DE3924582A1

DE3924582A1 - Drosselklappen-steuersystem zur radschlupfunterdrueckung bei kraftfahrzeug-brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3924582A1
Application number: DE3924582A
Authority: DE
Inventors: Norifumi Isaji; Shinji Ohashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1990-02-01
Anticipated expiration: 2009-07-26
Also published as: DE3924582C2; GB8916971D0; US5157956A; GB9216771D0; GB2222702B; GB2256507B; GB2222702A; GB2256507A

Description

Die Erfindung betrifft ein Drosselklappen-Steuersystem gemäß dem Oberbe griff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Drosselklappen-Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zur Steuerung der Winkelposition einer Drosselklappe und damit zur Einstellung des Ausgangsdrehmoments der Ma schine für die Unterdrückung eines Radschlupfes oder einer Verbesserung der Traktion zwischen Reifen und Straße.

Darüber hinaus befaßt sich die Erfindung mit einem derartigen Steuersystem für ein Doppeldrosselklappen-Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine, das zwei in dem Ansaugkanal hintereinander angeordnete Drosselklappen um faßt.

In der letzten Zeit sind verschiedene Traktionssteuersysteme zur Einstellung des Antriebsdrehmoments an den antreibenden Rädern von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen worden, durch die der Radschlupf auf ein Minimum gebracht und ein optimaler Antrieb in Verbindung mit guter Antriebsstabilität erreicht werden kann.

Unter den verschiedenen bekanntgewordenen Systemen weisen einige eine Tandem-Drosselklappe, d. h. zwei hintereinander angeordnete Drosselklappen auf. Eine der Drosselklappen dient als erste Drosselklappe, die mit dem Gaspe dal verbunden ist und deren Öffnungsgrad von der Betätigung des Gaspedals ab hängt. Die andere Drosselklappe bildet die zweite Drosselklappe, die der Trak tionssteuerung zugeordnet ist, so daß der Öffnungswinkel zu Zwecken der Ein stellung der Ausgangsleistung der Maschine bei der Unterdrückung des Rad schlupfes verändert werden kann.

Bei einem derartigen Traktionssteuersystem ist es wesentlich, daß die Infor mation über die Winkelposition der zweiten Drosselklappe mit großer Genau igkeit erfaßt wird, wenn sich eine genaue Traktionssteuerung ergeben soll. Aufgrund von Produktionstoleranzen bei der Drosselklappe oder Ungenauigkei ten bei der Montage kann sich ein Fehler in dem Signal einstellen, das für die Winkelposition der zweiten Drosselklappe repräsentativ ist. Ein derartiger Fehler in dem Winkelstellungssignal der zweiten Drosselklappe beeinträchtigt die Genauigkeit der Traktionssteuerung.

Weiterhin wird bei den herkömmlichen Traktionssteuersystemen die zweite Drosselklappe auf einen Mindestöffnungswinkel eingestellt, der in der Nähe der vollständig geschlossenen Stellung liegt, wenn ein wesentlicher Rad schlupf auftritt oder der Reibwert der Straße gering ist. Unter diesen Voraus setzungen wird die angesaugte Luftmenge ebenfalls auf ein Minimum gebracht. Wenn die Mindestluftmenge festgelegt wird unter Berücksichtigung der nor malen Betriebstemperatur, kann die Maschine im kalten Zustand stehenbleiben. Wenn andererseits die Mindestluftmenge auf die kalte Maschine eingerichtet wird, wird die Verringerung der Ausgangsleistung der Maschine bei normalen Temperaturen zu gering zur Wiederherstellung der Traktion zwischen Rad und Straße.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Drosselklappen-Steuersy stem zu schaffen, das eine genaue Erfassung des Öffnungswinkels der zweiten Drosselklappe im Interesse einer genauen Traktionssteuerung ermöglicht.

Es soll ein Drosselklappen-Steuersystem geschaffen werden, bei dem ein Ste henbleiben der Maschine unabhängig von der Maschinentemperatur ohne Beein trächtigung der Traktionssteuerung verhindert wird.

Das erfindungsgemäße Drosselklappen-Steuersystem erfaßt die Sensorsi gnalwerte, die für den maximalen Öffnungswinkel (vollständig geöffnete Posi tion) und den minimalen Öffnungswinkel (in der Nähe der vollständig geschlos senen Position) repräsentativ ist, wenn die Maschine durch Einschalten eines Zündschalters als Hauptstromschalter gestartet wird. Die erfaßten bzw. ge speicherten Sensorsignale, die repräsentativ sind für den maximalen Drossel klappen-Öffnungswinkel und den minimalen Drosselklappen-Öffnungswinkel, werden als Bezugswerte für die vollständig geöffnete und vollständig ge schlossene Position der zweiten Drosselklappe gespeichert. Auf der Grundlage dieser gespeicherten Werte wird ein Korrekturfaktor ermittelt, der eine Kor rektur eines Sensorsignals eines Positionssensors der zweiten Drosselklappe ermöglicht. Der Korrekturfaktor wird während des gesamten Betriebs der Ma schine verwendet zur Korrektur eines Positionssignals der zweiten Drossel klappe aufgrund einer vorgegebenen Charakteristik.

