungssystems ermittelt, und
wird ein Fehler in einem der Sensoren erfaßt, während andere
Drosselsensoren in normaler Weise betrieben werden, dann erfolgt
die (rückgekoppelte) Steuerung in Abhängigkeit vom
Ausgangssignal des normalen Sensors. Liegt kein normal
arbeitender Sensor vor oder ist die Bestimmung unmöglich, ob ein
normaler Sensor vorhanden ist, dann wird die Steuerungsgröße auf
den bestimmten Wert gesetzt. Behält ein Sensor nach der
Erfassung eines Sensorfehlers die fehlerhafte Erfassung über
die vorbestimmte Bestimmungsverzögerungszeit hinaus bei, dann
wird die Drosselsteuerung beendet. Somit kann die Steuerung in
Abhängigkeit vom Ausgangssignal des normalen Drosselsensors auch
während der Bestimmungsverzögerungszeit fortgesetzt werden, so
daß die Steuerbarkeit des Drosselventils während der
Bestimmungsverzögerungszeit erheblich verbessert wird.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines elektronischen
Drosselsteuerungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2A und 2B Blockdiagramme des elektronischen
Drosselsteuerungssystems gemäß Fig. 1, wobei jeweils ein
eingeschalteter und ausgeschalteter Zustand einer Kupplung
angegeben ist,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung
von Teilen des elektronischen Drosselsteuerungssystems gemäß
Fig. 1,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des bei der
elektronischen Drosselsteuerung verarbeiteten Hauptprogramms,
Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der
Beziehung zwischen einer nicht linearen Sollöffnung TACC und
einer Beschleunigungspedalbetätigung Ap,
Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung
eines Verfahrens zur Einstellung einer letztlichen Sollöffnung
TTA aus einer nichtlinearen Sollöffnung TACC, einer
Konstantfahrbetriebssollöffnung TCRC, einer Leistungssollöffnung
TTRC, einer Fehlersollöffnung TFAIL und einer
Leerlaufsollöffnung TCRC,
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines
Bezugspositionslernprogramms, das bei der elektronischen
Drosselsteuerung verarbeitet wird,
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines
weiteren Bezugspositionslernprogramms der elektronischen
Drosselsteuerung,
Fig. 9 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der
Beziehung zwischen der letztlichen Drosselöffnung TTA und einer
Sollspannung TTP,
Fig. 10 ein Blockschaltbild einer PID-Steuerung der
Drosselöffnung,
Fig. 11 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines
Sensorfehlererfassungsprogramms, wie es in der elektronischen
Drosselsteuerung verarbeitet wird,
Fig. 12 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung
von Ausgangskennlinien zweier Drosselsensoren,
Fig. 13 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines
Motor/Kupplungs-Steuerungsprogramms, wie es bei der
elektronischen Drosselsteuerung durchgeführt wird,
Fig. 14 eine graphische Darstellung von Signalzeitverläufen
(Zeitdiagramm) zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der
elektronischen Drosselsteuerung nach Erfassung eines
zeitweiligen Fehlers, wobei in einem Vergleichsbeispiel ein
Beschleunigungspedal nicht betätigt wird,
Fig. 15 eine graphische Darstellung von Signalzeitverläufen
zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der elektronischen
Drosselsteuerung nach Erfassung eines zeitweiligen Fehlers, wenn
bei dem elektronischen Drosselsteuerungssystem gemäß Fig. 1 das
Beschleunigungspedal nicht betätigt wird, und
Fig. 16 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung
der Wirkungsweise der Drosselsteuerung nach Erfassung eines
zeitweiligen Fehlers, wenn bei dem elektronischen
Drosselsteuerungssystem gemäß Fig. 1 das Beschleunigungspedal
betätigt wird.
In einem Maschinensystem, insbesondere einem elektronischen
Drosselsteuerungssystem gemäß dem in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist ein Luftreiniger 13 stromauf eines
Ansaugrohrs 12 einer Brennkraftmaschine 11 angeordnet. Stromab
des Ansaugrohrs 12 ist ein Luftdurchflußmesser 14 angeordnet zur
Messung der Ansaugluftströmung Ga. Stromab des
Luftdurchflußmessers 14 ist ein Drosselventil 15 angeordnet. Mit
einer drehbaren Welle 15a des Drosselventils 15 ist ein
Gleichstrommotor 17 zum Antreiben des Drosselventils 15 über
eine elektromagnetische Kupplung 16 verbunden. Der Öffnungsgrad
des Drosselventils 15 (die Drosselöffnung) wird durch die
Antriebskraft des Gleichstrommotors 17 gesteuert. Die
Drosselöffnung wird mittels einer Drosselsensoreinheit 18
ermittelt. Die Drosselsensoreinheit 18 wird durch eine
zweiteilige Sensoreinheit mit einem ersten und zweiten
Drosselsensor S1 und S2 gebildet. Jeder Drosselsensor S1 und S2
umfaßt beispielsweise ein Potentiometer oder ein sogenanntes
kontaktloses Potentiometer unter Verwendung eines Hallelements.
In einem Ansaugkrümmer 19 zum Einleiten von Luft in jeden
Zylinder der Brennkraftmaschine 11 über das Drosselventil 15 ist
ein Brennstoffinjektor 20 (Brennstoffeinspritzeinrichtung)
vorgesehen. Der Zylinderkopf jedes Zylinders der
Brennkraftmaschine 11 weist eine Zündkerze 21 auf. Ein
Kurbelwinkelsensor 24 ist in der Weise angeordnet, daß er
gegenüber dem Außenbereich eines Signalrotors 23 der Kurbelwelle
22 der Brennkraftmaschine 11 ausgerichtet ist. Ein pulsförmiges
Maschinendrehzahlsignal Ne, das vom Kurbelwinkelsensor 24
ausgegeben wird, wird einer elektronischen Steuerungseinheit
(ECU) 25 zugeführt, so daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine
11 aus den Pulsabständen des Maschinendrehzahlsignal Ne
ermittelt wird.
Der Betätigungsgrad (Betätigungsgröße) eines
Beschleunigungspedals 26 d. h. die Pedalbetätigung wird mittels
eines Beschleunigungspedalssensors 27 ermittelt. Ein
Spannungssignal Ap wird einer Zentraleinheit CPU 29 der
elektronischen Steuerungseinheit 25 über einen A/D-Wandler 28
zugeführt. Das Spannungssignal der mittels des Durchflußmessers
14 erfaßten Ansaugluft Ga sowie das mittels der
Drosselsensoreinheit 18 erfaßte Spannungssignal der
Drosselöffnung TA werden ebenfalls mittels des A/D-Wandlers 28
der Zentraleinheit CPU 29 zugeführt.
