DE3504195A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der ansaugluftmenge einer brennkraftmaschine in abhaengigkeit vom ausgangsdrehmoment - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur regelung der ansaugluftmenge einer brennkraftmaschine in abhaengigkeit vom ausgangsdrehmomentInfo
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Description
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ' Nissan
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR REXSLUNG DER MSAUGIiUFTMENGE EINER
BRENNKRAFTMASCHINE IN ABHÄNGIGKEIT VOM AUSGANGSDREHMOMENT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Ansaugluftmenge einer Brennkraftmaschine
.
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Winkelstellung einer Drosselklappe
der Brennkraftmaschine, bei dem die Winkelstellung der Drosselklappe nicht nur von dem Grad der Betätigung
des Gashebels/ sondern zusätzlich von der Differenz zwischen dem tatsächlichen Ausgangsdrehmoment der
Brennkraftmaschine und dem gewünschten Ausgangsdrehmoment abhängt, so daß das Leistungsverhalten der Brennkraftmaschine
optimiert wird.
Herkömmliche Drosselklappen-Steuersysteme sind in den europäischen
Patentanmeldungen 01 14 401, 01 21 937, 01 21 und 01 21 939 beschrieben worden. Bei diesen herkömmlichen
Vorrichtungen wird die Drosselklappenstellung im allgemeinen mit Hilfe eines der Drosselklappe zugeordneten
elektromagnetischen Stellgliedes eingestellt. Es wird ein Drosselklappen-Steuersignal erzeugt, das von
dem anhand eines an dem Gashebel erzeugten Signals ermittelten Grad der Betätigtung des Gashebels abhängig
ist.
Ein ähnliches Drosselklappen-Steuersystem ist in der japanischen Patentveröffentlichung 56-107 925 beschrieben
worden. Diese Druckschrift beschreibt ein elektronisches Kraftstoff-Einspritzsystem für eine Funkenzündungs-Brennkraftmaschine,
das einen Drosselklappen-Servomechanismus umfaßt, durch den die Winkelstellung der Drosselklappe in
Abhängigkeit von dem Grad der Betätigung des Gashebels
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
Ni-s San
gesteuert wird.
Durch die oben genannten herkömmlichen Steuersysteme
wird die Drosselklappe in eine gewünschte Winkelstellung eingestellt, die dem Grad der Betätigung des Gashebels
entspricht. Aus diesem Grund wird durch diese herkömmlichen Steuersysteme der Ansaugluftdurchsatz erfolgreich
in Abhängigkeit vom Grad der Betätigung des Gashebels gesteuert. Theoretisch ist die Winkelstellung der
Drosselklappe direkt mit der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine gekoppelt, so daß durch die Drosselklappensteuerung
das gewünschte Maschinenverhalten erzielt wird. In der Praxis entspricht jedoch die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine nicht über den gesamten
Winkelbereich der Drosselklappe dem durch die Betätigung des Gashebels angezeigten Leistungsbedarf. Dies liegt
daran, daß sich die einzelnen Brennkraftmaschinen infolge von Produktionsungenauigkeiten voneinander unterscheiden
und daß die möglichen Umgebungsbedingungen in einem weiten Bereich variieren.
Um ein Ausgangsdrehmoment zu erzielen, das exakt dem jeweiligen Drehmomentbedarf entspricht, sind Steuersysteme
vorgeschlagen worden, bei denen sowohl die Brennkraftmaschine als auch ein der Brennkraftmaschine
nachgeschaltetes Getriebe gesteuert werden. In der Veröffentlichung SAE Technical Paper 830 423 der Society
of Automotive Engineering wird ein derartiges Antriebszug-Steuersystem beschrieben, bei dem die Brennkraftmaschine
stufenweise 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 Durchsatzes durch eine Abgasrückführungsleitung und der Ansaugluftmenge an Optimalwerte, die auf
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER : Nissan "-·'--■
350A195
der Grundlage der abgetasteten Daten berechnet werden. Bei der Steuerung des Getriebes wird durch eine Getriebe
steuerung die Maschinenlast und die Fahrzeuggeschwindigkeit abgetastet und das in dem Getriebe einzustellende
übersetzungsverhältnis wird anhand dieser Daten berechnet. Zugleich wird anhand dieser Daten eine Überbrückungs-Steuerung
ausgeführt.
Ein weiterer für das Gesamtverhalten eines Fahrzeugs wesentlicher Umstand ist ein rasches Ansprechen des
Drehmoments auf die Betätigung des Gashebels. Damit in diesem Sinne ein rasches Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine
gewährleistet ist, muß das Ausgangsdrehmoment jederzeit genau dem durch manuelle Betätigung
des Gashebels bestimmten Drehmomentbedarf entsprechen.
In der Praxis treten jedoch Fluktuationen des auf die Antriebsräder des Fahrzeugs übertragenen Ausgangsdrehmoments
der Brennkraftmaschine auf, die durch die Umgebungsbedingungen und/oder Produktionsfehler bedingt
sind. Beispielsweise ist bekannt, daß die Leistungswerte einer Brennkraftmaschine erheblichen
Störungen unterliegen, wenn sich
die Brennkraftmaschine nach einem Start bei kalter Witterung erwärmt. Darüber hinaus treten bei vielen
Fahrzeugen Erschütterungen infolge von Änderungen der Maschinendrehzahl und damit der Ausgangsleistung auf,
wenn das Automatikgetriebe auf eine andere Getriebestufe umschaltet. Hierdurch werden die Fahreigenschaften und
der Fahrkomfort des Fahrzeugs beeinträchtigt.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, die Winkelstellung der Drosselklappe derart zu steuern, daß das Ausgangsdrehmoment
der Brennkraftmaschine bzw. des Getriebes unter allen Umständen genau dem durch die Stellung des
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER -- - Niäsail
35CU195
Gashebels angezeigten Bedarf entspricht, so daß bei jeder Stellung des Gashebels und bei jedem Getriebezustand
ständig ein optimales Ausgangsdrehmoment erzeugt wird.
5
5
Ein.weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Möglichkeit
zu schaffen, die Ansprechcharakteristik, nach der sich '{die Ausgangsleistung oder das Ausgangsdrehmoment der
Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Betätigung des Gashebels ändert, entsprechend unterschiedlichen
voreingestellten Betriebsarten zu verändern.
Die Erfindung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs und des ersten Vorrichtungsanspruchs
4. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung der Winkelstellung einer Drosselklappe ist die Betätigungsstellung
eines Gashebels der wesentliche Parameter für die Steuerung der Drosselklappenstellung. Die von
der Stellung des Gashebels abhängige Arbeitsstellung der Drosselklappe wird in Abhängigkeit von der Differenz
zwischen dem tatsächlichen Drehmoment am Ausgang der Brennkraftmaschine bzw. des durch die Brennkraftmaschine
angetriebenen Antriebszuges und dem aus der Stellung des Gashebels abgeleiteten Drehmomentbedarf modifiziert.
Bevorzugt besteht eine Wahlmöglichkeit zwischen mehreren voreingestellten Betriebsarten des Antriebszuges, und
bei der Festeilung des Drehmomentbedarfs wird die jeweils eingestellte Betriebsart berücksichtigt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens umfaßt einen Gashebel-Positionssensor, der die
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Stellung des Gashebels überwacht und ein für die Gashebelstellung repäsentatives Gashebel-Positionssignal erzeugt/
eine erste arithmetische Einrichtung, die anhand des Gashebel-Positionssignals den jeweiligen Drehmomentbedarf
ermittelt und ein entsprechendes Signal erzeugt, einen Drehmomentsensor zur Überwachung des Drehmoments
am Ausgang des die Brennkraftmaschine und ein Getriebe einschließenden Antriebszuges und zur Erzeugung eines
für das Ausgangsdrehmoment repräsentativen Drehmomentsignals, eine zweite arithmetische Einrichtung, die das
dem Drehmomentbedarf entsprechende Signal der ersten arithmetischen Einrichtung mit dem für das tatsächliche
Ausgangsdrehmoment repräsentativen Signal vergleicht und die Differenz dieser beiden Signale berechnet, und eine
dritte arithmetische Einrichtung, die in Abhängigkeit von dem Gashebel-Positionssignal und der durch die zweite
arithmetische Einrichtung berechneten Differenz zwischen Drehmomentbedarf und tatsächlichem Drehmoment einen
Korrekturwert berechnet, um den die Stellung der Drosselklappe in Richtung auf eine gewünschte Position verstellt
wird, in der der Drehmomentbedarf mit dem tatlichen Drehmoment übereinstimmt.
Bevorzugt umfaßt die Vorrichtung eine manuell bediente Wähleinrichtung zur Auswahl der unterschiedlichen Betriebsarten
des Antriebszuges, die sich hinsichtlich der Steuercharakteristik voneinander unterscheiden.
Allgemein umfaßt eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine
Eingabeeinrichtung zur Erzeugung des Drehmoment-Bedarfs-Signals,
einen Ausgangs-Drehmomentsensor zur Ermittlung des tatsächlichen Ausgangsdrehmoments, eine Steuereinheit
zur Erzeugung des Steuersignals und eine Einrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge entsprechend dem Steuersignal.
Die Eingabeeinrichtung wird beispielsweise durch
TER MEER · MÜLLER - STEINMEISTER
- 11 -
den Gashebel, den Gashebel-Positionssensor und die erste arithmetische Einrichtung gebildet, während die Einrichtung
zur Steuerung der Ansaugluftmenge durch die Drosselklappe und ein Drosselklappen-Stellglied gebildet wird.
5
In einer speziellen Ausfuhrungsform der Erfindung kann
die arithmetische Einrichtung zur Berechnung des Drehmomentbedarfs in die Steuereinheit integriert sein.
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 Steuerung
des Antriebs des Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Gashebels und eines Gashebel-Positionssensors
des erfindungsgemäßen Steuersystems;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer
Drosselklappe und eines Drosselklappen-Servomechanismus;
25
25
Fig. 4(A) und bilden zusammen ein Diagramm eines
4(B) Steuersystems, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der
Drosselklappenstellung verwirklicht ist; 30
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuereinheit und verschiedener
Eingangs- und Ausgangssignale;
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER : M. S S^LU \. ...'
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Fig. 6 veranschaulicht die Änderung des Ausgangsdrehmoments und des Kraftstoffverbrauchs
der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Luft/Brennstoff-Verhältnis; 5
Fig. 7 veranschaulicht die Änderung des Ausgangsdrehmoments und des Kraftstoffverbrauchs
in Abhängigkeit von dem Durchsatz einer Abgasrückführungseinrichtung;
10
Fig. 8(A),8(B) zeigen optimale Getriebe-Schaltschemata
und 8(C) für eine Spar-Betriebsart, eine Normal-Betriebsart bzw. eine Leistungs-Betriebsart;
15
15
Fig. 9 zeigt optimale Betriebsbereiche für einen
Überbrückungsbetrieb in der Spar-Betriebsart, der Normal-Betriebsart und der Leistungs-Betriebsart
gemäß Figur 8; 20
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit
des erfindungsgemäßen Drosselklappen-Steuersystems ;
Fig. 11 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der
Arbeitsweise der Steuereinheit gemäß Figur 10;
Fig. 12(A)und bilden zusammen ein Diagramm zur Veran-12(B)
schaulichung der Programmhierarchie in
der erfindungsgemäßen Steuereinheit;
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm eines Programms zur
Berechnung von Korrekturwerten, das in der erfindungsgemäßen Steuereinheit ausgeführt
wird;
ORIGINAL INSPECTED
TER MEER ■ MÜLLER . STEINMEISTER "..' I NiSÄ"all
- 13 -
Fig. 14 ist eine graphische Darstellung des Drehmomentbedarfs
in Abhängigkeit von der Stellung des Gashebels;
Fig. 15 ist ein Flußdiagramm eines Drosselklappen-
Regelprogramms gemäß der Erfindung;
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm eines modifizierten Programmes zur Berechnung von Korrekturwerten.
TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER Kiss an
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Ein Kraftfahrzeug, dessen wesentliche Teile in Figur 1 dargestellt sind, umfaßt einen Antriebszug mit Frontmotor
und Heckantrieb. Eine derartige Anordnung 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 verbunden 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 Fahrzeugs. Zwei Vorderräder 1R und
1L sind entsprechend der Bewegung des durch die Hinterräder
angetriebenen Fahrzeugs frei drehbar. Die Vorderräder 1R und 1L sind mit einem für sich bekannten Lenksystem
zur Richtungssteuerung des Fahrzeugs verbunden. Das Lenksystem umfaßt eine Lenksäule 9 für die manuelle
Wahl der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs.
Die Brennkraftmaschine 3 ist mit einem Zündsystem versehen, das einen Zündschalter 10 einschließt. Der Zündschalter
10 weist mehrere diskrete Schaltstellungen auf, nämlich eine Aus-Stellung, in der eine Batterie 15 des
Fahrzeugs von Verbrauchern wie etwa einer Klimaanlage oder einer Audio-Anlage und von einer Zündspule getrennt ist, eine Stand-Stellung
(ACC),in der die Batterie 15 nur mit den Verbrauchern
des Fahrzeugs aber nicht mit der Zündspule verbunden ist, eine Zündstellung, in der die Batterie sowohl mit
den Verbrauchern als auch mit der Zündspule verbunden ist, und eine Start-Stellung, in der die Batterie nur
mit der Zündspule verbunden ist. Das Zündsystem umfaßt ferner einen Verteiler, eine Anzahl in den einzelnen
Zylindern der Brennkraftmaschine angeordneter Zündkerzen und einen Unterbrecher oder Leistungstransistor, der durch
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER
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ein Zündungs-Steuersignal gesteuert wird. Das Zündungs-Steuersignal
wird zu vorgegebenen Zeitpunkten durch eine Steuereinheit 1000 erzeugt.
Der Brennkraftmaschine ist ferner ein Gashebel 11 zugeordnet,
etwa ein durch den Fuß des Fahrers betätigtes Gaspedal oder ein handbetätigter Gashebel wie er in
Krafträdern verwendet wird. Der Gashebel 11 dient allgemein zur Steuerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine
etwa - bei einem Benzinmotor - durch Steuerung des Öffnungsgrades einer Drosselklappe (Figur 3) zur Steuerung
der Ansaugluftmenge oder - im Fall einer Diesel-Brennkraftmaschine - durch Steuerung einer Kraftstoff-Einspritzpumpe
zur Steuerung des Kraftstoffdurchsatzes.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Gashebel 11
ein Gashebel-Positionssensor 33 zugeordnet, der ein elektrisches Signal erzeugt. Der Signalwert ist von der
Betätigungsstellung des Gashebels abhängig. Das elektrische Signal soll nachfolgend als Gashebel-Positionssignal
bezeichnet werden. Der Positionssensor 33 ist mit einem elektrisch betätigten Stellglied 30 verbunden, das
seinerseits mechanisch mit einer Drosselklappe 32 verbunden ist und diese betätigt, wie in Figur 3 gezeigt
ist. Im Fall einer Diesel-Brennkraftmaschine ist das Stellglied 30 mit einem Kraftstoffbegrenzer verbunden,
der den Kraftstoffdurchsatz begrenzt.
