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Die Erfindung betrifft ein System zur Ausgangssteuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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In einem herkömmlichen Fahrzeug wird, sobald der Fahrer auf das Gaspedal drückt, der Gaszug, der mit dem Gaspedal verbunden ist, entsprechend der Tiefe bestätigt, mit der das Gaspedal heruntergedrückt wird, das Drosselventil des Luftansaugrohrs des Motors wird dadurch mechanisch betätigt, und der Lufteinlaß des Motors wird dadurch reguliert, um die Leistungsausgabe des Motors zu steuern.
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In den letzten Jahren hat sich, einhergehend mit dem Fortschritt der elektronischen Motorsteuertechnologie, das Interesse auf elektronische Drosselsteuersysteme konzentriert, die die Tiefe, in welche der Fahrer das Gaspedal herunterdrückt, elektrisch detektieren und das Drosselventil entsprechend der detektierten Tiefe bestätigen, um den Ausgang des Motors zu steuern.
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Beispiele nach dem Stand der Technik, die derartige elektronische Steuersysteme betreffen, umfassen das „Motorausgangs-Steuerverfahren”, offenbart in der japanischen Offenlegungsschrift
JP 02-201061 A , wo das Ziel-Drehmoment des Motors aus dem Grad der Gaspedalöffnung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl berechnet wird, und das Drosselventil mittels eines elektrischen Motors gemäß dem Berechnungsergebnis betätigt wird, um die Ausgangsleistung des Motors zu steuern.
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Die
US 5 388 562 A offenbart ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges mit einem ”limp home”-Schaltkreis, der im Falle der Erkennung einer Störung durch eine Überwachungseinrichtung in einer offenen Schleife wirkt. Arbeitet die Brennkraftmaschine in einem ”limp home”-Modus, wird die Brennstoffzufuhr zum Motor unterbrochen, falls die Drehzahl des Motors einen vorbestimmten Wert überschreitet, so dass die Weiterfahrt des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung mit begrenzter Geschwindigkeit fortgesetzt wird.
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Die
US 5 790 969 A offenbart ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine sowie mit einem für Vorwärtsfahrt bestimmten ”limp home” Schaltkreis und einem für Rückwärtsfahrt bestimmten weiteren ”limp home”-Schaltkreis. Beide Schaltkreise enthalten einen ”limp home”-Schalter. Bei einem ”limp home”-Betrieb in Vorwärtsrichtung befindet sich ein Getriebe in einem achten Vorwärtsgang. Die Wirksamkeit der beiden vorgenannten Schaltkreise setzt jeweils eine vorangehende Betätigung des ”limp home”-Schalters voraus.
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1. Feinsteuerung des Lufteinlasses
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Um den offiziellen Beschränkungen über verschiedene Emissionen, die jedes Jahr immer stringenter werden, mit einer derartigen Motorausgangssteuerung zu genügen, sollte der Motor einer ausgeklügelten Verbrennungssteuerung ausgesetzt werden, und dieses erfordert wiederum eine Feinsteuerung des Lufteinlasses, der den Verbrennungszustand bestimmt.
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Eine Motorsteuervorrichtung, die diese Methode verwendet, ist in der Lage, das Luft/Kraftstoffgemisch (das Verhältnis zwischen der Luftmenge, die in den Motor gesaugt wird zu jener des Kraftstoffes), das die Charakteristika des Motorabgases bestimmt, zu steuern, indem nicht nur die Menge des Kraftstoffs, welcher dem Motor zugeführt wird, sondern auch der Lufteinlaß in den Motor mit einem elektronischen Drosselsteuersystem reguliert wird, und es ist möglich geworden, die Gasemissionen zu reduzieren, indem eine ideale Verbrennungsbedingung in jedem Fahrzustand erreicht wird.
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2. Motor-Drehmomentensteuerung mit einem hohen Freiheitsgrad
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Während es der Einsatz eines derartigen elektronischen Drosselsteuersystems ermöglicht hat, den Motorausgang in Abstimmung mit der Fahraktion des Fahrers entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs zu steuern, ist es auch ermöglicht worden, die Steuerung der Ausgangsleistung entsprechend dem Erfordernis des Motors wunschgemäß einzustellen und dadurch die gewünschten Motorausgangsleistungs-Charakteristika mit einem hohen Freiheitsgrad zu erreichen.
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Bei kürzlich entwickelten Motoren, bei welchen die Verbrennung mit einem sehr verdünnten Kraftstoff-Luft-Gemisch abläuft, wie in direkt eingespritzten Motoren, anscheinend im Widerspruch zu den Erfordernissen reduzierter Kraftstoffverbrennung, unterdrückter Emissionen und erhöhter Leistungsausgabe, wobei die Umschaltung zwischen normaler Verbrennung und Verbrennung mit einem verdünnten Kraftstoff-Luftgemisch bei konstant gehaltener Gaspedalstellung, d. h. bei konstantem Bedarf des Fahrers nach Motordrehmoment, durchgeführt wird, ist es darüber hinaus notwendig, den Lufteinlaß zum Motor zu steuern, um Fluktuationen im Ausgangsdrehmoment des Motors zu mindern. Verglichen mit früheren Motoren mit verdünnter Verbrennung, ziehen direkt eingespritzte Motoren einen weiteren Bereich der Lufteinlaßsteuerung nach sich, weil die Kraftstoff-Luft-Mischung sehr viel verdünnter ist, und der Lufteinlaß eine entsprechend feinere Steuerung als vorher erfordert.