Die elektronische Steuerungseinheit 25 besteht aus einem
Mikrocomputer mit der Zentraleinheit CPU 29, einem
Festwertspeicher (Nur-Lese-Speicher) ROM 30, einem
Schreib/Lesespeicher RAM 31, und dergleichen. Die Zentraleinheit
29 führt verschiedene, im Festwertspeicher ROM 30 gespeicherte
Maschinensteuerungsprogramme durch, so daß die Steuerungseinheit
25 den Zündzeitpunkt der Zündkerze 21 sowie die dem
Brennstoffinjektor 20 über eine Injektoransteuerungsschaltung 45
zuzuführenden Einspritzimpulse steuert. Ferner verarbeitet die
Zentraleinheit 29 verschiedene, im Festwertspeicher ROM 30 gemäß
der Darstellung in Fig. 4 gespeicherte
Drosselsteuerungsprogramme, beispielsweise zum Verbinden
(Einschalten) der elektromagnetischen Kupplung mittels einer
Steuerungsschaltung 46 für die elektromagnetische Kupplung 16,
so daß die Steuerungseinheit 25 den Gleichstrommotor 17 (PID-
Steuerung) über eine Motoransteuerungsschaltung 32
(rückgekoppelte Regelung) entsprechend der
Beschleunigungspedalbetätigung Ap steuert zur Steuerung der
Drosselöffnung unter Verwendung der Antriebskraft des
Gleichstrommotors 17.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 2A, 2B und 3 ist das
Beschleunigungspedal 26 mit einem Beschleunigungshebel 34 über
ein Seil 33 verbunden. Der Beschleunigungshebel 34 ist mit einer
nach unten gerichteten Kraft gemäß Fig. 2 (in Richtung zum
Schließen des Beschleunigungspedals) durch
Beschleunigungspedalrückführungsseile 35 und 36 ausgestattet.
Befindet sich das Beschleunigungspedal 26 im Leerlaufzustand
(Beschleunigungspedal AUS oder nicht betätigt), dann wird der
Beschleunigungshebel 34 in Kontakt mit einem
Beschleunigungspedalanschlag 37 durch die
Beschleunigungspedalrückführungsseile 35 und 36 gehalten. Bei
dem Betrieb der Brennkraftmaschine 11 wird die Position des
Beschleunigungshebels 34 mittels des Beschleunigungssensor 27 in
Form der Beschleunigungspedalbetätigung Ap erfaßt.
Ein Drosselhebel (Drosselventilbetätigungshebel) ist mit der
drehbaren Welle 15a des Drosselventils 15 verbunden. Der
Drosselhebel 38 wird in der Richtung zum Öffnen des
Drosselventils 15 mittels einer Feder 39 zur Verwendung bei
einem Notfahrbetrieb des Fahrzeugs nach oben gezogen. Ein Öffner
40 steht mit dem Drosselhebel 38 auf dessen Öffnungsseite in
Eingriff. Der Öffner 40 wird mittels einer Rückführungsfeder 41
nach unten in Richtung zum Schließen des Drosselventils 15
gezogen. Die Zugkraft dieser Rückführungsfeder 41 ist größer als
die Zugkraft der Feder 39.
Bei einer normalen Steuerung wird die elektromagnetische
Kupplung 16 gemäß Fig. 2A im eingekuppelten (verbundenen)
Zustand gehalten (Kupplung EIN). Hierbei dreht sich der
Gleichstrommotor 17 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung in
Abhängigkeit von der Betätigung des Beschleunigungspedals 26 zur
Anpassung des Öffnungsgrads des Drosselventils 15
(Drosselöffnung). Die Drosselöffnung wird sodann mittels der
Drosselsensoreinheit 18 erfaßt. Zur Vergrößerung der
Drosselöffnung dreht sich der Gleichstrommotor 17 in
Vorwärtsrichtung zum Antreiben (Betätigen) des Drosselventils 15
und zum Öffnen des Drosselventils, wobei der Drosselhebel 38 den
Öffner 40 gegen die Zugkraft der Rückführungsfeder 41 nach oben
drückt. Wird demgegenüber die Drosselöffnung vermindert, dann
dreht sich der Gleichstrommotor 17 in Rückwärtsrichtung zum
Antreiben des Drosselventils 15 zum Schließen des
Drosselventils, wobei der Drosselhebel 38 den Öffner 40 nach
unten drückt. Wird das Drosselventil 15 vollständig bis zur
vollständig geschlossenen Anschlagposition (Drosselöffnung =
0°C, dann stößt der Drosselhebel 38 gegen den Anschlag 43 und
wird an einer weiteren Drehung gehindert.
Wird demgegenüber ein Drosselausfall ermittelt und wird das
Fahrzeug in den Notfahrbetrieb versetzt, dann wird die
elektromagnetische Kupplung 16 gemäß der Darstellung in Fig. 2B
im ausgekuppelten Zustand (Kupplung AUS) gehalten. Betätigt der
Fahrer das Beschleunigungspedal 26 in dieser Situation stärker
als ein bestimmter Wert, dann gelangt der
Beschleunigungspedalhebel 34 in Kontakt mit dem Öffner 40.
Danach wird der Öffner 40 nach oben gedrückt und durch den
Beschleunigungspedalhebel 34 in Abhängigkeit von der Betätigung
des Beschleunigungspedals 26 geöffnet. Der Drosselhebel 38 wird
in Richtung einer Öffnung mittels der Notfahrbetriebsfeder 39
nach oben gedrückt, so daß die Drosselöffnung mechanisch in
Abhängigkeit von der Betätigung des Beschleunigungspedals 26
angepaßt wird.
Wird das Beschleunigungspedal 26 geringer als ein spezieller
Wert während des Notfahrbetriebs betätigt (Kupplung AUS), dann
wird der Beschleunigungspedalhebel 34 vom Öffner 40 gelöst,
worauf die Zugkraft der Ventilrückführungsfeder 41 größer als
diejenige der Notfahrbetriebsfeder 39 wird. Somit wird der
Öffner 40 in Kontakt mit dem Anschlag 42 gehalten. In diesem
Fall wird der Drosselhebel 38 (Drosselöffnung) mittels des
Öffners 40 an einer Position mit einer Öffnung (von etwa 34°)
gehalten, die mittels eines Öffneranschlags 42
(Öffneranschlagsöffnung) begrenzt wird. Auf diese Weise wird
eine Leerlaufdrehzahl für den Notfahrbetrieb sichergestellt.
Die normale Leerlaufdrehzahl wird mittels der Drosselöffnung
unter dem Öffneranschlag-öffnungswert gesteuert. Wird das
Beschleunigungspedal 26 während des Leerlaufzustands betätigt
(niedergedrückt) und überschreitet die Solldrosselöffnung die
Öffneranschlagöffnung, dann steuert die rückgekoppelte Regelung
das Drosselventil 15 im Sinne einer Drosselöffnung an. Ist die
Öffneranschlagöffnung überschritten, dann wird der Drosselhebel
38 mittels der Zugkraft der Notfahrbetriebsfeder 39 geöffnet,
bis der Drosselhebel 38 in Kontakt mit dem Öffner 40 gelangt.
Danach wird der Drosselhebel 38 mittels der Zugkraft der
Rückführungsfeder 41 geschlossen. Im Ergebnis wird die an den
Drosselhebel 38 anzulegende Kraft bei der Öffneranschlagsöffnung
umgekehrt, so daß die Drehrichtung des Gleichstrommotors 17
umgekehrt wird.
Zur Durchführung der vorstehenden Drosselsteuerung wird ein in
Fig. 4 gezeigtes Steuerungsprogramm mittels der elektronischen
Steuerungseinheit 25 beispielsweise in Zyklen von 2 ms nach dem
Einschalten des (nicht gezeigten) Zündschalters wiederholt. Wird
dieses Hauptprogramm gestartet, dann wird in Schritt 101 eine
Initialisierung (Anfangsverarbeitung) durchgeführt. Die
Initialisierung umfaßt eine Überprüfung jeder Einheit des
elektrischen Systems im Hinblick auf einen Übertragungsfehler,
und Überprüfungen für die Anfangswerte des Schreib/Lesespeichers
RAM 31. Danach werden Signale der Sensoren und Schalter in
Schritt 102 eingelesen, und es wird ein nichtlineares
Steuerungsprogramm in Schritt 103 verarbeitet zur nichtlinearen
Berechnung der Solldrosselöffnung (nichtlineare Drosselöffnung)
TACC des Drosselventils 15 aus dem
Beschleunigungspedalbetätigungswert unter Verwendung eines in
Fig. 5 gezeigten Kennfelds.