Die Steuerung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit Hilfe eines Gashebel-Signals ist in den veröffentlichten
europäischen Patentanmeldungen 01 14 401, 01 06 360, 01 21 939, 01 21 938 und 01 21 937 beschrieben worden,
auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
Die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist somit von der Position des Gashebels 11 abhängig. Das Ausgangsdrehmoment
TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER -. ; 'Nis&dil - '
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der Brennkraftmaschine ändert sich entsprechend einer Ausgangscharakteristik, die für jede einzelne Brennkraftmaschine
verschieden ist. Das Fahrzeug wird mit Hilfe des oben beschriebenen Antriebszuges durch die
Brennkraftmaschine angetrieben. Ein Bremspedal 12 ermöglicht es dem Fahrer, das Fahrzeug anzuhalten oder
während der Fahrt zu verzögern. Das Bremssystem umfaßt ferner eine Parkbremse mit einem handbetätigten Parkbremshebel
oder einem Fußhebel 13.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt das Getriebe ein Automatikgetriebe, das mit einem nicht gezeigten
Drehmomentwandler verbunden ist und das eine Anzahl diskreter Getriebestellungen, nämlich eine erste Getriebestufe,
eine zweite Getriebestufe, eine Antriebsstellung, eine Neutralstellung, eine Rückwärts-Stellung
und eine Parkstellung aufweist. Das Automatikgetriebe ist beispielsweise mit der Steuereinheit 1000 verbunden,
die die Schaltvorgänge entsprechend vorgegebenen Schaltmustern in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit,
der Maschinendrehzahl, Maschinenlastbedingungen 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 Automatikgetriebes durch einen Mikroprozessor, etwa durch die Steuereinheit 1000
ist an sich bekannt und braucht nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Diesbezüglich wird Bezug genommen
auf die US-Patentanmeldung Serial No. 678 886, eingereicht am 6. Dezember 1984.
Die Steuereinheit 1000 ist zur Spannungsversorgung über eine Verbindungsleitung 16a mit der Batterie 15 verbunden.
In der Verbindungsleitung 16a ist ein Batterie-Relais 17 angeordnet, das mit dem Zündschalter verbunden
TER MEER · MÜLLER - STEINMEISTER _.: ; Vj-SS=IV -^
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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 verbunden. 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 Steuereinheit.
Der Zündschalter 10 erzeugt in der Start-Stellung ein Signal, das den Anlaßvorgang der Brennkraftmaschine
anzeigt und nachfolgend als "Anlaß-Signal" bezeichnet werden soll. Das Anlaß-Signal des Zündschalters 10 wird
der Steuereinheit 1000 über eine Leitung 18 zugeführt. Die Stellung des Gashebels 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 dem Bremspedal 12
zugeordneter Bremsschalter 34 erzeugt ein Bremssignal,
wenn das Bremspedal betätigt wird. Der an sich bekannte Bremsschalter 34 dient zum Einschalten der nicht gezeigten
Bremsleuchten des Fahrzeugs während eines Bremsvorgangs und ist ferner über eine Leitung 20 mit
der Steuereinheit 1000 verbunden, so daß das Bremssignal an die Steuereinheit übertragen wird. Der Parkbremse
13 ist ein Parkbrems-Schalter 35 zugeordnet, der
bei Betätigung der Parkbremse 13 geschlossen wird und ein Parkbrems-Signal erzeugt, das der Steuereinheit 1000
über eine Leitung 21 zugeführt wird.
TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER ■.. "Nissan
3S0A19D
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Ein Getriebepositionssensor 36 ist dem Getriebe-Wählhebel 14 zugeordnet und erzeugt ein für die ausgewählte
Getriebestellung repräsentatives Getriebepositionssignal. Der Getriebepositionssensor 36 ist über eine Leitung
22 mit der Steuereinheit 1000 verbunden. Die
Steuereinheit 1000 ist ferner mit einem in Figur 5
gezeigten Kurbelwellen-Drehmomentsensor 120 verbunden, der das Ausgangsdrehmoment an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abtastet und ein für dieses Ausgangsmoment repräsentatives Kurbelwellen-Drehmomentsignal erzeugt. Ein derartiger Kurbelwellen-Drehmomentsensor wird beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung
(Tokko) 35-12 447 beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
Steuereinheit 1000 ist ferner mit einem in Figur 5
gezeigten Kurbelwellen-Drehmomentsensor 120 verbunden, der das Ausgangsdrehmoment an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abtastet und ein für dieses Ausgangsmoment repräsentatives Kurbelwellen-Drehmomentsignal erzeugt. Ein derartiger Kurbelwellen-Drehmomentsensor wird beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung
(Tokko) 35-12 447 beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
Die Steuereinheit 1000 ist mit einem weiteren Drehmomentsensor 141 verbunden, der das Drehmoment an der Ausgangswelle
des Getriebes überwacht und ein für das Ausgangsdrehmoment des Getriebes repräsentatives Signal er-
zeugt. Dieser Drehmomentsensor soll nachfolgend als
"Ausgangs-Drehmomentsensor" und das von ihm erzeugte
Signal als "Ausgangs-Drehmomentsignal" bezeichnet werden. Die Ausgangswelle des Getriebes ist mit einem Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensor 140 versehen, der ein
"Ausgangs-Drehmomentsensor" und das von ihm erzeugte
Signal als "Ausgangs-Drehmomentsignal" bezeichnet werden. Die Ausgangswelle des Getriebes ist mit einem Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensor 140 versehen, der ein
Getriebeausgangs-Drehzahlsignal erzeugt. Der Ausgangs-Drehmomentsensor
141 und der Getriebeausgangs-Drehzahlsensor 140 sind über eine Datenleitung 24 mit der Steuereinheit
1000 verbunden.
Ein Kühlmittel-Temperatursensor 122, ein Kurbelwinkelsensor 120 und ein Luftmengensensor 122 sind über eine
Datenleitung 23 mit der Steuereinheit 1000 verbunden.
Diese drei Sensoren sollen nachfolgend im Zusammenhang mit Figur 5 näher beschrieben werden.
Diese drei Sensoren sollen nachfolgend im Zusammenhang mit Figur 5 näher beschrieben werden.
RWSK'Ai INSPECTED
TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER : .: Nissan. - -.-"--."
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Eine von Hand zu bedienende Eingabeeinheit 25 mit einer Betriebsart-Wähleinrichtung gestattet es dem Fahrer,
zwischen einer Spar-Betriebsart, einer Normal-Betriebsfahrt und einer Leistungs-Betriebsart des gesamten
Antriebssystems des Fahrzeugs zu wählen. Die in den einzelnen Betriebsarten ablaufenden Steuervorgänge
sollen weiter unten beschrieben werden. Die Eingabeeinheit 25 ist mit der Steuereinheit 1000 über eine
Datenleitung 26 verbunden. Die Steuereinheit 1000 ist ferner über eine Datenleitung 27 mit einer Anzeigeeinheit
28 zur Anzeige verschiedenartiger Informationen verbunden.
Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine.
Das eletronische Steuersystem umfaßt die Steuereinheit 1000, die einen Mikroprozessor aufweist und der ein
als Fahrzeug-Informationssystem dienender weiterer Mikroprozessor 2500 zugeordnet ist. Das Steuersystem
für die Brennkraftmaschine umfaßt zahlreiche Sensoren und Detektoren wie etwa einen Maschinen-Drehzahlsensor,
einen Luftmengenmesser und verschiedene Temperatursensoren
zur Erzeugung von Steuerparametern, eine Steuereinheit und Stellglieder zur Steuerung verschiedener
Funktionsabläufe in der Brennkraftmaschine wie etwa die Zumessung von Kraftstoff, die Leerlauf-Luftmenge und
den Zündzeitpunkt. Das Steuersystem umfaßt weiterhin einen Fehlerwächter zur Abtastung von Fehlern in dem
Steuersystem. Der Fehlerwächter überprüft die Arbeitsweise der Steuereinheit sowie die Eingangsdaten von
den verschiedenen Sensoren. Die Ergebnisse des Prüfvorgangs werden in einem der Steuereinheit 1000 zugeordneten
Permanentspeicher 1450 gespeichert. Das Fahrzeuginformationssystem dient im beschriebenen Aus-
TERMEER-MOLLER-STEINMEISTER "■ /Nissan
~~ 350A195
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führungsbeispiel zur Berechnung einer Anzahl von Informationen/ die sich auf eine mit dem Fahrzeug unternommene
Fahrt beziehen, wie etwa die Länge der Fahrtstrecke, die Fahrtzeit, die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit
und dergleichen. Dem Fahrzeuginformationssystem ist die Eingabeeinheit 25, die beispielsweise durch
eine Tastatur gebildet wird, und die Anzeigeeinheit 28 zugeordnet, auf der die errechneten Informationen
dargestellt werden.
Die Daten aus dem Permanentspeicher 1450 werden über den Fehlerwächter 1002 der Steuereinheit 1000 und über
die Datenübertragungsleitung zu dem Fahrzeuginformationssystem
übertragen. Das Fahrzeuginformationssystem unterscheidet, welcher Sensor oder welches Bauteil der
Steuereinheit des Maschinen-Steuersystems eine Fehlfunktion aufweist. Auf der Grundlage der Abtastung des
fehlerhaften Bauelements oder Sensors liefert das Fahrzeuginformationssystem ein Fehler-Anzeigesignal an
die Anzeigeeinheit 28. Durch die Anzeige wird das fehlerhafte Bauelement oder der fehlerhafte Sensor entsprechend
dem Fehler-Anzeigesignal angezeigt, und entsprechend dem Signalwert des Fehleranzeigesignals wird
der Grad des Fehlers oder der Abweichung angezeigt.
Die Datenausgabe durch den Fehlerwächter erfolgt auf einen Lesebefehl, und die Ergebnisse des Prüfprogramms
werden gespeichert, bis der nächste Lesebefehl eintrifft. Der in dieser Weise mit dem Fahrzeuginformationssystem
verbundene Fehlerwächter ist nicht nur zur überwachung der Funktion des oben beschriebenen Maschinen-Steuersystems
einsetzbar, sondern kann ebenso zur überwachung elektronischer Steuersysteme für das Automatikgetriebe
oder zur überwachung eines Antiblockiersystems oder dergleichen eingesetzt werden.
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Figur 4 zeigt das elektronische Steuersystem für die Brennkraftmaschine, bei dem es sich um ein sogenanntes
zentralisiertes elektronisches Steuersystem (ECCS) für eine Sechszylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine handelt, der
unter der Typenbezeichnung Datsun L bekannt ist. Durch das gezeigte Steuersystem werden die Kraftstoffeinspritzung,
die Zündung, der Durchsatz eines Abgas-Rückführungssystems und die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine
gesteuert. Ferner erfolgt eine Steuerung des Kraftstoffdruckes durch eine Steuerung des Betriebs
einer Kraftstoffpumpe.
Gemäß Figur 4 steht jeder der Zylinder 112 der Brennkraftmaschine
110 mit einem Luft-Ansaugsystem in Verbindung. Das Luft-Ansaugsystem umfaßt eine
Ansaugleitung 121 mit einem Luftfilter 124 zur Reinigung
der angesaugten Umgebungsluft, einen als Ansaug-Luftmengensensor
122 dienenden 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 Steuerung des Ansaugluft-Durchsatzes angeordnet ist, und einen Ansaugkrümmer 132. Der Luftmengensensor
122 umfaßt eine Luftklappe 125 und einen Rheostaten 127. Die Luftklappe 125 ist schwenkbar in
dem Ansaugkanal angeordnet, so daß sich ihre Winkelstellung entsprechend dem Luftdurchsatz ändert. Wenn
der Luftdurchsatz zunimmt, wird die Luftklappe 125 im Uhrzeigersinn in Figur 4 geschwenkt. Der Rheostat
127 liegt der Luftklappe 125 gegenüber und erzeugt ein Analogsignal, dessen Spannungswert zu dem Ansaugluft-Durchsatz
proportional ist. Der Rheostat 127 ist mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, und
sein Widerstandswert ist entsprechend der Winkelstellung der Luftklappe 125 und somit in Abhängigkeit von dem
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- 22 Luftdurchsatz veränderlich.
In einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung
ist anstelle des Luftklappen-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.
Ein Drosselklappenschalter der beschriebenen Art wird in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung
0 058 826 beschrieben.
Die Kraftstoff-Einspritzung mit Hilfe von Kraftstoff-Einspritzdüsen
134 wird durch nicht gezeigte elektromagnetische Stellglieder gesteuert, die in die einzelnen
Einspritzdüsen integriert sind. Die Stellglieder werden elektrisch durch ein Einspritz-Steuersystem
gesteuert, das die Einspritzmengen, die Einspritzzeitpunkte und dergleichen entsprechend Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine auf der Grundlage gemessener Betriebsparameter wie etwa Maschinenlast, Maschinendrehzahl
und dergleichen ermittelt. Die Einspritzdüsen sind über eine Kraftstoffleitung, die einen Druckregler
139 aufweist, mit einer Kraftstoffpumpe 137 verbunden. Die Kraftstoffpumpe wird durch ein Kraftstoffpumpen-Relais
135 gesteuert. Ein Beispiel für ein Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffdruckes wird in der US-Patent-
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
tiissan
3504TW
- 23
anmeldung 355 157 vom 05. März 1982 und in der DE-OS
29 49 988 beschrieben. Ein weiteres Beispiel für die Steuerung des Kraftstoffdruckes wird in der japanischen
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 58-52 096 beschrieben.
Im gezeigten Beispiel sind die Kraftstoff-Einspritzdüsen 134 in dem Ansaugkrümmer 132 angeordnet. In
einer abgewandelten Ausfuhrungsform der Erfindung
können die Einspritzdüsen jedoch auch in den Brennkammern der Zylinder 112 der Brennkraftmaschine angeordnet
sein.