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3. Kollektive Steuerung des Motorausgangs
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Um den Lufteinlaß (das Drehmoment) des Motors zu steuern, sieht der Stand der Technik eine Vorrichtung vor, die den Motor-Leerlauf steuert, indem die Luftmenge, die durch einen Luftkanal geführt wird, der das Drosselventil umgeht, während des Leerlaufs, d. h. wenn das Drosselventil geschlossen ist, reguliert.
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Weiterhin sind, um die Ausgangsleistung des Motors zu steuern, indem das Drosselventil nur in einem spezifischen Fahrzustand reguliert wird, ein Fahrtregler, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem durch den Fahrer vorbestimmten Niveau durch Rückkopplung zu regulieren, und eine Antischlupfregelung, um die Ausgangsleistung des Motors zu beschränken, wenn die Reifen beim Anfahren auf einer rutschigen Fahrbahn durchdrehen, verfügbar.
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Diese Methoden der Motorausgangssteuerung ermöglichen eine kollektive Steuerung mit einer elektrischen Drosselventil-(ETV-)Steuereinheit, und tragen zur Vereinfachung der gesamten Systemkonfiguration des Motors und zu einer hochpräzisen Motorausgangssteuerung bei.
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Aufgrund seiner äußerst wichtigen Funktionen, die Ausgangsleistung des Motors wie oben festgestellt zu steuern, ist das ETV-Steuersystem so ausgelegt, daß es eine anormale Erhöhung der Motordrehzahl nicht erlaubt, sogar wenn das System ausfällt.
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Genauer gesagt, wenn der Drosselventilsteuermotor außer Funktion gesetzt wird, normalerweise indem die Treiberschaltung für den Drosselventilsteuermotor abgeklemmt oder kurzgeschlossen wird, die Zündspule abgeklemmt wird oder jeder andere ähnliche Grund eintritt, wird das Drosselventil von der Motorsteuerung freigegeben, indem die Stromversorgung zum Drosselventilsteuermotor unterbrochen wird, und ein leistungsreduzierter Betrieb (limp-home operation oder Betrieb zur Zurückkehrung in den Ausgangszustand) wird mit einem Mechanismus durchgeführt, um das Drosselventil in einer vorbestimmten Position mechanisch zu fixieren. Folglich kann die Fahrzeugführung während des leistungsreduzierten Betriebs (limp-home operation) und die Sicherheit während des Systemausfalls verbessert werden.
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Die Wirkungsweise einer Vorrichtung entsprechend dem Stand der Technik wird nachstehend mit Bezug auf ein Zeitdiagramm, das hierbei als 2 dargestellt ist, beschrieben.
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Das Zeitdiagramm der 2 veranschaulicht von den Zeitpunkten T1 bis T6, wie der Motor und das Fahrzeug sich verhalten, wenn zum Zeitpunkt T1 das Gaspedal von einem völlig geschlossenen Zustand nach APS1 geöffnet wird, zum Zeitpunkt T3 von APS1 zum völlig geschlossenen Zustand geschlossen wird, und wieder geöffnet wird vom völlig geschlossenen Zustand zur Position von APS1 vom Zeitpunkt T5 bis T6.
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Zunächst gibt die Motordrehzahl bis zum Zeitpunkt T1 den Leerlauf an, wobei das Gaspedal völlig geschlossen ist, und zum Zeitpunkt T1 wird der Wählhebel aus seiner neutralen Position in die Fahrtstellung (Bereich D) zum Zeitpunkt T1 gebracht, und zusammen damit wird das Drosselventil durch eine ETV-Einheit nach TPS1 geöffnet. Wenn jedoch, nachdem ein weiterer Schaltvorgang auf die zweite Geschwindigkeit durch die Getriebesteuereinheit (TCU) zum Zeitpunkt T2 bewirkt wird, eine Abnormalität im ETV-System zum Zeitpunkt TF eintritt und sich das Drosselventil weiter nach TPS2 öffnet, werden sich die Motordrehzahl (Ne) und die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) gegen den Willen des Fahrers zu einem höheren Geschwindigkeitsbereich hin verändern.