Erfindungsgemäß wird weiterhin der Öffnungswinkel bei der vollständig ge schlossenen Position einer ersten Drosselklappe eingestellt entsprechend den Betriebsbedingungen der Maschine. Auf der Grundlage dieser Einstellung wird der Öffnungswinkel der zweiten Drosselklappe bestimmt, so daß der Öffnungs winkel der zweiten Drosselklappe einem Mindestwert entspricht, der nicht kleiner ist als der abgeleitete Mindestöffnungswinkel der ersten Drosselklap pe, so daß ein Stehenbleiben der Maschine auch bei kalter Maschine verhindert wird.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Drosselklap pen-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahreugs:
eine erste Drosselklappe in einem Luftansaugkanal, deren Winkelstellung ent sprechend der Betätigung eines Gaspedals verstellbar ist,
eine zweite Drosselklappe in dem Luftansaugkanal in Tandem-Anordnung zu der ersten Drosselklappe, welche zweite Drosselklappe in bezug auf ihre Win kelstellung zwischen einer ersten Winkelposition, in der sie eine maximale Lufteinlaßfläche freigibt, und einer zweiten Winkelposition mit einer mini malen Lufteinlaßfläche verstellbar ist,
einen Positionssensor für die Winkelstellung der zweiten Drosselklappe, der ein entsprechendes Signal erzeugt,
ein elektrisches Betätigungsorgan in Verbindung mit der zweiten Drossel klappe zur Winkelverstellung der zweiten Drosselklappe in eine gewünschte Position,
eine Überwachungseinrichtung für die Fahrbedingungen des Fahrzeugs ein schließlich Radschlupf und zur Erzeugung eines für die Fahrbedingungen reprä sentativen Signals,
eine Steuereinheit, die das Signal zur Wiedergabe der Fahrbedingungen auf nimmt und daraus eine gewünschte Winkelposition ermittelt und eine Rück kopplungs-Regelung des Betätigungsorgans auf der Grundlage der gewünschten Winkelstellung und des für die Position der zweiten Drosselklappe repräsenta tiven Signals durchführt, so daß die zweite Drosselklappe in die gewünschte Winkelstellung gelangt, welche Steuereinheit auf das Einschalten der Strom zufuhr anspricht und den für die Position der zweiten Drosselklappe repräsen tativen Signalwert als ersten Bezugswert erfaßt, die zweite Drosselklappe in die zweite Position verstellt und den entsprechenden Signalwert wiederum als zweiten Bezugswert erfaßt und eine Änderungscharakteristik des für die Stel lung der zweiten Drosselklappe repräsentativen Signals entsprechend der Winkelverstellung der zweiten Drosselklappe ableitet, welche Änderungscha rakteristik verwendet wird zur Ermittlung der Winkelposition der zweiten Drosselklappe auf der Basis des für die Position der zweiten Drosselklappe repräsentativen Signals.

Vorzugsweise überwacht die Steuereinheit den Signalwert der zweiten Dros selklappe, während die zweite Drosselklappe in die zweite Stellung bewegt wird, so daß der zweite Bezugswert erfaßt wird, und tastet die zweite Dros selklappe in der vollständig geschlossenen Position ab, wenn der Signalwert für die Position der zweiten Drosselklappe für eine vorgegebene Zeitperiode unverändert bleibt, obgleich die Betätigungseinrichtung weiterhin in Betrieb ist. Die Steuereinheit kann die Charakteristik bei jedem Einschalten der Stromzufuhr aktualisieren.

Vorzugsweise umfaßt eine derartige Steuereinheit
eine Einrichtung, die auf das Einschalten der Stromzufuhr anspricht und das für die Position der zweiten Drosselklappe repräsentative Signal als ersten Be zugswert speichert,
eine Einrichtung zur kontinuierlichen Betätigung der Betätigungseinrichtung zur Schwenkung der Drosselklappe in die zweite Position,
eine Einrichtung zum Erfassen des der zweiten Position entsprechenden Si gnalwerts des Positionsdetektors der zweiten Drosselklappe als zweiten Be zugswert,
eine Einrichtung zur Ableitung der Änderungscharakteristik des Positionssi gnals der zweiten Drosselklappe bei der Winkelveränderung der zweiten Dros selklappe auf der Basis des ersten und zweiten Bezugswertes, und
eine Einrichtung zur Ableitung der Winkelposition der zweiten Drosselklappe unter Verwendung der Änderungs-Charakteristik des ersten Bezugswertes.

Das erfindungsgemäße Steuersystem ist nicht nur auf ein Ansaugsystem mit zwei in Tandem-Bauweise angeordneten Drosselklappen, sondern auch auf nur eine Drosselklappe anwendbar.

Vorzugsweise umfaßt das Steuerventil eine Einstelleinrichtung zur Ermittlung der Maschinen-Kühlmitteltemperatur und zur Festlegung eines Mindestöff nungswinkels der ersten Drosselklappe im Sinne einer Vergrößerung bei nie driger und einer Verkleinerung bei hoher Kühlmitteltemperatur, wobei die Be tätigungseinrichtung für die zweite Drosselklappe diese in der zweiten Posi tion auf einen Öffnungswinkel einstellt, der größer als oder gleich dem Min destöffnungswinkel der ersten Drosselklappe ist. Die auf die Kühlmitteltem peratur der Maschine ansprechende Einstelleinrichtung umfaßt vorzugsweise einen Anschlag zur Begrenzung der Winkelstellung der ersten Drosselklappe in Richtung der vollständig geschlossenen Position.

Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein Positions sensor für die Winkelstellung der ersten Drosselklappe zur Erzeugung eines für die Winkelstellung repräsentativen Signals vorgesehen, welches Signal durch die Steuereinheit bei vollständig geschlossener Position unter Verbleib eines Mindestöffnungswinkels erfaßt wird und als Mindestöffnungswinkel der zweiten Position der zweiten Drosselklappe bei entsprechendem Mindestöff nungswinkel der ersten Drosselklappe vorgegeben wird.