Das Luft-Ansaugsystem umfaßt einen Leerlauf- oder Hilfs-Ansaugkanal 144, dessen eines Ende 146 zwischen
dem Luftmengensensor 122 und der Drosselklappe 32 in die Ansaugleitung mündet, während das andere Ende 148
stromabwärts der Drosselklappe 32 in der Nähe des Ansaugkrümmers 132 in die Ansaugleitung mündet. In dem
Leerlauf-Ansaugkanal 144 ist ein Leerlauf-Steuerventil 150 zur Steuerung des Luftdurchsatzes durch den Hilfs-Ansaugkanal
angeordnet. Das Leerlauf-Steuerventil 150 umfaßt zwei Kammern 152 und 154, die durch eine Membran
156 voneinander getrennt sind, sowie ein Kegelventil 158, das derart in einer öffnung 157 angeordnet und
zwischen zwei Positionen bewegbar ist, daß es die Verbindung zwischen einem stromaufwartigen Abschnitt 143
und einem stromabwärtigen Abschnitt 145 des Hilfs-Ansaugkanals
144 entweder geöffnet oder geschlossen hält. Der Hilfs-Ansaugkanal 144 wird somit durch das Leerlauf-Steuerventil
150 in zwei Bereiche 143,145 unterteilt, die stromaufwärts bzw. stromabwärts der öffnung
157 des Steuerventils angeordnet sind. Ein Schaft 160
des Kegelventils 158 ist an der Membran 156 befestigt und mit der Membran beweglich. Die Membran 156 ist
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- 24 -
mit Hilfe einer in der Kammer 152 des Steuerventils angeordneten Schraubendruckfeder 164 nach unten in der
Zeichnung vorgespannt, so daß das Kegelventil 158 von einem Ventilsitz 162 abgehoben wird. Auf diese Weise
wird das Steuerventil 150 normalerweise in der geöffneten Stellung gehalten/ in der es die beiden Abschnitte
143 und 145 des HiIfs-Ansaugkanals 144 über die Ventilöffnung 157 miteinander verbindet.
Die Kammer 154 des Leerlauf-Steuerventils 150 ist zur Atmosphäre hin geöffnet, während die andere Kammer 152
des Steuerventils 150 über einen Vakuumkanal 167 mit einem als Steuer-Vakuumquelle dienenden Druckregelventil
168 verbunden ist. Das Druckregelventil 168 wird durch eine Membran 172 in zwei Kammern 166,170 unterteilt.
Die Kammer 166 ist über einen Vakuumkanal 169 mit der
stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 32 verbunden, so daß der Druck in der Kammer 166 dem Ansaugunterdruck
entspricht. Die Kammer 170 des Druckregelventils 168 ist zur Atmosphäre hin geöffnet. An der Membran 172 ist
ein Ventilglied 176 befestigt, das einem am Ende des
Vakuumkanals 169 ausgebildeten Ventilsitz 178 gegenüberliegt. Die Kammern 166,170 nehmen jeweils eine
Schraubendruckfeder 171 bzw. 173 auf. Die Stellung der Membran 172, in der die beiden Schraubendruckfedern
171,173 miteinander im Gleichgewicht sind, soll als Neutralstellung bezeichnet werden. Die Kammer 166 kann
auch mit einem Abgasrückführungs-Steuerventil 216 verbunden sein, durch das ein Teil des Abgases aus dem
Abgaskanal der Brennkraftmaschine über eine Abgasrückführungsleitung in den Ansaugkrümmer 132 zurückgeleitet
wird.
Die Membran 172 bewegt sich aufwärts oder abwärts entsprechend
Änderungen des Gleichgewichts zwischen dem
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
Nissan
- 25
Vakuum in der Kammer 166 und dem in die Kammer 170 eingeleiteten Atmosphärendruck. Durch diese Bewegung
der Membran 172 wird das Ventilglied 176 auf den Ventilsitz 178 zu oder von diesem weg bewegt.
In dem Druckregelventil 168 ist eine weitere Kammer 180 ausgebildet, die mit der Kammer 166 über einen
Kanal 182 verbunden ist. Der Kanal 182 ist über einen Steuer-Vakuumkanal 184 mit der Kammer 152 des Vakuum-Steuerventils
150 verbunden. Andererseits ist die Kammer 180 über einen Kanal 186 und einen Abschnitt
des Luft-Ansaugsystems stromaufwärts der Drosselklappe 32 mit der Atmosphäre verbunden. Die Kammer 180 wird
geteilt durch eine Membran 188, an der ein magnetisches Ventilglied 190 befestigt ist. Das Ventilglied 190
liegt einem Ventilsitz 192 gegenüber, der am Ende des Kanals 182 ausgebildet ist. Ferner ist das Ventilglied
190 einer Erregerspule 194 zugewandt, deren mittlere Stromstärke oder Tastverhältnis durch ein von der Steuereinheit
1000 erzeugtes Steuer-Impulssignal gesteuert wird. Das Steuer-Vakuum zur Steuerung des Öffnungsgrades des Kegelventils 158 des Leerlauf-Steuerventils
150, das dem Leerlauf-Steuerventil über den Vakuumkanal 167 zugeführt wird, wird somit durch das Ausmaß bestimmt,
in dem dem Kanal 182 Luft unter Atmosphärendruck aus der Kammer 180 zugeführt wird. Das Ausmaß der Luftzufuhr
in den Kanal 182 wird wiederum durch das Tastverhältnis des Steuer-Impulssignals bestimmt.
In den Zylindern 112 der Brennkraftmaschine sind Zündkerzen
199 angeordnet, die entsprechend einer zeitlichen Steuerung FunkenZündungen auslösen. Jede der Zündkerzen
199 ist mit einem Verteiler 198 verbunden, der Hochspannung von einer Zündspule 196 aufnimmt. Der
Verteiler 198 wird durch eine Vorrichtung zur Zündvor-
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— 350419b
- 26 -
verstellung gesteuert/ durch die der Zündzeitpunkt entsprechend Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine
in Richtung auf Frühzündung oder Spätzündung verschoben wird.
5
5
Das Abgassystem der Brennkraftmaschine umfaßt einen Auspuffkrümmer 200, eine Abgasleitung 202, einen Abgasreiniger
204, einen Auspufftopf 206 und ein Endrohr 208. Der Auspuffkrümmer 300 ist zu den Zylindern
der Brennkraftmaschine geöffnet und nimmt die aus den Zylindern ausgestossenen Abgase auf. Die Abgasleitung
202 steht mit dem Auspuffkrümmer 200 in Verbindung und schließt den Abgasreiniger 204 und den Auspufftopf
ein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der Abgasreiniger 204 ein Gehäuse 210 und einen in dem Gehäuse
angeordneten Dreiwege-Katalysator 212. Der Katalysator 212 oxydiert Kohlenmonoxyd CO und Kohlenwasserstoffe
HC und reduziert Stickoxyde NO .
Ein Abgasrückführungskanal 214 ist stromaufwärts des
Abgasreinigers 204 an die Abgasleitung 202 angeschlossen. Der Abgasrückführungskanal 214 steht über das Abgasrückfuhrungs-Steuerventil
216 mit dem Ansaugkrümmer in Verbindung. Das Abgasrückführungs-Steuerventil 216
umfaßt ein Ventilglied 218, das mit einem Ventilsitz
220 zusammenwirkt, der an dem dem Ansaugkrümmer 132 zugewandten Ende des Abgasrückführungskanals 214 angeordnet
ist. Dem Ventilglied 218 ist ein Vakuum-Stellglied 222 zugeordnet. Eine Membran 224 des Stellgliedes 222
ist über einen Schaft 226 mit dem Ventilglied 218 verbunden. Die Membran 224 teilt das Innere des Stellgliedes
222 in zwei Kammern 228 und 230. Die Kammer 228 ist über einen Kanal 232 mit dem Abgasrückführungskanal 214 verbunden,
während die Kammer 230 über einen Steuer-Vakuumkanal
234 mit dem Druckregelventil 168 verbunden ist.
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"--"Nissan-
3504T95
- 27 -
Eine Einstellfeder 233 zum Vorspannen der Membran 224 ist in der Kammer 230 angeordnet. Der Steuer-Vakuumkanal
224 ist an einen Kanal 236 angeschlossen, der die Kammer 166 des Druckregelventils mit einer Kammer 238
verbindet. Ein Ende des Kanals 236 liegt einem Ventilglied 240 gegenüber, das an einer Membran 242 befestigt
ist. An dem Ende des Kanals 236 ist ein Ventilsitz 243 ausgebildet, so daß der Kanal 236 mit Hilfe des Ventilgliedes
240 verschließbar ist. Das Ventilglied 240 weist einen Schaft 244 auf/ der in eine Erregerspule 246
ragt.
Das Tastverhältnis der Erregerspule 2 46 wird entsprechend
einem Steuersignal gesteuert, das durch eine nachfolgend beschriebene Steuervorrichtung erzeugt wird. Durch das
Tastverhältnis der Erregerspule wird die Bewegung des Ventilgliedes 240 in Bezug auf den Ventilsitz 243 gesteuert.
Je nach der augenblicklichen Stellung des Ventilgliedes 240 wird Ansaugluft dosiert über den
Kanal 186 in den Kanal 236 eingeleitet. Durch die in den Kanal 236 eingeleitete Ansaugluft wird das Vakuum, das
aus dem Abschnitt des Ansaugkanals 120 stromabwärts der Drosselklappe 32 über den Vakuumkanal 169 in die Kammer
166 gelangt, teilweise entspannt, so daß ein Steuer-Vakuum
erzeugt wird. Das auf diese Weise erzeugte Steuer-Vakuum wird zur Steuerung des Betriebs des Abgasrückführungs-Steuerventils
216 über den Steuer-Vakuumkanal 234 in die Kammer 230 des Vakuum-Stellglieds 222 eingeleitet.
Auf diese Weise wird eine dosierte Rückführung des Abgases in den Ansaugkrümmer gewährleistet.
Ein Luftregler 250 ist in der Nähe der Drosselkammer 128 angeordnet und regelt den Luftdurchsatz durch die
Drosselkammer. Ferner ist im Ansaugsystem ein Kohlekanister 252 zugeordnet, in dem Kohlenwasserstoffdämpfe
TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER
zurückgehalten werden, bis sie bei laufender Brennkraftmaschine mit Hilfe von Spülluft über eine Spülleitung
254 in den Ansaugkrümmer eingeleitet werden. Ein Spülluft-Steuerventil 256 ist geschlossen, wenn die Brennkraftmaschine
im Leerlauf betrieben wird. Durch eine ständig geöffnete Spülungs-Engstelle fließt nur eine
kleine Menge an Spülluft in Richtung auf den Ansaugkrümmer. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine zunimmt,
wird der Ansaugunterdruck größer und das Spülluft-Steuerventil
256 öffnet, so daß die Dämpfe sowohl durch die Spülluft-Engstelle als auch über die feste Engstelle
abgesaugt werden. Die Kohlenwasserstoffe werden in dem Kohlebehälter 252 aufgrund chemischer Wechselwirkung
mit der in dem Kohlebehälter enthaltenen Aktivkohle zurückgehalten.
Die in Figur 4B gezeigte Steuereinheit 1000 steuert das Kraftstoff-Einspritzsystem, die Zündanlage, das Abgasrückführungssystem
und die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine. Die Steuereinheit 1000 ist mit dem
Kühlmittel-Temperatursensor 123 verbunden. Der Temperatursensor 123 ist üblicherweise in einer Kühlmittelkammer
322 eines Zylinderblockes 324 der Brennkraftmaschine angeordnet, so daß die Kühlmitteltemperatur
der Brennkraftmaschine gemessen wird. Bei dem Kühlmittel-Temperatursignal
handelt es sich um ein Analogsignal, dessen Spannungswert zu der gemessenen Kühlmitteltemperatur
proportional ist, und daß in ein digitales Signal umgewandelt wird.
Der Temperatursensor 123 umfaßt einen Thermistor, der auf einem in dem Kühlmittelkreislauf angeordneten Thermostat-Gehäuse
326 angeordnet ist.
Der Kurbelwinkelsensor 120 ist ebenfalls mit der Steuer-
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- Nissan
35CU195
- 29 -
einheit 1000 verbunden und umfaßt eine an der Kurbelwelle 334 der Brennkraftmaschine befestigte Signalgeberscheibe
332 und eine elektromagnetische Abtasteinrichtung 336. Der Kurbelwinkelsensor 120 erzeugt
ein Bezugssignal und ein Kurbelwinkelsignal. Das Bezugssignal wird erzeugt, wenn ein Kolben der Brennkraftmaschine
den oberen Totpunkt erreicht, und das Kurbelwinkelsignal wird jeweils nach einer Drehung
der Kurbelwelle um einen vorgegebenen Winkel von beispielsweise einem Grad erzeugt.
Ein Beispiel eines derartigen Kurbelwinkelsensors ist in der US-Patentanmeldung 445 552 beschrieben. Wahlweise
kann das erfindungsgemäße Steuersystem ferner eine Einrichtung zur Berechnung der Zündzeitpunkte
gemäß der europäischen Patentanmeldung 0 085 90 9 und ein Unterstüzungssystem gemäß der europäischen Patentanmeldung
0 081 648 aufweisen.
Der mit der Steuereinheit 1000 verbundene Getriebestellungssensor 3 6 ist an dem Getriebe 4 befestigt.
Ein Abgas-Temperatussensor 356 ist an dem Gehäuse 310 des Abgasreinigers befestigt und dient zur überwachung
der Abgastemperatur und zur Erzeugung eines der abgetasteten Temperatur entsprechenden Analogsignals, das
der Steuereinheit 1000 zugeführt wird. Ein Abgassensor 354, beispielsweise ein Sauerstoffsensor, ist in der
Abgasleitung 202 stromaufwärts der Mündung des Abgasrückführungskanals
214 angeordnet. Der Abgassensor 354 überwacht die Sauerstoffkonzentration des Abgases.
Das Ausgangsssignal des Abgassensors nimmt einen hohen Wert an, wenn die abgetastete Sauerstoffkonzentration
einem Luft/Brennstoff-Verhältnis oberhalb des stöchiometrischen
Wertes oder eines geeignet gewählten Wertes
TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER NiS£?an
- 30
liegt, und weist andernfalls einen niedrigen Wert auf. Das Ausgangssignal des Abgassensors wird über einen
Multiplexer 305 und einen Analog/Digital-Wandler 306 als -^-Signal in die Steuereinheit 1000 eingegeben.
5
Der Luftmengensensor 122 ist ebenfalls mit der Steuereinheit 1000 verbunden. Der Rheostat 127 des Luftmengensensors
122 liefert ein Analogsignal, dessen Spannung zu der Ansaugluftmenge proportional ist. Die Steuereinheit
1000 nimmt ferner die Ausgangssignale des Vollgas-Schalters und des Leerlauf-Schalters des Drosselklappensensors
31 auf.
