DE3719682A1

DE3719682A1 - Kraftstoffzufuehrungs-regelsystem fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3719682A1
Application number: DE19873719682
Authority: DE
Inventors: Toshifumi Koshizawa; Hiroshi Yoshimura; Toshiya Sugimura
Original assignee: Fujitsu Ltd; Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-02-04
Also published as: GB8713935D0; JPS62294742A; US4773370A; GB2192736B; GB2192736A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffzuführungs- Regelsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere auf ein Kraftstoffzuführungs-Regelsystem zum Steuern des Steuerhebels einer Kraftstoffeinspritzpumpe in einer Brennkraftmaschine.

Die Japanische Patentanmeldung Nr. 58-1 18 538 (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 60-11 642) betrifft eine Lösung zum Korrigieren eines Fehlers in der Kraftstoffmenge, die einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, in Relation zu dem Grad des Niederdrückens eines Gaspedals der Brennkraftmaschine, die ein Motorfahrzeug treibt.

Einige moderne Kraftstoffzuführungs-Regelsysteme für Automobil- Brennkraftmaschinen treiben die Regelstange einer Kraftstoffeinspritzpumpe oder das Ventil eines Vergasers nicht direkt in Reaktion auf das Niederdrücken eines Gaspedals, sondern lesen den Grad des Niederdrückens des Gaspedals als einen elektrischen Signalwert aus und erregen einen Schrittmotor entsprechend dem Grad des Niederdrückens, der durch den elektrischen Signalwert ausgedrückt wird, zum Regeln der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine zuzuführen ist.

Fig. 6 zeigt einen Teil einer Einrichtung zum Regeln der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine unter Benutzung eines Schrittmotors. Ein Steuerhebel 5, der an einer Steuereinrichtung 3 einer Brennkraftmaschine 4 als Dieselmotor abgebracht ist, ist mit einem Schrittmotor 1 durch eine Stange 10 gekoppelt. Der Steuerhebel 5 wird durch den Schrittmotor 1 betätigt und ist normalerweise in Richtung auf dessen Anfangsposition durch eine Rückholfeder 2 vorgespannt. Der Steuerhebel ist in einem Bereich bewegbar, der zwischen einem Leerlaufanschlag 6 und einem Vollastanschlag 7 begrenzt ist, wobei die Bereichsgrenzen des Steuerhebels 5 jeweils durch einen Leerlaufpositionsschalter 8 und einen Vollastpositionsschalter 9 erfaßt werden. Obgleich Teile, die einem Gaspedal zugeordnet sind, nicht in Fig. 6 gezeigt sind, sei vorausgesetzt, daß der Grad des Niederdrückens des Gaspedals normalerweise durch ein Potentiometer gemessen wird, und der Grad des Niederdrückens (analoge Größe), wie er durch das Potentiometer ausgelesen wird, wird durch einen Analog/Digital-Wandler in eine digitale Größe umgesetzt, die benutzt wird, um den Schrittmotor 1 zu erregen. Die Anzahl von Schritten, durch welche der Schrittmotor 1 gedreht wird, wird linear in Reaktion auf den Grad des Niederdrückens des Gaspedals gesteuert. Die Anzahl von Schritten wird durch einen Schrittanzahlzähler in einer elektronischen Steuereinheit (nicht gezeigt) in Form eines Mikrocomputers erfaßt, so daß die augenblickliche Position des Schrittmotors jederzeit in der elektronischen Steuereinheit erkannt wird.

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm einer Steuerfolge für den Schrittmotor. Der Zählstand des Schrittanzahlzählers für den Schrittmotor und eine Zielschrittanzahl werden miteinander verglichen, und die folgende Steuerung wird abhängig von dem Ergebnis dieses Vergleichs bewirkt:

(1) Wenn der Zählstand des Schrittanzahlzählers kleiner als die Zielschrittanzahl ist, wird der Wert des Schrittanzahlzählers um +1 erhöht, um den Schrittmotor um +1 Schritte zu treiben, und der Wert des Schrittanzahlzählers und die Zielschrittanzahl werden erneut miteinander verglichen.
(2) Falls der Zählstand des Schrittanzahlzählers größer als die Zielschrittanzahl ist, wird der Zählstand des Schrittanzahlzählers um 1 erniedrigt, um den Schrittmotor durch -1 Schritte zu treiben, und der Wert des Schrittanzahlzählers und die Zielschrittanzahl werden wiederum miteinander verglichen.
(3) Falls der Zählstand des Schrittanzahlzählers gleich der Zielschrittanzahl ist, ist entweder die Zielschrittanzahl Null oder es wurde nicht erfaßt. Wenn das Ergebnis der Abfrage NEIN (N) lautet, wird der Schrittmotor in seiner Position gehalten. Wenn das Ergebnis JA (J) lautet, geht die Steuerung in eine Leerlauf-Verarbeitung über, in welcher der Schrittanzahlzähler auf Null gesetzt wird und der Schrittmotor entregt wird.