Danach wird ein Fahrsteuerungsprogramm in Schritt 104 verarbeitet
zur Berechnung einer Solldrosselöffnung (Drosselfahröffnung)
TTRC des Drosselventils 15 in Abhängigkeit von der
Fahrsteuerungsgröße des Fahrzeugs. Sodann wird ein
Konstantfahrsteuerungsprogramm in Schritt 105 durchgeführt zur
Berechnung der anfänglichen Öffnung des Drosselventils 15 zur
Änderung der Betriebsart der Konstantfahrsteuerung, sowie der
Solldrosselöffnung (Sollkonstantfahröffnung) TCRC des
Drosselventils 15 im Sinne eines Angleichens der tatsächlichen,
mittels eines (nicht gezeigten) Fahrgeschwindigkeitssensors
erfaßten Geschwindigkeit des Fahrzeugs an die
Sollfahrzeuggeschwindigkeit.
Sodann wird ein Leerlaufdrehzahlsteuerungsprogramm (ISC-
Steuerung) in Schritt 106 durchgeführt zur Berechnung der
Solldrosselöffnung (Soll-Leerlauföffnung) TIDL des
Drosselventils 15 für einen Leerlauf der Brennkraftmaschine 11.
Danach wird in Schritt 107 ein Ausfallregelungsprogramm
durchgeführt zur Berechnung der Öffnung des Drosselventils 15
für einen Notfahrbetrieb durch Steuern des Gleichstrommotors 17
wenn beispielsweise die elektromagnetische Kupplung 16 blockiert
ist, die Rückführungsfeder 41 gebrochen ist, und dergleichen,
was die Sollöffnung (Sollausfallöffnung) des Drosselventils 15
im Fall eines Fehlers (Ausfall) bedeutet.
Danach wird in Schritt 108 die Endsolldrosselöffnung
(Endsollöffnung) TTA in Abhängigkeit von jeder Sollöffnung
bezüglich der nicht linearen Steuerung, Fahrsteuerung,
Konstantfahrsteuerung, Leerlaufsteuerung und Ausfallsteuerung
gemäß den Berechnungen in den vorstehenden Schritten 103 bis 107
berechnet. Bei diesem Berechnungsverfahren gemäß Fig. 6 wird die
nichtlineare Sollöffnung TACC mit der Sollkonstantfahröffnung
TCRC verglichen zum Auswählen des größeren Werts, worauf der
ausgewählte Wert mit der Sollfahröffnung TTRC zum Auswählen des
kleineren Werts verglichen wird. Ferner wird dieser ausgewählte
Wert mit der Sollausfallöffnung TFAIL zum Auswählen des
kleineren Werts verglichen. Schließlich wird die
Solleerlauföffnung TIDL zur Berechnung der Endsollöffnung TTA zu
dem ausgewählten Wert addiert.
Danach wird das Bezugspositionslernprogramm gemäß Fig. 4 in
Schritt 109 verarbeitet zum Lernen der Bezugsposition in
Abhängigkeit von der Ausgangsspannung OTP der
Drosselsensoreinheit 18 bei der Bezugsposition (vollständig
geschlossene Anschlagsposition).
In den Fig. 7 und 8 werden zwei Arten von
Bezugspositionslernprogrammen dargestellt.
Das Bezugspositionslernprogramm gemäß Fig. 7 wird beispielsweise
alle 8 ms wiederholt, so daß unmittelbar nach dem Einschalten
des Zündschalters (IG-Schalter) die Steuerung (Regelung) nach
den Schritten 121 und 122 starten kann. Im Ergebnis wird das
Drosselventil 15 angetrieben, bis es in Kontakt mit dem Anschlag
42 entsprechend einem vollständigen Schließen gelangt und die
Ausgangsspannung OPT der Drosselsensoreinheit 18 bei der
vollständig geschlossenen Anschlagsposition zum direkten Lernen
der Bezugsposition gelesen wird.
Anstelle des in Fig. 7 gezeigten Bezugspositionslernprogramms
kann das Bezugspositionslernprogramm gemäß Fig. 8 durchgeführt
werden. Das in Fig. 8 gezeigte Bezugspositionslernprogramm
verarbeitet den Ablauf von Schritt 122 anstelle des in Fig. 7
gezeigten Ablaufs in Schritt 122. Mit anderen Worten,
unmittelbar nach dem Einschalten des Zündschalters geht die
Steuerung von Schritt 121 zum Schritt 122a über, in welchem das
Ausgangssignal der Drosselsensoreinheit 18 gelesen wird, bevor
der elektromagnetische Schalter eingeschaltet wird zum Schätzen
der Ausgangsspannung OPT der Drosselsensoreinheit 18 bei der
vollständig geschlossenen Anschlagsposition aus diesem
ausgegebenen Wert. Bevor die elektromagnetische Kupplung 16
eingeschaltet wird (AUS-Zustand) gelangt der Drosselhebel 38 in
Kontakt mit dem Öffner 40 gemäß der Darstellung in Fig. 2B und
der Öffner 40 wird in Berührung mit dem Öffneranschlag 42
(Öffneranschlagsöffnung) gehalten. Bevor die elektromagnetische
Kupplung 16 eingeschaltet wird, wird somit die Öffnung des
Drosselventils 15 bei der Öffneranschlagsöffnung (von etwa 3 bis.
4°) gehalten. Die Ausgangsspannung OPT der Drosselsensoreinheit
18 bei der vollständig geschlossenen Anschlagsposition kann
somit aus der Ausgangsspannung der Drosselsensoreinheit 18 bei
dieser Öffneranschlagsöffnung geschätzt werden.
Nach Verarbeitung der Bezugspositionslernprogramme gemäß den
Darstellungen in den Fig. 7 oder 8 kehrt die Steuerung zu
Schritt 110 in Fig. 4 zurück. In Schritt 110 wird die in Schritt
108 erhaltene Endsollöffnung TTA unter Verwendung des Öffnungs-
Spannungskennfelds gemäß Fig. 9 in die Sollspannung TTP
umgewandelt.
Danach wird in Schritt 11 zur Bestimmung, ob mittels der
Drosselsensoreinheit 18 ein Ausfall (Fehler) ermittelt wurde, in
Schritt 111 das in Fig. 11 gezeigte
Sensorausfallerfassungsprogramm verarbeitet. Sodann wird das
Motor/Kupplungs-Steuerungsprogramm gemäß Fig. 13 in Schritt 112
verarbeitet.