Gemäß Figur 4B ist die Steuereinheit 1000 ferner mit einem Klimaanlagen-Schalter 360, dem Zündschalter 10
und einem Batteriespannungssensor 364 verbunden. Der Klimaanlagen-Schalter 360 ist geschlossen, wenn die
Klimaanlage in Betrieb ist. Der Zündschalter 10 erzeugt ein Anlaßsignal, wenn der Anlasser in Betrieb
ist. Der Batteriespannungssensor 364 überwacht die Spannung der Batterie des Fahrzeugs und liefert an
die Steuereinheit 1000 ein Signal, das zu der abgetasteten Batteriespannung proportional ist.
Der Abgassensor 35 4 dient zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzmenge
unter stabilen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, die im Hinblick auf die Maschinendrehzahl,
die durch den Drosselklappensensor 31 abgetastete Winkelstellung der Drosselklappe, die Fahrzeuggeschwindigkeit
und dergleichen ermittelt werden. Unter stabilen Betriebsbedingungen wird eine rückgekoppelte
Regelung der Einspritzmenge auf der Grundlage des Signals des Abgassensors durchgeführt, so daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis
auf den stöchiometrischen Wert eingeregelt werden kann. Dieses Verfahren der Einspritzregelung
TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER - - ; NisVan
- 31
ist als JL-Regelung bekannt. Unter instabilen Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine wird die Einspritzmenge im wesentlichen auf der Grundlage der Maschinendrehzahl
und der Ansaugluftmenge bestimmt. Anstelle der Ansaugluftmenge kann auch der Ansaugunterdruck
stromabwärts der Drosselklappe als Parameter berücksichtigt werden. Unter instabilen Betriebsbedingungen
wird eine Grund-Einspritzmenge anhand der Maschinendrehzahl und des Ansaugluftdurchsatzes ermittelt und entsprechend
anderen Betriebsparametern wie etwa der Stellung des Klimaanlagen-Schalters, der Getriebestellung, der Kühlmitteltemperatur
und dergleichen korrigiert.
Die Zündvorverstellung wird allgemein auf der Grundlage
der Maschinendrehzahl, des Ansaugluftdurchsatzes, der Kühlmitteltemperatur der Maschine und dergleichen gesteuert.
Die Steuerung der Abgasrückführung erfolgt auf der Grundlage der Maschinendrehzahl, der Kühlmitteltemperatur
der Brennkraftmaschine, der Stellung des Zündschalters und der Batteriespannung. Der Abgas-Durchsatz durch
den Abgasrückführungskanal wird anhand der Maschinendrehzahl und der Grund-Einspritzmenge für die Kraftstoffeinspritzung
berechnet, die ihrerseits anhand der Maschinendrehzahl und -last ermittelt wurde. Das Tastverhältnis
des Abgasrückführungs-Steuerventils wird entsprechend dem ermittelten Abgas-Durchsatz gesteuert.
Die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine wird vorwiegend auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur
und der Lastbedingungen der Brennkraftmaschine gesteuert. Bei niedriger Temperatur wird die Leerlaufdrehzahl auf
einem von der Kühlmitteltemperatur abhängigen, verhältnismäßig hohen Wert gehalten. In einem der normalen
TER MEER ■ MÜLLER ■ STEINMEISTER . -Nissan
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- 32 -
Betriebstemperatur entsprechenden Temperaturbereich wird eine rückgekoppelte Regelung der Leerlaufdrehzahl
anhand der Differenz zwischen der Ist-Drehzahl und einer auf der Grundlage der Maschinentemperatur,
der Lastbedingungen und anderer Parameter ermittelten Soll-Drehzahl durchgeführt.
Gemäß Figuren 4A und 4B umfaßt die Steuereinheit 1000 einen Fehlerwächter 1002. In der Praxis handelt es
sich bei dem Fehlerwächter 1002 um ein Programm, das in einem Speicher gespeichert ist und durch eine
Zentraleinheit 1300 abgearbeitet wird. Die Steuereinheit 1000 ist mit Hilfe eines Prüfanschlusses 2010
mit einer externen Prüfeinheit 2000 verbindbar. Die Prüfeinheit 2000 liefert ein Signal an die Steuereinheit
1000, durch das der Fehlerwächter in Betrieb gesetzt wird, so daß eine Folge von Einzelprüfungen durchgeführt
werden kann, die anhand von Eingangssignalen identifiziert werden. Die externe Prüfeinheit 2000
ist in der japanischen Patentveröffentlichung 56-141 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Über einen weiteren Anschluß ist die Steuereinheit 1000 mit dem Fahrzeuginformationssystem verbunden.
Der Fehlerwächter 1002 der Steuereinheit 1000 ist mit einer Fehleranzeige 1008 verbunden. Der Fehlerwächter
1002 erzeugt ein Fehlersignal, wenn bei einer der Einzelprüfungen ein Fehler festgestellt wird. Auf das
Fehlersignal hin wird durch die Fehleranzeige die Fehlfunktion des Steuersystems angezeigt. Bei der
Durchführung des Prüfprogrammes werden die bei einer Serie von Einzelprüfungen ermittelten Prüfdaten in
dem Permanentspeicher 1450 gespeichert. Wenn die Fehleranzeige 1008 aktiviert wird, liefert die Eingabeeinheit
25 des Fahrzeuginformationssystems einen Lesebefehl an
TER MEER -MÖLLER · STEINMEISTER : : öisSän I -"
- 33 -
das Maschinen-Steuersystem, so daß die Prüfdaten aus
dem Permanentspeicher 1450 gelesen werden. Auf der Grundlage der zurückgewonnenen Prüfdaten liefert das
Fahrzeuginformationssystem das Fehler-Anzeigesignal an die Anzeigeeinheit 28, so daß das fehlerhafte Bauelement
und die Fehlerbedingung angezeigt werden.
In Figur 5 sind die Eingangs- und Ausgangsdaten des Steuersystems zusammengefaßt. Die Steuereinheit 1000
ist mit dem Zündschalter 10, dem Getriebestellungssensor 36, dem Gashebel-Positionssensor 33, dem Bremsschalter
34, dem Parkbrems-Schalter 35, dem Kurbelwinkelsensor 120, dem Luftmengensensor 122 und dem Kühlmittel-Temperatursensor
123 verbunden und nimmt das Anlaß-Signal, das Getriebepositionssignal, das Gashebel-Positionssignal,
das Bremssignal, das Parkbrems-Signal, das Kurbelwinkel-Bezugssignal
und das Kurbelwinkelsignal, das Ansaugluftdurchsatz-Signal und das Kühlmittel-Temperatursignal
auf. Die Steuereinheit 1000 ist weiterhin mit dem Kurbelwellen-Drehmomentsensor 121, dem Ausgangs-Drehmomentsensor
141 und dem Ausgangs-Drehzahlsensor 140 verbunden und nimmt von diesen Sensoren das Kurbelwellen-Drehmomentsignal,
das Ausgangs-Drehmomentsignal und das
Ausgangs-Drehzahlsignal auf. Weiterhin ist die Steuereinheit 1000 mit der Eingabeeinheit 25 verbunden, die
die manuelle Eingabe verschiedener Daten einschließlich der Betriebsart-Wähldaten ermöglicht. Das Funktionsschema des Antriebszuges einschließlich der Brennkraftmaschine
und des Getriebes wird entsprechend den Betriebsart-Wähldaten verändert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
kann zwischen der Leistungs-Betriebsart, der Normal-Betriebsart und der Spar-Betriebsart gewählt werden.
Ein derartiger Betrieb eines Antriebssystems in veränderbaren Betriebsarten ist in der japanischen Patentveröffentlichung
58-13 140 beschrieben worden.
TER MEER - MÖLLER · STEINMEiSTER - "Nissan ": :
" 3büA1üb
- 34 -
Mit der Spannungsquelle 15 ist die Steuereinheit 1000 einerseits unmittelbar und andererseits über das Batterie-Relais
17 verbunden.
Die Steuereinheit 1000 steuert das Batterie-Relais 17 mit Hilfe eines Batterie-Relaissteuersignals. Bei diesem
Steuersignal handelt es sich um Ein/Aus-Signal, durch das das Relais 17 erregt oder entregt wird. Wenn sich
der Zündschalter in der Zündstellung oder der Start-Stellung befindet, liefert die Steuereinheit 1000 das
Ein-Signal an das Batterie-Relais 17, so daß das Relais erregt wird. Wenn sich der Zündschalter 10 in der Zündstellung
oder Start-Stellung befindet, ist daher die Steuereinheit an die Haupt-Spannungsversorgung angeschlossen.
Wenn sich dagegen der Zündschalter in der Stand-Stellung, der Aus-Stellung, oder einer Verriegelungsstellung
befindet, in der zur Diebstahlsicherung die Lenkung des Fahrzeugs blockiert ist, so ist die
Steuereinheit 1000 nur über die Hilfs-Spannungsversorgung
mit der Spannungsquelle verbunden, so daß die Löschung des Inhalts der Speicher der Steuereinheit
verhindert wird.
Die Steuereinheit 1000 liefert Ausgabedaten an die Anzeigeeinheit 28. Die an die Anzeigeeinheit 28 übertragenen
Ausgabedaten umfassen beispielsweise Daten über die Betriebsart, die Getriebeposition und dergleichen.
Ferner kann es sich bei diesen Daten um die Ergebnisse einer Diagnose des Steuersystems für
den Antriebszug handeln. Ein Beispiel einer solchen Datenausgabe ist in der japanischen Patentveröffentlichtung
58-13 140 beschrieben worden.
Die Ansaugluftmenge wird durch die Steuereinheit 1000 in Abhängigkeit von dem Signal des Gashebel-Positions-
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ; ; Nissan :
- 35 -
sensors 33 gesteuert. Das Luftmengen-Steuersignal wird
dem Drosselklappen-Stellglied 30 zugeführt, das in der japanischen Patentveröffentlichung 58-25 853 beschrieben
ist.
5
5
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 Öffnungsgrad 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 Geschwindigkeit der Änderung des Öffnungsgrades der Drosselklappe in
der Normal-Betriebsart auf eine Standart-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
Normal-Betriebsart. Durch diese Maßnahme wird die Möglichkeit einer Gemisch-Anreicherung im Rahmen der
Einspritzsteuerung verringert, so daß sich insgesamt ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch ergibt.
in der Leistungs-Betriebsart ist die Öffnungsgeschwindigkeit
der Drosselklappe größer als in der Normal-Betriebsart. Dies hat zur Folge, daß die Öffnungsbewegung
der Drosselklappe direkter auf die Betätigung des Gashebels anspricht, so daß der Fahrer ein rasches
Beschleunigungs- oder Verzögerungsverhalten der Brennkraftmaschine ausnutzen kann.
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Im Leerlauf oder bei auslaufender Brennkraftmaschine wird der öffnungswinkel der Drosselklappe mit Hilfe
des auf das Stellglied 30 wirkenden Steuersignals derart gesteuert/ daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine
konstant bleibt, wie in der japanischen Patentveröffentlichung 55-160 137 beschrieben wird. 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.
Ein derartiges automatisches Geschwindigkeits-Regelungssystem ist beschrieben worden in den US-Patentschriften
4 434 469, 4 349 739 und 4 451 890.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit 1000 ermöglicht ferner eine Steuerung der Drosselklappe in Abhängigkeit
vom Ausgangsdrehmoment des Antriebssystems. Die Einzelheiten einer derartigen drehmomentabhängigen Regelung
der Luftmenge sollen weiter unten erläutert werden.
Das die Kraftstoff-Einspritzung steuernde Signal (Einspritzsignal)
ist ein Impulssignal, das die Öffnungszeit des Einspritzventils steuert und das über die
Datenleitung 23 von der Steuereinheit 1000 an das Einspritzventil übermittelt wird. Wie in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung 55-125 334 beschrieben wird, besteht das Grundkonzept der Regelung der Kraftstoff-Einspritzung
darin, daß die Öffnungsdauer des Einspritzventils (Einspritzmenge) die zu dem Einspritzdurchsatz
proportional ist, auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals und des Luftmengensignals berechnet und an-
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- Nissan
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schließend in unterschiedlicher Weise korrigiert wird, und daß das Ergebnis als Einspritz-Steuersignal synchron
zu dem Betrieb der Brennkraftmaschine ausgegeben wird. In der Normal-Betriebsart sind die die Kraftstoff-Einspritzmenge
betreffenden Informationen, die durch das Einspritz-Steuersignal wiedergespiegelt werden, derart
gewählt, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf dem
Wert An in Figur 6 gehalten wird. In der Leistungs-Betriebsart
und in der Spar-Betriebsart werden durch das Einspritz-Steuersignal abweichende Informationen
wiedergegeben, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 6 erläutert werden soll. In Figur 6 ist die
Veränderung des Ausgangsdrehmoments T- und des Kraftstoffverbrauchs
F in Abhängigkeit von dem Luft/Brenn-
Cn
stoff-Verhältnis (A/F) dargestellt. In der Leistungs-Betriebsart
wird die Kraftstoffeinspritzung derart gesteuert, daß sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis
A. ergibt, das einem maximalen Drehmoment T- entspricht. Das Einspritz-Steuersignal für diese Betriebsart wird
erzeugt, in dem man den Grundwert für die Öffnungsdauer des Einspritzventils mit einem bestimmten Wert multipliziert
oder zu diesem Grundwert einen bestimmten Wert hinzuaddiert. In der Spar-Betriebsart wird die Kraftstoffeinspritzung
derart gesteuert, daß sich das mit A bezeichnete Luft/Brennstoff-Verhältnis ergibt, das einem
minimalen Kraftstoffverbrauch F entspricht. Das Ein-
CA
spritz-Steuersignal für diese Betriebsart wird erzeugt, indem man den Grundwert der Öffnungsdauer des Einspritzventils
mit Hilfe eines Korrekturkoeffizienten verringert.
