DE3504181C2 - Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Aus der DE-OS 32 10 808 ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine zusätzlich zu einer mechanisch mit dem Gaspedal gekoppelten Haupt-Drosselklappe eine weitere Drosselklappe vor­ gesehen ist, die durch einen Elektromotor betätigt und durch eine elektroni­ sche Schaltung gesteuert wird, so daß die Ansaugluftmenge unabhängig von der Stellung des Gaspedals entsprechend dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine steuerbar ist. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Drosselklap­ pe wird die Ansaugluftmenge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, dem Ansaugunterdruck und dergleichen derart gesteuert, daß der Motor stets auf einer optimalen Last/Drehzahl-Kennlinie betrieben wird.

Vergleichbare Kennlinien- oder Kennfeldsteuerungen werden auch in Bosch, Technische Berichte 7 (1981) 3, Seiten 139 bis 151 beschrieben. Weiterhin ist aus der DE-OS 32 05 556 ein Verfahren zur Steuerung der Ansaugluftmen­ ge bekannt, bei dem die Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe in Ab­ hängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine variiert wird.

Bekannte Drosselklappen-Steuersysteme werden außerdem beschrieben in der DE-OS 32 09 851 sowie in den europäischen Patentanmeldungen 0 114 401, 0 121 937, 0 121 938 und 0 121 939. Bei diesen herkömmlichen Vor­ richtungen wird die Drosselklappenstellung im allgemeinen mit Hilfe eines der Drosselklappe zugeordneten elektromagnetischen Stellgliedes einge­ stellt. Es wird ein Drosselklappen-Steuersignal erzeugt, das von dem anhand eines an dem Gashebel erzeugten Signals ermittelten Grad der Betätigung des Gashebels abhängig ist.

Durch die obengenannten herkömmlichen Steuersysteme wird die Drossel­ klappe in eine gewünschte Winkelstellung eingestellt, die dem Grad der Be­ tätigung des Gashebels und weiteren Parametern entspricht.

In der Praxis entspricht die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine jedoch nicht über den gesamten Winkelstellbereich der Drosselklappe dem durch die Betätigung des Gashebels angezeigten Leistungsbedarf. Dies liegt daran, daß sich die einzelnen Brennkraftmaschinen infolge von Produktions­ ungenauigkeiten voneinander unterscheiden und daß die möglichen Umge­ bungsbedingungen in einem weiten Bereich variieren.

Wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug auf verhältnismäßig glatter Fahrbahn fährt, so ist ein geringeres Antriebsdrehmoment vorzuziehen, damit ein Schluß der Räder des Fahrzeugs verhindert wird. Ferner ist ein langsameres Ansprechverhalten wünschenswert, wenn sich das Getriebe beispielsweise in der Rückwärts-Stellung befindet, damit ein stetiger, nicht zu starker Anstieg der Ausgangsleistung der Maschine gewährleistet ist. Wenn auf diese Weise verhindert wird, daß ein plötzlicher Anstieg der Ausgangsleistung der Brenn­ kraftmaschine auftritt, wird die Rückwärtsfahrt mit dem Fahrzeug erheblich erleichtert.

Um ein Ausgangsdrehmoment zu erzielen, das exakt dem jeweiligen Drehmo­ mentbedarf entspricht, sind Steuersysteme vorgeschlagen worden, bei denen sowohl die Brennkraftmaschine als auch ein der Brennkraftmaschine nachge­ schaltetes Getriebe gesteuert werden. In der Veröffentlichung SAE Technical Papers 830 423 der Society of Automotive Engineering wird ein derartiges Antriebszug-Steuersystem beschrieben, bei dem die Brennkraftmaschine stu­ fenweise über eine Steuerung des Getriebes gesteuert wird. Das Steuersystem tastet Daten von verschiedenen Punkten der Brennkraftmaschine ab und bewirkt eine Anpassung der Kraftstoffzufuhr, des Zündzeitpunkts, des Durch­ satzes durch die Abgasrückführungsleitung und der Ansaugluftmenge an Optimalwerte die auf der Grundlage der abgetasteten Daten errechnet wer­ den. Eine Getriebesteuerung tastet die Maschinenlast und die Fahrzeugge­ schwindigkeit ab und ermittelt anhand dieser Werte das einzustellende Über­ setzungsverhältnis des Getriebes. Zugleich wird anhand der Ergebnisse von Berechnungen auf der Grundlage der abgetasteten Daten eine Überbrückungs-Steuerung durchgeführt.