In einem Kraftstoffzuführungs-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine wird das Potentiometer dazu verwendet, den Grad des Niederdrückens des Gaspedals zu erfassen. Indessen kann das erfaßte Ausgangssignal des betreffenden Sensors aufgrund ungleicher Widerstands-Kennlinien individueller Potentiometer Fehler beinhalten, und demzufolge werden die Kraftstoffmengen, die den Brennkraftmaschinen zugeführt werden, ungleich. Die Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 60-11 642, die zuvor genannt wurde, schlägt ein System zum Verhindern von Abweichungen in der Menge des zugeführten Kraftstoffs aufgrund ungleicher Widerstandskennlinien von Potentiometern vor.

Bei dem offenbarten Kraftstoffzuführungs-Regelsystem für Brennkraftmaschinen wurde indessen keinerlei Korrektur von Abweichungen in der Kraftstoffmenge, die durch individuelle Kraftstoffzuführungseinrichtungen zugeführt wird, in Betracht gezogen. Im folgenden wird ein derartiges Problem in bezug auf einen Dieselmotor im einzelnen erläutert. Wie in Fig. 9 gezeigt, variiert die Anzahl von Schritten zwischen einer Leerlauf- und einer Vollastposition für eine Kraftstoffeinspritzpumpe von Pumpe zu Pumpe. Da indessen die korrigierte Anzahl von Schritten, die von dem Analog/Digital- Wandler in bezug auf die Stellung des Gaspedals in dessen niedergedrücktem Zustand lediglich wie in Fig. 7 gezeigt bestimmt wird, können unterschiedliche Leistungsabgaben von unterschiedlichen Brennkraftmaschinen selbst dann erzeugt werden, wenn deren Gaspedale in die jeweils gleiche Position niedergedrückt werden. Beispielsweise sei angenommen, daß zwei Drehzahlregler gegeben sind, die unterschiedliche Winkel zwischen den Leerlauf- und Vollastpositionen aufweisen, wobei die Anzahl von Schritten zwischen der Leerlaufposition und der Vollastposition jeweils durch S 1 bzw. S 2 ausgedrückt sei. Zum Steuern der Drehzahlregler unter einer halben Last ist der erforderliche Winkel COM der Drehung des Schrittmotors S 1/2 für den ersteren Drehzahlregler und S 2/2 für den letzteren Drehzahlregler. Dies trifft für eine Kraftstoffzuführungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine zu, die Benzin als Kraftstoff verwendet.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffzuführungs-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das in der Lage ist, einen Schrittmotor derart zu steuern, daß dieselbe Motorabgabeleistung in Reaktion auf dieselbe Gaspedalposition selbst dann erzeugt wird, wenn unterschiedliche Winkel zwischen den Leerlauf- und Vollastpositionen vorliegen. Desweiteren besteht die Aufgabe für die vorliegende Erfindung darin, ein Kraftstoffzuführungs-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das in der Lage ist, einen Schrittmotor, der eine Kraftstoffzuführungseinrichtung treibt, an einem Überlaufzustand zu hindern. Schließlich besteht die Aufgabe für die vorliegende Erfindung darin, ein Kraftstoffzuführungs- Regelsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das selbst dann verhindert, daß die Brennkraftmaschine überdreht, wenn das Kraftstoffzuführungs-Regelsystem ausfällt.

Zur Lösung der genannten Aufgabe für die vorliegende Erfindung wird ein Kraftstoffzuführungs-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit Kraftstoffzuführungsmitteln zum Bemessen der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine in Reaktion auf ein elektrisches Befehlssignal, das von Kraftstoffzuführungs- Befehlsmitteln ausgegeben wird, zuzuführen ist, vorgeschlagen, das erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen Schrittmotor zum Antreiben eines Kraftstoffmengen- Bemessungsmittels der Kraftstoffzuführungsmittel, "Lernmittel" zum "Erlernen" der Anzahl von Schrittimpulsen, die zum Erregen des Schrittmotors erforderlich sind, um das Kraftstoffmengen-Bemessungsmittel aus einer Leerlaufposition in eine Vollastposition zu bewegen, Berechnungsmittel zum Berechnen der Anzahl von Schritten, die für den Schrittmotor erforderlich sind, damit dieser eine Ziellastposition erreicht, und zwar durch Teilen der erlernten Anzahl von Schritten durch ein Verhältnis eines Ziellastwerts eines elektrischen Befehlssignals aus den Kraftstoffzuführungs- Befehlsmitteln zu einem Maximalwert des elektrischen Befehlssignals in einer Verhältnisgleichung, und Treibermittel zum Erregen des Schrittmotors mit der Anzahl von Schrittimpulsen, die durch die Berechnungsmittel berechnet wurden.