Wie in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen
57-185 501 und 54-58 165 beschrieben wird, steuert das Zündungs-Steuersignal die Zündenergie und die Zündzeitpunkte,
indem synchron mit dem Kurbelwinkel-Bezugssignal die Zeit, während der ein Strom durch eine Primärspule
TER MEER - MÖLLER · STEINMEISTER
der Zündspule fließt, und der Zeitpunkt der Beendigung dieser Stromzufuhr gesteuert werden. Dieses Steuersignal
wird von der Steuereinheit 1000 über die Datenleitung 23 übermittelt. Die Zündenergie wird unabhängig von
Änderungen der Maschinendrehzahl (Zyklus oder Frequenz des Kurbelwinkelsignals) und von Änderungen der Batteriespannung
konstant gehalten, und die Zündzeitpunkte werden anhand der Maschinendrehzahl, des Kurbelwellen-Drehmoments
als Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine ermittelt, wobei Abgas-Gesichtspunkte und der Kraftstoffverbrauch
berücksichtigt werden. Der Zündzeitpunkt wird auf einen optimalen Zeitpunkt festgelegt, an dem sich ein maximales
Drehmoment und ein minimaler Kraftstoffverbrauch ergibt. Es ist daher nicht erforderlich, den Zündzeitpunkt bei
einem Wechsel der Betriebsart zu ändern. Der genaue Zündzeitpunkt, bei dem das Drehmoment maximal und der
Kraftstoffverbrauch minimal ist, ändert sich jedoch in Abhängigkeit von der oben erwähnten Änderung des Einspritzsteuersignals
und des Luftmengen-Steuersignals und in Abhängigkeit von der nachfolgend beschriebenen Änderung
eines Abgasrückführungs-Steuersignals, eines Getriebepositions-Steuersignals
und eines Kupplungs-Steuersignals bei einem Wechsel der Betriebsart. Der Zündzeitpunkt
muß daher entsprechend angepaßt werden. Zu diesem Zweck wird eine Anzahl von Tabellen der Zündzeitpunkte erstellt.
Die Anzahl der Tabellen entspricht der Anzahl der wählbaren Betriebsarten. Eine der ausgewählten Betriebsart
entsprechende Tabelle wird ausgewählt und der Berechnung der durch das Zündungs-Steuersignal 222 angegebenen
ZundZeitpunkte zugrunde gelegt. In einer alternativen
Ausführungsform wird das für die jeweilige Betriebsart
geeignete Zündzeitpunkt-Signal dadurch erzeugt, daß die in einer Tabelle zusammengestellten Grund-Zündzeitpunktswerte
einheitlich entsprechend der ausgewählten Betriebsart korrigiert werden.
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Wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 55-32 918 beschrieben wird, enthält das Abgasrückführungs-Steuersignal
Informationen, die sich auf den Öffnungsgrad des Abgasrückführungs-Steuerventils (und
damit auf den Abgasdurchsatz im Rückführungskanal)
beziehen. Dieses Steuersignal wird von der Steuereinheit 1000 über die Datenleitung 23 übermittelt. In
der Normal-Betriebsart wird der Öffnungsgrad des Abgasrückführungs-Steuerventils,
d.h., die zurückgeführte Abgasmenge (Abgasdurchsatz) auf der Grundlage der Maschinendrehzahl und des Kurbelwellendrehmoments ermittelt,
wobei die Abgaszusammensetzung und der Kraftstoffverbrauch berücksichtigt werden, so daß sich der
in Figur 7 durch E angegebene Abgasrücksführungs-Durchsatz
ergibt. In der Leistungs-Betriebsart und der Spar-Betriebsart enthält das Abgasrückführungs-Steuersignal
abweichende Informationen, wie nachfolgend unter Bezugnahme
auf Figur 7 erläutert werden soll. Figur 7 veranschaulicht, wie sich das Ausgangsdrehmoment T _ der
Brennkraftmaschine und der Kraftstoffverbrauch F _ in Abhängigkeit vom Abgasrückführungs-Durchsatz ändern.
In der Leistungs-Betriebsart entspricht das Abgasrückführungs-Steuersignal einem Durchsatz E , bei dem das
Drehmoment T „ maximal ist, während dieses Signal in der
rJt.
Spar-Betriebsart einem Abgasrückführungs-Durchsatz entspricht, bei dem der Kraftstoffverbrauch F „ miminal
ist. Die Änderung des Abgasrückführungs-Steuersignals S-^1, beim Umschalten von einer Betriebsart auf eine
andere wird beispielsweise mit Hilfe mehrerer Tabellen ausgeführt, deren Anzahl der Anzahl der Betriebsarten
entspricht.
Durch ein Getriebepositions-Steuersignal werden Informationen übermittelt, die sich auf ein gewünschte Uber-Setzungsverhältnis
(Getriebeposition) des Getriebes 4
TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER : Nissan
beziehen. Dieses Signal wird von der Steuereinheit 1000 über die Datenleitung 24 an ein bekanntes Stellglied
zur Auswahl der Getriebestufe übermittelt. Das übersetzungsverhältnis
wird auf der Grundlage des Eingangsdrehmoments des Getriebes (Kurbelwellen-Drehmoment) und
der Fahrzeuggeschwindigkeit (Ausgangs-Drehzahl des Getriebes) bestimmt, wobei das Antriebsdrehmoment, der
Kraftstoffverbrauch und Motorvibrationen berücksichtigt werden. Wie in den offengelegten japanischen Patentanmeidungen
57-47 056, 56-24 255 und 56-24 256 beschrieben wird, steuert das Getriebepositions-Steuersignal eine
Anzahl von Gangwechsel-Spulen des Getriebes 4, so daß die gewünschte Getriebeposition eingestellt wird. Die
in dem Getriebepositions-Steuersignal S. kodierte Information wird aus verschiedenen Getriebepositions-Tabellen
(Schaltmustern) hergeleitet, wie in Figuren 8(a), 8(b) und 8(c) gezeigt ist. Die Tabelle in Figur 8(a) entspricht
der Spar-Betriebsart, während die Tabelle gemäß Figur 8(b) der Normal-Betriebsart und die Tabelle gemäß
Figur 8(c) der Leistungs-Betriebsart entspricht. Wie sich aus den in diesen Figuren angegebenen Schaltmustern
ergibt, verschieben sich die Schaltschwellen 1 -2, 2-3, 3-2 und 2 - 1 beim Übergang von Figur
8(a) über Figur 8(b) zu Figur 8(c) zu höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, so daß eine zunehmende Tendenz besteht,
die untere Getriebestufe beizubehalten, bis eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht ist. Somit
steht bei dem Schaltschema gemäß Figur 8(a) die Kraftstoff er sparnis im Vordergrund, während bei dem Schaltschema
gemäß Figur 8(c) die Leistungssteigerung im Vordergrund steht und das Schaltschema gemäß Figur 8(b)
eine mittlete Charakteristik aufweist.
Ein überbrückungs-Steuersignal steuert die Verbindung und
Trennung von Eingangs- und Ausgangselementen des Drehmoment-
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Wandlers des Getriebes 4. Dieses Signal wird von der
Steuereinheit 1000 über die Datenleitung 24 an ein herkömmliches Kupplungs-Stellglied 104 übertragen. Wie in
den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 56-24 255, 56-24 256 und 57-33 253 beschrieben wird, wird das überbrük·?·
kungs-Steuersignal auf der Grundlage des Kurbelwellen-Drehmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt,
wobei der Kraftstoffverbrauch und Vibrationen des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Wie beispielsweise
in Figur 9 gezeigt ist, wird der Drehmomentwandler in der Normal-Betriebsart innerhalb eines Betriebsbereiches überbrückt, der durch
die durchgezogene Linie L eingeschlossen ist. In der Leistungs-Betriebsart erfolgt die überbrückung des Drehmomentwandlers
innerhalb eines von der gestrichelten Linie Lp eingeschlossenen Betriebsbereiches, und in
der Spar-Betriebsart erfolgt die überbrückung innerhlab eines durch die strichpunktierte Linie L-, eingeschlossenen
Betriebsbereiches. Der überbrückungs-Bereich für die Normal-Betriebsart deckt denjenigen Bereich ab,
in dem keine nennenswerten Fahrzeugvibrationen während der Beschleunigung und Verzögerung auftreten. Der überbrückungs-Bereich
für die Leistungs-Betriebsart deckt eine kleinere Fläche des Kennfeldes ab als der überbrückungs
-Bereich für die Normal-Betriebsart schließt jedoch den Betriebsbereich ein, in welchem eine überbrückung
des Drehmomentwandlers für eine wirksame Abbremsung des Fahrzeugs mit Hilfe der Brennkraftmaschine
erforderlich ist, so daß die drehmomentverstärkende Wirkung für eine verbesserte Beschleunigung ausgenutzt
wird. Der Überbrückungsbereich für die Spar-Betriebsart deckt eine hinreichend große Fläche des Kennfeldes ab,
so daß keine nennenswerten Vibrationen bei der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs auftreten.
Das Überbrückungs-Steuersignal steuert die relative Drehung (den Schlupf) zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen,
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER - Nissan
indem die Verbindung oder Kupplung zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen innerhalb des Drehmomentwandlers
hergestellt oder gelöst wird, so daß der Drehmomentwandler jeweils in dem Zustand betrieben wird,
der für die ausgewählte Betriebsart am besten geeignet ist.
Figur 10 zeigt den Aufbau der Steuereinheit 1000. Eine Signalformer-Schaltung 1100 ist mit der Eingangsseite
einer Eingabeschaltung 1200 eines die eigentliche Steuereinheit bildenden Mikroprozessors verbunden. Die Signalformer-Schaltung
nimmt das Kurbelwinkel-Bezugssignal und das Kurbelwinkelsignal des Kurbelwinkelsensors 120,
das Getriebepositions-Signal des Getriebestellungs-Sensors 36/ das Gashebel-Positionssignal des Gashebel-Positionssensors
33, das Bremssignal des Bremsschalters 34, das Parkbrems-Signal des Parkbrems-Schalters 35, das Kurbelwellen-Drehmomentsignal
des Kurbelwellen-Drehmomentsensors 121, das Zündschalter-Positionssignal einschließlich
des Anlaß-Signals, das Ansaugluft-Durchsatzsignal, das Kühlmittel-Temperatursignal des Temperatursensors 123,
das Ausgangs-Drehmomentsignal des Ausgangs-Drehmomentsensors
141 und das Getriebeausgangs-Drehzahlsignal des Ausgangs-Drehzahlsensors 140 auf. Darüber hinaus werden
manuell eingegebene Daten einschließlich der Betriebsart-Wähldaten von der Eingabeeinheit 25 über die Signalformer-Schaltung
1100 eingegeben. Die Signalformer-Schaltung dient zur Unterdrückung des Rausches in den
eingegebenen Signalen und zur Dämpfung von Schwingungen dieser Signale, so daß Fehlfunktionen der Steuereinheit
100 infolge von Rauschen oder Störimpulsen verhindert werden. Darüber hinaus werden die Eingangssignale verstärkt
und umgeformt, so daß sie mit der Eingabeschaltung 1200 kompatibel sind.
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Die Eingabeschaltung 1200 wandelt sämtliche analogen Eingangssignale wie das Ansaugluft-Durchsatzsignal,
das Gashebel-Positionssignal und dergleichen in Digitalsignale um. Darüber hinaus zählt die Eingabeschaltung
1200 Frequenzimpulse während eines vorgegebenen Zeitraumes, um die Signale in digital kodierte Signale
umzuwandeln, die als Eingabedaten von der Zentraleinheit 1300 gelesen werden können, und speichert die
Signale in entsprechenden internen Registern.
Die Zentraleinheit 1200 arbeitet in diskreten, einheitlichen Zeiteinheiten, die durch ein Taktsignal vorgegeben
werden. Das Taktsignal wird von einem oszillierenden Signal abgeleitet, das von einem Kristall-Oszillator
1310 erzeugt wird. Die Zentraleinheit 1300 ist über einen Datenbus 1320 mit der Eingabeschaltung 1200, einem
Speicher 1400, einer Ausgäbesehaltung 1500 und einem
Operations-Zeitgeber 1350 verbunden. Im Betrieb arbeitet die Zentraleinheit ein Steuerprogramm ab, das in einem
Masken-ROM 1410 und einem PROM 1420 des Speichers 1400 gespeichert ist, liest verschiedene Eingabedaten aus
den entsprechenden Registern der Eingabeschaltung 1200,
führt arithmetische Operationen mit diesen Eingabedaten aus, durch die Ausgabedaten erzeugt werden, und übermittelt
diese Ausgabedaten an entsprechende Register in der Ausgabeschaltung 1500. Der Speicher 1400 ist
eine Speichereinrichtung, die zusätzlich zu dem oben erwähten Masken-ROM (Nur-Lese-Speicher 1410)und dem
PROM (Permanent-Nur-Lese-Speicher) 1420 einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM 1430) und einen Haltespeicher
1450 umfaßt. Der Masken-ROM 1410 dient zur dauerhaften Speicherung von Steuerprogrammen und Daten,
die für die Ausführung des Programms benötigt werden. Der PROM 1420 dient zur dauerhaften Speicherung von
Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und von Steuerpro-
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grammen, die je nach Ausführung und Typ der Brennkraftmaschine
und des Getriebes geändert werden. Die Daten werden in dem PROM 1420 gespeichert, wenn dieser in
dem Steuersystem installiert wird. Der Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 1430 gestattet eine freie
Löschung und Änderung der Speicherwerte und wird zur vorübergehenden Speicherung von Zwischenergebnissen
der arithmetischen Operationen der Zentraleinheit 1300 und zur vorübergehenden Speicherung der Endergebnisse
dieser Operationen benutzt, bevor die Endergebnisse an die Ausgabeschaltung 1500 übermittelt werden.
Die Speicherinhalte werden gelöscht, sobald der Mikroprozessor
beim Umschalten des Zündschalters 10 in die Aus-Stellung von der Haupt-Spannungsversorgung 107
getrennt wird. Der Haltespeicher 1450 dient zur Speicherung von Daten wie etwa solchen Zwischenwerten und Endwerten
der arithmetischen Operationen der Zentraleinheit 1300, die auch nach dem Anhalten des Fahrzeugs noch
gespeichert werden sollen. Aufgrund der ständigen Verbindung dieses Speichers mit der Hilfs-Spannungsversorgung
108 wird der Inhalt dieses Speichers auch dann nicht gelöscht, wenn der Mikroprozessor von der
Haupt-Spannungsversorgung 107 getrennt wird.
Der Operations-Zeitgeber 1350 dient zur Erweiterung der Kapazität der Zentraleinheit 1300 und umfaßt eine Multiplikationsschaltung
zur Beschleunigung der Datenverarbeitung in der Zentraleinheit 1300, ein Intervall-Zeitglied
zur Erzeugung eines Unterbrechungssignals nach Ablauf
eines vorgegebenen Zeitintervalls und einen freilaufenden Zähler zum Messen der abgelaufenen Zeit zur Auslösung
von Verschiebungen zwischen aufeinanderfolgenden Ereignissen und zur Speicherung der Zeitpunkte solcher
Ereignisse. Die Ausgabeschaltung 1500 speichert die Ausgabedaten der Zentraleinheit 1300 in entsprechenden
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internen Registern. Ferner dient die Ausgabeschaltung zur Umwandlung dieser Daten in Impulssignale oder
binäre Schaltsignale, bevor die Daten an eine Treiberschaltung 1600 übermittelt werden. Die Treiberschaltung
1600 ist ein Leistungsverstärker zur Spannungs- oder Stromverstärkung der Signale der Ausgabeschaltung 1500
und zur Erzeugung der verschiedenen Ausgangssignale.
