DE19944044A1

DE19944044A1 - Drosselsteuerung für einen Motor

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Publication number: DE19944044A1
Application number: DE19944044A
Authority: DE
Inventors: Isamu Kazama; Hiroshi Iwano; Hiraku Ooba
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: DE19944044C2; JP2000097073A; US6276333B1; JP3593896B2

Abstract

Eine Drosselbetätigungseinrichtung verändert einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Drosselventils bei einem Motor als Antwort auf ein Steuersignal, unabhängig von einer Betätigung des Fahrpedals durch den Fahrer. Eine Steuereinheit des Motors bestimmt ein Soll-Moment (oder eine veränderliche Größe, die das Soll-Moment repräsentiert) in Übereinstimmung mit einem Öffnungsgrad des Fahrpedals, und steuert den tatsächlichen Öffnungsgrad der Drossel normalerweise in einer normalen Betriebsart, die auf dem Soll-Moment basiert. In einem vorbestimmten Betriebsbereich, in dem die Drosselöffnung zu sensibel auf eine Änderung des Soll-Moments reagiert, steuert die Steuereinheit den Drosselöffnungsgrad in einer beschränkten Betriebsart in Übereinstimmung mit einem Parameter, wie dem Öffnungsgrad des Fahrpedals, unabhängig vom Soll-Moment.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerungstechnik und insbesondere ein System und/oder ein Verfahren zur Steuerung des Öffnungsgrades eines Drosselventils.

Die japanische Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 4(1992)-101037 zeigt ein Motorsteue rungssystem zur Bestimmung eines Soll-Drosselöffnungsgrades, basierend auf einem Soll-Motormoment, das in Übereinstimmung mit einem Öffnungsgrad eines Fahrpedals berechnet wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Wenn die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des Drosselventils und dem Motor moment, wie in der Fig. 15 gezeigt, nicht linear ist, können geringe Schwankungen des Soll-Moments im Bereich einer großen Drosselöffnung eine übermäßige Antwort des Öffnungsgrades des Drosselventils verursachen, was in einer unerwünschten Drehmo mentschwankung resultiert. Die Ursache dafür liegt in einer derartig gekrümmten Cha rakteristik, daß im Bereich der kleinen Drosselöffnung, bei der die Drosselöffnung relativ klein ist, eine Änderung des Öffnungsgrades der Drossel aufgrund einer Änderung des Drehmoments relativ klein ist, und daß im Bereich der großen Öffnungen das Verhältnis der Änderung im Öffnungsgrad der Drossel als Antwort auf die Änderung des Drehmo ments größer wird.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren be reitzustellen, das eine übermäßige Antwort beim Öffnungsgrad des Drosselventils auf kleine Änderungen eines Eingangsparameters, wie beispielsweise einem Soll-Moment, verhindert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Motorsteuerungsvorrichtung:

- eine Betätigungseinrichtung zur Steuerung eines tatsächlichen Drosselöffnungsgra des als Antwort auf ein Drosselsteuerungssignal, unabhängig von einer Betätigung des Fahrpedals;
- eine Fahrpedaleingabevorrichtung (beispielsweise Teile 7 und 12) zum Erzeugen ei nes Fahrpedalsignals, das einen Fahrpedalöffnungsgrad repräsentiert, der von einem minimalen Grad bis zu einem maximalen Grad entsprechend einem Drosselöff nungsgrad einer vollständig geöffneten Drosselventilstellung variiert;
- einen Sollwert-Berechnungsabschnitt zum Berechnen einer repräsentativen Größe eines Soll-Moments, das ein Soll-Moment in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fahrpedals, wie er vom Fahrpedalsignal dargestellt wird, repräsentiert;
- einen ersten Soll-Öffnungsbestimmungsabschnitt zur Berechnung eines Soll- Drosselöffnungsgrades einer ersten Betriebsart in Übereinstimmung mit der Reprä sentativgröße des Soll-Moments;
- einen Ausgangsabschnitt zur Bestimmung eines gewünschten Soll-Drosselöffnungs grades in Übereinstimmung mit dem Soll-Drosselöffnungsgrad der ersten Betriebsart und zur Erzeugung des Drosselsteuerungssignals in Übereinstimmung mit dem ge wünschten Soll-Drosselöffnungsgrad, um eine Abweichung des tatsächlichen Dros selöffnungsgrades vom gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad zu verringern;
- einen Unterscheidungsabschnitt zur Überwachung der Repräsentativgröße des Soll- Moments, um zu überprüfen, ob ein vorbestimmter Zustand erfüllt ist und
- einen Änderungsabschnitt zur Änderung der Steuerungscharakteristik, wenn die vor bestimmte Bedingung erfüllt ist.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Unterscheidungsab schnitt vorgesehen, um einen erste Bedingung zu berurteilen, die zu erfüllen ist, wenn die Repräsentativgröße des Soll-Moments gleich oder größer einem Schwellenwert der Repräsentativgröße ist, und der Öffnungsgrad des Fahrpedals gleich oder größer einem Schwellenwert des Öffnungsgrades ist; und der Änderungsabschnitt ist in Form eines. zweiten Bestimmungsabschnittes ausgebildet, um einen Soll-Drosselöffnungsgrad einer zweiten Betriebsart in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fahrpedals zu be stimmen, wenn die erste Bedingung erfüllt ist, und zum Ersetzen des Soll-Drosselöff nungsgrades der zweiten Betriebsart als den gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad anstelle des Soll-Drosselöffnungsgrades der ersten Betriebsart, wenn die erste Bedin gung erfüllt ist. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung beurteilt der Beur teilungsabschnitt eine vorbestimmte zweite Bedingung, die auftritt, wenn der Repräsen tativwert des Soll-Moments gleich oder größer einem Schwellenwert der Repräsentativ größe bzw. des Repräsentativwerts ist, und der Öffnungsgrad des Fahrpedals kleiner als ein Schwellenwert ist; und der Änderungsabschnitt umfaßt einen Begrenzungsabschnitt zur Begrenzung der Repräsentativgröße des Soll-Moments auf den Schwellenwert der Repräsentativgröße.

Der Repräsentativwert des Soll-Moments ist ein Wert, der repräsentativ für das Soll- Moment ist, wie beispielsweise das Soll-Moment an sich, das Verhältnis des Soll- Moments zu einem Maximalmoment und ein Durchflußverhältnis an Einsaugluft.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Motor steuerungseinrichtung:

- eine Vorrichtung zur Berechnung eines Repräsentativwerts eines Soll-Moments;
- eine Steuervorrichtung zur Bestimmung eines Steuerungseingangs in Übereinstim mung mit dem Repräsentativwert des Soll-Moments zur Bestimmung eines Steuer ausgangs, der einen gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad darstellt, anhand des Steuereingangs entsprechend einer vorbestimmten, nichtlinearen Charakteristik des Steuerausgangs relativ zum Steuereingang, zur Erzeugung eines Drosselsteuersi gnals in Übereinstimmung mit dem Steuerausgang;
- eine Vorrichtung zur Unterscheidung eines Zustands zur Erzeugung eines Zustands signals, wenn der Repräsentativwert des Soll-Moments gleich oder größer einem Schwellenwert des Repräsentativwerts ist, und
- eine Begrenzungsvorrichtung zum Begrenzen der Steuervorrichtung, um den Steuer ausgang in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fahrpedals oder dem Schwellenwert des Repräsentativwerts unabhängig vom Repräsentativwert des Soll- Moments zu bestimmen, wenn das Zustandssignal vorliegt.

Ein Verfahren zur Steuerung des Motors gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt:

- Berechnen eines Repräsentativwerts eines Soll-Moments;
- Bereitstellen eines Steuereingangs in Übereinstimmung mit dem Repräsentativwert des Soll-Moments;
- Bestimmen eines Steuerausgangs, der einen gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad darstellt, anhand des Steuereingangs entsprechend einer vorbestimmten Charakte ristik;
- Erzeugen eines Drosselsteuersignals in Übereinstimmung mit dem Steuerausgang;
- Vergleichen des Repräsentativwerts des Soll-Moments mit einem Schwellenwert des Repräsentativwerts, um ein Zustandssignal zu erzeugen, wenn der Repräsentativwert des Soll-Moments gleich oder größer dem Schwellenwert ist, und
- Begrenzen des Steuereingangs oder des Steuerausgangs derart, daß der Steueraus gang unabhängig vom Repräsentativwert des Soll-Moments bestimmt wird, wenn das Zustandssignal vorliegt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht, in der ein Motorsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung der Drosselöffnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 3 zeigt einen Graphen, in dem ein Schwellenwert des Moments tTELMT darge stellt ist, der im Steuerverfahren der Fig. 2 verwendet werden kann.