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Obwohl der Fahrer die Unregelmäßigkeit merkt und seinen oder ihren Fuß zum Zeitpunkt T3 vom Gaspedal nimmt, wird die Drosselöffnung bis zum Zeitpunkt T4 auf TPS2 gehalten, wenn eine ECU die Unregelmäßigkeit im ETV-System detektiert und die Stromversorgung zum Motor, der das Drosselventil betreibt, abschaltet. Daraufhin reduziert das Freigeben des Drosselventils von der Motorsteuerung und dessen mechanische Schließung auf eine voreingestellte, fehlersichere Öffnung (TPS3) allmählich die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) von VS1, und die Motordrehzahl (Ne) nähert sich auch dem Wert Ne1.
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Daraufhin, wenn der Fahrer zum Zeitpunkt T5 wieder auf das Gaspedal tritt, findet ein Schaltvorgang von der zweiten in die erste Geschwindigkeit statt, da die TCU die zu wählende Stufe einer Geschwindigkeitsänderung gemäß der Gaspedalöffnung und der Motordrehzahl bestimmt. Eine Geschwindigkeitsänderung findet jedoch in einem Zustand statt, in dem die Drosselventilöffnung blockiert auf TPS3 bleibt und außerdem das Lufteinlaßvolumen konstant ist, und die Fahrzeuggeschwindigkeit fällt einmal augenblicklich mit einer ruckartigen Geschwindigkeitsänderung auf VS2 ab und steigt wieder an, wobei die Motordrehzahl auch auf den Wert Ne2 ansteigt. Daraufhin, wenn der Fahrer seinen oder ihren Fuß vom Gaspedal nimmt, findet erneut ein Schaltvorgang in die zweite Geschwindigkeit statt, und die Motordrehzahl wird auf Ne1 abfallen.
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Des Weiteren beschäftigt sich die Lehre der
DE 43 13 993 A1 mit der Situation, in welcher ein Drosselventil nicht in die vollständig geschlossene Position bewegt werden kann. Hierfür wird vorgeschlagen, eine vorgesehene Kupplung zu entkoppeln, so dass eine Rückholfeder das Drosselventil vollständig schließt. Außerdem wird das Vorsehen einer Beipass-Passage mit einem Beipass-Steuerventil gelehrt, wobei beim Auftreten einer Abnormaliät der Öffnungsgrad des Beipass-Steuerventils als Funktion der Gaspedaleindrückung gesteuert wird.
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Ferner ist aus der
US 4,635,508 ein Sicherheits-Steuergerät für ein Automatikgetriebe eines Motorfahrzeuges bekannt.
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Aufgabe und Lösung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Ausgangssteuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs zu schaffen, mit welcher im Falle einer Störung in dem Stellglied für die Drosselklappe und/oder der Stromversorgung zu dem Stellglied einen Übergang auf einen „limp home”-Betrieb auf vergleichsweise einfache Weise zu ermöglichen, ohne dass der Fahrer des Fahrzeugs mit dem Umschalten auf diesen Betriebszustandes belastet wird und ohne dass es bei diesem Übergang zu einer ruckartigen Änderung der Fahrgeschwindigkeit kommt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 die Gesamtkonfiguration eines Ausgangssteuersystems für Automobilmotoren;
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2 ein Zeitdiagramm, um den Betrieb einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zu beschreiben;
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3 ein Zeitdiagramm, um den Betrieb einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben;
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4 ein Zeitdiagramm, um den Betrieb einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben; und
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5 ein Flußdiagramm, das den Betrieb verschiedener Steuereinheiten veranschaulicht, um ein Gesamtsteuersystem entsprechend der Erfindung zu beschreiben.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1:
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Nachstehend wird ein Ausgangssteuersystem für Automobilmotoren beschrieben, welches eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die Zeichnungen ist.
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1 veranschaulicht die Gesamtkonfiguration dieser ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Pfeile im Diagramm stellen die Signalflüsse (Information) zwischen den entsprechenden Sensoren, Betriebseinheiten und Stellgliedern dar. Zunächst bezeichnet in 1 Bezugszeichen 1 einen üblichen Automobilmotor; 2 ein Getriebe, welches mit der Ausgangswelle des Motors 1 verbunden ist; und 3 ein in das Luftansaugrohr des Motors 1 eingepaßtes Drosselventil, um den Lufteinlaß zum Motor 1 einzustellen.
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Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Drosselöffnungssensor (TPS), um die Position des Drosselventils 3 zu erfassen; 5 ein Stellglied (elektrischer Motor), der entsprechend einem Steuersignal von der Drosselventilsteuereinheit 9 wirkt, um das Drosselventil 3 zu betätigen; und 8 einen Gaspedal-Öffnungssensor (APS), um die Position des Gaspedals, welches durch den Fahrer bedient, wird zu erfassen.
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Die Öffnungsinformation vom Gaspedalöffnungssensor (APS) 8 besteht, da sie ein wesentliches Signal zu Bestimmung des Motorausgangs ist, in dieser Ausführungsform der Erfindung in einer Doppelstruktur. Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Motorsteuereinheit (ECU) zum Erkennen des vom Fahrer angeforderten Motorausgangs aus dem Ausgangs von dem APS 8, wobei, neben anderen Faktoren, um die Anforderung zu erfüllen, die zugeführte Kraftstoffmenge, die des Lufteinlaßes und der Zündzeitpunkt berechnet werden und die Motorausgangsleistung auf dieser Basis gesteuert wird.