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

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Traktions-Steuersy stems, auf das das erfindungsgemäße Drosselklappen-Steuersy stem anwendbar ist;

Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsform eines Drosselklappen-Steuersystems;

Fig. 3 ist ein Schaltbild der Treiberschaltung der Betätigungseinrich tung für die Drosselklappe gemäß Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Signal für den Öffnungswinkel der zweiten Drosselklappe und dem tatsächlichen Öffnungswinkel;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs bei der anfänglichen Einstellung des Positionssensorsignals für den Öff nungswinkel der Drosselklappe in der vollständig geöffneten und geschlossenen Stellung;

Fig. 6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Charakteristik der Änderung des Öffnungswinkels der zweiten Drosselklappe;

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das den Ablauf bei der Abtastung der voll ständig geschlossenen Stellung der zweiten Drosselklappe zeigt;

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungs form des Drosselklappen-Steuersystems;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Änderung des Öffnungswinkels der er sten Drosselklappe bei vollständig geschlossener Position in be zug auf die Kühlmitteltemperatur der Maschine darstellt;

Fig. 10 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Änderung der Kühl mitteltemperatur in bezug auf den Zeitablauf beim Starten;

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm zur Abteilung der Abhängigkeit zwischen Kühlmitteltemperatur und Öffnungswinkel in der vollständig ge schlossenen Position der ersten Drosselklappe.

Im folgenden soll auf die Zeichnung, insbesondere Fig. 1 und 2 Bezug genommen werden. Ein Traktions-Steuer- oder Regelsystem, auf das eine bevorzugte Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Drosselklappen-Steuersystems an wendbar ist, soll zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung be schrieben werden. Das gezeigte Traktions-Steuersystem ist vorgesehen für eine Brennkraftmaschine mit einem Luftansaugsystem mit zwei Drosselklap pen. Eine erste Drosselklappe 10 und eine zweite Drosselklappe 12 sind in ei nem Luftansaugkanal 14 hintereinander angeordnet, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die erste Drosselklappe 10 ist mechanisch mit einem Gaspedal 16 über ein be kanntes Betätigungsgestänge verbunden. Alternativ kann die erste Drossel klappe 10 mit einem Betätigungsorgan verbunden sein, das einen Schrittmotor umfaßt und einen Drosselklappen-Servomechanismus bildet, durch den die er ste Drosselklappe mit Hilfe des Betätigungsorgans in eine gewünschte Winkel position entsprechend einem elektrischen Steuersignal gebracht werden kann, das durch einen Gaspedal-Sensor erzeugt wird.

Wie Fig. 1 und 2 zeigen, ist die zweite Drosselklappe 12 auf einer Klappenwelle 18 befestigt und mit dieser in der Umfangswand einer Drosselkammer des Luftansaugkanals 14 gelagert. Die Klappenwelle 18 ist mit einem Betätigungs motor 20 verbunden und kann durch diesen in verschiedene Winkelstellungen gebracht werden. Die Klappenwelle 18 ist weiterhin mit einem Positionssen sor 22 verbunden, der die Winkelstellung der Klappenwelle und damit der zwei ten Drosselklappe überwacht. Der Positionssensor 22 steht mit einem Sub traktionsglied 24 in Verbindung, so daß ein Positionssignal geliefert wird, das für die jeweilige Winkelstellung der zweiten Drosselklappe repräsentativ ist. Das Subtraktionsglied 24 ist seinerseits mit einer Traktions-Steuereinheit 26 verbunden, die Informationen über die Drehzahl eines Antriebsrades und die Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund mit Hilfe von Sensoren 28 erfaßt, in der Praxis kann die Drehzahl eines angetriebenen, also nicht antreibenden Rades als repräsentativ für die Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund angenommen werden. Die Steuereinheit 26 ermittelt die Größe des Radschlupfes auf der Ba sis der Drehzahl des antreibenden Rades und der Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund und liefert ein Traktionssteuersignal zur Unterdrückung des Radschlup fes durch Zielvorgabe der Winkelposition der zweiten Drosselklappe. Das Sub traktionsglied 24 ist an seinem positiven Eingang mit der Steuereinheit 26 und an seinem negativen Eingang mit dem für die Stellung der zweiten Drosselklap pe repräsentativen Signal verbunden und liefert ein die Differenz anzeigendes Signal.

Dieses die Differenz anzeigende Signal des Subtraktionsgliedes 24 gelangt an Verstärkerschaltungen 30, 32 und 34. Die Verstärkerschaltung 30 weist eine Proportionalverstärkung Kp auf, multipliziert also das Differenzsignal mit dem Proportionalverstärkungsfaktor. Die Verstärkerschaltung 32 integriert das Differenzsignal und leitet einen integrierten Wert ∫dt ab und multipliziert diesen mit dem Integral-Verstärkungsfaktor K ₁. Die Verstärkerschaltung 34 differenziert das Differenzsignal zur Bildung eines differenzierten Wertes s und multipliziert diesen mit einem Differenz-Verstärkungsfaktor K _v. Die Ver stärkerschaltungen 30, 32 und 34 sind mit einer Additionsschaltung 36 verbun den. Die Additionsschaltung 36 addiert die Ausgangssignale der Verstärker schaltungen 30, 32 und 34 und liefert damit einen Gesamtwert. Dieser Gesamt wert wird umgesetzt in Leistungszyklen zum Antreiben des Betätigungsmo tors 20 über eine Generatorschaltung 38. Wie Fig. 1 zeigt, wird die Leistungs zyklen-Generatorschaltung 38 eingestellt auf Leistungszyklen in bezug auf den gesamten Wert des Eingangssignals von der Addierschaltung 36 in der Form einer Tabelle. Das Tabellenlesen erfolgt unter Zugrundelegung des Gesamtwer tes des Eingangssignals zur Ableitung der Leistungszyklen. Der ausgelesene Wert aus der Generatorschaltung 38 wird korrigiert durch eine temperaturab hängige Korrekturschaltung 40, durch die eine temperaturabhängige Fluktua tion der Charakteristik des Betätigungsmotors ausgeglichen wird. Das korri gierte Leistungssignal der Korrekturschaltung 40 gelangt an den Betätigungs motor 20. Der Betätigungsmotor 20 spricht an auf das impulsbreitenmodulier te Signal (PWM), das er aufnimmt und das repräsentativ ist für die Änderung des Drosselklappen-Öffnungswinkels, und stellt die zweite Drosselklappe in eine gewünschte Winkelstellung ein.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der ersten Drosselklappe ein Positionssensor 42 für die Winkelstellung zugeordnet, der an einer Klappenwelle 44 der ersten Drossel klappe 10 angebracht ist und ein Signal entsprechend der Winkelstellung der Drosselklappe liefert. Im allgemeinen ist dieses Signal auch repräsentativ für die Stellung des Gaspedals 16. Die Klappenwelle 18 der zweiten Drosselklappe 12 ist mit einer Rückholfeder 46 verbunden, die die zweite Drosselklappe 12 über die Klappenwelle 18 in die vollständig geöffnete Stellung vorspannt. Wenn der Betätigungsmotor 20 abgeschaltet ist und kein Drehmoment auf die Klap penwelle 18 ausübt, wird die Drosselklappe 12 vollständig geöffnet.