Eine Notschaltung 1700 wird durch ein Überwachungssignal 1710 aktiviert, das durch überwachung der
von der Treiberschaltung 1600 erzeugten Signale gewonnen wird. Wenn die Notschaltung aktiviert wird, so bedeutet
dies, daß die Zentraleinheit 1300 oder der Speicher 1400 eine Fehlfunktion aufweist. Die Notschaltung
1700 nimmt einige der Signale von der Signalformer-Schaltung 1100 auf und erzeugt.Ausgangssignale 1720, die
den weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine 3 und des Getriebes 4 ermöglichen, so daß das Fahrzeug seine Fahrt
fortsetzen kann. Darüber hinaus erzeugt die Notschaltung ein Schaltsignal 1730, das das Auftreten einer Fehlfunktion
anzeigt. Die Signale 1720 und 1730 gelangen an eine Schalteinheit 1750 und bewirken, daß die Schalteinheit
1750 die Signale der Ausgabeschaltung 1500 blockiert und statt dessen die Ausgangssignale 1720
der Notschaltung 1700 an die Treiberschaltung 1600 weiterleitet, so daß die Fahrt ungefährdet zumindest
bis zur nächsten Reparaturwerkstatt fortgesetzt werden kann. Die Bauelemente der Notschaltung dienen
zugleich als Fehlerwächter gemäß Figur 5.
Eine Spannungsversorgungsschaltung 1800 ist an die Haupt-Spannungsquelle 17 und an die Hilfs-Spannungsquelle
16 angeschlossen. Die Spannungsversorgungsschaltung 1800 liefert eine konstante 5V-Spannung 1810 von
der Haupt-Spannungsquelle 17 an die Eingabeschaltung
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1200, die Zentraleinheit 1330, den Speicher 1400,
die Ausgabeschaltung 1500 und den Operations-Zeitgeber 1350. Ferner liefert die Spannungsversorgungsschaltung
eine weitere konstante 5V-Spannung 1820 an die Notschaltung 1700. Die Spannungsversorgungsschaltung liefert
ferner ein für den Ein- oder Aus-Zustand des Zündschalters repräsentatives Signal 1830 an die Eingabeschaltung
1200, ein Rückstellsignal 1840 und ein Halt-Signal 1850, um einen Zugriff der Zentraleinheit
1300 auf den Datenbus 1320 vorübergehend zu verhindern, und
eine konstante Spannung 1860 für einen internen Analog/ Digital-Wandler an die Eingabeschaltung 1200 und eine
Hauptspannung 1870 an die Signalformer-Schaltung 1100, die Treiberschaltung 1600 und die Schalteinheit 1750.
Weiterhin liefert die Spannungsversorgungsschaltung 1800 eine konstante Spannung 1880 von 5V von der Hilfs-Spannungsquelle
16 an den Haltespeicher 1440, so daß dieser auch nach dem Abschalten der Zündung noch in
Betrieb bleibt.
Nachfolgend soll der grundlegende Aufbau der Steuerprogramme für die Arbeitsweise der Steuereinheit anhand
von Figur 11 erläutert werden.
Die Steuerprogramme lassen sich im wesentlichen in vier Gruppen unterteilen, nämlich ein Initialisierungsprogramm
3000, eine Hintergrund-Programmgruppe 4000, eine Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 und eine
Unterprogrammgruppe 3100.
Wenn der Zündschalter 10 auf Ein geschaltet wird und die Haupt-Spannungsquelle 17 mit der Steuereinheit verbunden
wird, so erzeugt die Spannungsversorgungsschaltung 1800 das Rückstellsignal 1840, durch das die Steuerprogramme
beginnend bei der Marke RESET in Figur 11 in Lauf
TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTER
Nissan-
- 47 -
gesetzt werden. Zunächst wird das Initialisierungsprogramm 3000 in Lauf gesetzt, so daß Anfangswerte in dem RAM
1430 und in den Eingabe- und Ausgabeschaltungen 1200 und 1500 voreingestellt werden (Initialisierung). Nach
der Initialisierung wird die wiederholte Durchführung des Hintergrundprogramms 4000 ausgelöst. Diese Programmgruppe
umfaßt eine Vielzahl von Programmen, die nacheinander, in einer ihrer Priorität entsprechenden Reihenfolge
ablaufen. Bei Eintreffen eines Unterbrechungssignals wird das Hintergrundprogramm 4000 unterbrochen,
wie durch einen gestrichelten Pfeil (1) in Figur 11 veranschaulicht
wird. Der Pfeil (1) führt zu der Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000, die bei der Marke
INTERRUPT beginnt. In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist auch eine Unterbrechung des
Initialisierungsprogramms 3000 möglich.
Nachdem die Ursache für das Unterbrechungssignal idenfiziert ist, wählt die Programmgruppe 5000 aus einer
Vielzahl von Programmen, dasjenige Programm aus, das zu der erkannten Ursache der Unterbrechung gehört und
setzt dieses Programm in Lauf. Nach der Durchführung des ausgewählten Programms kehrt die Steuerung zu der
Stelle zurück, an der die Abarbeitung der Hintergrund-Programmgruppe 4000 unterbrochen wurde, wie durch einen
gestrichelten Pfeil (2) veranschaulicht wird. Das Hintergrundprogramm wird daraufhin von der Unterbrechungsstelle
an fortgesetzt.
Wenn während der Ausführung der Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe
5000 ein weiteres Unterbrechungssignal
eintrifft, springt die Steuerung erneut zu der Marke INTERRUPT, wie durch den gestrichelten Pfeil (3) veranschaulicht
wird, und die Priorität des unterbrochenen Unterbrechungs-Steuerprogramms wird mit der Priorität
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desjenigen Unterbrechungs-Steuerprogramms verglichen,
die dem neuen Unterbrechungssignal entspricht. Auf
diese Weise wird entschieden, welches Programm als
nächstes ausgeführt wird. Je nach dem Ergebnis dieses Vergleichs führt das neue Unterbrechungssignal entweder zum Umschalten auf das diesem Signal entsprechende neue Programm, wie durch den gestrichelten Pfeil (4)
veranschaulicht wird, und das ursprüngliche Unterbrechungs-Programm wird anschließend wieder aufgenommen, oder es wird zunächst das ursprüngliche Unterbrechungs-Programm zu Ende geführt, und die Steuerung springt anschließend unmittelbar zu dem Unterbrechungs-Programm das dem neuen Unterbrechungssignal entspricht, wie
durch den gestrichelten Pfeil (5) veranschaulicht
diese Weise wird entschieden, welches Programm als
nächstes ausgeführt wird. Je nach dem Ergebnis dieses Vergleichs führt das neue Unterbrechungssignal entweder zum Umschalten auf das diesem Signal entsprechende neue Programm, wie durch den gestrichelten Pfeil (4)
veranschaulicht wird, und das ursprüngliche Unterbrechungs-Programm wird anschließend wieder aufgenommen, oder es wird zunächst das ursprüngliche Unterbrechungs-Programm zu Ende geführt, und die Steuerung springt anschließend unmittelbar zu dem Unterbrechungs-Programm das dem neuen Unterbrechungssignal entspricht, wie
durch den gestrichelten Pfeil (5) veranschaulicht
wird.
Von den verschiedenen Programmen der Hintergrund-Programmgruppe 4000 und der Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe
5000 können die am häufigsten benötigten Pro-
gramme in die Unterprogrammgruppe 3100 ausgegliedert
werden. Wenn während der Durchführung eines Programms der Hintergrund-Programmgruppe 4000 oder der Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 Bedarf für eines
der oben genannten Unterprogramme besteht, so springt die Steuerung zu dem Unterprogramm 3100, wie durch
werden. Wenn während der Durchführung eines Programms der Hintergrund-Programmgruppe 4000 oder der Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe 5000 Bedarf für eines
der oben genannten Unterprogramme besteht, so springt die Steuerung zu dem Unterprogramm 3100, wie durch
die gestrichelten Pfeile (6) , (8) und (10) veranschaulicht wird. Nach der Durchführung dieses Unterprogramms
kehrt die Steuerung unmittelbar zu der selben Stelle
des ursprünglichen Programmes zurück, wie durch die
des ursprünglichen Programmes zurück, wie durch die
gestrichelten Pfeile (7) , (9) und (11) veranschaulicht wird. Obgleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt
ist, kann auch die Durchführung eines Unterprogrammes unterbrochen werden.
Wenn die Unterbrechung eines Programmes zu Schwierig-
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
- 49
keiten führen würde/ kann die Befolgung des Unterbrechungssignals bis zum Ende dieses Programmes verhindert
werden.
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Steuerprogramme soll auf die in Figur 12 aufgelisteten
Steuerprogramme Bezug genommen werden.
Wenn der Zündschalter 10 auf Ein geschaltet wird und die Haupt-Spannungsquelle 17 mit der Steuereinheit
verbunden wird, wird das Rückstellsignal 1840 erzeugt, so daß das Initialisierungsprogramm 3000 bei einer
bestimmten, als "Rückstellvektor-Adresse" bezeichneten Adresse gestartet wird. Das Initialisierungsprogramm
3000 dient zur Vorbereitung der Durchführung verschiedener nachfolgender Programme, indem Anfangswerte in
der Zentraleinheit 1300, dem RAM 1430 und den Eingabe- und Ausgabeschaltungen 1200 und 1500 voreingestellt
werden. Dieses Programm löscht alle Speicherplätze des RAM-Speichers, zu denen der Mikrocomputer Zugriff hat,
und erzeugt alle die Befehle, die erforderlich sind, um die Eingabeschaltung 1200, die Ausgabeschaltung 1500
und den Operations-Zeitgeber 1350 in Betrieb zu setzen. Die entsprechenden Befehle enthalten einen Befehl zur
Freigabe einer Befehlsmaske für die Behandlung der Unterbrechungssignale, einen Befehl zum Einstellen einer
Frequenzzeitgeber-Unterbrechung, einen Befehl zum Einstellen einer Meßzeit für die Messung verschiedener
Drehzahlen und Fahrzeuggeschwindigkeiten und einen Befehl zum Einstellen eines Anfangszustands für die
einzelnen Ausgaberegister. Nach der Initialisierung wird ein Befehl, der die Durchführung von Unterbrechungen
ermöglicht, an die Zentraleinheit 1300 übermittelt.
Die Durchführung des Hintergrundprogrammes 4000 wird
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während des normalen Betriebes der Zentraleinheit 1300 fortgesetzt/ d.h., solange kein Erfordernis für Unterbrechungen
besteht. Die Hintergrund-Programmgruppe 4000 besteht aus Arbeitsprogrammen mit niedriger Dringlichkeit
wie etwa Arbeitsprogrammen, die eine lange Rechenzeit benötigen, oder Arbeitsprogrammsn zur Berechnung stationärer
Steuerkonstanten. Die Hintergrund-Programmgruppe 4000
umfaßt ein Berechnungsprogramm 4100 zur Berechnung von Steuerdaten für stationäre Maschinenzustände, ein Berechnungsprogramm
4200 für Niedriggeschwindigkeits-Korrekturdateniein Lern- oder
Programmierungs-Steuerprogramm 4300 und ein Prüfprogramm 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-Steuerprogrammgruppe
5000 umfaßt ein Zeitgeber-Unterbrechungsprogramm 5100 (5110,5120,5130), ein Winkelübereinstimmungs-Unterbrechungsprogramm
5200 (5210), ein Analog/Digital-Umwandlungsprogramm 5300, ein Extern-Unterbrechungsprogramm
oder privilegiertes Unterbrechungsprogramm 5400 (5410) , ein Umdrehungsmessungs-Unterbrechungsprogramm
5500 (5510) , ein Impuls-Unterbrechungsprogramm 5600, ein überlastungs-Unterbrechungsprogramm
5700 und ein Dateneingangs-Unterbrechungsprogramm 5800 (5810). Sämtliche dieser Unterbrechungsprogramme werden
durch entsprechende Unterbrechungsbefehle ausgelöst. Die Unterbrechungs-Steuerprogrammgruppe umfaßt ferner
eine Gruppe von Programmen, die nach Prioritäten geordnet sind. Die Prioritäten werden durch ein Vorrang-
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER -.,- ÜJissaTi - "-■*---
- 51 -
Entseheidungsprogramm 6000 ermittelt. Diese nach Prioritäten
geordneten Programme umfassen ein Beschleunigungs-Steuerprogramm 6100, ein Verzögerungs-Steuerprogramm
6200, ein Anfahr-Steuerprogramm 6300, ein Schalt-Steuerprogramm 6400, ein Überbrückungs-Steuerprogramm 6500,
ein Maschinenstillstands-Verhinderungsprogramm 6600, ein Zeit-Synchron-Programm 6700, ein Winkel-Synchron-Programm
6750 und ein Dateneingabe/Ausgabe-Programm 6800.
Das Eintreffen eines Zeitgeber-Unterbrechungsbefehls führt zur Auswahl des Zeitgeber-Unterbrechungsprogrammes
5100, in welchem ein Programm 5120 zur Aktivierung der Analog/Digital-Umwandlung ausgeführt wird. Dieses Programm
5120 steuert die Messung von analogen Eingabesignalen, indem es den Analog/Digital-Wandler und den Multiplexer
aktiviert, so daß die analogen Eingabesignale zur weiteren Verwendung in nachfolgenden Steuerzyklen
in Digitalsignale umgewandelt werden. Anschließend wird ein Taktsignal-Ausgabeprogramm 5110 ausgeführt. Dieses
Programm erzeugt ein Taktsignal mit einer vorgegebenen Periode, das den normalen Betrieb der Zentraleinheit
1300, des Speichers 1400 und der Ausgabeschaltung 1500 anzeigt. Schließlich wird ein Programm 5130 zur Reservierung
des Zeit-Synchron-Programmes ausgeführt. Dieses Programm liefert einen Aufruf zur Aktivierung des
Zeit-Synchron-programms 6700 an das Vorrang-Entscheidungsprogramm
6000. Das Zeit-SynchronHProgramm legt fest, welche Arbeitsprogramme synchron mit dem
Taktsignal ausgeführt werden sollen.