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Alle Bezugszeichen 6, 7 und 12 bezeichnen Stellgleider, die mit Signalen der ECU 10 gesteuert werden, wobei 6 einen Injektor bezeichnet, um dem Motor 1 Kraftstoff zuzuführen; 7 eine Zündkerze, um den Kraftstoff, der im Motor 1 verbrannt werden wird, zu zünden; und 11 eine Getriebesteuereinheit TCU, um die Stufe der Geschwindigkeitsänderung des Getriebes 2 zu steuern, an einer Kommunikation von Information mit der ECU 10 teilzunehmen und Information über die Stufe der Geschwindigkeitsänderung zum Motor 1 zu übertragen. Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Relais für die Stromversorgung zum Drosselventilstellglied (elektrischer Motor) 5; und 13 eine Batterie, um den elektrischen Motor 5 über das Stromversorgungsrelais 12 mit Strom zu versorgen.
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Übrigens bilden in dieser Konfiguration der elektrische Motor 5, die Drosselventilsteuereinheit 9 und das Stromversorgungsrelais 12 einen Fahrtregler; die Drosselventilsteuereinheit 9 und die ECU 10 bilden eine Fehlerbestimmungseinrichtung; und die ECU 10 und die TCU 11 bilden eine Festlegungseinrichtung für die Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Als nächstes wird die Steuerungsfunktion durch diese Ausführungsform 1 unter Bezug auf das Zeitdiagramm der 3 beschrieben. Dieses Zeitdiagramm veranschaulicht, wie sich der Motor und das Fahrzeug verhalten, wenn das Gaspedal zum Zeitpunkt T31 vom gänzlich geschlossenen Zustand auf APS 31 geöffnet wird, zum Zeitpunkt T33 vom völlig geöffneten Zustand zum völlig geschlossenen Zustand geschlossen wird und, nachdem es wieder auf die Position APS31 geöffnet war, zum Zeitpunkt T36 völlig geschlossen wird.
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Zunächst ist die Motordrehzahl (Ne), bis zum Zeitpunkt T31, wo das Gaspedal völlig geschlossen ist, auf Leerlaufniveau. Dann wird der Wählhebel zum Zeitpunkt T31 von der neutralen Position in den Fahrbereich (D-Bereich) geschoben, und damit einhergehend wird das Drosselventil 3 durch die Drosselventilsteuereinheit 9 auf TPS31 geöffnet.
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Wenn, nachdem zum Zeitpunkt T31 ein Verschieben auf die zweite Geschwindigkeit durch die TCU 11 bewirkt wird, zum Zeitpunkt TF eine Abnormalität im ETV-System auftaucht, und das Drosselventil 3 weiter auf TPS32 geöffnet wird, erhöhen sich die Motordrehzahl (Ne) und die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) gegen den Willen des Fahrers. Zum Zeitpunkt TF wird das Verhalten des Motors und des Fahrzeugs deutlich angezeigt, wenn sich das ETV-System in einem abnormalen Zustand befindet. Übrigens umfassen denkbare Gründe für die Abnormalität im ETV-System eine Fehlfunktion in der TPS4, dem elektrischen Motor 5, dem Stromversorgungsrelais 12 oder der Verdrahtung für die Stromquelle 13.
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Der Fahrer, der die Abnormalität merkt, nimmt zum Zeitpunkt T33 seinen oder ihren Fuß vom Gaspedal, aber die Drosselöffnung (TPS) wird bis zum Zeitpunkt T34 auf TPS32 gehalten, wenn die ECU 10 die Systemstörung detektiert und die Stromversorgung von der Batterie 3 zum Motor 5, der das Drosselventil 3 antreibt, abklemmt. Danach wird die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) allmählich von VS1 reduziert, da die TPS die Drosselöffnung zu der mechanisch eingestellten ausfallsicheren Öffnung (TPS33) schließt, und die Motordrehzahl (Ne) nähert sich auch Ne 31.
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Gleichzeitig mit der Bestimmung des Fehlers wird die Fehlerinformation durch TPS4 zur TCU 11 über die Drosselventilnsteuereinheit 9 und die ECU 10 übertragen. Die TCU 11 legt die Stufe der Geschwindigkeitsänderung des Getriebes 2 auf die dritte Geschwindigkeit fest. Danach wird das Fahrzeug nicht auf die Gaspedalbetätigung reagieren, selbst wenn der Fahrer zwischen den Zeitpunkten T35 und T36 wieder auf das Gaspedal tritt, da die Stufe der Geschwindigkeitsänderung auf die dritte Geschwindigkeit fixiert ist, und stattdessen wird weder eine abnormale Erhöhung in der Motordrehzahl noch ein Ruck in der Karosserie aufgrund einer Geschwindigkeitsänderung auftreten, sondern das Fahrzeug wird ruckfrei weiterfahren, wobei die Motordrehzahl (Ne) auf Ne 31 und die Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) auf VS32 gehalten werden. Darüber hinaus wird der Fahrer, indem das Fahrzeug dem Beschleunigungsvorgang nicht folgt, in die Lage versetzt, die Fehlfunktion des Fahrzeugs wahrzunehmen, ohne beunruhigt zu werden.