Die Traktions-Steuereinheit 26 umfaßt eine Rechnerstufe 262 und eine Steuerstufe 264. Die Rechnerstufe 262 ist verbunden mit den Sensoren 28 zur Aufnahme der verschiedenen Traktions-Parameter einschließlich der Dreh zahl des antreibenden Rades und der Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund. Die Rechnerstufe 262 nimmt weiterhin das für die Winkelstellung der ersten Dros selklappe repräsentative Signal des Positionssensors 42 auf. Die Rechnerstufe 262 leitet die Größe des Radschlupfes arithmetisch auf der Basis der Differenz zwischen einem Signal, das für die Drehzahl des antreibenden Rades repräsen tativ ist, und einem Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund wie dergibt, ab. Die Rechnerstufe 262 ermittelt arithmetisch einen Öffnungswin kel für die zweite Drosselklappe auf der Basis des ermittelten Radschlupfes und unterdrückt diesen. Die Rechnerstufe 262 liefert ein Steuersignal entspre chend der Winkelstellung der zweiten Drosselklappe und stellt damit das Aus gangsdrehmoment der Maschine ein.

Die Steuerstufe 264 nimmt ein Steuersignal für die zweite Drosselklappe von der Rechnerstufe 262 auf und bestimmt Größe und Richtung der Antriebsbewe gung des Betätigungsmotors 20, der ein Schrittmotor sein kann. Die Steuerstu fe 264 empfängt weiterhin ein Signal, das für die Position der zweiten Dros selklappe repräsentativ ist, von dem Positionssensor 22 an der zweiten Dros selklappe als Rückkopplungssignal. Die Steuerstufe 264 ermittelt eine Diffe renz zwischen dem Steuersignal und dem für die jeweilige Position repräsen tativen Signal und treibt den Betätigungsmotor an mit dem Ziel einer Verringe rung der Differenz auf Null. Zu diesem Zweck liefert die Steuerstufe 264 ein Antriebsrichtungssignal, das sich in seiner Polarität zwischen hoher und nied riger Polarität ändert. Die hohe Polarität des Richtungssteuersignals ent spricht einem Antrieb der Drosselklappe 12 in Richtung der vollständig ge schlossenen Stellung, in der also die Drosselklappe eine minimale Fläche oder einen minimalen Winkel offenläßt. Der Begriff der vollständig geschlossenen Stellung soll auf die Endstellung der Drosselklappe in Richtung einer Klappen schließung bezogen werden, die gegebenenfalls in unmittelbarer Nähe einer theoretischen vollständig geschlossenen Stellung liegen kann. Niedrige Pola rität ist andererseits für die entgegengesetzte Richtung, also die Öffnung der zweiten Drosselklappe. Die Steuerstufe erzeugt weiterhin ein EIN-/AUS-Signal als Antriebsimpuls mit einer Impulsbreite, die der Größe des Antriebs des Betätigungsmotors 20 entspricht und damit repräsentativ ist für die Größe der Winkelverschiebung der Drosselklappe.

Fig. 3 zeigt die Treiberschaltung des Betätigungsmotors 20. Die Treiberschal tung umfaßt UND-Gatter G ₁ und G ₂. Die UND-Gatter G ₁ und G ₂ sind mit der Steuerstufe 264 verbunden. Das UND-Gatter G ₁ nimmt an einer Klemme das für die Motorantriebsrichtung repräsentative Signal und an der anderen Klemme die Antriebsimpulse auf. Das UND-Gatter G ₂ weist eine invertierende Ein gangsklemme auf, die das Antriebsrichtungssignal aufnimmt, während die Im pulse an die andere Klemme gelangen. Bei dieser Schaltung liefert das UND- Gatter G ₁ ein Ausgangssignal hoher Spannung, wenn das für die Antriebsrich tung repräsentative Signal einen hohen Wert aufweist und der Antriebsimpuls auf hohem Wert gehalten wird. Wenn andererseits das Antriebsrichtungssignal auf niedriger Spannung ist und der Antriebsimpuls auf hohem Wert gehalten wird, liefert das UND-Gatter G ₂ ein Ausgangssignal auf hohem Wert.

Der Ausgang des UND-Gatters G ₁ ist mit zwei Schalt-Transistoren 201 und 202 mit Schwungrad-Dioden 203 und 204 verbunden, so daß die Transistoren bei hohem Spannungssignal leitend werden. Der Ausgang des UND-Gatters G ₂ ist mit zwei Schalt-Transistoren 205 und 206 mit Schwungrand-Dioden 207 und 208 verbunden, so daß die Transistoren bei hohem Signalwert leitend werden. Ein Stromdetektor-Widerstand 209 ist in Reihe zu der Treiberschaltung mit Masse verbunden.