Das Sensorausfallerfassungsprogramm gemäß Fig. 11 wird
beispielsweise alle 8 ms nach Einschalten des (nicht gezeigten)
Zündschalters wiederholt. Das Programm erfaßt Fehler der
Drosselsensoreinheit 18 (Sensorausfall). Bei diesem
Ausführungsbeispiel besteht die Drosselsensoreinheit 18 aus
einer zweiteiligen Sensoreinheit mit ersten und zweiten Sensoren
S1 und S2. Die von den beiden Drosselsensoren S1 und S2
aus gegebenen Spannungssignale VTA1 und VTA2 werden linear in
Abhängigkeit von der Drosselöffnung θ1 und θ2 geändert. Im
normalen Zustand sind sie derart eingestellt, daß die Abweichung
jedes der beiden Ausgangsspannungssignale VTA1 und VTA2
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Wird das Sensorausfallerfassungsprogramm gestartet, dann wird
die erfaßte Drosselöffnung θ1 in Schritt 201 aus der vom ersten
Drosselsensor S1 ausgegebenen Spannung VTA1 berechnet.
θ1 = K1 . VTA1+V01
In dem vorstehenden Ausdruck bedeutet K1 eine Konstante, die zum
Umwandeln der Ausgangsspannung VTA1 in einen Drosselöffnungswert
verwendet wird, und V01 ist ein Zusatzwert (Versetzung, offset)
entsprechend der Ausgangsspannung VTA1, wenn gemäß Fig. 12 die
Drosselöffnung 0° ist.
Danach wird die erfaßte Drosselöffnung θ2 in Schritt 202 aus der
vom zweiten Drosselsensor S2 ausgegebenen Spannung VTA2
berechnet.
θ2 = K2 . VTA2+V02
Im vorstehenden Ausdruck ist K2 eine Konstante, die zum
Umwandeln der Ausgangsspannung VTA2 in einen Drosselöffnungswert
verwendet wird, und V02 ist ein zusätzlicher Wert (Versetzung,
Offset), der die Ausgangsspannung VTA2 darstellt, wenn die
Drosselöffnung gemäß Fig. 12 0° ist.
Danach wird der absolute Wert der Abweichung jeder erfaßten
Drosselöffnung θ1 und θ2 mit einem vorbestimmten besonderen
Fehlerkriterium KDθ in Schritt 203 verglichen. Wird als Ergebnis
|θ1 - θ2| ≦ KDθ erreicht, dann wird der Sensor als normal
angesehen. Der Steuerungsablauf geht sodann zu Schritt 205 über,
in welchem die erste Kurzzeitfehlermarke XFVTAR auf "0" gesetzt
wird, was den "normalen" Zustand bedeutet. Ist das Ergebnis |θ1 -
θ2| < KDθ, dann wird im Sensor beispielsweise ein
Halbkurzschluß/Halboffenfehler infolge einer schlechten
Verbindung ermittelt, der anders als ein Fehler durch einen
Kurzschluß oder eine Leitungsunterbrechung ist. Daher wird die
erste Kurzzeitfehlermarke XFVTAR auf "1" gesetzt, was einen
"Fehler" (abnormal) bedeutet.
Nach dem Setzen der ersten Kurzzeitfehlermarke XFVTAR geht der
Steuerungsablauf zu Schritt 206 über, in welchem bestimmt wird,
ob ein Fehler (Kurzschluß/Leitungsunterbrechung usw.) im ersten
Drosselsensor S1 in Abhängigkeit davon bestimmt wird, ob die
Ausgangsspannung VTA1 des ersten Drosselsensors 1 innerhalb des
normalen Spannungsbereichs (0.2V ≦ VTA1 ≦ 4.8V) liegt. Mit
anderen Worten, gilt die Beziehung 0.2V ≦ VTA1 ≦ 4.8V, dann wird
der Sensor als normal angesehen, und der Steuerungsablauf geht
zu Schritt 208 über, in welchem die zweite Kurzzeitfehlermarke
VFVTA1 zur Angabe das "normalen" Zustands auf "0" gesetzt wird.
Wird bei vorliegender Bedingung VTA1 < 0.2V oder VTA1 < 4.8V der
erste Drosselsensor S1 als im abnormalen Zustand befindlich
ermittelt (Kurzschluß/Leitungsunterbrechung), dann geht der
Steuerungsablauf zu Schritt 207 über, in welchem die zweite
Kurzzeitfehlermarke VFVTA1 zur Bezeichnung eines "Ausfalls"
(Fehlers) auf "1" gesetzt wird.
Nach dem Setzen der zweiten Kurzzeitfehlermarke XFVTA1 geht der
Steuerungsablauf zu Schritt 209 über, in welchem bestimmt wird,
ob ein Ausfall (Kurzschluß/Leitungsunterbrechung, usw.) im
zweiten Drosselsensor S2 in Abhängigkeit davon ermittelt wird,
ob die Ausgangsspannung VTA2 des zweiten Drosselsensors S2 im
normalen Spannungsbereich liegt (0.2V ≦ VTA2 ≦ 4.8V). Ergibt sich
die Beziehung 0.2V ≦ VTA2 ≦ 4.8V, dann wird der Sensor als im
Normalzustand befindlich angesehen, und der Steuerungsablauf
geht sodann zu einem Schritt 211 über, in welchem die dritte
Kurzzeitfehlermarke VFVTA2 zur Bezeichnung eines "normalen"
Zustands auf "0" gesetzt wird. Im Falle der Beziehung VTA2 <
0.2V oder VTA2 < 4.8V wird bestimmt, daß der zweite
Drosselsensor S2 einen abnormalen Zustand zeigt
(Kurzschluß/Leitungsunterbrechung), und der Steuerungsablauf
geht sodann zu einem Schritt 210 über, in welchem die dritte
Kurzzeitfehlermarke VFVTA2 zur Bezeichnung eines "Ausfalls" auf
"1" gesetzt wird.
Nach Abschluß der drei Arten von Kurzzeitfehlerbestimmungen geht
der Steuerungsablauf zu Schritt 212 über. In Schritt 212 wird
bestimmt, ob zumindest eine der vorstehenden drei Marken XFVTAR,
XFVTA1 und XFVTA2 auf "1" gesetzt ist, was einen Fehler
bezeichnet, und ob der Zustand während einer vorbestimmten
Bestimmungsverzögerungszeit (von beispielsweise 2 Sekunden)
andauert zur Verhinderung einer fehlerhaften Erfassung eines
Sensorfehlers infolge eines Signalrauschens (Störung), einer
kurzzeitigen Unterbrechung und dergleichen. Ist eine der Marken
weiterhin auf "1" während der vorbestimmten Zeitdauer gesetzt,
dann wird schließlich der Zustand als abnormal bestimmt und der
Steuerungsablauf geht zu Schritt 213 über. In Schritt 213 wird
die Marke XFVTA auf "1" gesetzt, so daß damit ein tatsächlicher
Fehler (tatsächlicher Ausfall) bezeichnet wird.
Sind demgegenüber sämtliche Kurzzeitfehlermarken XFVTAR, XFVTA1
und XFVTA2 auf "0" gesetzt zur Bezeichnung eines "normalen"
Zustands, dann wird der Sensor als normal bezeichnet. Falls bei
der Einstellung einer der Marken auf "1" dieser Zustand nicht
während der gegenwärtigen Bestimmungsverzögerungszeit (d. h. es
erfolgt eine Wiederherstellung des normalen Zustands innerhalb
der vorliegenden Bestimmungsverzögerungszeit) aufrechterhalten,
dann wird dieser Zustand schließlich als normal bezeichnet. Der
Steuerungsablauf geht sodann zu Schritt 214 über, in welchem zur
Bezeichnung des normalen Zustands die tatsächliche oder
Endfehlermarke XFVTA auf "0" gesetzt wird.