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Wie oben beschrieben, wird der Fahrer während des leistungsreduzierten Fahrbetriebs (limp-home driving) von dem unangenehmen Gefühl beim Fahrzeugfahren, welches durch Änderungen der Motordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit infolge von Änderungen von Lasten am Motor und infolge Geschwindigkeitsänderungen durch die Gaspedalbetätigung des Fahrers verursacht wird, entlastet, indem die Stufe der Geschwindigkeitsänderung während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs auf eine hohe Geschwindigkeit festgelegt wird.
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Ausführungsform 2
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4 veranschaulicht das Verhalten des Motors und des Fahrzeugs, wenn eine Abnormalität im ETV-System während der Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs aufgetreten ist.
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Da es unmöglich ist, eine Stufe einer Geschwindigkeitsänderung für eine hohe Geschwindigkeit zu wählen, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt, wird ein minimales Maß an Fahrbahrkeit dadurch sichergestellt, daß die Motordrehzahl (der Motorausgangs) beschränkt wird, indem die Kraftstoffzufuhr zu einem vorbestimmten Zylinder oder zu Zylindern gestoppt wird, oder indem der Motorausgang eingestellt wird, indem die Anzahl an Zylindern, zu welchen die Kraftstoffzufuhr gestoppt werden soll, entsprechend des Grads der Gaspedalbetätigung des Fahrers geändert wird.
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Nachstehend wird der Steuerbetrieb dieser Ausführungsform 2 unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm der 4 beschrieben. Dieses Zeitdiagramm veranschaulicht, wie sich der Motor und das Fahrzeug verhalten, wenn das Gaspedal zum Zeitpunkt T41 von einem völlig geschlossenen Zustand auf APS41 geöffnet wird, zum Zeitpunkt T43 vom völlig geöffneten zum völlig geschlossenen Zustand geschlossen wird und, nachdem es zum Zeitpunkt T45 wieder völlig auf die APS41-Position geöffnet wird, zum Zeitpunkt T46 völlig geschlossen wird.
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Zunächst sind die Motordrehzahlen (Ne) bis zum Zeitpunkt T41 auf Leerlaufniveau, da das Gaspedal völlig geschlossen ist. Dann wird der Wählhebel zum Zeitpunkt T41 von der neutralen Position in den Fahrbereich (D-Bereich) geschoben, und einhergehend damit wird das Drosselventil 3 mittels der Drosselventilsteuereinheit 9 auf TPS41 geöffnet.
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Wenn eine Abnormalität im ETV-System zum Zeitpunkt TF auftritt, nachdem ein Verschieben auf die zweite Geschwindigkeit zum Zeitpunkt T42 durch die TCU 11 bewirkt ist, und das Drosselventil 3 weiter auf TPS42 geöffnet wird, werden sich die Motordrehzahl (Ne) und die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) gegen den Willen des Fahrers erhöhen. Zum Zeitpunkt TF wird das Verhalten des Motors und des Fahrzeugs heftig angezeigt, wenn sich das ETV-System in einem abnormalen Zustand befindet. Übrigens umfassen bemerkbare Gründe für die Abnormalität im ETV System eine Fehlfunktion in der TPS4, dem elektrischen Motor 5, dem Stromversorgungsrelais 12 oder der Verdrahtung für die Stromquelle 13.
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Der Fahrer, der die Abnormalität bemerkt, nimmt seinen oder ihren Fuß zum Zeitpunkt T43 vom Gaspedal, aber die Drosselöffnung (TPS) wird bis zum Zeitpunkt T44 auf TPS42 gehalten, wenn die ECU 10 die Systemstörung detektiert und die Stromversorgung von der Batterie 13 zum Motor 5, der das Drosselventil 3 antreibt, unterbricht. Danach wird die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) von Vs41 allmählich reduziert, da die TPS die Drosselöffnung auf eine mechanisch eingestellte fehlersichere Öffnung (TPS43) schließt, und die Motordrehzahl (Ne) nähert sich auch auf Ne42.
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In dieser Ausführungsform wird das Fahrzeug nicht auf die Gaspedalbetätigung reagieren, auch wenn der Fahrer zwischen den Zeitpunkten T44 und T45 das Gaspedal wieder auf APS41 niederdrückt, gleichzeitig mit der Bestimmung der Fehlfunktion die Kraftstoffzufuhr zu einem vorbestimmten Zylinder oder zu Zylindern gestoppt wird (Kraftstoffunterbrechung), sondern das Fahrzeug wird ruckfrei weiterfahren, wobei sich die Motordrehzahl (Ne) auf Ne42 nähert und gehalten wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) auf Vs42.