Wenn das hohe Spannungssignal des UND-Gatters G ₁ an die Schalt-Transisto ren 201 und 202 gelangt, fließt Strom von der Spannungsquelle V _B in Richtung F gemäß Fig. 3. Da zu dieser Zeit das Eingangsniveau an der invertierenden Klem me des UND-Gatters G ₂ auf niedrigem Wert ist, bleiben die Transistoren 205 und 206 abgeschaltet. Wenn andererseits ein Signal hohen Niveaus von dem UND-Gatter G ₂ an die Schalttransistoren 205 und 206 gelangt, fließt der Strom von der Spannungsquelle V _B in Richtung R gemäß Fig. 3. Da zu dieser Zeit der Eingangswert an der Klemme des UND-Gatters auf niedrigem Wert gehalten wird, bleiben die Transistoren 201 und 202 abgeschaltet. Daher wird der Schrittmotor entsprechend dem Richtungsantriebssignal und dem Antriebsim puls angetrieben, so daß die zweite Drosselklappe 12 in die durch die Steuer einheit 26 vorgegebene Winkelposition gelangt.

Fig. 4 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Wert (V) des für die Stel lung der zweiten Drosselklappe repräsentativen Signals des Positionssensors 22 und der tatsächlichen Winkelposition R der zweiten Drosselklappe 12. Die durchgezogene Linie veranschaulicht die vorgegebene Zielcharakteristik des Sensorsignals in bezug auf eine Änderung der tatsächlichen Winkelposition R. In der Praxis ergibt es sich jedoch aufgrund von Herstellungs- und Montageto leranzen, daß der Positionssensor 22 der zweiten Drosselklappe innerhalb des gestrichelt dargestellten Bereiches CL ₁-OP ₁ und CL ₂-OP ₂ abweichende Werte liefert. Wenn daher der praktisch verwendete Positionssensor 22 eine Ausgangscharakteristik aufweist, die der Linie CL ₂-OP ₂ entspricht, zeigt der Signalwert für die Position der zweiten Drosselklappe, der Wert V, die voll ständig geschlossene Position in bezug auf die Zielcharakteristik an, wenn der tatsächliche Winkel R ₁ beträgt. Wenn daher eine Traktionssteuerung unter Verwendung dieses Positionssensors der zweiten Drosselklappe durchgeführt wird und die Bezugscharakteristik eingestellt ist auf die gewünschte Zielcha rakteristik des Ausgangssignals, läßt sich der Öffnungswinkel nicht unter den Wert R ₁ verkleinern. Dadurch verzögert sich die Rückgewinnung der Traktion zwischen Rad und Untergrund und die Wirkungsweise der Traktionssteuerung. Wenn die Ausgangscharakteristik des Sensors andererseits der gestrichelten Linie CL ₁-OP ₁ entspricht, wird der maximale Öffnungswinkel der zweiten Drosselklappe kleiner, als es möglich ist, so daß das Ansaugen von Luft behin dert und damit die Motorleistung beeinträchtigt wird.

Wenn weiterhin die Sensorcharakteristik der gestrichelten Linie CL ₁-OP ₁ entspricht, kann das für die Drosselklappenstellung repräsentative Signal V, das dem tatsächlichen Klappenwinkel R ₂ entspricht, bei der vollständig ge schlossenen Position der Drosselklappe abgegeben werden. Selbst wenn daher die zweite Drosselklappe die vollständig geschlossene Position erreicht hat, ist der Betätigungsmotor 20 weiterhin bestrebt, die Klappe zu schließen, so daß es zu einer Überbelastung und Beschädigung kommt.

Damit diese Nachteile aufgrund von Schwankungen der Ausgangscharakteristik des Sensors vermieden werden, wird die Sensor-Ausgangscharakteristik, die in der Traktionssteuereinheit eingestellt ist, beim Einschalten der Stromzu fuhr korrigiert. Die Korrektur der Einstellung der Tabelle für die Winkelposi tion der zweiten Drosselklappe innerhalb der Steuereinheit erfolgt beim Ini tialisieren eines Traktionssteuerprogramms beim Einschalten der Stromzu fuhr, das heißt beim Einschalten des Zündschalters, wie anschließend unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert werden soll.

Das in Fig. 5 gezeigte Programm betrifft eine Initialisierungs-Stufe eines Traktionssteuerprogramms. Das Verfahren, das der Initialisierungsstufe folgt, kann auf verschiedene bekannte Weise formuliert werden. Zur Begren zung der vorliegenden Ausführungen soll das Verfahren der Traktionssteuerung daher nicht im einzelnen erläutert werden. Vorsorglich wird in diesem Zusam menhang auf die folgenden Druckschriften hingewiesen, die entsprechende An gaben enthalten:

US-PS 46 40 395, ausgegeben am 03. 02. 1987
US-PS 46 25 697, ausgegeben am 02. 12. 1986
US-PS 47 21 683, ausgegeben am 26. 01. 1988
US-PS 47 63 912, ausgegeben am 16. 08. 1988

Die dargestellte Initialisierungsstufe wird getriggert durch Einschalten des Zündschalters. In der Stufe 1002 wird das Signal V für die Position der zweiten Drosselklappe, das der Positionssensor 22 liefert, ausgelesen. Da beim Ein schalter des Zündschalters der Betätigungsmotor 20 außer Betrieb bleibt, verbleibt die zweite Drosselklappe 12 in ihrer Ausgangsposition, in die sie durch die Rückholfeder 46 vorgespannt ist. Das Positions-Signal V für die zweite Drosselklappe, das in dem Schritt 1002 ausgelesen worden ist, ent spricht somit der vollständig geöffneten Stellung der Drosselklappe. Das Si gnal V wird zeitweilig gespeichert als ein für die vollständig geöffnete Dros selklappenstellung repräsentatives Signal V _offen. Anschließend wird ein Mo torsteuersignal für Vorwärtsantrieb des Betätigungsmotors 20 und ein An triebsimpuls mit einer Impulsbreite zur Drehung der Drosselklappe in einer Winkelposition, in der das Positionssignal den Wert CL ₁ aufweist, erzeugt, so daß die zweite Drosselklappe in eine Winkelstellung gelangt, die dem Signal wert CL ₁ entspricht. Dies geschieht in Schritt 1004.