Das Eintreffen eines Winkelübereinstimmungs-Unterbrechungsbefehls (d.h., eines Unterbrechungsbefehls, der
immer dann auftritt, wenn der Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Wert erreicht) führt zum Aufruf
des Winkelübereinstimmungs-Unterbrechungsprogrammes
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER - "- ' Nissan
- 52
5200. Dieses Programm veranlaßt ein Programm 5210, etwa
ein Winkelsynchronisierungs-Reservierungsprogramm 5210 zur Erzeugung einer Aufforderung zur Aktivierung eines
Arbeitsprograrames, das synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt werden muß (Winkelsynchron-Programm
6750) . Diese Aufforderung wird ebenfalls durch das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000 berücksichtigt.
Ein Unterbrechungsbefehl zur Abtastung des Betriebszustands
des Analog/Digital-Wandlers führt zum Aufruf eines Programmes 5300 zur Steuerung des Endes der Analog/Digital-Umwandlung.
In diesem Programm wird im Anschluß an eine Überprüfung, ob ein den Betrieb des Analog/Digital-Wandlers anzeigendes
Programmflag gesetzt ist oder nicht, eine Entscheidung getroffen, ob die Analog/Digital-ümwandlung abgeschlossen
ist. Wenn dies geschehen ist, steuert ein Reservierungsprogramm zur Aktivierung eines vom Betriebszustand
abhängigen Arbeitsprogrammes die Speicherung der in Digitalsignale umgewandelten Daten in entsprechenden Speicherplätzen
des RAM-Speichers 1430 in Übereinstimmung mit Daten des Analog/Digital-Umwandlungskanals. Dieses Programm
ermittelt den Betriebszustand des Fahrzeugs auf der Grundlage des Verhaltens der letzten Werte des Gashebel-Positionssignals
und liefert eine Aufforderung zur Aktivierung eines dem betreffenden Betriebszustand entsprechenden Ar- ■
beitsprogramms unter den vom Betriebszustand abhängigen Arbeitsprogrammen (beispielsweise das Beschleunigungs-Steuerprogramm,
das Verzögerungs-Steuerprogramm und das Anlaß-Steuerprogramm) an das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000.
Bei Eintreffen eines externen Unterbrechungsbefehls wird das Extern-Unterbrechungsprogramm 5400 aufgerufen. Der
externe Unterbrechungsbefehl ist ein Not-Unterbrechungsbefehl, der dann erzeugt wird, wenn die Haupt-spannungsquelle
17 von der Steuereinheit getrennt ist. Das Programm
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ' '- - : '.IfJ_SS"an
~ 3bO419b
- 53
5400 ruft ein Programm 5410 zum Halten von Daten bei abgeschalteter
Spannung auf, durch das Daten, die für die Lern- ober Programmier-Steuerung und dergleichen zurückgehalten
werden sollen, von dem RAM-Speicher 1430 in den Haltespeicher 1450 überschrieben werden.
Bei Eintreffen eines Unterbrechungsbefehls, der das Ende
einer Messung der Umdrehung der Brennkraftmaschine anzeigt, wird das Umdrehungsmessungs-Unterbrechungsprogramm
5500 aufgerufen. Dieses Programm aktiviert ein Berechnungsprogramm 5510, durch das die Drehzahl der Brennkraftmaschine
gelesen und entschieden wird, ober die Gefahr besteht, daß die Brennkraftmaschine stehenbleibt, und erzeugt eine
Anforderung, das Maschinenstillstand-Verhinderungsprogramm 6600 in die Reihe der nach Priorität geordneten Programme
aufzunehmen, wenn die Gefahr eines Maschinenstillstands besteht.
Das Impuls-Unterbrechungsprogramm 5600 wird aufgerufen, wenn
eine Taste einer Tastatur betätigt wird und in ein Impulssignal von einer externen Einrichtung eintrifft. Dieses
Programm ruft ein dem Impulssignal entsprechendes Steuerprogramm auf. Das Überlastungs-Unterbrechungsprogramm 5700
wird durch einen Unterbrechungsbefehl ausgelöst, der bei Kapazitätsüberschreitung des Zeitgebers erzeugt wird und
führt eine vorgegebene Folge von Programmschritten aus.
Das Dateneingangs-Unterbrechungsprogramm 5800 wird durch
einen Dateneingangs-Unterbrechungsbefehl ausgelöst und ruft ein Aktivierungsprogramm 5810 für Arbeitsprogramme zur
Behandlung von Eingangsdaten auf. Das Programm 5810 speichert
die Eingangsdaten in vorgegebenen Speicherplätzen des RAM-Speichers 1430 und liefert ein Aufrufsignal zur
Aktivierung des betreffenden Programms zur Verarbeitung 5 der eingegebenen Daten an die Schlange der nach Priorität
geordneten Einzelprogramme.
TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER
Das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000 nimmt die verschiedenen
Aktivierungs-Aufrufe oder Anforderungen für die durch die oben beschriebenen Unterbrechungs-Steuerprogramme
ausgewählten Arbeitsprogramme auf und ändert die binären Signalwerte (Flags) in dem RAM-Speicher 1430,
die den angefordeten Arbeitsprogrammen entsprechen, von 0 auf 1. Jedem Arbeitsprogramm
ist anfänglich eine vorgegebene Priorität zugewiesen, und die Reihenfolge der Bit-Stellungen, die diesen Arbeitsprogrammen
entsprechen, wird anhand der vorgegebenen Priorität festgelegt. Dieses Programm führt eine
Überprüfung durch, beginnend mit den Bits höchster Ordnung und fortschreitend zu Bits niedrigerer Ordnung in
dem RAM-Speicher 1430, und wenn ein Aufruf zur Aktivierung eines Programms vorliegt, wird dieses Programm
ausgeführt und die Nachfrage-Anzeige wird gelöscht, indem das entsprechende Flag wieder auf 0 gesetzt wird.
Wenn das betreffende Arbeitsprogramm beendet ist, wird das Vorrang-Entscheidungsprogramm 6000 erneut in Betrieb
gesetzt, und es wird das angeforderte Programm mit der nächstniedrigen Priorität abgearbeitet, und das entsprechende
Anforderungssignal wird gelöscht. Nach der
Abarbeitung sämtlicher angeforderten Programme kehrt die Steuerung zu dem Hintergrundprogramm 4000 zurück.
Nachfolgend soll eine Gruppe jener Arbeitsprogramme beschrieben werden, die in der Reihenfolge
ihrer durch das Programm 6000 festgelegten Prioritäten ausgeführt werden. Das Beschleunigungs-Steuerprogramm
6100 berechnet Ausgabe-Steuerdaten, die sich auf die optimale Kraftstoff-Einspritzmenge, den Zündzeitpunkt,
den Abgasrückführungs-Durchsatz, die Ansaugluftmenge, das Übersetzungsverhältnis und das Drehmomentwandler-Überbrückungsschema
für den jeweiligen Grad der Beschleunigung beziehen. Beispielsweise werden diese Para-
TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER ".-"Nissan-
- 55 -
meter bei einer raschen Beschleunigung (d.h., einer raschen Zunahme des Gashebel-Positionssignals) derart
gesteuert, daß sich die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erhöht. Zu diesem Zweck wird die Einspritzmenge
erhöht, die Zündung in Richtung Frühzündung verstellt, der Abgasrückführungs-Durchsatz
verringert und die Ansaugluftmenge erhöht. Zusätzlich wird die überbrückung des Drehmomentwandlers aufgehoben,
und das übersetzungsverhältnis der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl des Getriebes wird erhöht,
um das Ausgangsdrehmoment des Getriebes 4 zu steigern.
Das Verzögerungs-Steuerprogramm 6200 berechnet während
der Verzögerung des Fahrzeugs verschiedene Ausgangs-Steuerdaten, die für den abgetasteten Grad der Verzögerung,
der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Maschinendrehzahl optimal sind. Während der Verzögerung
wird die Brennkraftmaschine 3 derart gesteuert, daß die Kraftstoff-Einspritzmenge den Wert 0 oder einen
sehr kleinen Wert aufweist, und das Getriebe 4 wird derart gesteuert, daß das übersetzungsverhältnis und
der Betriebszustand des Drehmomentwandlers derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich die günstigste
Verzögerungsrate ergibt.
Das Anfahr-Steuerprogramm 6300 berechnet verschiedene Ausgangsdaten zur Steuerung der Brennkraftmaschine
3 und des Getriebes 4, so daß beim Anfahren des Fahrzeugs ein ausreichend hohes Anfahrdrehmoment zur Verfügung
steht, ohne daß die Antriebsräder 2L, 2R durchdrehen.
Das Schalt-Steuerprogramm 6400 berechnet zahlreiche Ausgangsdaten, die die Wahl der Getriebestufe des
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER INlSSan
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Getriebes 4, das Ausgangsdrehmoment und die Drehzahl der Brennkraftmaschine 3 steuern, um zu verhindern,
daß beim Wechsel der Getriebestufe spürbare Erschütterungen auf die Insassen des Fahrzeugs übertragen werden.
Das überbrückungs-Steuerprogramm 6500 berechnet verschiedene
Ausgabedaten zur Steuerung der überbrückung des Drehmomentwandlers und zur Steuerung der Ausgangsleistung
der Brennkraftmaschine, so daß Stöße bei der überbrückung des Drehmomentwandlers und bei der Aufhebung
dieser überbrückung verringert werden.
Das Maschinenstillstands-Verhinderungsprogramm 6600 wird aufgerufen, wenn bei der Durchführung des Programms
5510 ein Zustand festgestellt wird, bei dem übermäßige Änderungen der Maschinendrehzahl auftreten, so daß die
Gefahr eines Maschinenstillstands abzusehen ist. Das Programm 5510 berechnet eine kritische Drehzahl als
Entscheidungsgrundlage für die Feststellung der Gefahr des Maschinenstillstands. Das Programm 6600 berechnet
verschiedene Ausgabe-Steuerdaten, durch die die Brennkraftmaschine 3 und das Getriebe 4 derart gesteuert
werden, daß durch eine sofortige Erhöhung der Ausgangsleistung der Maschine und eine Verringerung der Last
ein Stillstand der Brennkraftmaschine verhindert wird.
Das ZeitsynchronrProgramm 6700, das am Ende
eines jeden Arbeitszyklus aufgerufen und ausgeführt wird, aktualisiert verschiedene Daten und überschreibt
die bei dem vorausgehenden Arbeitszyklus berechneten Steuerdaten in die Ausgabeschaltung 1500.
Das Winkelsynchron-Programm 6750, das immer dann aufgerufen und ausgeführt wird, wenn der Kurbel-
TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER '--Nissan - ' '"" '
3 b O 4 Ί y b
- 57
winkel der Brennkraftmaschine 3 einen vorgegebenen Wert erreicht, aktualisiert verschiedene Daten und überschreibt
Steuerdaten in die Ausgabeschaltung 1500.
Das Dateneingabe/Ausgabe-Steuerprogramm 6800, das immer dann aufgerufen 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 Ausführungsbeispiels der Erfindung soll als typisches
Beispiel der Fall betrachtet werden, daß der Fahrer die Dateneingabeeinheit 25 betätigt und eine andere
Betriebsart wählt. Wenn sich die Betriebsart ändert, nimmt das Unterbrechungs-Steuerprogramm 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 eines Arbeitsprogramms
zur Verarbeitung der eingetroffenen Daten erzeugt, und speichert die ausgewählte Betriebsart, d.h., die Normal-Betriebsart,
die Leistungs-Betriebsart oder die Spar-Betriebsart in einem vorgegebenen Speicherplatz des
RAM-Speichers 1430 und erzeugt eine Anforderung zur Aktivierung des zu den eingegebenen Daten (der ausgewählten
Betriebsart) gehörenden 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 1430 von 0 auf 1. Das Programm 6000 veranlaßt die Ausführung
des Dateneingabe-Ausgabe-Programms 6800 und setzt gleich-
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
58 -
zeitig das Flag auf den Wert O zurück. Das Dateneingabe/
Ausgabe-Programm 6800 erzeugt Befehle, die andere Routinen in Betrieb setzen, so daß das Luftmengen-Steuersignal,
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
für den stationären Zustand, das Korrekturdaten-Berechnungsprogramm 4200 für niedrige
Geschwindigkeiten, das Lernprogramm 4300 und das Prüfprogramm 4400 auf der Grundlage der oben genannten Befehle
ausgeführt, so daß die Brennkraftmaschine 3 und das Getriebe 4 entsprechend den Anweisungen des Fahrers gesteuert
werden.
Wenn die Daten-Eingabeeinheit 25 nicht in der Lage ist, das Dateneingangs-Unterbrechungssignal zu erzeugen,
so können die Funktionen des Programms 5800 (5810) in dem Zeitgeber-ünterbrechungsprogramm 5100 implementiert
sein. In diesem Fall führt das Eintreffen eines Zeitgeber-Unterbrechungsbefehls dazu, daß die Steuereinheit
1000 einen Befehl zur übertragung eines für die ausgewählte Betriebsart repräsentativen Wertes an die Eingabeeinheit
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
verschiedenen Betriebsarten (Normal, Leistung und Spar-Betrieb) ausgegangen wurde, ist die Erfindung auch in
solchen Fällen anwendbar, in denen mehr als drei Betriebsarten vorgesehen sind. In diesem Fall ist es jedoch vorzuziehen,
die Betriebsart anhand von Zahlenwerten, die mit
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER
- 59 -
Hilfe eines einzigen Schalters erzeugt werden, auszuwählen / statt eine der Anzahl der Betriebsarten entsprechende
Anzahl von Schaltern vorzusehen. Ferner kann der Wechsel zwischen Betriebsarten weniger abrupt
gestaltet werden, in dem 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. Dabei müssen die Beschränkungen im Hinblick auf Rauschen, Vibrationen und
Abgasbestimmungen berücksichtigt werden.
Anhand von Figuren 13 bis 15 soll das bevorzugte Verfahren zur Steuerung der Winkelstellung der Drosselklappe
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Steuersystems im einzelnen erläutert werden.
Figur 13 zeigt ein Programm zur Erzeugung eines Korrekturwertes, der bei der Steuerung der Drosselklappe in
Abhängigkeit vom Ausgangs-Drehmoment verwendet wird.
Dieses Programm ist in dem oben erwähnten Steuerdaten-Berechnungsprogramm
4100 für den stationären Zustand enthalten, das seinerseits Teil der Hintergrund-Programmgruppe
4000 ist. Unmittelbar nach dem Start dieses Korrekturwert-Programmes
wird in einem Block 4110 ein für die Stellung des Gashebels repräsentativer Wert gelesen.