Desweiteren wird zur Lösung der genannten Aufgabe ein Kraftstoffzuführungs-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit Kraftstoffzuführungsmitteln zum Bemessen der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine in Reaktion auf ein elektrisches Befehlssignal, das von Kraftstoffzuführungs- Befehlsmitteln ausgegeben wird, zuzuführen ist, vorgeschlagen, das erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen Schrittmotor zum Antreiben eines Kraftstoffmengen-Bemessungsmittels der Kraftstoffzuführungsmittel, "Lernmittel" zum "Erlernen" der Anzahl von Schrittimpulsen, die zum Erregen des Schrittmotors erforderlich sind, um das Kraftstoffmengen- Bemessungsmittel aus einer Leerlaufposition in eine Vollastposition zu bewegen, erste Berechnungsmittel zum Berechnen der Anzahl von Schritten, die für den Schrittmotor erforderlich sind, damit dieser eine Ziellastposition erreicht, und zwar durch Teilen der erlernten Anzahl von Schritten durch ein Verhältnis eines Ziellastwerts eines elektrischen Befehlssignal aus den Kraftstoffzuführungs- Befehlsmitteln zu einem Maximalwert des elektrischen Befehlssignals in einer Verhältnisgleichung, Treibermittel zum Erregen des Schrittmotors mit der Anzahl von Schrittimpulsen, die durch die Berechnungsmittel berechnet wurden, zweite Berechnungsmittel zum Berechnen der Anzahl von Lastabschätzungsschritten für den Schrittmotor, der bis zu einer vorgeschriebenen Position zu treiben ist, und zwar durch Teilen eines elektrischen Maximalbefehlssignals aus den Kraftstoffzuführungsmitteln durch ein Verhältnis des Istbetrages der Drehung des Schrittmotors zu dem Betrag der Drehung aus der Leerlaufposition in die Vollastposition in einer Verhältnisgleichung, und Erfassungsmittel zum Vergleichen der Anzahl von Lastabschätzungsschritten für den Schrittmotor, welche durch die zweiten Berechnungsmittel berechnet wurden, und der Anzahl von Schritten, die durch die ersten Berechnungsmittel berechnet wurden, sowie zum Erfassen eines Überlaufzustandes des Schrittmotors, wenn die Differenz zwischen den verglichenen Anzahlen größer als ein voreingestellter Wert ist.

Die zuvor genannten und weitere Aufgben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erndung werden aus der im folgenden anhand mehrerer Figuren gegeben Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung ersichtlich.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Drehzahlreglers zum Regeln der Zuführung von Kraftstoff, der einem Dieselmotor zuzuführen ist, und einen Schrittmotor zum Treiben des Steuerhebels des Drehzahlreglers.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm aus dem die Beziehung zwischen der Anzahl von Schritten, die erforderlich sind, um den Steuerhebel jedes Drehzahlreglers zu drehen, und dem Winkel der Drehung des Steuerhebels korrespondierend mit der Schrittanzahl, d. h. die Ausgangsspannung eines Lastsensors.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Steueranordnung eines Kraftstoffzuführungs-Regelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das die Art und Weise verdeutlicht, in welcher die Anzahl von Schritten verringert wird, wenn der Lastsensor ausfällt.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm einer Operationsfolge des Kraftstoffzuführungs-Regelsystems.

Fig. 6 zeigt eine Ansicht einer herkömmlichen Anordnung.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm, aus dem die Beziehung zwischen dem Grad des Niederdrückens eines Gaspedals und der Anzahl von Schritten, durch welche ein Schrittmotor dreht, hervorgeht.

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm einer Operationsfolge der herkömmlichen Anordnung.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Winkel des Steuerhebels eines Drehzahlreglers und der Anzahl von Schritten durch die der Schrittmotor dreht, wiedergibt.

Ein Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit besonderer Berücksichtigung der Kraftstoffzuführungssteuerng für einen Dieselmotor beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Schrittmotor 1 schrittweise entsprechend der Anzahl von Impulsen, die von einer Steuereinheit (in Fig. 1 nicht gezeigt) zugeführt werden, wie dies später beschrieben wird. Ein Drehzahlregler oder eine Steuereinrichtung 3 trägt auf sich einen Steuerhebel 5, dessen eines Ende mit dem Drehzahlregler oder der Steuereinrichtung 3 durch eine Rückholfeder 2 gekoppelt ist, die normalerweise den Steuerhebel 5 in eine Leerlaufposition vorspannt. Die Steuereinrichtung 3 hat einen Leerlaufanschlag 6 zum Begrenzen der Drehung des Steuerhebels 5 in Richtung auf die Leerlaufposition und einen Vollastanschlag 7 zum Begrenzen der Drehung des Steuerhebels 5 in Richtung auf die Vollastposition.