Sodann werden wiederum das Motorantriebs-Richtungssteuersignal für die Vorwärtsrichtung und der Antriebsimpuls entsprechend dem Winkel ΔR der zweiten Drosselklappe 12 in Schritt 1006 abgegeben, so daß die zweite Dros selklappe um den Winkel ΔR verstellt wird. In Schritt 1008 wird geprüft, ob die zweite Drosselklappe 12 vollständig geschlossen ist oder nicht. Wenn die Ant wort in Schritt 1008 negativ ist, kehrt das Programm zu Schritt 1006 zurück, und die Drosselklappe wird um den Winkel ΔR verstellt. Durch Wiederholung der Schritte 1006 und 1008 wird die Drosselklappe in die vollständig geschlossene Stellung gebracht. Sodann ergibt sich eine positive Antwort. Wenn die Antwort in Schritt 1008 positiv ist, wird das Signal V des Positionssensors 22 der zweiten Drosselklappe in Schritt 1010 ausgelesen. Dieses Signal wird sodann zeitweilig gespeichert als das für die vollständig geschlossene Drosselklap penstellung repräsentative Signal V _geschlossen.

In Schritt 1012 werden die Daten V _offen und V _geschlossen für die vollständig geöffnete bzw. vollständig geschlossene Stellung der Drosselklappe ausgele sen. Auf der Basis dieser ausgelesenen Daten wird die Ausgangscharakteristik des Sensors in Schritt 1012 abgeleitet. Diese Sensor-Ausgangscharakteristik wird sodann eingestellt für die Verwendung für den Zeitraum, währenddessen die Maschine eingeschaltet bleibt. Sodann werden in Schritt 1014 das Rich tungssteuersignal für den entgegengesetzten Antrieb des Betätigungsmotors 20 und der Antriebsimpuls zur Änderung der Winkelposition in die anfängliche, vollständig offene Stellung abgegeben, so daß die zweite Drosselklappe in die vollständig geöffnete Stellung gelangt.

Fig. 6 zeigt die Sensorausgangscharakteristik durch eine durchgezogene Linie CL _a-OP _a und den Winkelbereich, über den die Drosselklappe verstellbar ist, nämlich R _gesamt. Die Steigung der Änderung des Sensor-Ausgangssignals kann dargestellt werden durch:

(OP _a-CL _a)/R _gesamt

Andererseits wird die tatsächliche Sensorcharakteristik bestimmt durch den Wert der vollständig geöffneten Drosselklappe CL _b und der vollständig ge schlossenen zweiten Drosselklappe OP _b, so daß die tatsächliche Sensorcha rakteristik aus dem Wert für die vollständig offene Stellung OP _b abgeleitet und die Steigung wie folgt definiert werden kann:

(OP _b-CL _b)/R _gesamt

In Schritt 1012 wird daher ein Rechenvorgang durchgeführt zur rechnerischen Ermittlung der Ausgangscharakteristik des Sensors und der Winkelpositions daten des Signals des zweiten Drosselklappen-Positionssensors 22.

Fig. 7 veranschaulicht die Funktion eines Unterprogramms zur Beurteilung der Frage, ob die zweite Drosselklappe in der vollständig geschlossenen Stellung steht. Dies erfolgt in Schritt 1008 gemäß Fig. 5. Bei dem gezeigten Vorgang wird das für die Drosselklappenstellung repräsentative Signal des Positions sensors 22 in Schritt 1008-1 ausgelesen. Bei diesem Schritt 1008-1 wird der ausgelesene Signalwert verglichen mit dem zuvor ausgelesenen Signalwert aus dem unmittelbar vorangegangenen Zyklus. Wenn die beiden Signalwerte ge mäß Schritt 1008-1 nicht gleich sind, kann geschlossen werden, daß die Dros selklappe nicht in der vollständig geschlossenen Stellung steht. Die Antwort wird daher bei Schritt 1008 gemäß Fig. 5 negativ. Wenn andererseits die in Schritt 1008-1 verglichenen Werte gleich sind, wird der Zeitablaufs-Zählwert COUNT um eins (1) in Schritt 1008-2 erhöht. Dieser Zeitablaufs-Zählwert wird verglichen mit einem vorgegebenen Wert N, der ein Kriterium für einen Zeitab lauf repräsentiert, so daß beurteilt werden kann, daß die Drosselklappe in der vollständig geschlossenen Stellung steht. Dies geschieht in Schritt 1008-3. Wenn der Zeitablaufswert COUNT kleiner als der vorgegebene Wert N ist, bleibt die Antwort in Schritt 1008 gemäß Fig. 5 negativ. Wenn der Zeitablaufswert COUNT größer wird oder gleich ist dem vorgegebenen Wert N und die Antwort in Schritt 1008-3 positiv wird, so ist auch die Antwort in Schritt 1008 posi tiv.