Fig. 4A und 4B zeigen Graphen zur Erläuterung der Funktionen des Steuerverfah rens der Fig. 2, wenn das Fahrpedal von der Ruheposition zu einer vollständig durchgedrückten Position niedergedrückt und danach voll durchgedrückt gehal ten wird.

Fig. 5A und 5B zeigen Graphen zur Erläuterung der Wirkung des Steuerverfahrens der Fig. 2, wenn das Fahrpedal zum Starten eines Fahrzeugs niedergedrückt wird.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Verfahren zur Steuerung einer Drosselöff nung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Endung dargestellt ist.

Fig. 7 zeigt einen Graphen, in dem eine Charakteristik einer Öffnungsfläche des Dros selventils bezüglich eines Öffnungsgrades des Fahrpedals zur Verwendung im Steuerverfahren der Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 8 zeigt einen Graphen, in dem eine Charakteristik einer Durchflußmenge an Ein laßluft bezüglich einer normalisierten Öffnungsfläche zur Verwendung im Steu erverfahren der Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 9 zeigt einen Graphen, in dem eine Charakteristik eines Soll-Moments, das reprä sentativ für das Durchflußmengenverhältnis an Einlaßluft ist, zur Verwendung im Steuerverfahren der Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 10 zeigt einen Graphen, in dem eine Charakteristik eines Schwellenwerts des Durchflußmengenverhältnisses von Einlaßluft, das repräsentativ für das Soll- Moment ist, dargestellt ist.

Fig. 11A und 11 B zeigen Graphen zur Erläuterung der Wirkungen des Steuerverfah rens der Fig. 6.

Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Verfahren zur Steuerung einer Drosselöff nung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar gestellt ist.

Fig. 13 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Wirkungsweise eines Lags erster Ordnung, wie es beim Verfahren der Fig. 12 verwendet wird.

Fig. 14 zeigt eine Ansicht der Wirkungen des Steuerverfahrens der Fig. 12.

Fig. 15 zeigt einen Graphen, in dem ein Öffnungsgrad eines Drosselventils bezüglich eines Motormoments bei einer zugrundeliegenden Technik dargestellt ist.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Motorsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Das Motorsystem dieses Beispiels ist eine Antriebsmaschine für ein Motorfahrzeug. Das Motorsystem umfaßt einen Motor (den Motor an sich oder eine Motorblockanordnung) 1, eine Ansaugleitung 2 für den Motor 1 und eine elektronisch gesteuerte Drosselvorrich tung 3 zur Bewegung eines Drosselventils 4 in der Ansaugleitung mit Hilfe eines Motors 5. Die elektronisch gesteuerte Drosselvorrichtung 3 treibt das Drosselventil 4 an, um eine Abweichung des tatsächlichen Drosselöffnungsgrades, der von einem Drosselsen sor 6 erfaßt wird, von einem gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad zu reduzieren, der durch eine Steuereinheit 11 vorgegeben wird. Durch Steuerung der Drosselöffnung kann dieses Motorsystem die Menge an Einlaßluft des Motors 1 und dadurch das Moment der Ausgangswelle des Motors 1 verändern.

Ein Fahrpedal (Gaspedal) 7 ist mit einem Fahrpedalsensor 12 versehen. Dieser Fahrpe dalsensor 12 erfaßt den Öffnungsgrad des Fahrpedals (oder den Betrag, um den das Fahrpedal niedergedrückt ist, oder die Eingabe des Fahrers zur Beschleunigung). Bei einem maximalen Öffnungsgrad des Fahrpedals stellt das Öffnungssignal des Fahrpe dals, das durch diesen Fahrpedalsensor 12 erzeugt wird, einen Wert dar, der der voll ständig geöffneten Lage des Drosselventils 4 entspricht. Wenn beispielsweise der Dros selöffnungsgrad in der vollständig geöffneten Lage 80° beträgt, dann stellt das Öff nungssignal des Fahrpedals des Fahrpedalsensors 12 bei dem maximalen Öffnungs grad des Fahrpedals 80° dar. Das Öffnungssignal des Fahrpedals des Fahrpedalsen sors 12 bei diesem Beispiel ist proportional zum Öffnungsgrad des Fahrpedals oder zum Betrag, um den das Fahrpedal niedergedrückt ist.

Die Steuereinheit 11 empfängt Eingangsinformationen über die Öffnung des Fahrpedals und die Drehzahl des Motors vom Fahrpedalsensor 12 und von einem Kurbelwinkelsen sor 13. Unter Verwendung der Eingangsinformation berechnet die Steuereinheit 11 ei nen Soll-Drosselöffnungsgrad des Drosselventils 4. In Übereinstimmung mit dem be rechneten Soll-Drosselöffnungsgrad (-befehl) steuert die Steuereinheit 11 den tatsächli chen Drosselöffnungsgrad des Drosselventils 4, um die Motorleistung auf die folgende Weise zu steuern.

Im Beispiel der Fig. 1 sind weiter vorgesehen:

- ein Luftströmungsmesser 14, der auf der stromabgelegenen Seite der Drosseleinheit 3 zur Erfassung der Einsaugluftmenge des Motors 1 vorgesehen ist,
- ein Temperatursensor 15 zur Erfassung der Temperatur einer Motorkühlflüssigkeit und
- ein Sauerstoffsensor 16, der in einer Abgasleitung 7 zur Erfassung des Sauerstoffge halts der Abgase des Motors 1 angeordnet ist.

Die Daten dieser Betriebszustände des Motors werden an die Steuereinheit 11 übertra gen. In Übereinstimmung mit diesen Daten bestimmt die Steuereinheit 11 ein Soll-Luft- Treibstoffgemisch in einem stöchiometrischen Verhältnis oder in einem mageren Ver hältnis, berechnet eine Treibstoffzufuhrmenge, die zur Erzeugung einer Luft-Treibstoff- Mischung entsprechend der Soll-Luft-Treibstoff-Mischung im Verhältnis zur Einsaugluft menge benötigt wird, und betätigt eine Treibstoffeinspritzvorrichtung 8, um eine Treib stoffeinspritzung in Übereinstimmung mit der berechneten Menge auszuführen. Eine Zündkerze 9 zündet die Treibstoffmischung auf Befehl der Steuereinheit 11.

Fig. 2 zeigt das Verfahren zur Steuerung der Drossel, wie es durch die Steuereinheit 11 ausgeführt wird. Das Verfahren der Fig. 2 wird ausgeführt, um den Soll- Drosselöffnungsgrad tTVO in regelmäßigen Zeitabständen in einem vorbestimmten Zeitabstand (beispielsweise 4 ms) zu bestimmen.

Die Schritte S1 und S2 sind zum Einlesen des Öffnungsgrades APS des Fahrpedals und der Drehzahl des Motors (Upm) Ne vorgesehen.

Ein Schritt S3 ist zur Berechnung eines Soll-Moments tTE in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad APS des Fahrpedals und der Motordrehzahl Ne vorgesehen. Ein Verfah ren zur Berechnung von tTE ist das Nachschlagen von Daten anhand einer Datentabelle des Soll-Moments, die als Parameter den Öffnungsgrad APS des Fahrpedals und die Motordrehzahl Ne aufweist. Ein anderes Verfahren verwendet die folgende mathemati sche Beziehung, wie sie in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 4-101037 offenbart ist.

[mathematischer Ausdruck] tTE = K1 × APS - K2 × Ne

In dieser Gleichung stellen K1 und K2 Koeffizienten dar, die in Übereinstimmung mit Fahrzeugparametern bestimmt werden.

Ein Schritt S4 stellt einen Schritt zur Berechnung eines Schwellenwerts des Drehmo ments (Drehmomentwerts) tTELMT dar. Ein Schritt S5 ist zum Vergleichen des Soll- Moments tTE mit dem Schwellenwert des Moments tTELMT vorgesehen.

Der Schwellenwert des Drehmoments tTELMT wird auf einen Grenzwert gesetzt, ober halb dessen durch Schwankungen des Soll-Moments übermäßige Schwankungen der Drosselöffnung verursacht werden. Studien der Erfinder der vorliegenden Anmeldung zeigen, daß ein gewünschter Wert des Schwellenwerts des Drehmoments um einige Prozent kleiner als das maximale Moment ist, obwohl die Abgrenzung durch die Auflö sung des Soll-Moments und der Drosselöffnung beeinflußt wird.