Auf der Grundlage des in dem Block 4110 gelesenen Wertes wird ein zugehöriger Funktionswert in einer in Figur
gezeigten, in dem PROM-Speicher 1420 gemäß Figur 10 gespeicherten Tabelle aufgesucht. Die in Figur 14 gezeigten
Werte für den Ausgangs-Drehmomentbedarf in Abhängigkeit von der Stellung des Gashebels wurden experimentell
ermittelt und in Form einer Datentabelle in dem PROM-Speicher 1420 gespeichert. Die Drehmomentbedarf-Gashebe1-positions-Charakteristik
ist je nach der ausgewählten
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER : Nissan
Betriebsart verschieden, wie durch die drei Kurven A,B
und C in Figur 14 veranschaulicht wird. Die betriebsartabhängige Änderung der Ermittlung des Drehmomentbedarfs
soll weiter unten unter Bezugnahme auf Figur 16 näher erläutert werden.
Bei dem in Figur 13 gezeigten Programm wird die Charakteristik gemäß der Kurve A in Figur 14 verwendet, um die
Drehmomentnachfrage in Abhängigkeit von der Stellung des Gashebels in der Normal-Betriebsart zu ermitteln.
Das Aufsuchen des von der Gashebelstellung abhängigen Tabellenwertes erfolgt im Programmblock 4120. Anschließend
wird in einem Block 4130 ein für das augenblickliche Ausgangsdrehmoment repräsentativer Signalwert gelesen.
Dieser von dem Ausgangs-Drehmomentsensor 141 erzeugte
Signalwert repräsentiert das tatsächliche Ausgangsdrehmoment, das in dem betreffenden Augenblick durch den
aus Brennkraftmaschine und Getriebe bestehenden Antriebszug erzeugt wird. Die Differenz zwischen dem in Block
4120 gelesenen Sollwert und dem in Block 4130 gelesenen Istwert wird in einem Programmblock 4140 berechnet.
Diese Differenz wird beispielsweise vorrübergehend in einem geeigneten Register oder einem Speicherblock des
RAM-Speichers 1430 gespeichert. Damit ist das Programm zur Berechnung der Korrekturwerte beendet.
Auf der Grundlage der durch das oben beschriebene Programm berechneten Differenzwerte wird der Signalwert eines
die Position der Drosselklappe steuernden Drosselklappen-Steuersignals, der in einem in Figur 15 gezeigten Drosselklappen-Steuerprogramm
ermittelt wurde, durch dasselbe Drosselklappen-Steuerprogramm korrigiert. Das Drosselklappen-Steuerprogramm
ist Teil des zeitsynchronisierenden Steuerprogramms 6700. Das in Figur 15 gezeigte Drosselklappen-Steuerprogramm
ist ein bekanntes Rückkopplungs-
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER "--Nissan
- 61
oder Regelprogramm, durch das der Signalwert des Steuersignals
im Zuge einer bekannten PID-Regelung ermittelt wird.
Nach dem Start des Drosselklappen-Steuerprogrammes (Figur
15) wird in einem Programmblock 6701 ein Proportionalanteil P des durch das Programm gemäß Figur 13 erzeugten
Differenzwertes bestimmt. Ein Integralanteil I wird in einem Programmblock 6702 berechnet. Anschließend wird
in einem Programmblock 6703 ein Differentialanteil D des Differenzwertes berechnet. Aus den Proportional-Integral-
und Differentialanteilen wird in einem Programmblock 6704 eine Summe (P+I+D) gebildet. In einem Block
6705 wird ein Drosselklappen-Steuersignal erzeugt, dessen Signalwert der in Block 6704 erhaltenen Summe entspricht.
Auf diese Weise dient die Summe (P+I+D) als Rückkopplungs-Steuersignal zum Einstellen der Winkelstellung der
Drosselklappe. In Block 6705 wird das Drosselklappen-Steuersignal an das Drosselklappen-Stellglied 30 ausgegeben,
so daß dieses bis zu einem dem Signalwert entsprechenden Grad betätigt wird. Durch Einstellung der
Winkelstellung der Drosselklappe mit Hilfe des Rückkopplungs-Steuer signals wird die Ansaugluftmenge in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen dem Drehmomentbedarf und dem tatsächlichen Ausgangsdrehmoment erhöht oder gesenkt,
so daß die Differenz zwischen Ist- und Solldrehmoment auf 0 verringert wird.
Indem somit das Gashebel-Positionssignal als Parameter zur Bestimmung des Drehmomentbedarfs oder Solldrehmoments
benutzt wird, wird das Beschleunigungs-Ansprechverhalten erheblich verbessert und eine Abweichung zwischen dem
Grad der Betätigung des Gashebels und dem Ausgangsdrehmoment, durch die die Fahreigenschaften des Fahrzeugs
beeinträchtigt werden, wird wirksam verhindert. Beispiels-
ORIGINAL INSPECTED
TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTER ' flissan
- 62 -
weise ist ein gleichmäßiges Ansprechen des Ausgangsdrehmoments auf den Grad der Betätigung des Gashebels auch
dann gewährleistet, wenn sich die Umgebungsbedingungen der Brennkraftmaschine ändern.
5
5
Figur 16 zeigt eine Abwandlung des zuvor anhand von Figur 13 beschriebenen Programms zur Berechnung von
Korrekturwerten. Bei diesem Programm wird die ausgewählte Betriebsart als ein Parameter bei der Berechnung
des Rückkopplungs-Steuersignals berücksichtigt. Beispielsweise wird je nach der eingestellten Betriebsart
(Normal, Leistung oder Sparbetrieb) der Ausgangs-Drehmomentbedarf nach einer der Kurven A,B oder C in
Figur 14 ermittelt.
Bei dem in Figur 16 gezeigten Programm wird ähnlich wie bei dem Programm gemäß Figur 13 ein für die Stellung
des Gashebels repräsentativer Signalwert in dem Block 4110 gelesen. Anschließend wird in einem Block 4121
ein Betriebsart-Signal der Eingabeeinheit 25 gelesen. Anhand des Betriebsart-Signals wird in einem Bock 4122
unter den oben genannten drei Kurven A,B und C diejenige
Kurve ausgewählt, die die Abhängigkeit des Drehmomentbedarfs von der Winkelstellung des Gashebels in der betreffenden
Betriebsart angibt. Wenn die Spar-Betriebsart eingeschaltet ist, wird in einem Block 4123 der durch
die Kurve B in Figur 14 angegebene Funktionswert der Gashebelstellung in einer Tabelle aufgesucht. In der
Normal-Betriebsart wird zur Ermittlung des Drehmomentbedarfs
die Kurve A gemäß Figur 14 verwendet. In diesem Fall wird daher in einem Block 4124 der durch die Kurve
A angegebene Funktionswert der Gashebelstellung in einer Tabelle aufgesucht. In der Leistungs-Betriebsart wird
die Kennlinie C gemäß Figur 14 verwendet, und in einem
Block 4125 wird der durch die Kurve C angegebene Funktions-
TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER ""-Nissan
- 63 wert der Gashebelstellung in einer Tabelle aufgesucht.
Wie bei dem in Figur 13 gezeigten Programm wird in dem Block 4130 der für das tatsächliche Ausgangsdrehmoment
repräsentative Signalwert des Ausgangs-Drehmomentsensors 141 gelesen, und anschließend wird die Differenz zwischen
dem Drehmomentbedarf und dem tatsächlichen Ausgangsdrehmoment in dem Block 4140 berechnet.
Gemäß dieser abgewandelten Ausfuhrungsform wird über die
Eingabeeinheit die Spar-Betriebsart ausgewählt, wenn ein sparsamer Betrieb des Fahrzeugs gewünscht wird. Wenn
dementsprechend die Kurve B in Figur 14 verwendet wird,
so ist der Drehmomentbedarf insbesondere im Bereich kleiner Auslenkungen des Gashebels verhältnismäßig klein.
Daher wird eine geringere Luftmenge und eine geringere Kraftstoffzufuhr als in der Leistungs- oder der Normal-Betriebsart
angefordert. Wenn andererseits ein rasches Ansprechverhalten des Fahrzeugs auf die Bewegung des
Gashebels gewünscht wird, so wird die Leistungs-Betriebsart eingeschaltet. In dieser Betriebsart ist der Grad
der Änderung des Drehmomentbedarfs in Abhängigkeit von der Gashebelstellung verhältnismäßig groß, so daß der
Drehmomentbedarf schneller erhöht wird. Diese Tendenz ist besonders ausgeprägt im Bereich kleiner Auslenkungen
des Gashebels. Aus diesem Grund wird eine bessere Beschleunigungs- und Verzögerungscharakteristik als in
der Spar-Betriebsart und der Normal-Betriebsart erreicht. In der Normal-Betriebsart liegt die Beschleunigungs-
und Verzögerungscharakteristik zwischen den entsprechenden Charakteristika für die Spar-Betriebsart und für
die Leistungs-Betriebsart, und der Kraftstoffverbrauch ist größer als in der Spar-Betriebsart aber kleiner
als in der Leistungs-Betriebsart. Die Normal-Betriebsart ist derart ausgelegt, daß sie dem Standart-Leistungsver-
ORlGINAL INSPECTED
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEiSTER Nissan
350A
- 64 halten jeder einzelnen Brennkraftmaschine entspricht.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele denkbar.
Während beispielsweise im gezeigten Ausführungsbeispiel das Ausgangsdrehmoment des Getriebes durch einen Drehmomentsensor
abgetastet wird, kann das Drehmoment in einer anderen Ausfuhrungsform auch arithmetisch anhand
der Maschinendrehzahl, der Ansaugluftmenge und dergleichen als Parameter ermittelt werden. Dieses Verfahren
ist in der PCT-Anmeldung JP 84/00631 beschrieben worden.
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Claims (12)
- TER MEER-MULLER-STEINMEISTERPATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYSDipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister 3504195?riP ft3trna9sse ζ ^" Artur-Ladebeck-Strasse 51D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 184330/250(3)/so -7. Feb. 1985St/Wi/scNISSAN MOTOR COMPANY, LTD. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku Yokohama-shi, Kanagawa-ken JapanVERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR REGELUNG DER ANSAUGLUFTMENGE EI- f NER BRENNKRAFTMASCHINE IN ABHÄNGIGKEIT VOM AUSGANGSDREHMOMENT «-PRIORITÄT: 07. Februar 1984, Japan, Nr. 59-19363 (P)PATENTANSPRÜCHE1J Verfahren zur Regelung der Ansaugluftmenge einer Brennkraftmaschine durch Steuerung der Winkelstellung einer Drosselklappe, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER " : Nissanermitteln eines Sollwertes für das Ausgangsdrehmoment eines die Brennkraftmaschine einschließenden Antriebszuges anhand der Stellung eines manuell betätigtenGashebels,
5messen des tatsächlichen Ausgangsdrehmoments des Antriebszuges ,berechnen der Differenz zwischen dem Sollwert und dem tatsächlichen Ausgangsdrehmoment,erzeugen eines Steuersignals zur Verringerung der gemessenen Differenz undändern der Stellung der Drosselklappe entsprechend dem Wert des Steuersignals. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermittlung des Sollwertes eine von mehreren verschiedenen Charakteristiken ausgewählt wird, die die Abhängigkeit des Sollwertes von der Stellung des Gashebels angeben.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -kennzeichnet, daß das Steuersignal ein elektrisches Signal zur Steuerung einer elektrischen Servoeinrichtung für die Drosselklappe ist.
- 4. Vorrichtung zur Regelung der Ansaugluftmenge einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durcheine ein manuell betätigtes Bedienungsglied (11) aufweisende Eingabeeinrichtung (11,33) zur Erzeugung eines für einen Drehmomentbedarf repräsentativen Drehmoment-INSPECTEDTER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER -_ - ; Nissan"Bedarfssignals,dessen Signalwert entsprechend einer voreingestellten Charakteristik von dem Grad der Betätigung des Bedienungsgliedes abhängt,einen Ausgangs-Drehmomentsensor (141), der einem die Brennkraftmaschine (3) einschließenden Antriebszug (3,4) eines Fahrzeugs zugeordnet ist und ein für das tatsächliche Ausgangsdrehmoment des Antriebszuges repräsentatives Drehmomentsignal erzeugt,eine ein Steuersignal aufnehmende, an einem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine (3) angeordnete Einrichtung (30, 32) zur Steuerung der Ansaugluftmenge entsprechend dem Steuersignal undeine Steuereinheit (1000) , die das Drehmoment-Bedarfssignal und das Drehmomentsignal aufnimmt, die Differenz der Signalwerte dieser beiden Signale berechnet und anhand dieser Differenz das Steuersignal zur Anpassung * des tatsächlichen Ausgangsdrehmoments an den Drehmomentbedarf erzeugt.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung einen das Bedienungsglied bildenden Gashebel (11) und einen Gashebel-Positionssignalgenerator (33,1000) umfaßt, der anhand der Stellung des Gashebels das Drehmoment-Bedarfssignal erzeugt.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zurSteuerung der Ansaugluftmenge eine in dem Ansaugrohr %,angeordnete Drosselklappe (32) und ein elektrisch betätigtes Drosselklappen-Stellglied (30) zur Steuerung ,des Öffnungsgrades der Drosselklappe entsprechend demTER MEER · MÜLLER · STEINMEISTERSteuersignal umfaßt.
- 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, g e kennzeichnet durch eine manuell betätigte Betriebsart-Wähleinrichtung (25) zur Auswahl einer von mehreren Charakteristiken, die die Abhängigkeit des Drehmoment-Bedarfssignals von der Stellung des Bedienungsgliedes bestimmten und die jeweils einer von mehreren unterschiedlichen Betriebsarten der Brennkraftmaschine entsprechen.
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, g e kennzeichnet durch einen Gashebel-Positionssensor (33) zur Erzeugung eines der Position des Gashebeis (11) entsprechenden Signals und eine das Signal des Gashebel-Positionssensors aufnehmende arithmetische Einrichtung zur Ermittlung des Drehmomentbedarfs.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 8/ für Brennkraftmaschinen mit einem nachgeschalteten Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangs-Drehmomentsensor (141) an einer Ausgangswelle des Getriebes (4) angeordnet ist und das Ausgangsdrehmoment des Getriebes abtastet.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gashebel-Positionssensor (33) ein elektrischer Signalgenerator ist und daß ein Teil des Gashebels (11) ein bewegliches elektromechanisches Bauteil des Signalsgenerators bildet.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Einrichtung mit einem Betriebsart-Wählschalter der Betriebsart-Wähleinrichtung (25) verbunden ist und der Berechnung des Drehmomentbedarfs jeweils diejenige Charakteristik zu-■■ ■ .. ■' "■■'■■'§TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER :__: ; Nissangrundelegt, die der durch die Position des Betriebsart-Wählschalters gegebenen Betriebsart entspricht.
- 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Einrichtung zur Erzeugung des Drehmoment-Bedarfssignals in die Steuereinheit (1000) integriert ist.
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