Fig. 8 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform des Drosselklappen- Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform un terscheidet sich von der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2 nur dadurch, daß eine Einstelleinrichtung 50 für die erste Drosselklappe vorgesehen ist. Die ge meinsamen Bauteile tragen die selben Bezugsziffern und sollen nicht noch ein mal erläutert werden.

Die Einstelleinrichtung 50 für die erste Drosselklappe dient dazu, den Mindest öffnungswinkel der ersten Drosselklappe bei deren vollständig geschlossener Stellung in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur der Maschine einzu stellen. Die Einstelleinrichtung 50 kann einen nicht gezeigten Anschlag umfas sen, der die vollständig geschlossene Stellung der ersten Drosselklappe 10 de finiert. Der Anschlag kann in seiner Orientierung variabel sein. Ein Betäti gungsorgan, das in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur der Maschine arbeitet, kann ein Wachs oder dergleichen enthalten, dessen Volumen sich in Abhängigkeit von den Temperaturbedingungen des Kühlmittels ändert, und dem Anschlag zu dessen Verschiebung zugeordnet sein. Auf diese Weise kann der Anschlag in unterschiedliche Positionen in Abhängigkeit von der Kühlmittel temperatur eingestellt werden. Zur Erreichung dieses Zieles kann eine Kühl mittelleitung 52 in die Nähe der Einstelleinrichtung 50 geführt sein.

Fig. 9 zeigt die Veränderung der Charakteristik des Anschlags in bezug auf die Kühlmitteltemperatur der Maschine. Wenn die Kühlmitteltemperatur niedriger ist, wird der Anschlag stärker verschoben, so daß sich ein größerer Öffnungs winkel in der geschlossenen Position ergibt.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Öffnungswinkel der zweiten Drosselklappe 12 in der vollständig geschlossenen Position so gesteuert, daß er nicht kleiner wird als ein Minimalwert, der definiert wird durch die Position des Anschlags, wie es oben beschrieben wurde. Der Mindestöffnungswinkel der zweiten Drosselklappe 12 kann gesteuert werden durch Einstellung des Steuersignals für die zweite Drosselklappe auf einen Wert, der dem Wert des Positionssignals des Positionssensors 42 der ersten Drosselklappe ent spricht, solange die erste Drosselklappe 10 in der vollständig geschlossenen Stellung gehalten wird. Wenn die erste Drosselklappe 10 betätigt und einge stellt wird in eine Winkelstellung, die von der vollständig geschlossenen Stel lung abweicht, indem das Gaspedal 16 niedergetreten wird, ist es nicht mehr möglich, den Öffnungswinkel der zweiten Drosselklappe in Abhängigkeit von demjenigen der ersten Drosselklappe zu steuern. In diesem Falle muß daher der Mindestöffnungswinkel der zweiten Drosselklappe in der geschlossenen Stel lung unter Berücksichtigung des Mindestöffnungswinkels der ersten Drossel klappe 10 erfolgen.

Dies geschieht dadurch, daß die Änderungscharakteristik der Kühlmitteltem peratur der Maschine während der Aufwärmphase gemäß Fig. 10 berücksichtigt wird. Wie Fig. 10 zeigt, sind die Kühlmitteltemperatur T der Maschine und die abgelaufene Zeit t vom Beginn des Maschinenbetriebs an im wesentlichen li near proportional zueinander. Daher kann der Mindestöffnungswinkel der zwei ten Drosselklappe 12 in der geschlossenen Stellung unter Verwendung der Cha teristik der Fig. 9 und 10 eingestellt werden.

Zur praktischen Erreichung dieses Zieles kann ein Programm gemäß Fig. 11 ver wendet werden. Das Programm wird eingeleitet durch den Zündschalter. Zu nächst wird in Schritt 1102 der Mindestöffnungswinkel TH _min der zweiten Drosselklappe bei vollständig geschlossener Position unmittelbar nach dem Einschalten des Zündschalters auf 90° eingestellt. In Schritt 1104 wird sodann das für die Position der ersten Drosselklappe repräsentative Signal TH ₁ ausge lesen. Das ausgelesene Signal TH ₁ wird verglichen mit dem eingestellten Min destöffnungswinkel TH _min der zweiten Drosselklappe in Schritt 1106. Wenn das Signal der ersten Drosselklappe TH ₁ kleiner ist als das Signal für den Min destöffnungswinkel der zweiten Drosselklappe TH _min, so wird der Öffnungs winkel TH ₁ der ersten Drosselklappe in Schritt 1108 eingestellt als Mindest öffnungswinkel für die zweite Drosselklappe.

Wenn andererseits in Schritt 1106 das Positionssignal für die erste Drossel klappe TH ₁ größer oder gleich dem Mindestöffnungswinkel TH _min der zweiten Drosselklappe ist, wird der Mindestöffnungswinkel TH _min der zweiten Dros selklappe verkleinert um den Reduktionswert Δ TH in Schritt 1110. Anschlie ßend wird geprüft, ob der Mindestöffnungswinkel TH _min der zweiten Drossel klappe, der in Schritt 1110 abgeleitet wird, kleiner als Null ist (Schritt 1112). Wenn der Mindestöffnungswinkel kleiner als Null ist, wird er in Schritt 1114 zu Null hin modifiziert.

Dieses Verfahren führt einen temperaturabhängigen Faktor für die Bestim mung des Mindestöffnungswinkels der zweiten Drosselklappe bei vollständig geschlossener Stellung ein, so daß selbst bei Kaltlauf ein Maschinenstillstand nicht eintreten kann.