Der Grund für die unerwünschte Schwankungen der Drosselöffnung ist nicht darin zu sehen, daß die Schwankungen des Soll-Moments nahe dem Maximum größer sind. Das Soll-Moment schwankt in einem gewissen Grade stets über den gesamten Bereich des Drehmoments aufgrund von Bit-Fehlern bei der Berechnung und aufgrund von Schwan kungen der Sensorsignale. Die höheren Schwankungen im Bereich des höheren Drehmoments nahe dem Maximum werden dagegen durch einen Unterschied in der Empfindlichkeit der Drosselöffnung verursacht. Diese Empfindlichkeit ist im Bereich des höheren Drehmoments nahe dem maximalen Drehmoment viel größer als in einem Be reich des niedrigen Drehmoments nahe dem minimalen Drehmoment. Im Bereich des höheren Drehmoments verursacht eine Änderung im Soll-Moment eine verstärkte Ände rung in der Drosselöffnung, wie dies in der Fig. 15 gezeigt ist. Der Schwellenwert des Moments tTELMT bestimmt einen Bereich des Drehmoments, bei dem die Empfindlich keit zu groß ist.

Bei diesem Beispiel wird der Schwellenwert des Moments tTELMT in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl durch Nachschlagen in einer Tabelle bestimmt, in der eine Bezie hung zwischen tTELMT und der Motordrehzahl Ne gespeichert ist, wie in der Fig. 3 ge zeigt ist. Im Beispiel der Fig. 3 fällt der Schwellenwert des Moments tTELMT monoton mit steigender Motordrehzahl Ne ab. Der Schwellenwert des Drehmoments tTELMT wird bei diesem Beispiel als eine Funktion der Motordrehzahl bestimmt, da sich das maxima le Drehmoment (d. h. das im Zustand der vollständig geöffneten Drossel erhaltene Drehmoment) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ändert. Der Einfachheit halber kann jedoch optional ein konstanter Wert als Schwellenwert des Moments tTELMT ver wendet werden.

Wenn das Soll-Moment tTE kleiner als der Schwellenwert des Moments tTELMT wird, geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S5 weiter zu den Schritten S6, S7 und S8, um die normale Steuerung des Drosselventils durchzuführen. Die Steuereinheit 11 speichert das Soll-Moment tTE als zweites (oder endgültiges) Soll-Moment, bezeichnet als tTEPTD im Schritt S6, bestimmt den Soll-Drosselöffnungsgrad tTVO in Übereinstim mung mit dem auf diese Weise erhaltenen zweiten Soll-Moment tTEPTD und der Mo tordrehzahl Ne im Schritt S7 und überträgt diesen Soll-Drosselöffnungsgrad tTVO an ein Ausgangsregister. Zur Berechnung eines Drosselöffnungsgrades (wie beispielsweise tTVO) anhand eines Moments (wie beispielsweise tTEPTD) ist es möglich, ein her kömmliches Verfahren zu verwenden. Bei diesem Beispiel wird der Soll-Drosselöff nungsgrad tTVO durch Nachschlagen in einer Tabelle von tTVO mit Parametern, wie dem Motormoment und der Motordrehzahl, tabellarisch bestimmt.

Der Soll-Drosselöffnungsgrad tTVO im Ausgangsregister wird an eine Antriebseinheit in der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 3 ausgegeben, die das Drosselventil 4 derart steuert, daß es die Abweichung des tatsächlichen Drosselöffnungsgrads, der durch den Drosselsensor 6 erfaßt wird, vom Soll-Drosselöffnungsgrad tTVO auf Null verringert.

Wenn das Soll-Moment tTE gleich dem oder größer als der Schwellenwert tTELMT ist, geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S5 weiter zu einem Schritt S9 und bestimmt die Soll-Drosselöffnung tTVO in einer speziellen Betriebsart (oder beschränkten Betriebs art), die sich von der normalen Betriebsart der Schritte S6 und S7 unterscheidet. Im Schritt S9 vergleicht die Steuereinheit 11 den Öffnungsgrad APS des Fahrpedals mit einem Schwellenwert APOFULL des Öffnungsgrads des Fahrpedals.

Der Schwellenwert des Öffnungsgrades APOFULL wird in Beziehung zu einem Öff nungsgrad des Fahrpedals zur Erzeugung des Schwellenwerts des Moments bestimmt, welcher einen Wert des Öffnungsgrades APS des Fahrpedals darstellt, der dem Schwellenwert des Moments tTELMT entspricht, der durch Umwandlung vom Schwel lenwert des Moments tTELMT bestimmt wurde. In dem Beispiel, bei dem der Schwel lenwert des Moments tTELMT von der Motordrehzahl abhängt, ist es möglich, den Schwellenwert APOFULL des Öffnungsgrads des Fahrpedals gleich dem größten Wert unter den Werten des Öffnungsgrades des Fahrpedals zu setzen, die den Werten des Schwellenwerts des Moments tTELMT entsprechen, das in Übereinstimmung mit den Werten der Motordrehzahl bestimmt wurde. In diesem Fall ist der Schwellenwert der Öffnung des Fahrpedals APOFULL konstant. Jedoch kann der Schwellenwert der Öff nung des Fahrpedals in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl ähnlich der Bestim mung von tTELMT bestimmt werden (wie weiter unten erläutert wird, ist es bevorzugt, APOFULL größer als den größten Wert der Öffnung des Fahrpedals entsprechend tTELMT zu setzen).

Wenn der Öffnungsgrad APS der Öffnung des Fahrpedals kleiner ist als der Schwellen wert APOFULL des Öffnungsgrades des Fahrpedals, geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S9 weiter zu einem Schritt S10 und speichert den Schwellenwert des Moments tTELMT als das zweite (oder endgültige) Soll-Moment tTEPTD. Nach dem Schritt S10 geht die Steuereinheit 11 weiter zu den Schritten S7 und S8. Daher wird der Soll- Drosselöffnungsgrad tTVO auf den Wert gesetzt, der dem Schwellenwert des Moments tTELMT entspricht. So wird der Soll-Drosselöffnungsgrad tTVO auf den Wert begrenzt, der tTELMT entspricht.

Wenn der Öffnungsgrad APS des Fahrpedals gleich oder größer einem Schwellenwert des Öffnungsgrades des Fahrpedals APOFULL ist, dann geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S9 weiter zu einem Schritt S11, speichert den dann vorliegenden Wert des Öff nungsgrades APS des Fahrpedals direkt als den Soll-Drosselöffnungsgrad (tTVO = APS) und geht unter Umgehung des Schrittes S7 zum Schritt S8.

Die Fig. 4A und 4B und die Fig. 5A und 5B stellen Funktionsweisen des Steuer systems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar.

Im Falle der Fig. 4A und 4B wird das Gaspedal in einer sprunghaften Änderung zu einem Zeitpunkt a vom Ruhezustand bis zum maximalen Betrag niedergedrückt und danach in der maximalen Stellung gehalten. Als Antwort auf diese Änderung des Öff nungsgrades APO des Fahrpedals steigt das Soll-Moment tTE ungefähr in Form eines Lags (eines Nachhinkens bzw. Nacheilens) erster Ordnung an. Im Verfahren würde der tatsächliche Drosselöffnungsgrad TVO im Bereich des Soll-Moments nahe dem Maxi malwert unter dem Einfluß kleiner Schwankungen des Soll-Moments stark schwanken, wenn die normale Steuerung der Drossel des Schrittes S6, wie in der Fig. 4A gezeigt ist, beibehalten würde.