Die vorstehend angegebene Bestimmungsverzögerungszeit ist jedoch
nicht auf 2 Sekunden begrenzt. Es ist hierbei jede Zeitdauer
erlaubt, falls sie länger ist als eine Signaldauer von
Störungen, kurzzeitigen Unterbrechungen und dergleichen. Ferner
kann die Bestimmungsverzögerungszeit in Abhängigkeit von der
Fehlerbetriebsart, dem Betriebszustand und dergleichen geändert
werden.
Das Motor/Kupplungs-Steuerungsprogramm gemäß Fig. 13 wird
beispielsweise alle 8 ms nach dem Einschalten des (nicht
gezeigten) Zündschalters wiederholt, so daß der Gleichstrommotor
17 und die elektromagnetische Kupplung 16 in der nachfolgenden
Weise gesteuert werden. Zuerst wird bestimmt, ob die
tatsächliche oder Endfehlermarke XFVTA zur Bezeichnung eines
"normalen" Zustands in Schritt 301 auf "0" gesetzt ist. Gilt für
den normalen Zustand XFVTA = 0, dann geht der Steuerungsablauf
zu Schritt 302 über, in welchem die elektromagnetische Kupplung
16 eingeschaltet bleibt (d. h. der Gleichstrommotor 17 wird mit
dem Drosselventil 15 verbunden).
Wird danach bestimmt, daß alle drei Kurzzeitfehlermarken XFVTA1,
XFVTA2 und XFVTAR zur Bezeichnung des normalen Zustands in den
Schritten 303 bis 305 auf "0" gesetzt sind (beide
Drosselsensoren S1 und S2 arbeiten normal), dann geht der
Steuerungsablauf zu Schritt 308 über. In Schritt 308 wird die
Ausgangsspannung VTA1 des ersten Drosselsensors S1 als
Ausgangsspannung TA der Drosselsensoreinheit 18 verwendet. Im
nachfolgenden Schritt 309 wird in der nachfolgenden Weise in
Abhängigkeit von dieser Ausgangsspannung TA (=VTA1) die Position
des Gleichstrommotors 17 (d. h. die Drosselöffnung) gesteuert
(rückgekoppelte Regelung). Die Sollspannung TP wird mit der
Ausgangsspannung TA der Drosselsensoreinheit 18 gemäß Fig. 10
verglichen. Zur Verminderung der Abweichung Δθ (=TTP-TA) werden
zur Berechnung der Steuerungsgröße des Gleichstrommotors 17 in
eine Proportionalverarbeitung (P), eine Integrationsverarbeitung
(I) und eine Differentialverarbeitung (D) durchgeführt. Die
nachfolgende Übertragungsfunktion wird zur Durchführung dieser
PID-Berechnungen verwendet.
Steuerungsgröße = Kp . Δθ + Ki . ∫Δθ + Kd . (dΔθ/dt)
Die vorstehend angegebene Steuerungsgröße wird in ein
leistungsspezifisches Signal Duty im nachfolgenden Schritt 314
umgewandelt. Dieses leistungsspezifische Signal wird dem
Gleichstrommotor 17 über eine Ansteuerungsschaltung 32 (im
Rahmen einer PWM-Ausgangsverarbeitung, Pulsbreitenmodulation)
zugeführt. Hierbei wird das Drosselventil 15 im Rahmen einer
Rückkopplung derart gesteuert, daß die tatsächliche
Drosselöffnung mit der Endsollöffnung TTA entsprechend der
Vorgabe der vorstehenden Sollspannung TTP übereinstimmt.
Wird demgegenüber in Schritt 303 bestimmt, daß die
Kurzzeitfehlermarke XFVTA1 auf "1" gesetzt ist
(Kurzzschluß/Leitungsunterbrechung im ersten Drosselsensor S1),
dann geht der Steuerungsablauf zu Schritt 306 über. In Schritt
306 wird bestimmt, ob die Marke XFVTA2 auf "0" gesetzt ist
(zweiter Drosselsensor S2 arbeitet normal). Ergibt sich in
Schritt 306 der Wert "0", dann geht der Steuerungsablauf zu
Schritt 307 über, in welchem die Ausgangsspannung VTA2 des
zweiten Drosselsensors S2 als Ausgangsspannung TA der
Drosselsensoreinheit 18 angenommen wird. Der Steuerungsablauf
geht sodann zu Schritt 309 über, in welchem die Position des
Gleichstrommotors 17 (d. h. die Drosselöffnung) im Rahmen einer
Rückkopplung in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung TA (=VTA2)
gesteuert wird. Mit anderen Worten, arbeitet der zweite
Drosselsensor S2 normal, auch wenn sich der erste Drosselsensor
S1 in einem abnormalen Zustand befindet, dann wird die Position
des Gleichstrommotors 17 im Rahmen einer Rückkopplung in
Abhängigkeit von der Ausgangsspannung VTA2 des zweiten
Drosselsensors S2 gesteuert.
Ist die Marke XFVTA1 auf "0" gesetzt (der erste Drosselsensor S1
arbeitet normal) und ist die Marke XFVTA2 auf "1" gesetzt (der
zweite Drosselsensor S2 arbeitet abnormal/Kurzschluß oder
Leitungsunterbrechung) gemäß den Schritten 303 und 304, dann
geht der Steuerungsablauf zu den Schritten 308 und 309 über, als
würden beide Drosselsensoren S1 und S2 normal arbeiten (alle
Marken XFVTA1 und XFVTA2 und XFVTAR sind "0"). Sodann wird die
Position des Gleichstrommotors 17 im Rahmen einer
Rückkopplungssteuerung in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung
VTA1 des ersten Drosselsensors S1 in diesen Schritten gesteuert.
Werden in den Schritten 303 und 306 die Marken XFVTA1 und XFVTA2
auf "1" gesetzt (beide Drosselsensoren S1 und S2 arbeiten
abnormal/Kurzschluß oder Leitungsunterbrechung), dann geht der
Steuerungsablauf zu Schritt 310 über, in welchem die
rückgekoppelte Steuerung beendet und die Rückkopplungsvariable
Kp, Ki und Kd (der vorstehende Wert in jedem Ausdruck wird zur
Berechnung des PID-Werts bei der rückgekoppelten Steuerung
verwendet) initialisiert werden. Tritt ein zeitweiliger
Sensorausfall infolge von Rauschen (Störungen),
Leitungsunterbrechungen und dergleichen auf, dann kann die
Rückkopplungsvariabel ebenfalls in einigen Fällen auf abnormale
Werte geändert werden. Daher wird die Rückkopplungsvariable zur
Verhinderung eines erneuten Starts der rückgekoppelten Steuerung
mit einer abnormalen Rückkopplungsvariablen initialisiert, wenn
das normale Ausgangssignal der Drosselsensoreinheit 18
wiederhergestellt ist. Daher kann der normale
Rückkopplungssteuerungszustand schnell wieder hergestellt
werden.
Wird in Schritt 305 die Marke XFVTAR auf "1" gesetzt (Ausfall),
dann geht der Steuerungsablauf ferner zu Schritt 310 über, in
welchem die rückgekoppelte Regelung beendet wird und die
Rückkopplungsvariable initialisiert wird. Dies liegt daran, daß
es unmöglich ist, zu bestimmen, welcher der beiden
Drosselsensoren S1 und S2 abnormal arbeitet im Falle eines
teilweisen Kurzschlusses ("Halbkurzschluß") oder einer
teilweisen Unterbrechung.