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Als nächstes, wenn der Fahrer zwischen den Zeitpunkten T44 und T45 wieder das Gaspedal auf APS41 tritt und der Grad, auf welchen das Gaspedal niedergedrückt wird, nicht weniger als ein vorbestimmter Grad (APS42) beträgt, nachdem die Kraftstoffzufuhr zu einem vorbestimmten Zylinder oder Zylindern (Kraftstoffunterbrechung) gleichzeitig mit der Bestimmung des Fehlers gestoppt wird, wird gefolgert, daß der Fahrer einen höheren Motorausgang anfordert und der Motorausgang wird erhöht, indem die Anzahl der von der Kraftstoffzufuhr abgeschnittenen Zylinder reduziert wird, was im Verhalten eine geringfügig erhöhte Motordrehzahl (Ne) auf Ne43 und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) auf Vs43 zur Folge hat.
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In beiden Fällen gewährleistet der Motor 1 eine ruckfreie Fahrt, während Stöße auf das Fahrzeug zurückgehalten werden, indem auf die Gaspedalbetätigung des Fahrers überhaupt nicht oder nur eingeschränkt reagiert wird. Durch die Fehlfunktion, dem Fahrzeuglauf überhaupt zu folgen, oder nur mit einer schlechten Empfindlichkeit zu folgen, versetzt die Gaspedalbetätigung den Anwender in die Lage, Schwierigkeiten mit dem Fahrzeug zu erkennen.
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Insbesondere wenn das Fahrzeug rückwärts fährt, wobei der Wählhebel in die Rückwärtsposition eingelegt ist, befindet sich der Fahrer in einer unzweckmäßigen Position und empfindet es oft als schwierig, das Gaspedal feinfühlig zu betätigen. Folglich ist es gut vorstellbar, daß, abhängig von der geometrischen Beziehung zwischen dem Gaspedal und dem Fuß des Fahrers, der es betätigt, ein Ruck der Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeuges den Fahrer dazu veranlaßt, das Pedal unbeabsichtigt weiter niederzudrücken. Daher wird es als eine Funktion von kritischer Bedeutung angesehen, den Motorausgang zu reduzieren und die Variation des Ausgangs zu der Zeit eines Systemfehlers zu unterdrücken.
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Wie oben beschrieben, wird das minimale Niveau der Fahrbarkeit dadurch sichergestellt, daß die Motordrehzahl (der Motorausgang) durch den Stopp der Kraftstoffzufuhr zu einem vorbestimmten Zylinder oder zu Zylindern beschränkt wird, oder durch Einstellen des Motorausgangs, indem die Anzahl der Zylinder, zu welchen die Kraftstoffzufuhr gestoppt wird, entsprechend dem Grad der Gaspedalbetätigung durch den Fahrer geändert wird, weil es unmöglich ist, eine Stufe einer Geschwindigkeitsänderung für eine höhere Geschwindigkeit auszuwählen, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt.
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Ausführungsform 3
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5 ist ein Flußdiagramm, um die Steuerungsverfahren entsprechend der Erfindung gemeinsam zu veranschaulichen.
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In dem Diagramm beziehen sich die Prozeßschritte 501 bis 511 auf Steuerungen, die durch die Drosselventilsteuereinheit (ETV) 9 bewirkt werden, um das Drosselventil elektrisch zu steuern; Prozeßschritte 521 bis 529 auf jene, die von der Motorsteuereinheit (ECU) 10 bewirkt werden; und Prozeßschritte 531 bis 537 auf jene, die von der Getriebesteuereinheit (TCU) 11 bewirkt werden. In dem Diagramm zeigen die Kommunikationsprozesse 1, 2 und 3 den Inhalt der kommunizierten Information und die Zeitläufe der Kommunikation zwischen verschiedenen Steuereinheiten an.
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Beschreibung der Steuerungen durch die ETV 9 Zunächst wird, beim Prozeßschritt 501, die gegenwärtige Stellung des Drosselventils 3 vom Drosselöffnungssensor 4 als der TPS-Wert eingelesen, und als nächstes wird beim Prozeßschritt 502 die Abweichung (ΔTPS) von der Drosselventilzielposition (Ziel-TPS-Wert), der von der ECU 10 durch den Kommunikationsprozeß 1 geliefert wird, berechnet.
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Dann wird beim Prozeßschritt 503 die Steuergröße durch den elektrischen Motor 5 entsprechend ΔTPS berechnet, um eine Konvergenz zur Drosselventilzielposition zu erreichen, und, als nächstes beim Prozeßschritt 504, wird ein elektrisches Signal, das dieser Steuergröße entspricht, dem elektrischen Motor 5, der das Drosselventil 3 betätigt, zugeführt, um den elektrischen Motor 5 in Bewegung zu setzen, und dadurch das Drosselventil 3 in ihren Zielöffnungsgrad zu steuern.