Derartige Schwingungen werden bei dem Steuersystem gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel, wie es in der Fig. 4B gezeigt ist, verhindert. Zu einem Zeitpunkt c, der in der Fig. 4B gezeigt ist, wird das Soll-Moment tTE gleich oder größer tTELMT, so daß die Bedingung tTE ≧ tTELMT und APS ≧ APOFULL erfüllt ist (APOFULL, wie es in der Fig. 4B gezeigt ist, stellt den Drosselöffnungsgrad entsprechend tTELMT dar). Daher wird der Soll-Drosselöffnungsgrad tTVO direkt durch den Wert des Öffnungsgrades APO des Fahrpedals bestimmt. Zum Zeitpunkt c ist das Fahrpedal nach wie vor in der vollständig geöffneten Lage gehalten (die der Lage WOT des vollständig geöffneten Drosselventills entspricht). Daher erhöht sich der tatsächliche Drosselöffnungsgrad TVO (≅ tTVO) auf den Maximalwert der vollständig geöffneten Lage (WOT) ähnlich einem sprunghaften Wechsel und wird dann auf diesem Maximalwert gehalten. Als Antwort auf diese Ände rung des Drosselöffnungsgrades TVO steigt das tatsächliche Motormoment auf das Maximalmoment in Form eines Lags erster Ordnung. Wenn tTE ≧ tTELMT und gleich zeitig APS ≧ APOFULL gilt, steuert das Steuersystem gemäß diesem Ausführungsbei spiel den Drosselöffnungsgrad in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fußpe dals anstelle des Soll-Moments tTE und verhindert dadurch eine übermäßige Reaktion des Drosselventils auf eine kleine Änderung des Soll-Moments, um eine gute Fahrbar keit sicherzustellen.

Im Beispiel der Fig. 5A und 5B wird das Fahrpedal zu einem Zeitpunkt e um einen vorbestimmten Betrag niedergedrückt, um das Fahrzeug von einem Ruhezustand zu starten. In diesem Fall steigt das Soll-Moment tTE im anfänglichen Zustand des Startbe triebs steil auf einen Wert nahe dem Maximalwert an, da die Fahrzeuggeschwindigkeit im anfänglichen Zustand 0 km/h beträgt. Danach fällt das Soll-Moment tTE mit dem Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit ab, bis das Soll-Moment tTE einen Gleichge wichtszustand oder einen stationären Zustand bei einer bestimmten Fahrzeugge schwindigkeit einnimmt.

Wie in der Fig. 5A gezeigt ist, würde eine Fortführung der normalen Drosselsteuerung eine übermäßige Schwingung des Drosselventils als Antwort auf kleine Schwingungen während einer Zeitspanne bewirken, während der das Soll-Moment tTE sich nahe dem Maximum befindet.

Im Gegensatz dazu sind bei dem Steuersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie in der Fig. 5B gezeigt ist, die Bedingungen tTE ≧ tTELMT und APS < APOFULL während der Zeitspanne von einem Zeitpunkt g zu einem Zeitpunkt h erfüllt, und das Soll-Moment tTE wird durch den Schwellenwert des Moments tTELMT begrenzt. Durch die Bestimmung des Soll-Drosselöffnungsgrades tTVO anhand des Schwellenwerts des Moments tTELMT kann das Steuersystem den tatsächlichen Drosselöffnungsgrad TVO (≅ tTVO) im Intervall zwischen g und h ungefähr konstant halten, solange sich die Mo tordrehzahl nicht stark ändert. Daher verhindert die Begrenzung der Soll-Drosselöffnung auf den Wert, der dem Schwellenwert des Moments tTELMT entspricht, eine uner wünschte Schwingung der Drosselöffnung. Das Steuersystem kann selbst im Be schleunigungsbetrieb, bei dem das Fahrpedal teilweise bis zu einer Position kurz vor der vollständig geöffneten Position niedergedrückt wird, eine gute Fahrbarkeit sicherstellen. Die Begrenzung des Soll-Drosselöffnungsgrades durch den Grad, der dem Schwellen wert des Moment tTELMT entspricht, verringert das Drehmoment, das der Motor errei chen kann. Der Betrag dieses Abfalles des Motormoments beträgt nur einige Prozent des maximalen Drehmoments oder weniger, so daß dieses System nach wie vor eine ausreichende Motorleistung aufrechterhalten kann.

Auf diese Weise steuert das Steuersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Drosselöffnungsgrad im Bereich des niedrigeren Soll-Moments, in dem tTE < tTELMT gilt, in der normalen, auf das Moment reagierenden Steuerungsbetriebsart. Im Bereich des höheren Soll-Moments, in dem tTE ≧ tTELMT gilt, wird der Drosselöff nungsgrad in der speziellen oder drehmomentunabhängigen, begrenzten Betriebsart gesteuert. Wenn das Soll-Moment tTE gleich oder größer tTELMT wird, dann schaltet das Steuersystem die Steuerungsbetriebsart von der normalen, auf das Drehmoment reagierenden Steuerungsbetriebsart auf die von der Öffnung des Fahrpedals abhängige Betriebsart des Schrittes S11 oder auf die den Schwellenwert begrenzenden Steue rungsbetriebsart des Schrittes S10 um und verhindert dadurch eine unerwünschte Schwingung des Drosselöffnungsgrades.

Wenn der Fahrer das maximale Motormoment durch Niederdrücken des Fahrpedals in die vollständig geöffnete Stellung mit dem maximalen Öffnungsgrads des Fahrpedals fordert, öffnet das Steuersystem das Drosselventil vollständig und zieht daher den be sten Nutzen aus der Leistungsfähigkeit des Motors.

Fig. 6 zeigt ein Steuerungsverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Motorsystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, was den Aufbau der Hardware betrifft, dasselbe wie das des ersten Ausführungsbei spiels, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist. Die Schritte S1 ~ S3 und S8 sind im wesentlichen identisch den Schritten S1 ~ S3 und S8 der Fig. 2. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird win Durchflußmengenverhältnis an Einlaßluft (QHO) als eine für das Soll-Moment reprä sentative Größe verwendet, der das Soll-Moment anstelle des Soll-Motormoments dar stellt. Das Verfahren der Fig. 6 unterscheidet sich in den folgenden Punkten vom Ver fahren der Fig. 2.

Im Schritt S21, der zwischen den Schritten S2 und S3 angeordnet ist, berechnet die Steuereinheit 11 ein Durchflußmengenverhältnis an Einlaßluft tQHOAP, das dem Öff nungsgrad des Fahrpedals entspricht. Das Verfahren zur Bestimmung von tQHOAP, das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist wie folgt:

a) Zunächst wird eine Öffnungsfläche des Drosselventils Aaps berechnet, wobei an genommen wird, daß der Öffnungsgrad APS der Drosselöffnungsgrad ist. Bei die sem Beispiel bestimmt die Steuereinheit 11 die Öffnungsfläche Aaps des Drossel ventils durch Nachschlagen in einer Tabelle, in der eine Beziehung der Öffnungs fläche Aaps des Drosselventils mit dem Öffnungsgrad APS des Fahrpedals ge speichert ist, wie sie in der Fig. 7 dargestellt ist.
b) Dann wird eine normalisierte Öffnungsfläche ADNVAP des Drosselventils durch Division der Öffnungsfläche Aaps des Drosselventils durch die Motordrehzahl Ne und einen Hubraum VOL des Motors 1 bestimmt.
ADNVAP = Aaps/Ne/VOL [Gleichung 2-1]
c) Das Durchflußmengenverhältnis tQHOAP an Ansaugluft, das dem Öffnungsgrad APS des Fahrpedals entspricht, wird anhand der normalisierten Drosselöffnungs fläche ADNVAP unter Verwendung einer Beziehung des Durchflußmengenver hältnisses QHO an Ansaugluft mit ADNVAP bestimmt, wie sie in der Fig. 8 darge stellt ist. Bei diesem Beispiel bestimmt die Steuereinheit 11 das Durchflußmen genverhältnis tQHOAP an Ansaugluft durch Nachschlagen in einer Tabelle von Funktionswerten, wie sie in der Fig. 8 gezeigt sind.
Ein Schritt S22, der dem Schritt S3 folgt, stellt einen Schritt zur Berechnung eines Durchflußmengenverhältnisses tQHOTE an Ansaugluft dar, das dem im Schritt S3 bestimmten Soll-Moment tTE entspricht. Bei diesem Beispiel bestimmt die Steu ereinheit 11 das Durchflußmengenverhältnis tQHOTE an Ansaugluft anhand der Motordrehzahl Ne und dem Soll-Moment tTE durch Nachschlagen in einer Tabelle, wie sie in der Fig. 9 gezeigt ist. Das Durchflußmengenverhältnis tQHOTE an An saugluft steigt, wenn das Soll-Moment tTE ansteigt.
Nach dem Schritt S22 bestimmt die Steuereinheit 11 in einem Schritt S23 einen Schwellenwert des Durchflußmengenverhältnisses tQHOLMT und vergleicht in ei nem Schritt S24 das Soll-Moment, das dem Durchflußmengenverhältnis tQHOTE entspricht, mit diesem Schwellenwert des Durchflußmengenverhältnisses tQHOLMT.
Die Funktion des Schwellenwerts des Durchflußmengenverhältnisses tQHOLMT ist im wesentlichen dieselbe wie die des Schwellenwerts des Moments tTELMT ge mäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Moment, das dem Schwellenwerts des Durchflußmengenverhältnisses tQHOLMT entspricht, ist gleich dem Schwellenwert des Moments tTELMT, wie er auf die Fig. 4B und 5B gelegt ist.
Das Durchflußmengenverhältnis tQHOLMT dieses Beispiels ist eine Funktion der Motordrehzahl wie aus dem gleichen Grund der Schwellenwert des Moments tTELMT. Bei diesem Beispiel bestimmt die Steuereinheit 11 den Schwellenwert des Durchflußmengenverhältnisses tQHOLMT in Übereinstimmung mit der Motor drehzahl durch Nachschlagen in einer Tabelle, in der eine funktionelle Beziehung, wie sie in der Fig. 10 gezeigt ist, gespeichert ist. In dem in der Fig. 10 gezeigten Beispiel fällt tQHOLMT monoton mit einem Anstieg von Ne ab. Der Grund für die Änderung des Schwellenwerts tQHOLMT in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ist derselbe wie der Grund für die Abhängigkeit des Schwellenwerts tTELMT von der Motordrehzahl. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist es optional der Einfach heit halber, einen konstanten Wert als den Schwellenwert des Durchflußmengen verhältnisses tQHOLMT zu verwenden.
Wenn das das Soll-Moment repräsentierende (oder diesem entsprechende) Durchflußmengenverhältnis tQHOTE an Ansaugluft kleiner als der Schwellenwert des Durchflußmengenverhältnisses tQHOLMT ist, geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S24 weiter zu einem Schritt S25, um die normale Steuerung der Drossel durchzuführen. Die Steuereinheit 11 speichert in einem Schritt S25 das das Soll- Moment repräsentierende Durchflußmengenverhältnis tQHOTE als ein zweites (endgültiges), das Soll-Moment repräsentierende Durchflußmengenverhältnis an Ansaugluft, das mit tQHOPTD bezeichnet wird, und bestimmt in einem Schritt S26 in Übereinstimmung mit dem auf diese Weise erhaltenen zweiten, das Soll- Moment repräsentierende Durchflußmengenverhältnis an Ansaugluft tQHOPTD den Soll-Drosselöffnungsgrad tTVO.
Die Berechnung des Soll-Drosselöffnungsgrades tTVO im Schritt S26 hat die Form einer umgekehrten Operation des Schrittes S21.
d) Anhand des zweiten, das Soll-Moment repräsentierenden Durchflußmengenver hältnisses an Ansaugluft tQHOPTD bestimmt die Steuereinheit 11 bei diesem Bei spiel eine normalisierte Öffnungsfläche ADNVPTD durch Nachschlagen in einer Tabelle mit der Beziehung der Fig. 8.
e) Dann bestimmt die Steuereinheit 11 eine Soll-Öffnungsfläche tATVO des Drossel ventils durch Multiplikation der normalisierten Öffnungsfläche ADNVPTD mit der Motordrehzahl Ne und der Verdrängung VOL in einer zur Gleichung 2-1 umgekehr ten Weise
tATVO = ADNVPTD × Ne × VOL [Gleichung 2-2]
f) Anhand dieser Soll-Öffnungsfläche tATVO des Drosselventils bestimmt die Steu ereinheit 11 den Soll-Öffnungsgrad tTVO des Drosselventils unter Verwendung der Tabelle, in der die Beziehung der Fig. 7 gespeichert ist.

Wenn das das Soll-Moment repräsentierende Durchflußmengenverhältnis an Ansaugluft tQHOTE gleich oder größer als der Schwellenwert des Durchflußmengenverhältnisses tQHOLMT ist, geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S24 weiter zum Schritt S9. Wenn tQHOTE ≧ tQHOLMT und APS < APOFULL ist, dann geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S9 weiter zu einem Schritt S27, speichert den Schwellenwert des Durchflußmen genverhältnisses tQHOLMT als das zweite (endgültige), das Soll-Moment repräsentie rende Durchflußmengenverhältnis an Ansaugluft tQHOPDT im Schritt S27 und führt dann die Operationen der Schritte S26 und S8 durch. Daher wird im Schritt S26 der Soll- Öffnungsgrad des Drosselventils tTVO gleich dem Drosselöffnungsgrad gesetzt, der dem Schwellenwert des Durchflußmengenverhältnisses tQHOLMT entspricht.

Wenn tQHOTE ≧ tQHOLMT und APS ≧ APOFULL gilt, geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S9 weiter zu einem Schritt S28, speichert den Öffnungsgrad des Fahrpedals, der dem Durchflußmengenverhältnis tQHOAP an Ansaugluft entspricht, direkt als das zweite (endgültige), für das Soll-Moment repräsentative Durchflußmengenverhältnis tQHOPTD an Ansaugluft im Schritt S28 und führt die Operationen der Schritte S26 und S8 durch.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das für das Soll-Moment repräsentative Durchflußmengenverhältnis an Ansaugluft (als für das Soll-Moment repräsentative Grö ße) anstelle des Soll-Moments substituiert wird, wie dies in den Fig. 4B und 5B ge zeigt ist, ist das tQHOLMT entsprechende Moment gleich tTELMT und der Öffnungsgrad des Drosselventils, der tQHOLMT entspricht, ist gleich dem Öffnungsgrad TVO des Drosselventils, der tTELMT entspricht. Das Steuersystem gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel kann die gleichen Wirkungen wie das zweite Ausführungsbeispiel erzielen.

Es ist erwünscht, den Schwellenwert APOFULL des Öffnungsgrades des Fahrpedals größer als den Öffnungsgrad des Fahrpedals zu setzen, der tTELMT entspricht (im Falle des wie oben erläuterten ersten Ausführungsbeispiels), oder als den Öffnungsgrad des Fahrpedals, der tQHOLMT entspricht (beim zweiten Ausführungsbeispiel), um einen un erwünschten Anstieg des Öffnungsgrades der Drossel, wie in den Fig. 11A und 11B dargestellt ist, zu verhindern.

Beim Beispiel der Fig. 11A ist der Schwellenwert APOFULL des Öffnungsgrades des Fahrpedals kleiner als der Öffnungsgrad des Fahrpedals, der tTELMT entspricht (oder beim zweiten Ausführungsbeispiel tQHOLMT entspricht). In diesem Fall kann sich, ab hängig von der Festlegung des Soll-Moments, das Drosselventil während des Be schleunigungsprozesses auf unerwünschte Weise in Schließrichtung bewegen. Kurz vor einem Zeitpunkt i, der in Fig. 11A gezeigt ist, ist der Drosselöffnungsgrad TVO größer als der Öffnungsgrad des Fahrpedals. Die Bedingungen tTE ≧ tTELMT (oder tQHOTE ≧ tQHOLMT beim zweiten Ausführungsbeispiel) und APS ≧ APOFULL sind zum Zeitpunkt i, der in Fig. 11A gezeigt ist, erfüllt. Daher wird die Soll-Öffnung des Drosselventils tTVO gleich dem dann vorliegenden Öffnungsgrad des Fahrpedals gesetzt (durch den Schritt S11). Als Ergebnis sinkt der Öffnungsgrad der Drossel in Form einer Stufe D kurz vor dem Zeitpunkt i vom größeren Wert auf den durch den Öffnungsgrad des Fahrpedals bestimmten kleineren Wert ab. Dies ist in der Fig. 11A gezeigt. Dieser Abfall des Dros selöffnungsgrades bewirkt einen Abfall des tatsächlichen Motormoments und eine Un terbrechung der Fahrzeuggeschwindigkeit, was die Fahrbarkeit verschlechtert.

Beim Beispiel der Fig. 11 B ist im Gegensatz dazu der Schwellenwert des Öffnungsgra des APOFULL des Fahrpedals größer als der Öffnungsgrad des Fahrpedals, der tTELMT entspricht (oder der beim zweiten Ausführungsbeispiel tQHOLMT entspricht). In diesem Fall ist die Bedingung APS ≧ APOFULL zum Zeitpunkt i beim selben Fahrzu stand nicht erfüllt. Das Steuersystem tritt in Betrieb, um lediglich den dann vorliegenden Öffnungsgrad der Drossel (d. h. den Öffnungsgrad der Drossel, der tTELMT entspricht) beizubehalten, so daß sich das Drosselventil nicht in einer stufenförmigen Änderung in Schließrichtung bewegt. Daher bewirkt die Festlegung des Schwellenwerts APOFULL des Öffnungsgrades des Fahrpedals auf einen Wert größer als den Öffnungsgrad des Fahrpedals, der tTELMT entspricht (oder der beim zweiten Ausführungsbeispiel tQHOLMT entspricht), daß während des Beschleunigungsprozesses mit nur teilweise niedergedrücktem Fahrpedal eine unerwünschte Bewegung des Drosselventils in Schließrichtung verhindert wird.