Der Steuerhebel 5 und der Schrittmotor 1 sind durch eine Stange 10 miteinander verbunden. Ein Lastsensor 12, der ein Potentiometer enthält, dient dazu, den Winkel der Drehung des Steuerhebels 5 zu erfassen, der mit dem Lastsensor 12 durch eine Stange 13 verbunden ist. Der Lastsensor 12 gibt vorbestimmte Spannungen zum Erfassen der Brennkraftmaschinen- Lasten bei den Leerlauf- und Vollastpositionen des Steuerhebels 5 aus. Wenn die Brennkraftmaschinen-Ausgangsleistung dem Vollastzustand entspricht, muß der Steuerhebel 5 gegen den Vollastanschlag 7 stoßen. Der Schrittmotor 1 hat eine Antriebswelle, an der ein Aufhebungshebel 11 derart angebracht ist, daß die Antriebswelle des Schrittmotors 1 daran gehindert wird, sich frei zu drehen und der Schrittmotor 1 daran gehindert wird, einen Überlaufzustand einzunehmen, wenn der Steuerhebel 5 in Eingriff mit dem Vollastanschlag 7 kommt und den Eingriff mit dem Vollastanschlag 7 aufgrund einer weiteren Erregung des Schrittmotors 1 beibehält.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Anzahl von Schritten, die erforderlich sind, um den Steuerhebel jedes der Drehzahlregler, die verwendet werden, zu drehen, und dem Winkel der Drehung des Steuerhebels korrespondierend mit der gegebenen Anzahl von Schritten, d. h. der Ausgangsspannung des Lastsensors. Der Winkel der Drehung des Steuerhebels zwischen der Leerlaufposition und der Vollastposition variiert von Drehzahlregler zu Drehzahlregler. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Lastsensor-Spannungswert bei der Leerlaufposition und die Anzahl von Schritten, durch welche der Schrittmotor 1 zu der Vollastposition dreht, wie dies durch den Lastsensor-Spannungswert definiert ist, für jeden Drehzahlregler "erlernt", und Abweichungen in der Anzahl von Schritten, die erforderlich sind, um den Steuerhebel zwischen der Leerlaufposition und der Vollastposition zu drehen, werden auf der Grundlage der "erlernten" Werte korrigiert, so daß eine Feinsteuerung in Nähe der Leerlaufposition ein Verhindern eines Schrittmotor-Überlaufzustands und eine "Freilauf-Nivellierungssteuerung" durchgeführt werden können. Der Vorgang der Korrektur der Abweichungen wird weiter unten im einzelnen beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Steueranordnung des Kraftstoffzuführungs-Regelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Steuereinheit A ist in Form eines Mikrocomputers ausgeführt, der einen Prozessor A 1, einen Schrittanzahlzähler A 2 zum Abzählen der Impulse, die dem Schrittmotor 1 zuzuführen sind, einen Nur-Lesespeicher (ROM) A 3 zum Speichern eines Programms, das nicht geändert werden muß, nämlich eines Systemprogramms, und von Daten, die keine Änderung erfahren müssen, sowie einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) A 4 zum Speichern von Daten. Der RAM A 4 wird durch eine Batterie gestützt, so daß die gespeicherten Daten selbst dann nicht gelöscht werden, wenn die Stromversorgung für die Steuereinheit abgeschaltet wird oder ausfällt. Die Steuereinheit A enthält außerdem eine Eingabe/ Ausgabe-Einrichtung, die in Fig. 3 nicht gezeigt ist und deren Beschreibung sich für die vorliegende Erfindung erübrigt.

Der Grad des Niederdrückens eines Gaspedals 100 wird durch einen Gaspedalsensor 101 erfaßt, der ein Potentiometer zum Erfassen des Grades des Niederdrückens des Gaspedals 100, einen Analog/Digital-Wandler zum Umsetzen eines analogen Spannungswertes aus dem Potentiometer in einen digitalen Wert und einen Kompensator zum Kompensieren von Abweichungen in der Güte des Potentiometers enthält. Der Bereich zwischen den Leerlauf- und Vollastpositionen des Gaspedals 100 ist in $0-$FF unterteilt. Der Gaspedalsensor 101 gibt ein Signal S 2 einer Ziellast aus, die repräsentativ für den Grad des Niederdrückens des Gaspedals 100 ist, und liefert ein Signal S 2 an die Steuereinheit A.

Die Steuereinheit A weist Mittel zum Vorab-"Lernen" der Anzahl von Schritten, durch welche der Schrittmotor zu drehen ist, und Mittel zum Korrigieren der Anzahl von Schritten auf. Die Steuereinheit A wird mit einem Spannungssignal S 1 aus dem Lastsensor und dem Signal S 2 versorgt und bewirkt eine vorgeschriebene Signalverarbeitung zum Erzeugen eines Signals zum Treiben des Schrittmotors 1.