Letztlich ist es Ziel dieser Steuervorrichtung, ein gutes Ansprechverhalten des Fahrzeugantriebs bei Änderungen der Betätigungsstellung des Gashebels zu erreichen, die unterschiedlichen Fahrbedingungen für das Fahrzeug blei­ ben jedoch unberücksichtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Steuerung der An­ saugluftmenge einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit der das Ansprech­ verhalten der Brennkraftmaschine auf Änderungen der Stellung des Gas­ hebels in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Fahrzeugs variiert wer­ den kann.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Drosselklappe umfaßt wenigstens einen Sensor zur Abtastung eines vorgegebenen Parameters, der die Fahrbedingungen des Fahrzeugs, beispielsweise des Schlupf der Antriebs­ räder, die Getriebestellung oder dergleichen abtastet. Dieser Sensor bzw. die­ se Sensoren sollen als Fahrbedingungs-Sensoren bezeichnet werden. Die Vor­ richtung umfaßt ferner einen Gashebel-Positionssensor, der einem Gashebel des Fahrzeugs zugeordnet ist. Zwischen dem Gashebel und der Drosselklappe besteht keine mechanische Verbindung. Eine Steuereinheit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung nimmt ein Gashebel-Positionssignal des Gashebel-Posi­ tionssensors und ein oder mehrere Fahrbedingungs-Signale von dem oder den Fahrbedingungs-Sensoren auf und erzeugt in Abhängigkeit von diesen Signalen ein Steuersignal zur Steuerung des Betriebs eines Stellgliedes, das die Drosselklappe in eine der Stellung des Gashebels entsprechende Winkel­ stellung bewegt. Bei der Erzeugung des Steuersignals in Abhängigkeit von dem Gashebel-Positionssignal wird in der Steuereinheit je nach den durch das Fahrbedingungs- Signal repräsentierten Fahrbedingungen eine unter­ schiedliche Kennlinie ausgewählt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steue­ rung des Antriebs des Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Gashebels und eines Gas­ hebel-Positionssensors des erfindungsgemäßen Steuer­ systems;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Drosselklappe und eines Drosselklappen-Servomechanismus;

Fig. 4(A) u. 4(B) bilden zusammen ein Schema eines Steuersystems, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Drosselklappenstellung verwirklicht ist;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuereinheit und verschiedener Eingangs- und Aus­ gangssignale;

Fig. 6(A) u. 6(B) bilden zusammen ein Diagramm zur Veranschaulichung der Programmhierarchie in der erfindungsgemäßen Steuereinheit;

Fig. 7 zeigt Kennlinien zur Veranschaulichung der Abhängig­ keit der Winkelstellung der Drosselklappe von der Stellung des Gashebels;

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Programms zur Rückkopplungs-Regelung der Drossel­ klappenstellung.

Ein Kraftfahrzeug, dessen wesentliche Teile in Fig. 1 dargestellt sind, um­ faßt einen Antriebszug mit Frontmotor und Heckantrieb. Eine derartige An­ ordnung des Antriebszuges soll nachfolgend als "FH-Anordnung" bezeichnet werden. Eine Brennkraftmaschine 3 ist mit einem Getriebe 4 verbunden, das seinerseits über eine Kardanwelle 5 mit einem Differentialgetriebe 7 verbun­ den ist. Zwei Hinterräder 2R und 2L werden durch die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine angetrieben, die über das Getriebe 4, die Kardanwelle 5, das Differentialgetriebe 7 und Antriebsachsen 8R und 8L auf die Hinterräder übertragen wird. Die Hinterräder bilden somit die Antriebsräder des Fahr­ zeugs. Zwei Vorderräder 1R und 1L sind entsprechend der Bewegung des durch die Hinterräder angetriebenen Fahrzeugs frei drehbar. Die Vorderrä­ der 1R und 1L sind mit einem für sich bekannten Lenksystem zur Richtungs­ steuerung des Fahrzeugs verbunden.