Nach der Initialisierung der Rückkopplungsvariablen geht der
Steuerungsablauf zu Schritt 311 über. Es wird sodann bestimmt,
ob die Beschleunigungspedalbetätigung Ap 2° oder niedriger (d. h.
Beschleunigungspedal AUS) in diesem Schritt beträgt. Wird
bestimmt, daß eine Größe von 2° oder niedriger vorliegt, dann
geht der Steuerungsablauf zu Schritt 312 über, in welchem das
leistungsspezifische Signal Duty (Motorsignal Duty) zum Anlegen
an den Gleichstrommotor 17 auf 0% eingestellt wird, und wobei im
Schritt 314 der PWN-Wert (Pulsbreitenmodulationswert) ausgegeben
wird. Hierbei wird der Gleichstrommotor 17 angehalten und die
Öffnung des Drosselventils 15 wird im Leerlaufzustand
beibehalten. Die normale Motordrehung im Leerlaufzustand wird
bezüglich einer Öffnung (Öffneranschlagsöffnung) gesteuert, die
durch den Öffneranschlag 42 oder einen niedrigeren Wert begrenzt
ist. Das Drosselventil 15 wird somit durch die Zugkraft der
Notfahrbetriebsfeder 39 in Öffnungsrichtung gezogen. Ist die
elektromagnetische Kupplung 16 eingeschaltet, dann wird jedoch
die Betätigung des Drosselventils 15 mittels des angehaltenen
Gleichstrommotors 17 gehalten, so daß das Drosselventil 15 nicht
bis zur Öffnung des Öffneranschlags 42 geöffnet werden kann. Die
Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 wird somit an einer Erhöhung
gehindert und ein Leerlauf der Brennkraftmaschine 11 ist
gewährleistet.
Wird demgegenüber bestimmt, daß die
Beschleunigungspedalbetätigung Ap in Schritt 311 größer als 2°
ist (Beschleunigungspedal EIN), dann ist das Drosselventil 15
bereits geöffnet. Der Steuerungsablauf geht sodann zu Schritt
313 über, in welchem das Drosselventil 15 auf die minimale
Motorleistung (beispielsweise -30%) gesetzt wird zum Schließen
des Drosselventils 15 und zur Ausgabe des PWM-Werts in Schritt
314 zum allmählichen Schließen des Drosselventils 15. Die
Abläufe der Schritte 303 bis 313 dienen der Reaktion auf einen
kurzzeitigen (zeitweiligen) Ausfall.
Die vorstehenden Verarbeitungen, die während einer
Normalbetriebszeit und einer Ausfallzeit jeweils innerhalb der
Bestimmungsverzögerungszeit durchgeführt werden, werden wie
folgt zusammengefaßt.
- (1) Der erste Drosselsensor S1 arbeitet normal:
Die Ausgangsspannung VTA1 des ersten Drosselsensors S1 wird für die rückgekoppelte Regelung angesehen, wobei der zweite Drosselsensor S2 normal oder abnormal arbeitet. - (2) Wenn der erste Drosselsensor S1 abnormal arbeitet:
Solange der zweite Drosselsensor S2 normal arbeitet wird die Ausgangsspannung VTA2 des zweiten Drosselsensors für die Rückkopplungssteuerung angenommen. Ist der zweite Drosselsensor S2 ebenfalls abnormal, dann wird die rückgekoppelte Steuerung beendet und die Rückkopplungsvariable wird initialisiert. Ferner wird die Motorleistung auf -30% oder 0% in Abhängigkeit vom Beschleunigungspedalzustand (EIN/AUS) eingestellt. Die Motorleistung kann ebenfalls in zwei oder mehreren Schritten in Abhängigkeit von der Beschleunigungspedalöffnung eingestellt werden.
Wird ein kurzzeitiger Fehlerzustand (zumindest eine der drei
Marken XFVTAR, XFVTA1 und XFVTA2 wird auf "1" gesetzt (Ausfall))
während der vorbestimmten Bestimmungsverzögerungszeit
aufrechterhalten, dann wird bei den Verarbeitungsschritten 212
und 213 angenommen, daß sich das Drosselventil im abnormalen
Zustand befindet. Daher wird die tatsächliche Ausfallmarke XFVTA
auf "1" gesetzt (tatsächlicher Ausfall). Danach wird in Schritt
301 "NEIN" gemäß Fig. 13 bestimmt, und der Steuerungsablauf geht
zu Schritt 315 über. In Schritt 315 wird die elektromagnetische
Kupplung ausgeschaltet. In Schritt 316 wird der Gleichstrommotor
ausgeschaltet zum Anhalten der Drosselsteuerung, so daß das
Fahrzeug in den Notfahrbetrieb eintritt. Danach wird die (nicht
gezeigte) Warnlampe eingeschaltet (Schritt 317) und eine
akustische Warnung wird zur Information an den Fahrer bezüglich
des abnormalen Zustands ausgegeben. Die Verarbeitungen der
Schritte 315 und 316 dienen dem Beenden der elektronischen
Drosselsteuerung.
Im Falle des Auftretens eines Leitungsbruchs gemäß Fig. 14 zum
Zeitpunkt t1 bei beiden Drosselsensoren S1 und S2 unter der
Bedingung, daß das Beschleunigungspedal ausgeschaltet ist,
nehmen die Ausgangsspannungen VTA1 und VTA2 dieser
Drosselsensoren den Wert 0V an und ein kurzzeitiger Fehler wird
zum Zeitpunkt t1 ermittelt. Dauert dieser Ausfallzustand während
einer vorbestimmten Bestimmungsverzögerungszeitdauer (t1 - t2)
an, dann wird zum Zeitpunkt t2 der Ausfall als tatsächlicher
Ausfall bestimmt und die elektromagnetische Kupplung wird
ausgeschaltet. Dieser Ablauf ist der gleiche wie derjenige des
vorstehenden Ausführungsbeispiels. In diesem Fall wird jedoch
während der Bestimmungsverzögerungszeit zwischen der Erfassung
des kurzzeitigen Ausfalls und der Erfassung des tatsächlichen
Ausfalls die rückgekoppelte Steuerung in Abhängigkeit von der
Ausgangsspannung des Drosselsensors fortgesetzt. Da ferner der
PID-Betrieb fortgesetzt wird zur Verminderung der Abweichung
zwischen der Ausgangsspannung des Drosselsensors und der
Sollspannung TTP (Solldrosselöffnung), wird die Motorleistung
auf den maximalen Wert (100%) während der
Bestimmungsverzögerungszeit gesetzt, auch wenn das
Beschleunigungspedal ausgeschaltet ist. Folglich wird die
tatsächliche Drosselöffnung erheblich über die
Solldrosselöffnung (Sollspannung TTP) gesteuert, so daß sich ein
erheblicher Anstieg der Maschinendrehzahl ergibt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Motorleistung (in den
Schritten 311 und 312 gemäß Fig. 13) auf 0% gesetzt und der
Gleichstrommotor 17 wird angehalten, wenn die Ausgangsspannungen
VTA1 und VTA2 der Drosselsensoren S1 und S2 den Wert 0V annehmen
infolge eines Signalleitungsbruchs, wenn das
Beschleunigungspedal gemäß Fig. 15 ausgeschaltet ist und zum
Zeitpunkt t1 ein kurzzeitiger Ausfall ermittelt wird. Da die
Solldrosselöffnung bei ausgeschaltetem Beschleunigungspedal
(d. h. die Sollöffnung) unterhalb der Öffneranschlagsöffnung
liegt, wird das Drosselventil 15 durch die Zugkraft der
Notfahrbetriebsfeder 39 geöffnet. Während der
Bestimmungsverzögerungszeit (t1 - t2) wird die
elektromagnetische Kupplung 16 im eingeschalteten Zustand
gehalten, so daß das mittels des angehaltenen Gleichstrommotors
17 gehaltene Drosselventil 15 etwa bei der Solleerlauföffnung
gehalten wird. Hierbei wird eine Vergrößerung der
Maschinendrehzahl während der Bestimmungsverzögerungszeit
unterdrückt und es ist ferner eine Leerlaufdrehzahl
gewährleistet. Dauert der kurzzeitige abnormale Zustand während
der Bestimmungsverzögerungszeit an, so wird danach die
Drosselsensoreinheit 18 schließlich als im abnormalen Zustand
befindlich angesehen. Daher wird die elektromagnetische Kupplung
ausgeschaltet und die Drosselsteuerung des Gleichstrommotors 17
beendet. Danach wird das Drosselventil 15 bis zur
Öffneranschlagsöffnung mittels der Zugkraft der
Notfahrbetriebsfeder 39 geöffnet, so daß für den Notfahrbetrieb
eine Leerlaufdrehzahl gewährleistet ist.