Die Signalverarbeitung durch die Steuereinheit A wird wie folgt ausgeführt:

(1) Empfangen eines Ziellastbefehls durch die Steuereinheit A:
Der Ziellastbefehl wird der Steuereinheit A als ein Befehlswert zugeführt, der kennzeichnend für den Grad des Niederdrückens des Gaspedals 100 ist und von dem Gaspedalsensor 101 abgegeben wird. Er repräsentiert eine Position zwischen der Leerlauf- und der Vollastposition mit dem Wert ($0 - $FF)
(2) Der Ziellastbefehl, der ausgegeben wird, wird zu einem Wert korrigiert, der jedem Drehzahlregler innewohnt.
(3) Der Schrittmotor wird durch den korrigierten Wert erregt.

Eine mehr ins einzelne gehende Beschreibung der Steuerung des Schrittmotors 1 wird weiter unten gegeben.

In der Justierungsprozedur, die stattfindet, unmittelbar nachdem der Drehzahlregler gefertigt worden ist, wird die Ausgangsspannung, die von dem Lastsensor 12 ausgegben wird, wie folgt justiert:
Justierter Lastsensorwert [V] (Fehlerbereich)

(a) Leerlaufposition . . .
+2.35 V (+0 V - -0.12 V)
(b) Vollastposition . . .
+0.15 V (+0.06 V - -0 V).

Die "Lern"-Operation, die stattfindet, wenn sich der Drehzahlregler 3 in den Leerlauf- und Vollastzuständen befindet, und die Verarbeitung zum Betreiben der Brennkraftmaschine in anderen Fällen, d. h. gemäß dem Grad des Niederdrückens des Gaspedals, werden wie folgt bewirkt:

(1) Der Lernprozeß, der stattfindet, wenn sich das Gaspedal in der Leerlaufposition befindet:

Wenn die Ziellast Null ist (d. h. das Gaspedal befindet sich in der Leerlaufposition), ist der Schrittmotor entregt, und danach wird die Tatsache festgestellt, daß die Lastsensorspannung den vorgeschriebenen Wert hat [in dem zuvor genannten Beispiel innerhalb des Bereiches von 2.35 V (+0 V - - 0.12 V)]. Die Lastsensorspannung zu dieser Zeit wird in dem RAM A 4 gespeichert, und gleichzeitig wird der Schrittanzahlzähler A 2 rückgesetzt.

(2) Der Lernprozeß, der stattfindet, wenn sich das Gaspedal in der Vollastposition befindet:

Der Schrittmotor 1 wird von der Leerlaufposition aus in einer positiven Richtung (von der Leerlauf- zu der Vollastposition hin) getrieben, und wenn die Lastsensorspannung einen Maximalwert (in dem zuvor genannten Beispiel 0.21 V) des vorgeschriebenen Vollastwerts erreicht, wird der Schrittmotor entregt und in der Position gehalten.

Während dieser Zeit wird jedesmal dann, wenn der Schrittmotor 1 um einen Schritt erhöht wird, der Schrittanzahlzähler A 2 ebenfalls um einen Schritt erhöht. Der Zählstand des Schrittanzahlzählers A 2 zu dieser Zeit wird in dem RAM A 4 gespeichert.

Aufgrund der Beendigung der zuvor genannten Verarbeitung wird der Schrittmotor 1 schnell in positiver Richtung durch eine vorgeschriebene Anzahl von Schritten (z. B. 7 Schritte) getrieben, um sicherzustellen, daß der Steuerhebel zuverlässig in den Vollastanschlag eingreift. Danach wird der Schrittmotor 1 in Position gehalten.

(3) Normale Verarbeitungsoperation:

Auf der Grundlage der Lastsensorspannung, wenn sich der Steuerhebel in der Leerlaufposition befindet, wie dies in dem zuvor beschriebenen Lernprozeß (1) und (2) bestimmt ist, der Anzahl von Schritten aus der Leerlaufposition in die Vollastposition und des Ziellastbefehls, der durch den Gaspedalsensor 101 gegeben wird, wird die folgende Berechnung in der Steuereinheit A bewirkt:
Bei Treiben des Schrittmotors 1 wird der Schrittanzahlzähler abhängig davon, ob der Schrittmotor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht wird, erhöht oder erniedrigt.

(a) Berechnung des augenblicklichen Lastwertes:

1) Augenblickliche Lastposition = $FF × [{(Lastsensorspannung aufgrund des Leerlaufs) - (augenblickliche Lastsensorspannung)}/ {Lastsensorspannung aufgrund des Leerlaufs) - 0.21 V}].
Indessen ist, wenn die Lastsensorspannung gleich oder kleiner 0.21 V ist, gilt (augenblicklicher Lastwert) = $FF;
oder
2) augenblickliche Lastposition = $FF × {(die Anzahl von Schritten aus der Leerlaufposition zu der augenblicklichen Position)/(die Gesamtanzahl von Schritten aus der Leerlaufposition in die Vollastposition)}

(b) Die Anzahl von Schritten aus der Leerlaufposition in die Ziellast:

(Die Anzahl von Schritten bis zu der Ziellast hin) = (die Gesamtanzahl von Schritten aus der Leerlaufposition in die Vollastposition) × {(Ziellast)/($FF7}.