Der Brennkraftmaschine ist ferner ein Gashebel 11 zugeordnet, etwa ein durch den Fuß des Fahrers betätigtes Gaspedal oder ein handbetätigter Gas­ hebel, wie er in Krafträdern verwendet wird. Der Gashebel 11 dient allge­ mein zur Steuerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine etwa - bei einem Benzinmotor - durch Steuerung des Öffnungsgrades einer Drosselklappe (Fig. 3) zur Steuerung der Ansaugluftmenge. Im gezeigten Ausführungsbei­ spiel ist dem Gashebel 11 ein Gashebel-Positionssensor 33 zugeordnet, der ein elektrisches Signal erzeugt. Der Signalwert ist von der Betätigungsstel­ lung des Gashebels abhängig. Das elektrische Signal soll nachfolgend als Gas­ hebel-Positionssignal bezeichnet werden. Der Positionssensor 33 ist mit ei­ nem elektrisch betätigten Stellglied 30 verbunden, das seinerseits mit einer Drosselklappe 32 verbunden ist und diese betätigt, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist somit von der Position des Gas­ hebels 11 abhängig. Das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine än­ dert sich entsprechend einer Ausgangscharakteristik, die für jede einzelne Brennkraftmaschine verschieden ist. Das Fahrzeug wird mit Hilfe des oben beschriebenen Antriebszuges durch die Brennkraftmaschine angetrieben.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt das Getriebe 4 ein Automatikgetrie­ be, das mit einem nicht gezeigten Drehmomentwandler verbunden ist und das eine Anzahl diskreter Getriebestellungen, nämlich eine erste Getriebe­ stufe, eine zweite Getriebestufe, eine Antriebsstellung, eine Neutralstellung, eine Rückwärts-Stellung und eine Parkstellung aufweist. Das Automatikgetrie­ be ist beispielsweise mit der Steuereinheit 1000 verbunden, die die Schalt­ vorgänge entsprechend vorgegebenen Schaltmustern in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Maschinendrehzahl, Maschinenlastbedingun­ gen und dergleichen steuert. Üblicherweise ist dem Automatikgetriebe ein Getriebe-Wählhebel 14 zugeordnet, der es dem Fahrer gestattet, eine der oben genannten Getriebestellungen auszuwählen. Die Steuerung des Automa­ tikgetriebes durch einen Mikroprozessor, etwa durch die Steuereinheit 1000, ist an sich bekannt und braucht nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Die Steuereinheit 1000 ist zur Spannungsversorgung über eine Verbindungs­ leitung 16a mit der Batterie 15 verbunden. In der Verbindungsleitung 16a ist ein Batterie-Relais 17 angeordnet, das mit dem Zündschalter verbunden ist und eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie 15 und der Steuereinheit 1000 herstellt, wenn sich der Zündschalter 10 entweder in der Zündstellung oder in der Start-Stellung befindet. Die Steuereinheit 1000 ist ferner über eine Hilfs-Verbindungsleitung 16b mit der Batterie 15 verbun­ den. Die Hilfs-Verbindungsleitung gewährleistet eine dauernde elektrische Verbindung zwischen der Batterie und der Steuereinheit. Die über die Hilfs-Verbindungsleitung 16b zugeführte Batteriespannung dient beispielsweise als Hilfsspannung zur Aufrechterhaltung von Daten in Speichern der Steuerein­ heit.

Der Zündschalter 10 erzeugt in der Start-Stellung ein Signal, das den Anlaß­ vorgang der Brennkraftmaschine anzeigt und nachfolgend als "Anlaß-Signal" bezeichnet werden soll. Das Anläß-Signal des Zündschalters 10 wird der Steuereinheit 1000 über eine Leitung 18 zugeführt. Die Stellung des Gashe­ bels wird mit Hilfe des Gashebel-Positionssensors 33 an die Steuereinheit 1000 gemeldet. Der Positionssensor umfaßt beispielsweise ein Potentiometer und ist zur Eingabe des Gashebel-Positionssignals in die Steuereinheit 1000 über eine Leitung 19 mit der Steuereinheit verbunden.

Ein Getriebepositionssensor 36 ist dem Getriebe-Wählhebel 14 zugeordnet und erzeugt ein für die ausgewählte Getriebestellung repräsentatives Getrie­ bepositionssignal. Der Getriebepositionssensor 36 ist an dem Getriebe 4 be­ festigt und über eine Leitung 22 mit der Steuereinheit 1000 verbunden. Die Steuereinheit 1000 ist ferner mit einem in Fig. 5 gezeigten Kurbelwellen-Dreh­ momentsensor 120 verbunden, der das Ausgangsdrehmoment an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abtastet und ein für dieses Ausgangs­ drehmoment repräsentatives Kurbelwellen-Drehmomentsignal erzeugt.

Die Steuereinheit 1000 ist mit einem weiteren Drehmomentsensor 141 ver­ bunden, der das Drehmoment an der Ausgangswelle des Getriebes überwacht und ein für das Ausgangsdrehmoment des Getriebes repräsentatives Signal erzeugt. Dieser Drehmomentsensor soll nachfolgend als "Ausgangs-Drehmo­ mentsensor" und das von ihm erzeugte Signal als "Ausgangs-Drehmoment­ signal" bezeichnet werden. Die Ausgangswelle des Getriebes ist mit einem Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensor 140 versehen, der ein Getriebeausgangs-Dreh­ zahlsignal erzeugt. Der Ausgangs-Drehmomentsensor 141 und der Ge­ triebeausgangs-Drehzahlsensor 140 sind über eine Datenleitung 24 mit der Steuereinheit 1000 verbunden.

Eine von Hand zu bedienende Eingabeeinheit 25 mit einer Betriebsart-Wähl­ einrichtung gestattet es dem Fahrer, zwischen einer Spar-Betriebsart, einer Normal-Betriebsart und einer Leistungs-Betriebsart des gesamten Antriebs­ systems des Fahrzeugs zu wählen. Die in den einzelnen Betriebsarten ablau­ fenden Steuervorgänge sollen weiter unten beschrieben werden. Die Eingabe­ einheit 25 ist mit der Steuereinheit 1000 über eine Datenleitung 26 verbun­ den. Die Steuereinheit 1000 ist ferner über eine Datenleitung 27 mit einer Anzeigeeinheit 28 zur Anzeige verschiedenartiger Informationen verbunden.