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Gleichzeitig wird auf der Basis des Ausgangs des Drosselöffnungssensors 4 überwacht, ob der elektrische Motor 5 auf dem entsprechend dem gegenwärtigen TPS-Niveau erwarteten Steuerwert arbeitet oder nicht, und beim Prozeßschritt 505 wird detektiert, daß eine Abnormalität im elektrischen Motor 5 aufgetreten ist, um zu verhindern, daß der elektrische Motor 5 von der ETV 9 gesteuert wird, und die Fehlfunktion des elektrischen Motors 5 wird dadurch festgestellt.
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Wenn die Entscheidung 506 findet, daß die Verarbeitung gegen die Motorfehlfunktion bereits stattfindet, wird das Stromversorgungsrelais 12 direkt beim Prozeßschritt 511 ausgeschaltet; die Motorsteuerung wird freigegeben, um das Drosselventil 3 auf ein vorbestimmtes Niveau, das mechanisch bestimmt ist, zu setzen; und der Steuermodus ist festgesetzt als ein Verarbeitungsmodus gegen die Motorfehlfunktion. Wenn jedoch die Entscheidung 506 findet, daß keine Bearbeitung gegen eine Motorfehlfunktion stattfindet und die Entscheidung 507 darüberhinaus keine gegenwärtige Motorfehlfunktionen findet, wird ein Zeitgeber zur Bestätigung der Behebung der Motorfehlfunktion auf einen vorbestimmten Zählerstand initialisiert, um die Verarbeitung zu vollenden.
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Wenn anderseits die Entscheidung 507 eine gegenwärtige Motorfehlfunktion findet, wird der vorbestimmte Zählerstand, auf welchen der Zeitgeber zur Bestätigung der Behebung der Motorfehlfunktion bei Prozeßschritt 509 initialisiert war, bei Prozeßschritt 508 zurückgezählt, und wenn das Zählen vollendet ist, d. h. die Periode, in welcher die Entscheidungseinheit 510 eine über eine vorbestimmte Länge anhaltende Motorfehlfunktion findet, wird die vorgenannte Verarbeitung gegen die Motorfehlfunktion beim Prozeßschritt 511 vollendet, wobei gleichzeitig die ECU 10 über die andauernde Verarbeitung gegen die Motorfehlfunktion über den Kommunikationsprozeß 2 in Kenntnis gesetzt wird.
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Beschreibung der Steuerabläufe innerhalb der ECU
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Die Tiefe, auf die der Fahrer das Gaspedal niederdrückt, wird aus dem Ausgang vom APS8 als das Ausgangsniveau, das der Fahrer vom Motor 1 anfordert, detektiert; die Zieldrosselöffnung zur Erreichung der geforderten Ausgangsleistung des Motors 1 in Übereinstimmung mit diesem APS Niveau und der gegenwärtigen Motordrehzahl Ne wird aus einer Tabelle berechnet, die im voraus beim Prozeßschritt 521 gespeichert ist, und diese Information über die Zieldrosselöffnung wird zur ETV-Steuereinheit 9 mit Hilfe des Kommunikationsprozesses 1 übertragen.
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Danach wird beim Prozeßschritt 522 die Kraftstoffzuführungsmenge entsprechend der Betriebsbedingung des Motors 1 berechnet. Wenn die Entscheidung 523 feststellt, daß beim Prozeßschritt 511 keine ETV-Information über eine Motorfehlfunktion von der ETV-Steuereinheit 9 über den Kommunikationsprozeß 2 empfangen wurde, wird dem Einspritzer 6 beim Prozeßschritt 529 ein Ansteuersignal zugeführt, so daß die Kraftstoffmenge, die beim Prozeßschritt 522 berechnet wurde, allen Zylindern wie gehabt zugeführt wird. Oder, wenn Entscheidung 523 irgendeine Motorstörung feststellt, wird die Information über die Motorstörung über den Kommunikationsprozeß 3 zur TCU 11 übertragen; und wenn die Entscheidung 524 feststellt, daß sich das Fahrzeug in einem Fahrzustand vorwärts befindet, oder wenn die Entscheidung 525 einen neutralen Zustand feststellt, wird dem Einspritzer 6 beim Prozeßschritt 529 ein Ansteuersignal direkt zugeführt.
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Als nächstes wird, wenn die Entscheidung 525 feststellt, daß das Fahrzeug rückwärts fährt (im R-Bereich fährt), beim Prozeßschritt 560 eine Reduktion des Motorausgangs durchgeführt, indem die Kraftstoffzufuhr zu einem spezifischen Zylinder oder zu Zylindern unterbrochen wird. Der Ausgang kann beim Prozeßschritt 527 durch die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu zwei Zylindern reduziert werden, aber wenn die Entscheidung 526 beim Prozeßschritt 528 eine Gaspedalöffnung von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert (APS42) feststellt, wird, zusätzlich zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu 2 Zylindern, die Anzahl der Zylinder, zu denen die Kraftstoffzuführung unterbrochen wird, reduziert auf einen, und dem Einspitzer wird ein Signal zur Kraftstoffzufuhr für einen vorbestimmten Zylinder zugeführt, um die weitere Anforderung des Fahrers nach Motorausgangsleistung auf minimale Weise zu erfüllen.