Die Fig. 12 zeigt ein Steuerverfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung. Das Verfahren der Fig. 12 ist anstelle des Verfahrens der Fig. 6 verwendbar. Die Fig. 12 unterscheidet sich von der Fig. 6 in einem Schritt S31 und ist im wesentlichen in den anderen Punkten die gleiche. Der Schritt S28 der Fig. 6 wird durch den Schritt S31 durch ein Lag (oder Nachhinken bzw. Verzögern) erster Ordnung er setzt.

Wenn tQHOTE ≧ tQHOLMT un APS ≧ APOFULL gilt, geht die Steuereinheit 11 weiter zum Schritt S31 und führt eine Lag-Operation erster Ordnung durch.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel ändert das Steuersystem den Soll- Drosselöffnungsgrad tTVO steil ähnlich einer stufenförmigen Änderung zum Zeitpunkt c von dem Wert, der tQHOLMT entspricht, auf den Wert, der tQHOAP entspricht (d. h. der Position WOT des vollständig geöffneten Drosselventils). Daher öffnet sich das Drossel ventil abrupt und erhöht den Lärm der Strömung der Ansaugluft.

Um dies zu vermeiden, ist das Steuersystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel programmiert, den Soll-Öffnungsgrad der Drossel allmählich in Form einer Nacheilung (eines Lags) erster Ordnung vom Wert, der tQHOLMT entspricht, auf den Wert zu än dern, der dem dann vorliegenden Wert tQHOAP entspricht.

Fig. 13 zeigt die Lag-Operation erster Ordnung (ein Unterprogramm des Schrittes S31). Das Unterprogramm der Fig. 13 wird in regelmäßigen Zeitabständen mit vorbestimmter Zykluszeit durchgeführt. In einem Schritt S41 vergleicht die Steuereinheit 11 die Öffnung des Fahrpedals, die dem Durchflußmengenverhältnis an Einlaßluft tQHOAP entspricht, und ein vorangegangenes Durchflußmengenverhältnis tQHOPTD_-1, das dem Soll- Moment entspricht (in Fig. 13 als tQHOPTD[-1] wiedergegeben) und das einem voran gegangenen Wert des dem Soll-Moment entsprechenden Durchflußmengenverhältnis tQHOPTD an Ansaugluft entspricht, der bei einem vorangegangenem Operationszyklus, einen Zyklus zuvor, bestimmt wurde. Wenn tQHOAP < tQHOPTD_-1 gilt, geht die Steuer einheit 11 vom Schritt S41 weiter zu einem Schritt S42 und erneuert das zweite, dem Soll-Moment entsprechende Durchflußmengenverhältnis tQHOPTD an Ansaugluft unter Verwendung der folgenden Gleichung des Nacheilens erster Ordnung.

tQHOPTD = K × tQHOAP + (1-K) × tQHOPTD_-1 [Gleichung 3]

In dieser Gleichung ist K ein Gewichtungskoeffizient für einen gewichteten Mittelwert.

Das zweite, dem Soll-Moment entsprechende Durchflußmengenverhältnis tQHOPTD an Ansaugluft, das durch diese Gleichung bestimmt wird, nähert sich in Form eines Lags erster Ordnung vom Wert tQHOTE oder tQHOLMT dem Wert tQHOAP an. Wenn daher das Fahrpedal, wie im Beispiel der Fig. 4A und 4B vollständig niedergedrückt wird, steigt der Soll-Drosselöffnungsgrad tTVO allmählich in Form einer Nacheilung erster Ordnung auf den Wert der vollständig geöffneten Drosselposition WOT vom Anfangs wert an, welcher der Wert ist, der tQHOLMT entspricht.

Wenn tQHOAP ≦ tQHOPTD_-1 gilt, dann geht die Steuereinheit 11 vom Schritt S41 weiter zu einem Schritt S43 und speichert das der Öffnung des Fahrpedals entsprechende Durchflußmengenverhältnis tQHOAP an Ansaugluft direkt als das zweite, dem Soll- Moment entsprechende Durchflußmengenverhältnis tQHOPTD an Ansaugluft. In diesem Fall wird der Soll-Drosselöffnungsgrad gleich dem Wert der vollständig geöffneten Dros selposition WOT.

Wenn die Bedingungen tQHOTE ≧ tQHOLMT und APS ≧ APOFULL erfüllt sind, erhöht das Steuersystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel den Soll-Drosselöff nungsgrad tTVO allmählich und verhindert dadurch eine abrupte Öffnungsbewegung des Drosselventils.

Beim Beispiel der Fig. 13 wird das Nachhinken erster Ordnung durch eine gewichtete Mittelwertbildung implementiert. Es ist jedoch optional, eine Technik der zeitproportiona len, inneren Teilung zu verwenden. Diese Operation wird ausgedrückt als:

tQHOPTD = α × tQHOAP + (1-α) × tQHOPTD_-1 [Gleichung 4]

Diese Gleichung ist ähnlich der Gleichung 4 des gewichteten Mittelwertes. In Gleichung 4 ist jedoch der Koeffizient α eine Funktion der verstrichenen Zeit. Bei diesem Beispiel gilt

α = t/T [Gleichung 5]

wobei t die verstrichene Zeit und T die benötigte Zeit zum Umschalten (die auf einen gewünschten konstanten Wert gesetzt werden kann) darstellt. Wenn T 10 Sekunden ist, wird α gleich Eins (α = 1) und tQHOPTD wird nach dem Verstreichen von 10 Sekunden nach dem Beginn des Umschaltens gleich tQHOAP.

Beim Verfahren mit zeitproportionaler, innerer Aufteilung ist es möglich, die für ein Um schalten benötigte Zeit unabhängig von der Differenz der Werte vor und nach dem Um schalten konstant zu halten. Beim Verfahren des gewichteten Mittelwerts bleibt die Zeit für ein Umschalten ungeändert, wenn der Gewichtskoeffizient konstant ist. Die Zeit für ein Umschalten wird jedoch durch Änderung der Differenz der Werte vor und nach dem Umschalten verändert.

Die Technik des dritten Ausführungsbeispiels ist beim ersten Ausführungsbeispiel an wendbar.

Obwohl die Erfindung oben durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die obenbeschriebenen Ausfüh rungsbeispiele beschränkt. Einem Fachmann sind im Lichte der obigen Lehre Modifika tionen und Änderungen der obenbeschriebenen Ausführungsbeispiele ohne weiteres klar.

Der Repräsentativwert bzw. die Repräsentativgröße des Soll-Moments (der das Soll- Moment repräsentierende Wert) ist beim ersten Ausführungsbeispiel das Soll-Moment tTE und beim zweiten Ausführungsbeispiel das das Soll-Moment repräsentierende Durchflußmengenverhältnis an Ansaugluft. Darüber hinaus kann der das Soll-Moment repräsentierende Wert gemäß der vorliegenden Erfindung ein Relativwert sein, der durch Behandlung des Maximalmoments als 100% bestimmt wird.

Der in Fig. 1 gezeigte Motor 1 weist eine Einspritzvorrichtung 8 auf, die in eine jede Ver brennungskammer eingesetzt ist, und der Motor 1 kann eine geschichtete Ladungsver brennung durchführen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Motor mit einer sol chen Art der Direkteinspritzung beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann bei Motoren verschiedener anderer Bauarten, wie beispielsweise einem Motor mit einer Einspritzvor richtung in einer Ansaugleitung verwendet werden.

Die Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-263352. Der Ge samtinhalt dieser japanischen Patentanmeldung Nr. 10-263352 mit Anmeldetag 17. September 1998 ist hiermit durch Inbezugnahme mit aufgenommen.