Die Steuereinheit 1000 ist ferner mit Radgeschwindigkeitssensoren 42 und 43 verbunden, die die Drehzahl der Antriebsräder 2R, 2L bzw. der freilaufen­ den Räder 1R, 1L abtasten. Der Radgeschwindigkeitssensor 42 überwacht die Drehzahl der Antriebsräder und erzeugt ein für die abgetastete Drehzahl re­ präsentatives Antriebs-Raddrehzahlsignal. Der Radgeschwindigkeitssensor 43 überwacht die Drehzahl der freilaufenden Räder und erzeugt ein dieser Dreh­ zahl entsprechendes Signal, das nachfolgend als Freilauf-Raddrehzahlsignal bezeichnet werden soll.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder 112 der Brennkraftmaschine 110 mit einem Luft-Ansaugsystem in Verbindung steht. Das Luft-Ansaugsystem umfaßt eine Ansaugleitung 121 mit einem Luftfilter 124 zur Reinigung der angesaugten Umgebungsluft, einen als Ansaug-Luftmengensensor 122 dienen­ den Luftmengenmesser stromabwärts der Ansaugleitung 121 zur Messung des Ansaugluft-Durchsatzes, eine Drosselkammer 128, in der eine operativ mit dem nicht gezeigten Gashebel gekoppelte Drosselklappe 32 zur Steue­ rung des Ansaugluft-Durchsatzes angeordnet ist, und einen Ansaugkrümmer 132. Der Luftmengensensor 122 umfaßt eine Luftklappe 125 und einen Rheo­ staten 127. Die Luftklappe 125 ist schwenkbar in dem Ansaugkanal angeord­ net, so daß sich ihre Winkelstellung entsprechend dem Luftdurchsatz ändert. Wenn der Luftdurchsatz zunimmt, wird die Luftklappe 125 im Uhrzeigersinn in Fig. 4 geschwenkt. Der Rheostat 127 liegt der Luftklappe 125 gegenüber und erzeugt ein Analogsignal, dessen Spannungswert zu dem Ansaugluft-Durch­ satz proportional ist. Der Rheostat 127 ist mit einer elektrischen Span­ nungsquelle verbunden, und sein Widerstandswert ist entsprechend der Win­ kelstellung der Luftklappe 125 und somit in Abhängigkeit von dem Luft­ durchsatz veränderlich.

In einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist anstelle des Luft­ klappen-Sensors ein anderer Sensor zur Abtastung des Luftdurchsatzes, wie etwa ein Hitzdraht-Sensor oder ein Karman-Wirbelsensor vorgesehen.

Die Drosselklappe 32 ist mit einem Drosselklappensensor 31 versehen. Der Drosselklappensensor 31 umfaßt einen Vollgasschalter, der geschlossen ist, wenn die Drosselklappe über einen vorgegebenen Öffnungswinkel hinaus geöffnet ist, und einen Leerlaufschalter, der geschlossen ist, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe kleiner als ein vorgegebener Mindestwert ist.

Die Ansaugluftmenge wird durch die Steuereinheit 1000 in Abhängigkeit von dem Signal des Gashebel-Positionssensors 33 gesteuert. Das Luftmen­ gen-Steuersignal wird dem Drosselklappen-Stellglied 30 zugeführt.

Bei der Regelung des Ansaugluftdurchsatzes erzeugt die Steuereinheit 1000 anhand des Gashebel-Positionssignals ein Luftmengen-Steuersignal, das für den gewünschten, mit Hilfe des Stellgliedes 30 einzustellenden Öffnungsgrad der Drosselklappe 32 repräsentativ ist. Allgemein entspricht der Öffnungs­ grad der Drosselklappe 30 dem Grad der Betätigung des Gashebels 11, der durch das Gashebel-Positionssignal repräsentiert wird. Eine Verzögerung zwischen der Eingabe des Gashebel-Positionssignals und der Ausgabe des Luftmengen-Steuersignals beruht zum Teil auf der Tatsache, daß die Ge­ schwindigkeit der Änderung des Öffnungsgrades der Drosselklappe in der Normal-Betriebsart auf eine Standard-Änderungsgeschwindigkeit begrenzt ist. In diesem Fall ist daher das Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten der Brennkraftmaschine in einem normalen Ausmaß von den Änderungen der Position des Gashebels abhängig. Wenn die Spar-Betriebsart gewählt wurde, ist die Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe kleiner als in der Nor­ mal-Betriebsart. Durch diese Maßnahme wird die Möglichkeit einer Gemisch-An­ reicherung im Rahmen der Einspritzsteuerung verringert, so daß sich insge­ samt ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch ergibt.