Werden infolge einer Leitungsunterbrechung bei ausgeschaltetem
Beschleunigungspedal die Ausgangsspannungen VTA1 und VTA2 der
Drosselsensoren S1 und S2 zu 0V, und wird ein kurzzeitiger
Fehler zum Zeitpunkt t1 erfaßt, dann wird ferner bei diesem
Ausführungsbeispiel die Motorleistung auf einen minimalen Wert
(beispielsweise -30%) gesetzt zum Schließen des Drosselventils
15 (in den Schritten 311 und 313 gemäß Fig. 13). Auf diese Weise
wird das Drosselventil 15 allmählich geschlossen. Wird danach
der kurzzeitige (zeitweilige) Fehlerzustand während der
gegenwärtigen Bestimmungsverzögerungszeit (t1 - t2)
aufrechterhalten, dann wird bestimmt, daß es sich bei dem
Ausfall um einen tatsächlichen Ausfall handelt. Die magnetische
Kupplung 16 wird daher ausgeschaltet und die Drosselsteuerung
des Gleichstrommotors 17 wird beendet. Das Drosselventil wird
sodann bei der Öffneranschlagsöffnung mittels der Zugkraft der
Notfahrbetriebsfeder 39 gehalten, so daß für den Notfahrbetrieb
der Brennkraftmaschine eine Leerlaufdrehzahl gewährleistet ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine fehlerhafte
Sensorausfallerfassung, die durch Rauschen oder einen
Leitungsbruch und dergleichen möglich ist, verhindert werden, da
eine Bestimmungsverzögerungszeit eingestellt wird, bevor ein
erfaßter kurzzeitiger Ausfall schließlich als tatsächlicher
Ausfall bestimmt wird, wodurch die Erfassungsgenauigkeit eines
Sensorausfalls verbessert wird. Ferner wird während der
Bestimmungsverzögerungszeit nach der Erfassung des Ausfalls die
Motorleistung auf den bestimmten Wert in Abhängigkeit vom
Beschleunigungspedalzustand (EIN/AUS) gesetzt. Daher kann eine
fehlerhafte rückgekoppelte Steuerung infolge eines fehlerhaften
Ausgangssignals der Drosselsensoreinheit 18 verhindert werden,
und es kann ferner während der Bestimmungsverzögerungszeit ein
Anstieg der Maschinendrehzahl verhindert werden. Ferner kann der
Ausfallbetrieb der Brennkraftmaschine gesichert werden, wodurch
die Verläßlichkeit des elektronischen Drosselsystems verbessert
wird.
Da die rückgekoppelte Steuerung auf der Basis des
Ausgangssignals der Drosselsensoreinheit 18 beendet und die
Rückkopplungsvariable initialisiert wird, wenn die Motorleistung
auf einen spezifischen Wert (besonderer bestimmter Wert) beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel nach der Erfassung des
kurzzeitigen Fehlers gesetzt wird, kann ein erneuter Start der
rückgekoppelten Steuerung mit der abnormalen
Rückkopplungsvariable verhindert werden, wenn das Ausgangssignal
des Drosselventils 15 vom zeitweiligen abnormalen Zustand
infolge von Rauschen oder einer kurzzeitigen Unterbrechung oder
dergleichen wiederhergestellt wird. Auf diese Weise kann die
normale rückgekoppelte Steuerung schnell wiederhergestellt
werden.
Da ferner zwei Drosselsensoren S1 und S2 zur Erfassung der
Drosselöffnung verwendet werden und falls bei Erfassung eines
kurzzeitigen Fehlers einer der beiden Drosselsensoren normal
arbeitet, kann ferner die rückgekoppelte Steuerung in
Abhängigkeit vom Ausgangssignal des normalen Drosselsensors
während der gegenwärtigen Bestimmungsverzögerungszeit beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt werden, und die
Drosselsteuerbarkeit kann während der
Bestimmungsverzögerungszeit erheblich verbessert werden.
Es können auch drei oder weitere Drosselsensoren vorgesehen
sein. Selbstverständlich genügt jedoch auch ein Drosselsensor.
Der Sensorausfallerfassungsablauf ist nicht nur auf den in Fig. 1
11 gezeigten Ablauf beschränkt. Beispielsweise kann ein
Sensorausfall bestimmt werden durch Vergleichen der
Änderungsraten von zwei oder mehreren Drosselsensoren, von denen
jeder eine zum jeweils anderen unterschiedliche
Ausgangskennlinie aufweist, oder durch Vergleichen der
Ausgangswerte der Drosselsensoren mit einem
Abnormalitätskriterium.
Bei der elektronischen Drosselsteuerung für eine
Brennkraftmaschine werden zur Erfassung einer Drosselöffnung
zwei Drosselsensoren 18, S1, S2 verwendet. Wird in einem der
beiden Drosselsensoren ein Sensorausfall ermittelt, dann wird in
Abhängigkeit vom Ausgangssignal des anderen normal arbeitenden
Sensors, sofern einer vorhanden ist, eine Rückkopplungssteuerung
durchgeführt. Fallen beide Drosselsensoren aus oder kann nicht
bestimmt werden, ob ein normal arbeitender Drosselsensor
vorhanden ist, dann wird die rückgekoppelte Steuerung beendet,
und Rückkopplungsvariablen werden initialisiert und eine
Motorsteuerungsleistung wird auf 30% oder 0% in Abhängigkeit
von der vorliegenden Beschleunigungspedalbetätigung gesetzt.
Wird danach der Normalbetrieb der Drosselsensoren auch nach
einer vorbestimmten Bestimmungsverzögerungszeit nicht
wiederhergestellt, dann werden eine elektromagnetische Kupplung
16 und ein Gleichstrommotor 17 zur Beendigung der elektronischen
Drosselsteuerung ausgeschaltet. Ein Drosselventil 15 wird
mechanisch zur Bereitstellung eines Notfahrbetriebs gesteuert.