Der Schutzumfang der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Motorsteuervorrichtung, umfassend:

1. eine Betätigungseinrichtung zur Steuerung eines tatsächlichen Drosselöffnungs grades als Antwort auf ein Drosselsteuersignal, unabhängig von einer Betätigung eines Fahrpedals;
2. eine Fahrpedaleingabevorrichtung zur Erzeugung eines Fahrpedalsignals, das einen Öffnungsgrad des Fahrpedals darstellt, der sich von einem minimalen Be trag zu einem maximalen Betrag entsprechend einem Drosselöffnungsgrad einer vollständig geöffneten Drosselventilstellung ändert;
3. einen Sollwert-Berechnungsabschnitt zur Berechnung einer das Soll-Moment re präsentierenden Größe, der ein Soll-Moment in Übereinstimmung mit dem durch das Fahrpedalsignal repräsentierten Öffnungsgrad des Fahrpedals darstellt;
4. einen ersten Bestimmungsabschnitt der Soll-Öffnung zur Berechnung eines Soll- Drosselöffnungsgrades einer ersten Betriebsart in Übereinstimmung mit dem das Soll-Moment repräsentierenden Größe;
5. einen Ausgangsabschnitt zur Bestimmung eines gewünschten Soll- Drosselöffnungsgrades in Übereinstimmung mit dem Soll-Drosselöffnungsgrad der ersten Betriebsart und zur Erzeugung des Drosselsteuersignals in Überein stimmung mit dem gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad, um eine Abweichung des tatsächlichen Drosselöffnungsgrades vom gewünschten Soll- Drosselöffnungsgrad zu verringern;
6. einen Unterscheidungsabschnitt zur Überwachung des das Soll-Moment reprä sentierenden Wertes und des Öffnungsgrades des Fahrpedals und zur Beurtei lung einer ersten Bedingung, die erfüllt sein soll, wenn der das Soll-Moment re präsentierende Wert gleich einem oder größer als ein Schwellenwert der Reprä sentativgröße und der Öffnungsgrad des Fahrpedals gleich oder größer einem Schwellenwert des Öffnungsgrades ist; und
7. einen zweiten Bestimmungsabschnitt der Soll-Öffnung zur Bestimmung eines Soll-Drosselöffnungsgrades einer zweiten Betriebsart in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fahrpedals, wenn die erste Bedingung erfüllt ist, und zum Ersetzen des Soll-Drosselöffnungsgrades der zweiten Betriebsart als gewünsch ten Soll-Drosselöffnungsgrad anstelle des Soll-Drosselöffnungsgrades der ersten Betriebsart, wenn die erste Bedingung erfüllt ist.

2. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Unterscheidungsabschnitt eine zweite Bedingung beurteilt, die erfüllt sein soll, wenn die das Soll-Moment re präsentierende Größe gleich oder größer als der Schwellenwert der Repräsentativ größe und der Öffnungsgrad des Fahrpedals kleiner als der Schwellenwert des Öff nungsgrades ist, und wobei die Motorsteuerungsvorrichtung des weiteren einen dritten Bestimmungsabschnitt der Soll-Öffnung zur Begrenzung der das Soll- Moment repräsentierenden Größe auf den Schwellenwert der Repräsentativgröße umfaßt, wenn die zweite Bedingung erfüllt ist.

3. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert des Reprä sentativwertes gleich einem Minimalwert der das Soll-Moment repräsentierenden Größe innerhalb eines Bereiches gesetzt wird, in dem eine Änderungsrate eines Drosselöffnungsgrades bezüglich eines Motormoments gleich oder größer als ein vorbestimmtes Maß ist.

4. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert des Dros selöffnungsgrades als Öffnungsgrad des Fahrpedals gleich einem oder größer als ein Wert des Öffnungsgrades des Fahrpedals ist, der dem Schwellenwert der Re präsentativgröße der das Soll-Moment repräsentierenden Größe entspricht.

5. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Öffnungsgrad des Fahrpe dals, der durch das Fahrpedalsignal repräsentiert ist, linear mit einem tatsächlichen Öffnungsgrad des Fahrpedals eines Fahrpedals eines Fahrzeugs bis zum Maximal betrag, der einem maximalen Drosselöffnungsgrade gleicht, ansteigt.

6. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert der Reprä sentativgröße des das Soll-Moment repräsentierenden Wertes in Übereinstimmung mit einer Motordrehzahl bestimmt ist.

7. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Schwellenwert des Öff nungsgrades gleich einem größten Wert unter Werten des Öffnungsgrades des Fahrpedals gesetzt wird, die Werten des Schwellenwerts der Repräsentativgröße entsprechen, die in Übereinstimmung mit Werten der Motordrehzahl bestimmt ist.

8. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Bestimmungsab schnitt der Soll-Öffnung den gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad allmählich auf den Soll-Drosselöffnungsgrad der zweiten Betriebsart ändert, wenn die erste Bedin gung erfüllt ist.

9. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der zweite Bestimmungsab schnitt der Soll-Öffnung eine Lag-Operation zur Erzeugung einer Nacheilung durchführt, wenn der gewünschte Soll-Drosselöffnungsgrad, der durch das Dros selsteuerungssignal repräsentiert wird, sich vom Soll-Drosselöffnungsgrad der er sten Betriebsart auf den Soll-Drosselöffnungsgrad der zweiten Betriebsart ändert.

10. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der zweite Bestimmungsab schnitt der Soll-Öffnung eine Lag-Operation zur Erzeugung einer Nacheilung durchführt, wenn der gewünschte Soll-Drosselöffnungsgrad vom Soll- Drosselöffnungsgrad der zweiten Betriebsart auf einen Soll-Drosselöffnungsgrad ei ner dritten Betriebsart geändert wird, der durch den dritten Bestimmungsabschnitt in Übereinstimmung mit dem Schwellenwert der Repräsentativgröße der das Soll- Moment repräsentierenden Größe bestimmt ist.

11. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Lag-Operation eine Funkti on mit einer zeitproportionalen, inneren Teilung ist.

12. Motorsteuerungsvorrichtung, umfassend:

1. eine Betätigungseinrichtung zur Steuerung eines tatsächlichen Drosselöffnungs grades als Antwort auf ein Drosselsteuerungssignal, unabhängig von einer Betä tigung eines Fahrpedals durch einen Fahrer;
2. eine Fahrpedal-Eingabevorrichtung zur Erzeugung eines Fahrpedalsignals, wel ches einen Öffnungsgrad des Fahrpedals repräsentiert, der sich von einem mi nimalen Grad zu einem maximalen Grad entsprechend einem Drosselöffnungs grad einer vollständig geöffneten Drosselventilstellung ändert;
3. einen Berechnungsabschnitt der Soll-Größe zur Berechnung einer ein Soll- Moment repräsentierenden Größe, die ein Soll-Moment in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fahrpedals darstellt;
4. einen Bestimmungsabschnitt der Soll-Öffnung zur Berechnung eines Soll- Drosselöffnungsgrades in Übereinstimmung mit der das Soll-Moment repräsen tierenden Größe;
5. einen Ausgangsabschnitt zur Bestimmung eines gewünschten Soll-Drosselöff nungsgrades, basierend auf dem Soll-Drosselöffnungsgrad einer ersten Be triebsart, und zur Erzeugung des Drosselsteuersignals in Übereinstimmung mit dem gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad, um eine Abweichung des tatsächli chen Drosselöffnungsgrades vom gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad zu ver ringern;
6. einen Unterscheidungsabschnitt zur Überwachung der das Soll-Moment reprä sentierenden Größe und des Öffnungsgrades des Fahrpedals und zur Beurtei lung einer vorbestimmten Bedingung, die vorliegt, wenn die das Soll-Moment re präsentierende Größe gleich oder größer einem Schwellenwert der Repräsenta tivgröße ist und der Öffnungsgrad des Fahrpedals kleiner als ein Schwellenwert ist, und
7. einen Begrenzungsabschnitt zur Begrenzung der das Soll-Moment repräsentie renden Größe auf den Schwellenwert der Repräsentativgröße.

13. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Schwellenwert des Öff nungsgrades des Fahrpedals gleich oder größer einem Wert des Öffnungsgrades des Fahrpedales ist, der dem Schwellenwert der Repräsentativgröße der das Soll- Moment repräsentierenden Größe entspricht, und wobei der Schwellenwert der Re präsentativgröße der das Soll-Moment repräsentierenden Größe mit einer Erhöhung der Motordrehzahl verringert wird.