Die Anzahl von Schritten, die mit dem Grad des Niederdrückens des Gaspedals 100 korrespondiert, wird durch das Ergebnis der Berechnung in (b) korrigiert, und der Schrittmotor 1 wird durch die korrigierte Anzahl von Schritten mittels Impulsen erregt.

(b) kennzeichnet die Zielzahl von Schritten zum Treiben des Schrittmotors und wird mit dem Inhalt des Schrittanzahlzählers A 2 verglichen. Wenn diese Werte einander gleich sind, wird der Schrittmotor in Position gehalten.

Wenn der Schrittmotor in Position gehalten wird, wird die Anzahl von Abschätzungsschritten in der augenblicklichen Lastsensorspannung aus (b), wie oben beschrieben zurückgerechnet und mit dem Zählstand des Schrittanzahlzählers A 2 verglichen. Wenn die Differenz innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt, wird festgestellt, daß sich der Schrittmotor nicht in einem Überlaufzustand befindet sondern normal betätigt wurde.

Wenn befunden wird, daß sich der Schrittmotor in einem Überlaufzustand befindet, wird die Ziellast auf Null gesetzt, und der Schrittmotor 1 wird entregt. Der Schrittanzahlzähler A 2 wird dann rückgesetzt, und der Schrittmotor 1 wird schnell wieder zu der Ziellast getrieben.

Fig. 4 verdeutlicht die Art und Weise, in welcher der Steuerhebel gesteuert wird. In normalem Zustand wird die Anzahl von Schritten, durch welche der Schrittmotor 1 zwischen der Leerlauf- und der Vollastposition zu drehen ist, "erlernt", wie dies zuvor beschrieben wurde, und der Gradient einer Lastsensorspannung vs. Die Schrittanzahlkurve wird korrigiert. Wenn der Lastsensor ausfällt, wird der Lernvorgang für die Schrittanzahl ausgesetzt, die maximale Schrittanzahl wird auf Sm begrenzt, und die erlernte Schrittanzahl wird durch Sm ersetzt, um die Steuerung als Notsteuerung durchzuführen. Die maximale Schrittanzahl Sm wird durch einen Minimalwert der Abweichungen in dem Winkel der Drehung des Steuerhebels der Kraftstoffeinspritzpumpe bestimmt.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm für eine Operationsfolge des Kraftstoffzuführungs-Regelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Operationsfolge wird im folgenden anhand dieses Flußdiagramms beschrieben.