In der Leistungs-Betriebsart ist die Öffnungsgeschwindigkeit der Drossel­ klappe größer als in der Normal-Betriebsart. Dies hat zur Folge, daß die Öff­ nungsbewegung der Drosselklappe direkter auf die Betätigung des Gashebels anspricht, so daß der Fahrer ein rasches Beschleunigungs- oder Verzöge­ rungsverhalten der Brennkraftmaschine ausnutzen kann.

Im Leerlauf oder bei auslaufender Brennkraftmaschine wird der Öffnungswin­ kel der Drosselklappe mit Hilfe des auf das Stellglied 30 wirkenden Steuer­ signals derart gesteuert, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine konstant bleibt. Wenn dagegen ein automatisches Geschwindigkeitsregelungssystem in Betrieb ist, durch das die Maschinendrehzahl oder die Ausgangsdrehzahl des Getriebes derart gesteuert wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem gewünschten Wert gehalten wird, so ermittelt die Steuereinheit 1000 das Luftmengen-Steuersignal anhand der Differenz zwischen der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und der voreingestellten Fahrzeuggeschwindigkeit.

Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Steuerprogramme soll auf die in Fig. 6 aufgelisteten Steuerprogramme Bezug genommen werden.

Wenn der Zündschalter 10 auf Ein geschaltet wird und die Haupt-Spannungs­ quelle 17 mit der Steuereinheit verbunden wird, wird ein Rückstellsignal er­ zeugt, so daß ein Initialisierungsprogramm 3000 bei einer bestimmten, als "Rückstellvektor-Adresse" bezeichneten Adresse gestartet wird. Das Initiali­ sierungsprogramm 3000 dient zur Vorbereitung der Durchführung verschie­ dener nachfolgender Programme. Nach der Initialisierung wird ein Befehl der die Durchführung von Unterbrechungen ermöglicht, an die Zentralein­ heit 1300 übermittelt.

Die Durchführung eines Hintergrundprogrammes 4000 wird während des normalen Betriebs der Zentraleinheit 1300 fortgesetzt, das heißt, solange kein Erfordernis für Unterbrechungen besteht. Die Hintergrund-Programm­ gruppe 4000 besteht aus Arbeitsprogrammen mit niedriger Dringlichkeit, wie etwa Arbeitsprogrammen, die eine lange Rechenzeit benötigen, oder Arbeitsprogrammen zur Berechnung stationärer Steuerkonstanten. Die Hintergrund-Programmgruppe 4000 umfaßt ein Berechnungsprogramm 4100 zur Berechnung von Steuerdaten für stationäre Maschinenzustände, ein Berechnungsprogramm 4200 für Niedriggeschwindigkeits-Korrekturdaten, ein Lern- oder Programmierungs-Steuerprogramm 4300 und ein Prüfpro­ gramm 4400. Diese Programme werden zyklisch in einer vorgegebenen Reihenfolge abgearbeitet. Auf diese Weise erzeugt die Steuereinheit 1000 kontinuierlich Ausgangssignale während des stationären oder stabilen Betriebs des Kraftfahrzeugs.

Die Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 wird in Betrieb gesetzt, nachdem der Betrieb der Hintergrund-Programmgruppe 4000 (oder ggf. des Initialisierungsprogramms 3000) unterbrochen wurde. Die Unterbrechungs-Steu­ erprogrammgruppe 5000 umfaßt ein Zeitgeber-Unterbrechungspro­ gramm 5100 (5110, 5120, 5130), ein Winkelübereinstimmungs-Unter­ brechungsprogramm 5200 (5210), ein Analog/Digital-Umwandlungspro­ gramm 5300, ein Extern-Unterbrechungsprogramm oder privilegiertes Unterbrechungsprogramm 5400 (5410), ein Umdrehungsmessungs-Unter­ brechungsprogramm 5500 (5510), ein Impuls-Unterbrechungsprogramm 5600, ein Überlastungs-Unterbrechungsprogramm 5700 und ein Datenein­ gangs-Unterbrechungsprogramm 5800 (5810). Sämtliche dieser Unterbre­ chungsprogramme werden durch entsprechende Unterbrechungsbefehle aus­ gelöst. Die Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe umfaßt ferner eine Grup­ pe von Programmen, die nach Prioritäten geordnet sind. Die Prioritäten wer­ den durch ein Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000 ermittelt. Diese nach Prioritäten geordneten Programme umfassen ein Beschleunigungs-Steuerpro­ gramm 6100, ein Verzögerungs-Steuerprogramm 6200, ein Anfahr-Steuer­ programm 6300, ein Schalt-Steuerprogramm 6400, ein Überbrückungs-Steu­ erprogramm 6500, ein Maschinenstillstands-Verhinderungsprogramm 6600, ein Zeit-Synchron-Programm 6700, ein Winkel-Synchron-Programm 6750 und ein Dateneingabe/Ausgabe-Programm 6800.