14. Motorsteuerungsvorrichtung zur Steuerung eines tatsächlichen Drosselöffnungs grades eines Motors, wobei die Motorsteuerungsvorrichtung umfaßt:

1. eine Vorrichtung zur Berechnung einer ein Soll-Moment repräsentierenden Grö ße, die ein Soll-Moment in Übereinstimmung mit einem Öffnungsgrad eines Fahrpedals berechnet;
2. eine Steuerungsvorrichtung zur Bestimmung eines Steuereingangs in Überein stimmung mit der das Soll-Moment repräsentierenden Größe zur Bestimmung eines Steuerausgangs, der einen gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad dar stellt, anhand des Steuereingangs in Übereinstimmung mit einer einer vorbe stimmten, nichtlinearen Charakteristik des Steuerausgangs bezüglich des Steu ereingangs, zur Erzeugung eines Drosselsteuersignals in Übereinstimmung mit dem Steuerausgang, um eine Abweichung des tatsächlichen Drosselöffnungs grades vom gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad zu verringern;
3. eine Zustandsunterscheidungsvorrichtung zum Vergleichen der das Soll-Moment repräsentierenden Größe mit einem Schwellenwert der Repräsentativgröße und zur Erzeugung eines Zustandssignals, wenn die das Soll-Moment repräsentie rende Größe gleich oder größer als der Schwellenwert der Repräsentativgröße ist, und
4. eine Begrenzungsvorrichtung zum Begrenzen der Steuervorrichtung, um den Steuerausgang in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fahrpedals oder dem Schwellenwert des Repräsentativwerts unabhängig von der das Soll- Moment repräsentierenden Größe zu bestimmen, wenn das Zustandssignal vor liegt.

15. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Begrenzungsvorrichtung den Steuereingang oder den Steuerausgang in Übereinstimmung mit dem Öff nungsgrad des Fahrpedals oder dem Schwellenwert der Repräsentativgröße be schränkt, um zu verhindern, daß der Steuerausgang durch Schwankungen der das Soll-Moment repräsentierenden Größe schwankt, wenn das Zustandssignal vorliegt.

16. Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Zustandsunterschei dungsvorrichtung ein erstes Zustandssignal erzeugt, wenn die das Soll-Moment re präsentierende Größe gleich dem oder größer als der Schwellenwert der Repräsen tativgröße ist, und des weiteren ein zweites Zustandssignal erzeugt, wenn der Öff nungsgrad des Fahrpedals gleich oder größer als ein Schwellenwert des Öffnungs grades ist; die Beschränkungsvorrichtung die Steuervorrichtung beschränkt, um den Steuerausgang in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fahrpedals ohne Berücksichtigung der das Soll-Moment repräsentierenden Größe zu bestimmen, wenn das erste Zustandssignal und das zweite Zustandssignal beide vorliegen; und die Begrenzungsvorrichtung die Steuervorrichtung begrenzt, um den Steuereingang in Übereinstimmung mit dem Schwellenwert der Repräsentativgröße ohne Berück sichtigung der das Soll-Moment repräsentierenden Größe zu bestimmen, wenn das erste Zustandssignal vorliegt, aber das zweite Zustandssignal nicht vorliegt.

17. Motorsteuerungsverfahren zur Steuerung eines tatsächlichen Drosselöffnungsgra des eines Motors, wobei das Motorsteuerungsverfahren umfaßt:

1. Berechnung einer das Soll-Moment repräsentierenden Größe, die das Soll- Moment in Übereinstimmung mit einem Öffnungsgrad des Fahrpedals repräsen tiert;
2. Erzeugen eines Steuereingangs in Übereinstimmung mit der das Soll-Moment repräsentierenden Größe;
3. Bestimmung eines Steuerausgangs, der einen gewünschten Soll-Drosselöff nungsgrad repräsentiert, anhand des Steuereingangs in Übereinstimmung mit ei ner vorbestimmten Charakteristik des Steuerausgangs bezüglich des Steuerein gangs;
4. Erzeugen eines Drosselsteuersignals in Übereinstimmung mit dem Steueraus gang, um eine Abweichung des tatsächlichen Drosselöffnungsgrades vom ge wünschten Soll-Drosselöffnungsgrad zu verringern;
5. Vergleichen der das Soll-Moment repräsentierenden Größe mit einem Schwel lenwert der Repräsentativgröße zur Erzeugung eines Zustandssignals, wenn die das Soll-Moment repräsentierende Größe gleich oder größer dem Schwellenwert ist, und
6. Begrenzen des Steuereingangs oder des Steuerausgangs, so daß der Steuer ausgang unabhängig von der Soll-Moment repräsentierenden Größe bestimmt ist, um eine Änderung des Steuerausgangs durch Änderungen der das Soll- Moment repräsentierenden Größe zu verhindern, wenn das Zustandssignal vor liegt.

18. Motorsteuerungsverfahren nach Anspruch 17, wobei, wenn das Zustandssignal vor liegt, der Steuerausgang durch Bestimmung des Steuerausgangs in Übereinstim mung mit einem Parameter begrenzt wird, der unabhängig von der das Soll-Moment repräsentierenden Größe ist und der eine Konstante, eine von der Motordrehzahl abhängige Variable oder eine vom Öffnungsgrad des Fahrpedals abhängige Varia ble ist.

19. Motorsystem, umfassend:

1. eine Verbrennungskraftmaschine;
2. eine Drosselbetätigungseinrichtung zur Änderung eines tatsächlichen Drosselöff nungsgrades des Motors als Antwort auf ein Drosselsteuersignal, und

eine Steuereinheit zur Aufnahme von Eingangsinformationen über einen Öffnungsgrad des Fahrpedals und eine Motordrehzahl zur Berechnung einer das Soll-Moment reprä sentierenden Größe, die ein Soll-Motormoment in Übereinstimmung mit dem Öffnungs grad des Fahrpedals und der Motordrehzahl repräsentiert, zur Bestimmung eines Steu ereingangs in Übereinstimmung mit der das Soll-Moment repräsentierenden Größe, zur Bestimmung eines Steuerausgangs, der einen gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrad darstellt, anhand des Steuereingangs in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten, nichtlinearen Charakteristik des Steuerausgangs bezüglich des Steuereingangs, zur Er zeugung eines Drosselsteuerungssignals in Übereinstimmung mit dem Steuerausgang, um eine Abweichung des tatsächlichen Drosselöffnungsgrades von dem gewünschten Soll-Drosselöffnungsgrads zu verringern, zum Umschalten einer Steuerbetriebsart von einer normalen Betriebsart, die auf die das Soll-Moment repräsentierenden Größe rea giert, auf eine beschränkte Betriebsart, die nicht auf die das Soll-Moment repräsentie rende Größe reagiert, wenn die das Soll-Moment repräsentierende Größe gleich oder größer einem Schwellenwert der Repräsentativgröße ist, und zur Bestimmung des Steuerausgangs in der beschränkten Betriebsart in Übereinstimmung mit dem Öff nungsgrad des Fahrpedals und dem Schwellenwert der Repäsentativgröße ohne Be rücksichtigung der das Soll-Moment repräsentierenden Größe.

20. Motorsystem nach Anspruch 19, wobei die das Soll-Moment repräsentierende Grö ße eine variable Größe ist, die monoton mit dem Soll-Moment ansteigt, die be schränkte Betriebsart eine erste beschränkte Betriebsart zur Bestimmung des Steuerungsausgangs in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Fahrpedals ohne Berücksichtigung der das Soll-Moment repräsentierenden Größe und eine zweite beschränkte Betriebsart zur Bestimmung des Steuerausgangs in Überein stimmung mit dem Schwellenwert der Repräsentativgröße ohne Berücksichtigung der das Soll-Moment repräsentierenden Größe umfaßt und wobei die Steuereinheit programmiert ist, die Steuerungsbetriebsart von der normalen Betriebsart zur Steue rung des Steuerungsausgangs in Abhängigkeit von der das Soll-Moment repräsen tierenden Größe zur ersten beschränkten Betriebsart, die auf die das Soll-Moment repräsentierende Größe nicht reagiert, umschaltet, wenn die das Soll-Moment re präsentierende Größe gleich oder größer dem Schwellenwert der Repräsentativgrö ße und der Öffnungsgrad des Fahrpedals gleich einem oder größer als ein Schwel lenwert des Öffnungsgrades ist, und zur zweiten beschränkten Betriebsart umschal tet, wenn die das Soll-Moment repräsentierende Größe gleich dem oder größer als der Schwellenwert der Repräsentativgröße und der Öffnungsgrad des Fahrpedals kleiner als der Schwellenwert des Öffnungsgrades ist.