(1) Es wird eine Ziellastöffnung berechnet (Schritt P 1) und dann geprüft, ob der Lastsensor eine Fehlfunktion ausführt oder nicht (Schritt P 2). Wenn der Lastsensor normal arbeitet, wird in einem Schritt P 3 geprüft, ob die Beziehung zwischen der Lastöffnung und einem Schrittanzahl-Umwandlungskoeffizienten bereits erlernt worden ist oder nicht. Wenn das Ergebnis dieser Prüfung JA (J) lautet, wird die Ziellastöffnung in eine Zielschrittanzahl umgesetzt, und zwar unter Benutzung des erlernten Wertes (Schritt P 4). Wenn das Ergebnis der Prüfung NEIN (N) lautet, wird die Ziellastöffnung in einer Zielschrittanzahl umgesetzt, wozu ein sog. Stützkoeffizient benutzt wird (Schritt P 5). Der Stützkoeffizient wird derart ausgewählt, daß der maximale Wert der umgesetzten Zielschrittanzahl ein Minimalwert von Abweichungen in dem Winkel der Drehung des Steuerhebels ist.
(2) Dann wird in einem Schritt P 6 geprüft, ob die Ziellast eine Vollast ist oder nicht. Wenn sie die Vollast ist (J), wird in einem Schritt P 7 geprüft, ob der Lastsensor fehlerhaft arbeitet oder nicht. Wenn der Lastsensor fehlerhaft arbeitet (J), geht der Steuervorgang zu einem Schritt P 14 und folgenden Schritten. Falls der Lastsensor normal arbeitet (N), wird in einem Schritt P 8 geprüft, ob die Lastsensorspannung eine vorgeschriebene Vollastspannung ist oder nicht. Falls sie eine vorgeschriebene Volllastspannung ist (J), wird in einem Schritt P 9 geprüft, ob der Schrittmotor durch eine vorgeschriebene Anzahl von Schritten, z. B. 7 Schritte, gedreht worden ist. Wenn dies der Fall ist (J), geht die Steuerung zu einem Schritt P 14 und folgenden Schritten, wenn dies nicht der Fall ist (N), wird in einem Schritt P 10 geprüft, ob der Schrittmotor durch sieben Schritte dreht. Wenn dies nicht der Fall ist (N), wird die Anzahl von Schritten zwischen der Leerlauf- und der Vollastposition in einem Schritt P 11 "erlernt", und es wird ein Schrittanzahl-Umsetzungskoeffizient mit Bezug auf die Ziellastöffnung aus dem erlernten Wert in einem Schritt P 12 (die Gesamtanzahl von Schritten aus der Leerlauf- in die Vollastposition/$FF) berechnet.
Falls die Lastsensorspannung nicht die vorgeschriebene Vollastspannung in dem Schritt P 8 ist und der Schrittmotor durch sieben Schritte in dem Schritt P 10 dreht, wird dann die Zielschrittanzahl um 1 inkrementiert (Schritt P 13).
(3) Der Schritt P 14 prüft, ob der Lastsensor fälschlich arbeitet. Falls dieser normal arbeitet, wird die Schrittanzahl für die gegenwärtige Lastsensorspannung in einem Schritt P 15 unter Verwendung der gegenwärtigen Lastsensorspannung zurückgerechnet, der Schrittanzahl-Umsetzungskoeffizient und die erlernte Leerlaufspannung, um einen Überlaufzustand zu erfassen. Dann wird in einem Schritt P 16 geprüft, ob die Abschätzungs-Schrittanzahl, die zurückgerechnet worden ist, innerhalb eines vorbestimmten Wertes von dem Wert des Schrittanzahlzählers A 2 liegt,. Falls diese innehrlab des bestimmten Wertes liegt, wird entschieden, daß der Schrittmotor sich nicht in einem Überlaufzustand befindet. Falls er sich außerhalb des voreingestellten Wertes befindet, dann wird bestimmt, daß ein Überlaufzustand auftritt, und die Zielschritte werden auf Null gesetzt, um die Leerlaufposition zu erreichen, und dann wird der Schrittmotor wiederum in einem Schritt P 17 gedreht.
(4) Wenn in Schritt P 6 die Ziellast nicht die Vollast ist (N), wird in einem Schritt P 18 geprüft, ob die Ziellast die Leerlaufposition ist oder nicht. Wenn die nicht der Fall ist (N), geht der Steuervorgang zu dem Schritt P 14 und den folgenden Schritten, um festzustellen, ob der Lastsensor fälschlich arbeitet. Wenn das Ergebnis in dem Schritt P 18 JA (J) lautet, wird in einem Schritt P 19 geprüft, ob der Schrittmotor entregt ist oder nicht, um die Leerlaufposition zu "erlernen". Falls der Schrittmotor entregt ist, wird in einem Schritt P 20 geprüft, ob der Lastsensor normal arbeitet oder nicht, und in einem Schritt P 21 wird geprüft, ob die Lastsensorspannung innerhalb eines voreingestellten Werts von der vorgeschriebenen Leerlaufspannung liegt oder nicht. Wenn das Ergebnis JA (J) lautet, wird der Leerlaufspannungswert "erlernt" (Schritt P 22).

Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel ist auf die Steuerung des Schrittmotors in einer elektronischen Kraftstoffeinspritzvorrichtung gerichtet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch beispielsweise auch anwendbar auf die Steuerung eines Heckmotors eines Dreiradfahrzeugs oder dergl. oder auf die Steuerung eines Schrittmotors für Autopiloteinrichtungen oder dergl. unter Verwendung einer mechanischen Steuereinrichtung.

Die vorliegende Erfindung bietet die folgenden Vorteile:

(1) In der Nähe der Leerlaufposition wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine stark durch eine kleine Differenz zwischen den Steuerhebelwinkeln beeinflußt. Mit der vorliegenden Erfindung ist das Kraftstoffzuführungs-Regelsystem in der Lage, eine Feinsteuerung durch "Erlernen" der Leerlaufposition durchzuführen.
(2) Die Ziel-Hebelposition (Ziellast) und die Ist-"Hebellast" können jederzeit linear in Beziehung zueinander zwischen der Leerlauf- und der Vollastposition gesetzt werden, ohne durch den Steuerhebel beeinträchtigt oder beeinflußt zu sein.
(3) Ein Überlaufzustand kann durch Zurückrechnen der Anzahl von Schritten aus der Lastsensorspannung und dem Schrittanzahl- Umsetzungskoeffizienten und Vergleichen der errechneten Schrittanzahl mit der Anzahl von Schritten für die Ist- Lastsensorspannung erfaßt werden.
(4) Da der Betrieb des Schrittmotors durch die Anzahl von Schritten gesteuert wird, kann eine normale Steuerstützung, von welcher eine spezielle Verarbeitung, wie die Vollastverarbeitung ausgeschlossen ist, leicht bewirkt werden, und zwar selbst dann, wenn der Lastsensor des Systems aufgrund eines Fehlers ausfällt.

Obwohl ein bestimmtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben worden ist, ist offensichtlich, daß viele Änderungen, Modifikationen durch den Fachmann ausgeführt werden können, ohne daß dazu der Schutzumfang oder der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen werden müßte.