Das Dateneingabe/Ausgabe-Steuerprogramm 6800, das immer dann aufgeru­ fen und ausgeführt wird, wenn ein vorgegebenes Zeitintervall vergangen ist oder wenn ein Dateneingangs-Unterbrechungsbefehl auftritt, identifiziert die Inhalte der eintreffenden Daten, speichert die eintreffenden Daten, ändert den Zustand der Steuerung und gibt die Daten aus.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des oben beschriebenen Ausführungsbei­ spiels der Erfindung soll als typisches Beispiel der Fall betrachtet werden, daß der Fahrer die Dateneingabeeinheit 25 betätigt und eine andere Betriebs­ art wählt. Wenn sich die Betriebsart ändert, nimmt das Unterbrechungs-Steu­ erprogramm 5000 einen Dateneingangs-Unterbrechungsbefehl auf und wählt das Dateneingangs-Unterbrechungsprogramm 5800 aus. Das Programm 5800 löst das Programm 5810 aus, das eine Anforderung zur Reservierung ei­ nes Arbeitsprogramms zur Verarbeitung der eingetroffenen Daten erzeugt, und speichert die ausgewählte Betriebsart, das heißt, die Normal-Betriebsart, die Leistungs-Betriebsart oder die Spar-Betriebsart in einem vorgegebenen Speicherplatz des RAM-Speichers und erzeugt eine Anforderung zur Aktivie­ rung des zu den eingegebenen Daten (der ausgewählten Betriebsart) gehören­ den Arbeitsprogramms in dem Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000. Bei Eintreffen dieses Aufrufes setzt das Programm ein vorgegebenes Bit (Flag) an einem dem betreffenden Arbeitsprogramm entsprechenden Speicherplatz des RAM-Speichers von 0 auf 1. Das Programm 6000 veranlaßt die Ausfüh­ rung des Dateneingabe/Ausgabe-Programms 6800 und setzt gleichzeitig das Flag auf den Wert 0 zurück. Das Dateneingabe/Ausgabe-Programm 6800 er­ zeugt Befehle, die andere Routinen in Betrieb setzen, so daß das Luftmengen-Steu­ ersignal, das Einspritz-Steuersignal, das Zündzeitpunkt-Steuersignal, das Abgasrückführungs-Steuersignal und das Überbrückungs-Steuersignal in der richtigen Weise erzeugt werden.

Anschließend, nachdem die Steuerung zu dem Hintergrundprogramm 4000 zurückgekehrt ist, werden das Steuerdaten-Berechnungsprogramm 4100 für den stationären Zustand, das Korrekturdaten-Berechnungsprogramm 4200 für niedrige Geschwindigkeiten, das Lernprogramm 4300 und das Prüfpro­ gramm 4400 auf der Grundlage der oben genannten Befehle ausgeführt, so daß die Brennkraftmaschine 3 und das Getriebe 4 entsprechend den Anwei­ sungen des Fahrers gesteuert werden.

Wenn die Daten-Eingabeeinheit 25 nicht in der Lage ist, das Dateneingangs-Un­ terbrechungssignal zu erzeugen, so können die Funktionen des Pro­ gramms 5800 (5810) in dem Zeitgeber-Unterbrechungsprogramm 5100 im­ plementiert sein. In diesem Fall führt das Eintreffen eines Zeitgeber-Unter­ brechungsbefehls dazu, daß die Steuereinheit 1000 einen Befehl zur Übertra­ gung eines für die ausgewählte Betriebsart repräsentativen Wertes an die Ein­ gabeeinheit 25 liefert. Der die ausgewählte Betriebsart anzeigende Wert löst in der zuvor beschriebenen Weise das Dateneingabe/Ausgabe-Programm 6800 aus. Obgleich bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel von drei ver­ schiedenen Betriebsarten (Normal, Leistung und Spar-Betrieb) ausgegangen wurde, ist die Erfindung auch in solchen Fällen anwendbar, bei denen mehr als drei Betriebsarten vorgesehen sind. In diesem Fall ist es jedoch vorzuzie­ hen, die Betriebsart anhand von Zahlenwerten, die mit Hilfe eines einzigen Schalters erzeugt werden, auszuwählen, statt eine der Anzahl der Betriebsar­ ten entsprechende Anzahl von Schaltern vorzusehen. Ferner kann der Wech­ sel zwischen Betriebsarten weniger abrupt gestaltet werden, indem einfach eine feinere Abstufung der Betriebsarten vorgenommen wird. Darüber hinaus ist es möglich, einen kontinuierlichen Übergang zwischen Betriebsarten in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Potentiometers vorzusehen. Da­ bei müssen die Beschränkungen im Hinblick auf Rauschen, Vibrationen und Abgasbestimmungen berücksichtigt werden.