Claims (7)
1. Elektronisches Drosselsteuerungssystem für eine
Brennkraftmaschine mit einem Drosselventil (15), mit
einem Beschleunigungspedal (26),
einer Drosselsensoreinrichtung (18; S1, S2) zur Erfassung einer Drosselöffnung des Drosselventils (15),
einer Steuerungseinrichtung (25) zum elektronischen rückgekoppelten Steuern der Drosselöffnung durch Berechnen einer Steuergröße zur Anpassung der Drosselöffnung an eine in Abhängigkeit von einer Betätigung des Beschleunigungspedals eingestellten Solldrosselöffnung und
einer Ansteuerungseinrichtung (16, 17, 32) zum Ansteuern des Drosselventils (15) in Abhängigkeit von der berechneten Steuergröße,
gekennzeichnet durch
eine Ausfallerfassungseinrichtung (25; 201-214) zur Erfassung eines Sensorausfalls der Drosselsensoreinrichtung (18; S1, S2),
einer Kurzzeitausfallsteuerungseinrichtung (25; 301-314) zur Einstellung der Steuergröße auf einen bestimmten Wert, wenn die Ausfallerfassungseinrichtung (25; 201-214) einen Sensorfehler erfaßt und
eine Steuerungsbeendigungseinrichtung (25; 315-317) zur Beendigung einer elektronischen Drosselsteuerung durch die Steuerungseinrichtung (25), wenn die Ausfallserfassungseinrichtung (25; 201-214) den Sensorausfall während einer spezifizierten Bestimmungsverzögerungszeit (t1 - t2) ermittelt.
einer Drosselsensoreinrichtung (18; S1, S2) zur Erfassung einer Drosselöffnung des Drosselventils (15),
einer Steuerungseinrichtung (25) zum elektronischen rückgekoppelten Steuern der Drosselöffnung durch Berechnen einer Steuergröße zur Anpassung der Drosselöffnung an eine in Abhängigkeit von einer Betätigung des Beschleunigungspedals eingestellten Solldrosselöffnung und
einer Ansteuerungseinrichtung (16, 17, 32) zum Ansteuern des Drosselventils (15) in Abhängigkeit von der berechneten Steuergröße,
gekennzeichnet durch
eine Ausfallerfassungseinrichtung (25; 201-214) zur Erfassung eines Sensorausfalls der Drosselsensoreinrichtung (18; S1, S2),
einer Kurzzeitausfallsteuerungseinrichtung (25; 301-314) zur Einstellung der Steuergröße auf einen bestimmten Wert, wenn die Ausfallerfassungseinrichtung (25; 201-214) einen Sensorfehler erfaßt und
eine Steuerungsbeendigungseinrichtung (25; 315-317) zur Beendigung einer elektronischen Drosselsteuerung durch die Steuerungseinrichtung (25), wenn die Ausfallserfassungseinrichtung (25; 201-214) den Sensorausfall während einer spezifizierten Bestimmungsverzögerungszeit (t1 - t2) ermittelt.
2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kurzzeitausfallsteuerungseinrichtung (25, 301-314) den
bestimmten Wert in Abhängigkeit von der Betätigung des
Beschleunigungspedals (26) einstellt.
3. Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kurzzeitausfallsteuerungseinrichtung
(25; 310-314) eine Initialisierungseinrichtung (310) umfaßt zum
Initialisieren einer Rückkopplungsvariablen zur Verwendung bei
der Berechnung der Regelgröße zur Beendigung der rückgekoppelten
Steuerung.
4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Drosselsensoreinrichtung (18; S1, S2) eine Vielzahl von Drosselsensoren (S1, S2) umfaßt,
die Kurzzeitausfallsteuerungseinrichtung (25; 310-314) die rückgekoppelte Steuerung in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines normal arbeitenden Drosselsensors (S1, S2) durchführt, wenn die Ausfallerfassungseinrichtung (25; 201-214) einen Ausfall in einem der Drosselsensoren (S1, S2) erfaßt, und die Steuergröße auf den bestimmten Wert einstellt, wenn nicht bestimmt werden kann, ob ein normal arbeitender Drosselsensor (S1, S2) vorliegt, und
die Steuerungsbeendigungseinrichtung (25; 315-317) die mittels der Steuerungseinrichtung (25) durchgeführte Drosselsteuerung beendet, wenn die Ausfallerfassungseinrichtung (25; 201-214) die Erfassung eines Ausfalls in einem der Drosselsensoren (S1, S2) während der spezifischen Bestimmungsverzögerungszeit aufrecht erhält.
die Drosselsensoreinrichtung (18; S1, S2) eine Vielzahl von Drosselsensoren (S1, S2) umfaßt,
die Kurzzeitausfallsteuerungseinrichtung (25; 310-314) die rückgekoppelte Steuerung in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines normal arbeitenden Drosselsensors (S1, S2) durchführt, wenn die Ausfallerfassungseinrichtung (25; 201-214) einen Ausfall in einem der Drosselsensoren (S1, S2) erfaßt, und die Steuergröße auf den bestimmten Wert einstellt, wenn nicht bestimmt werden kann, ob ein normal arbeitender Drosselsensor (S1, S2) vorliegt, und
die Steuerungsbeendigungseinrichtung (25; 315-317) die mittels der Steuerungseinrichtung (25) durchgeführte Drosselsteuerung beendet, wenn die Ausfallerfassungseinrichtung (25; 201-214) die Erfassung eines Ausfalls in einem der Drosselsensoren (S1, S2) während der spezifischen Bestimmungsverzögerungszeit aufrecht erhält.
5. Elektronisches Drosselsteuerungsverfahren für eine
Brennkraftmaschine mit einem Drosselventil (15), einem
Beschleunigungspedal (26), einer Drosselsensoreinrichtung (18;
S1, S2) zur Erfassung einer Drosselöffnung des Drosselventils
(15), und einer Ansteuerungseinrichtung (16, 17, 32)
einschließlich eines Motors (16) und einer Kupplung (17) zum
elektrischen Ansteuern des Drosselventils (15) in Abhängigkeit
von einer Betätigung des Beschleunigungspedals (26),
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte
aufweist:
Erfassen (201-214) eines Sensorfehlers der Drosselsensoreinrichtung,
Steuern (301-314) der Ansteuerungseinrichtung mittels einer spezifischen Steuergröße, die zu Änderungen in der Betätigung des Beschleunigungspedals unterschiedlich ist, wenn der Sensorausfall erfaßt wird, und
Beenden (315-317) einer elektronischen Drosselsteuerung der Ansteuerungseinrichtung, nachdem der Sensorausfall während einer spezifischen Bestimmungsverzögerungszeit (t1 - t2) andauert.
Erfassen (201-214) eines Sensorfehlers der Drosselsensoreinrichtung,
Steuern (301-314) der Ansteuerungseinrichtung mittels einer spezifischen Steuergröße, die zu Änderungen in der Betätigung des Beschleunigungspedals unterschiedlich ist, wenn der Sensorausfall erfaßt wird, und
Beenden (315-317) einer elektronischen Drosselsteuerung der Ansteuerungseinrichtung, nachdem der Sensorausfall während einer spezifischen Bestimmungsverzögerungszeit (t1 - t2) andauert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Steuerungsschritt (301-314) die spezifische Steuergröße in
Abhängigkeit von der zum Zeitpunkt der Erfassung des
Sensorausfalls vorliegenden Beschleunigungspedalbetätigung
einstellt und den Motor während der spezifischen
Verzögerungszeit mittels der spezifischen Steuergröße ansteuert.
7. Steuerungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Beendigungsschritt (315-317) nach Ablauf
der spezifischen Bestimmungsverzögerungszeit die Kupplung
ausschaltet.
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