Claims

1. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit Kraftstoffzuführmitteln zum Bemessen der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine in Reaktion auf ein elektrisches Befehlssignal, das von Kraftstoffzuführungs-Befehlsmitteln ausgegeben wird, zuzuführen ist, gekennzeichnet durch

- einen Schrittmotor (1) zum Antreiben eines Kraftstoffmengen- Bemessungsmittels der Kraftstoffzuführungsmittel,
- "Lernmittel" zum "Erlernen" der Anzahl von Schrittimpulsen, die zum Erregen des Schrittmotors (1) erforderlich sind, um das Kraftstoffmengen-Bemessungsmittel aus einer Leerlaufposition in eine Vollastposition zu bewegen,
- Berechnungsmittel zum Berechnen der Anzahl von Schritten, die für den Schrittmotor (1) erforderlich sind, damit dieser eine Ziellastposition erreicht, und zwar durch Teilen der erlernten Anzahl von Schritten durch ein Verhältnis eines Ziellastwerts eines elektrischen Befehlssignals aus den Kraftstoffzuführungs- Befehlsmitteln zu einem Maximalwert des elektrischen Befehlssignals in einer Verhältnisgleichung, und
- Treibermittel zum Erregen des Schrittmotors (1) mit der Anzahl von Schrittimpulsen, die durch die Berechnungsmittel berechnet wurden.

2. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit Kraftstoffzuführungsmitteln zum Bemessen der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine in Reaktion auf ein elektrisches Befehlssignal, das von Kraftstoffzuführungs-Befehlsmitteln ausgegeben wird, zuzuführen ist, gekennzeichnet durch

- einen Schrittmotor (1) zum Antreiben eines Kraftstoffmengen- Bemessungsmittels der Kraftstoffzuführungsmittel,
- "Lernmittel" zum "Erlernen" der Anzahl von Schrittimpulsen, die zum Erregen des Schrittmotors (1) erforderlich sind, um das Kraftstoffmengen-Bemessungsmittel aus einer Leerlaufposition in eine Vollastposition zu bewegen,
- erste Berechnungsmittel zum Berechnen der Anzahl von Schritten, die für den Schrittmotor (1) erforderlich sind, damit dieser eine Ziellastposition erreicht, und zwar durch Teilen der erlernten Anzahl von Schritten durch ein Verhältnis eines Ziellastwerts eines elektrischen Befehlssignals aus den Kraftstoffzuführungs- Befehlsmitteln zu einem Maximalwert des elektrischen Befehlssignals in einer Verhältnisgleichung,
- Treibermittel zum Erregen des Schrittmotors (1) mit der Anzahl von Schrittimpulsen, die durch die Berechnungsmittel berechnet wurden,
- zweite Berechnungsmittel zum Berechnen der Anzahl von Lastabschätzungsschritten für den Schrittmotor (1), der bis zu einer vorgeschriebenen Position zu treiben ist, und zwar durch Teilen eines elektrischen Maximalbefehlssignals aus den Kraftstoffzuführungsmitteln durch ein Verhältnis des Istbetrages der Drehung des Schrittmotors (1) zu dem Betrag der Drehung aus der Leerlaufposition in die Vollastposition in einer Verhältnisgleichung, und
- Erfassungsmittel zum Vergleichen der Anzahl von Lastabschätzungsschritten für den Schrittmotor (1), welche durch die zweiten Berechnungsmittel berechnet wurden, und der Anzahl von Schritten, die durch die ersten Berechnungsmittel berechnet wurden, sowie zum Erfassen eines Überlaufzustandes des Schrittmotors (1), wenn die Differenz zwischen den verglichenen Anzahlen größer als ein voreingestellter Wert ist.

3. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Mittel zum Erfassen des Betrages der Drehung des Schrittmotors (1), welches Mittel zum Erfassen einen Lastsensor enthält, der mit einer Antriebswelle des Schrittmotors (1) gekoppelt ist.

4. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Schritten, die für den Schrittmotor (1) erforderlich ist, um das Kraftstoffmengen-Bemessungsmittel aus der Leerlaufposition in die Vollastposition zu bewegen, dann wenn der Lastsensor ausfällt, durch einen vorgeschriebenen Wert ersetzt wird, der in der Lage ist, die Brennkraftmaschine (4) daran zu hindern, zu überdrehen.

5. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erfassen des Betrages der Drehung des Schrittmotors (1) vorgesehen sind, welche Mittel zum Erfassen einen Zähler zum Abzählen der Anzahl von Schritten, durch die der Schrittmotor (1) gedreht wird, enthält.

6. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenn ein Überlaufzustand des Schrittmotors (1) erfaßt erfaßt wird, der Schrittmotor (1) durch Abschalten seiner Erregung stillgesetzt wird.

7. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (4) ein Benzinmotor ist.

8. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (4) ein Dieselmotor ist.

9. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführungs- Befehlsmittel einen Drehzahlregler eines Dieselmotors enthalten.

10. Kraftstoffzuführungs-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführungs- Befehlsmittel einen Vergaser eines Benzinmotors enthalten.