Fig. 7 zeigt einige typische Kennlinien für die Änderung der Winkelstellung der Drosselklappe in Abhängigkeit von der Stellung des Gashebels. Die Kurve A in Fig. 7 beschreibt die Änderungscharakteristik der Drosselklappenstel­ lung unter normalen oder Standard-Fahrbedingungen. Die Kurve B beschreibt die Änderungscharakteristik bei eingelegtem Rückwärtsgang. Die Kurve C be­ schreibt die Änderungscharakteristik der Drosselklappenstellung für den Fall, daß das Fahrzeug auf glatter Fahrbahn mit verhältnismäßig niedrigem Reibungskoeffizienten fährt. Die Kennlinien oder Kurven A, B, C sind in Form von Tabellen A, B, C in dem RAM-Speicher gespeichert.

Wie in Fig. 7 zu erkennen ist, besteht unter Standard-Fahrbedingungen des Fahrzeugs zwischen der Änderung der Winkelstellung der Drosselklappe und der Betätigung des Gashebels annähernd das Verhältnis 1 : 1. Es besteht somit ein enger Zusammenhang zwischen der Winkelstellung der Drosselklappe und der Stellung des Gashebels. Wenn sich dagegen das Getriebe in der Rückwärts-Stellung befindet oder wenn ein Schlupf der Räder abgetastet wird, wird die Veränderung der Winkelstellung der Drosselklappe in bezug auf die Stellung des Gashebels verringert. Unter diesen Fahrbedingungen ist daher der Grad der Veränderung der Drosselklappen-Winkelstellung kleiner als der Grad der Veränderung der Gashebelstellung.

Fig. 8 zeigt ein Drosselklappen-Steuerprogramm, das von der Steuereinheit 1000 ausgeführt wird. In dem gezeigten Programm wird zunächst in einem Programmblock 4110 das Gashebel-Positionssignal des Gashebel-Positions­ sensors gelesen. Anschließend wird in einem Programmblock 4120 das Getriebepositionssignal des Getriebepositionssensors 36 überprüft und abge­ tastet, ob sich das Getriebe in der Rückwärts-Stellung befindet. Wenn sich das Getriebe in der Rückwärts-Stellung befindet, erfolgt ein einem Pro­ grammblock 4130 ein Zugriff auf Tabelle B, die die der Kurve B in Fig. 7 entsprechenden Koeffizienten enthält, so daß der dem aktuellen Wert des Getriebepositionssignals entsprechende gespeicherte Wert gelesen wird. Der gelesene Wert repräsentiert die Winkelstellung der Drosselklappe. In einem Programmblock 4140 wird daher ein Drosselklappen-Steuersignal erzeugt und an das Stellglied 30 ausgegeben, so daß die Drosselklappe entsprechend dem gelesenen Wert eingestellt wird.

Wenn sich dagegen das Getriebe bei der Abfrage in Block 4120 nicht in der Rückwärts-Stellung, sondern in einer anderen Getriebestellung befindet, wird in einem Programmblock 4150 anhand des Antriebs-Raddrehzahlsignals des Antriebs-Radgeschwindigkeitssensors 42 und anhand des Freilauf-Rad­ drehzahlsignals des Freilauf-Radgeschwindigkeitssensors 43 der Schlupf der Antriebsräder berechnet. Dieser Schlupf S wird durch Auflösen der folgenden Gleichung ermittelt:
S = (Vw1-Vw2)/Vw1,
wobei mit Vw1 der Wert des Antriebs-Raddrehzahlsignals und mit Vw2 der Wert des Freilauf-Raddrehzahlsignals bezeichnet ist.

In einer abgewandelten Ausführungsform wird ein genaueres Verfahren zur Berechnung des Schlupfes eingesetzt.

Nachdem in Block 4150 der Schlupf S der Antriebsräder ermittelt wurde, wird in einem Programmblock 4160 der ermittelte Schlupf S mit einem Be­ zugswert Sa verglichen, der einen Schwellenwert für den Schlupf der An­ triebsräder darstellt. Wenn der tatsächliche Radschlupf S größer oder gleich dem Bezugswert ist, wird in einem Programmblock 4170 auf Tabelle C zu­ rückgegriffen, so daß der Wert für die Winkelstellung der Drosselklappe gele­ sen wird, der gemäß der Kurve C in Fig. 7 von der Winkelstellung des Gas­ hebels abhängt. Auf der Grundlage des in dem Block 4170 gelesenen Wertes wird im Block 4140 das Steuersignal erzeugt und an das Stellglied 30 ausge­ geben.

