DE19806996A1 - Elektronisches Drosselsteuerungssystem mit einer Sensorausfallerfassungs- und Sicherheitsfunktion - Google Patents

Elektronisches Drosselsteuerungssystem mit einer Sensorausfallerfassungs- und Sicherheitsfunktion

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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.
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.
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.
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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