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Eine Kraftstoffabschaltung wird in der Weise erreicht, daß, unter Berücksichtigung der Vibration und des Ausgangs des in Betracht gezogenen Motors, nicht 2 oder mehrere aufeinanderfolgende Zylinder beeinflußt werden: z. B., wenn es ein Vierzylindermotor ist, wird die Kraftstoffzufuhr zum zweiten und zum vierten Zylinder unterbrochen, so wie im Fall dieser Ausführungsform, oder wenn es sich um einen Sechszylindermotor handelt, wird die Kraftstoffzufuhr zum dritten und zum zweiten Zylinder unterbrochen.
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Steuereinrichtungen innerhalb der TCU
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Die Entscheidung 531 bewertet, ob der Wählhebel eines Fahrzeugs mit Automatikgetriebe (AT) in einer Vorwärts- oder in einer Rückwärtsposition ist, und beim Prozeßschritt 532 wird eine vorab gespeicherte Stufe einer Geschwindigkeitsänderung entsprechend der gegenwärtigen Öffnung des Gaspedals (APS-Ausgang) und der Motordrehzahl (Ne) gewählt. Wenn die Entscheidung 531 feststellt, daß der Wählhebel in der Rückwärtsposition ist, wird beim Prozeßschritt 533 die Stufe einer Geschwindigkeitsänderung für den R-Bereich gewählt.
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Als nächstes wird dem Stellglied des Getriebes 2 beim Prozeßschritt 537 ein Signal zum Wechsel des AT auf die gewählte Stufe der Geschwindigkeitsänderung zugeführt, es sei denn, Information über die Behebung einer Motorstörung wird von der ECU 10 über den Kommunikationsprozeß 3 übertragen. Oder, umgekehrt, die Entscheidung 534 stellt fest, daß Information über die Behebung einer Motorstörung über Kommunikationsprozeß 3 übertragen worden ist, und die Entscheidung 535 stellt fest, daß der AT-Wählhebel in einer Vorwärtsposition ist, wird bei Prozeßschritt 536 die Stufe der Geschwindigkeitsänderung in die dritte Geschwindigkeit gewählt, und dem Stellglied wird beim Prozeßschritt 537 ein Signal zum Wechsel in die dritte Geschwindigkeit zugeführt.
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Was die dritte Geschwindigkeit der Stufe einer Geschwindigkeitsänderung beim Prozeßschritt 536 betrifft, so ist eine hohe Geschwindigkeit, die weniger empfindlich gegenüber Änderungen im Lufteinlaß ist und einem Ruck beim Wechsel der Fahrstufe weniger unterliegt, geeignet. Wenn der Motor jedoch tatsächlich eine Störung aufweist, wird die Fahrzeuggesschwindigkeit von der Lufteinlaßmenge in den Motor bestimmt, bei einer Drosselventilöffnung, die mechanisch bestimmt ist, indem das Drosselventil 3 von der Motorsteuerung und der Fahrtzeugzielgeschwindigkeit, die zur Zeit erreicht werden soll, getrennt wird. Entsprechend wird in dieser Ausführungsform die dritte Geschwindigkeit gewählt, trotz der Tatsache, daß die höchste Stufe einer Geschwindigkeitsänderung die vierte Geschwindigkeit ist.
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Wie oben beschrieben, kann – in einem Fahrzeug mit automatischem Getriebe, das mit einem elektronischen Drosselsteuersystem ausgestattet ist, wenn das elektronische Drosselsteuersystem wie etwa ein Drosselventilsteuermotor oder Ähnliches nicht mehr normal arbeitet – die Erhöhung in der Motorbeschleunigung und der Ruck auf die Karosserie aufgrund eines unnötigen Geschwindigkeitsänderungsvorgangs reduziert werden, indem die Energiezufuhr zum Motor gestoppt wird, um das Drosselventil vom Steuersystem zu trennen, indem das Drosselventil 3 mechanisch in einer voreingestellten Position fixiert wird, und dann die Stufe der Geschwindigkeitsänderung auf einer hohen Geschwindigkeit fixiert wird, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt.
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Oder, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt, wird das Fahrzeug in die Lage versetzt, ruckfrei zu laufen, indem die Kraftstoffzufuhr zu einem spezifischen Zylinder oder zu Zylindern passend zur Betriebsbedingung des Motors gestoppt wird, um den Motorausgang zu reduzieren; sekundäre Störungen, die sich ansonsten aus einer Motorbeschleunigung und einem Ruck in der Karosserie ergeben – infolge einer Fehlbedienung oder Ähnlichem durch den unnötigerweise, im Fall einer abnormalen Funktion beunruhigten Fahrer – werden verhindert und der Fahrer wird in die Lage versetzt, den Fehler im Fahrzeug mit Gelassenheit zu erkennen.