Wenn sich dagegen bei dem Vergleich in Block 4160 ergibt, daß der tatsäch­ liche Radschlupf S kleiner als der Bezugswert Sa ist, so erfolgt in einem Pro­ grammblock 4180 ein Zugriff auf Tabelle A, und es wird der Wert für die Win­ kelstellung der Drosselklappe gelesen, der gemäß der Kurve A in Fig. 7 von der augenblicklichen Stellung des Gashebels abhängig ist. In dem Block 4140 wird auf der Grundlage des in dem Block 4180 gelesenen Wertes das Steuer­ signal erzeugt und ausgegeben.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Winkelstellung der Drosselklappe unmittelbar aus der Stellung des Gashebels abgeleitet, wobei die Charakteristik, gemäß der die Drosselklappenstellung von der Gashebelstellung abhängt, entsprechend Fahrbedingungen des Fahr­ zeugs ausgewählt wird. In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfin­ dung kann jedoch anhand der Gashebelstellung zunächst ein Drehmomentbe­ darf oder eine Solldrehzahl des die Brennkraftmaschine einschließenden An­ triebszuges ermittelt werden, so daß die Winkelstellung der Drosselklappe entsprechend dem ermittelten Drehmomentbedarf oder entsprechend der ermittelten Solldrehzahl gesteuert oder geregelt und auf diese Weise mittel­ bar in Abhängigkeit von der Gashebelstellung gesteuert wird. In diesem Fall werden die Fahrbedingungen des Fahrzeugs bei der Bestimmung des Dreh­ momentbedarfs oder der Solldrehzahl berücksichtigt. Während ferner in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Rückwärts-Stellung des Getrie­ bes und der Schlupf der Antriebsräder als Faktoren für die Auswahl der Drosselklappenstellungs-Gashebelstellungs-Charakteristik benutzt werden, können erfindungsgemäß auch andere für die Fahrbedingungen repräsentati­ ve Faktoren verwendet werden. Hier kommen beliebige Faktoren in Frage, die zu dem Ausgangs-Ansprechverhalten des Antriebszuges in Beziehung ste­ hen, wie etwa der durch ein Radarsystem überwachte Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder dergleichen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge von Brennkraftmaschi­ nen in Kraftfahrzeugen mit

• - einer ein manuell betätigtes Bedienungsglied (11) aufweisenden Eingabe­ einrichtung (11, 33) zur Erzeugung eines Luftmengen-Bedarfssignals,
• - wenigstens einem Sensor (36, 42, 43) zur Abtastung von Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs anhand vorgegebener, die Fahrbedingungen kenn­ zeichnender Parameter (Getriebeposition, Radschlupf) und zur Erzeu­ gung eines für die abgetastete Fahrbedingung repräsentativen Fahrbedin­ gungs-Signals,
• - einer Steuereinheit (1000) zur Erzeugung eines Steuersignals in Abhän­ gigkeit von dem Fahrbedingungs-Signal und dem Luftmengen-Bedarfs­ signal und
• - einer Drosseleinrichtung (30, 32) zur Steuerung der durch ein Ansaug­ rohr der Brennkraftmaschine (3) strömenden Ansaugluftmenge ent­ sprechend dem Steuersignal, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fahrbedingung wenigstens eine geson­ derte Kennlinie zugeordnet ist, die zu jedem Wert des Luftmengen-Bedarfs­ signals einen zugehörigen Wert des Steuersignals angibt, und daß die Steuer­ einheit (1000) anhand des Fahrbedingungssignals die jeweilige, der festge­ stellten Fahrbedingung zugehörige Kennlinie auswählt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Senso­ ren zur Abtastung der Fahrbedingungen einen Getriebepositionssensor (36) zur Abtastung einer speziellen Stellung des Getriebes (4) des Fahrzeugs um­ fassen, der das Fahrbedingungs-Signal erzeugt, wenn sich das Getriebe in der speziellen Stellung befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den der Rückwärts-Stellung des Getriebes entsprechenden Kennlinien eine kleinere Änderung des Steuersignals in Abhängigkeit von der Änderung des Luftmen­ gen-Bedarfssignal als bei der Standard-Kennlinie vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Senso­ ren zur Überwachung der Fahrbedingungen einen Schlupfsensor (32, 43) um­ fassen, der das Fahrbedingungs-Signal erzeugt, wenn der Schlupf (S) der Rä­ der des Fahrzeugs größer als ein vorgegebener Wert (Sa) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den einem erhöhten Schlupf entsprechenden Kennlinien ein geringerer Grad der Änderung des Steuersignals in Abhängigkeit von Änderungen des Luftmen­ gen-Bedarfssignals als bei der Standard-Kennlinie vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmen­ ge eine in dem Ansaugrohr angeordnete Drosselklappe (32) und ein elek­ trisch betätigtes Drosselklappen-Stellglied (30) zur Steuerung des Öffnungs­ grades der Drosselklappe entsprechend dem Steuersignal umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedie­ nungsglied der Eingabeeinrichtung ein Gashebel (11) ist, der mechanisch un­ abhängig von der Drosselklappe (30) beweglich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einga­ beeinrichtung einen dem Gashebel (11) zugeordneten Gashebel-Positionssen­ sor (33) umfaßt dessen Ausgangssignal der Stellung des Gashebels (11) ent­ spricht und das Luftmengen-Bedarfssignal bildet.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kennlinien (B), die dem Fahrbedingungs-Signal des Getriebeposi­ tionssensors (36) zugeordnet sind, eine lineare Abhängigkeit des Steuer­ signals von dem Wert des Luftmengen-Bedarfssignals besteht.