Obgleich zuvor Wachs oder dergleichen zur Einstellung des Mindestöffnungs winkels der ersten Drosselklappe in der vollständig geschlossenen Stellung erwähnt wurde, kann ein elektrisch gesteuertes Betätigungsorgan zur Ver schiebung des Anschlages in die gewünschte Position in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur der Maschine verwendet werden. Die Kühlmitteltempe ratur kann mit einem herkömmlichen Temperaturfühler ermittelt werden.

Claims

1. Drosselklappen-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraft fahrzeugs, mit
einer ersten Drosselklappe (10) in einem Luftansaugkanal (14), deren Winkel stellung entsprechend der Betätigung eines Gaspedals (16) veränderbar ist,
einer zweiten Drosselklappe (12) in dem Luftansaugkanal (14) stromabwärts hinter der ersten Drosselklappe, deren Winkelstellung zwischen einer ersten Stellung zur Freigabe einer maximalen Ansaugluftbahn und einer zweiten Win kelstellung für minimalen Ansauglufteintritt verstellbar ist,
einem Positionssensor (22) für die zweite Drosselklappe (12) zur Überwa chung der Winkelposition der zweiten Drosselklappe und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals,
einer elektrischen Betätigungseinrichtung (20) in Verbindung mit der zweiten Drosselklappe (12) zur Winkelverstellung der zweiten Drosselklappe,
einer Überwachungseinrichtung (28) für die Fahrbedingungen des Fahrzeugs einschließlich Radschlupf und Geschwindigkeit über Grund und zur Erzeugung entsprechender Signale, und
einer Steuereinheit (26), die das Fahrbedingungssignal aufnimmt und dar aus eine entsprechende vorgegebene Winkelstellung ableitet und mit einer Rückkopplungsverbindung zu der Betätigungseinrichtung (20) der zweiten Drosselklappe (12) die Position der zweiten Drosselklappe entsprechend ein stellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (26) bei Einschal ten der Stromzufuhr den Signalwert des Positionssensors (22) der zweiten Drosselklappe als ersten Bezugswert erfaßt, die zweite Drosselklappe in die zweite Position verstellt und den Signalwert des Positionssensors (22) in der zweiten Position als zweiten Bezugswert erfaßt und eine Änderungscharakte ristik des Signalwertes entsprechend der Winkelverschiebung der zweiten Drosselklappe ableitet, welche Charakteristik verwendet ist zur Ermittlung der Winkelposition der zweiten Drosselklappe (12) auf der Basis des Signals des Positionsdetektors.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (26) den Signalwert des Positionsdetektors (22) der zweiten Drosselklappe (12) überwacht, während die zweite Drosselklappe (12) in die zweite Position verstellt wird, und die zweiten Bezugsdaten erfaßt und die zweite Drosselklappe in der vollständig geschlossenen Position abtastet, wenn der Signalwert über eine vorgegebene Zeit trotz Betätigung der Betäti gungseinrichtung (20) verbleibt.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (26) die Charakteristik bei jedem Einschalten der Stromzufuhr aktualisiert.

4. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zur Ableitung der Winkelposition der zweiten Drosselklappe (12) mit
einer Einrichtung, die auf das Einschalten der Stromzufuhr anspricht und das für die Position der zweiten Drosselklappe (12) repräsentative Signal als er sten Bezugswert speichert,
einer Einrichtung zur kontinuierlichen Betätigung der Betätigungseinrichtung (20) zur Schwenkung der Drosselklappe (12) in die zweite Position,
einer Einrichtung zum Erfassen des der zweiten Position entsprechenden Si gnalwerts des Positionsdetektors (22) der zweiten Drosselklappe (12) als zweiten Bezugswert,
einer Einrichtung zur Ableitung der Änderungscharakteristik des Positions signals der zweiten Drosselklappe bei der Winkelveränderung der zweiten Drosselklappe auf der Basis des ersten und zweiten Bezugswertes, und
einer Einrichtung zur Ableitung der Winkelposition der zweiten Drosselklappe unter Verwendung der Änderungs-Charakteristik des ersten Bezugswertes.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein richtung zur Erfassung des zweiten Bezugswertes das für die Stellung der Drosselklappe repräsentative Signal überwacht, während die zweite Drossel klappe (12) in die zweite Position zur Erfassung des zweiten Bezugswertes ge schwenkt wird und die Drosselklappe in der vollständig geschlossenen Posi tion abtastet, wenn der für die Position repräsentative Signalwert über eine vorgegebene Zeitperiode trotz Betätigung der Betätigungseinrichtung (20) un verändert bleibt.

6. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich net durch eine Einstelleinrichtung (50) zur Ermittlung der Maschinen-Kühl mitteltemperatur und zur Festlegung eines Mindestöffnungswinkels der er sten Drosselklappe (10) im Sinne einer Vergrößerung bei niedriger und einer Verkleinerung bei hoher Kühlmitteltemperatur, wobei die Betätigungseinrich tung (20) für die zweite Drosselklappe (12) diese in der zweiten Position auf einen Öffnungswinkel eintellt, der größer als oder gleich dem Mindestöff nungswinkel der ersten Drosselklappe (10) ist.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Kühlmitteltemperatur der Maschine ansprechende Einstelleinrichtung (50) ei nen Anschlag zur Begrenzung der Winkelverstellung der ersten Drosselklappe (10) in Richtung der vollständig geschlossenen Position aufweist.

8. Steuersystem nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Posi tionssensor (42) für die Winkelstellung der ersten Drosselklappe (10) und zur Erzeugung eines für die Winkelstellung repräsentativen Signals, welches Si gnal durch die Steuereinheit (26) bei vollständig geschlossener Position unter Verbleib eines Mindestöffnungswinkels erfaßt wird und als Mindestöffnungs winkel der zweiten Position der zweiten Drosselklappe (12) bei entsprechen dem Mindestöffnungswinkel der ersten Drosselklappe (10) vorgegeben wird.