DE3924582C2 - Drosselklappen-Steuereinrichtung zur Radschlupfunterdrückung bei Kraftfahrzeugen - Google Patents
Drosselklappen-Steuereinrichtung zur Radschlupfunterdrückung bei KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drosselklappen-Steuereinrichtung gemäß dem Oberbe
griff des Hauptanspruchs.
Die JP 62 60 936 A zeigt und beschreibt eine Drosselklappensteuerung für
eine Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander liegenden Drosselklappen
und einer Überwachungseinrichtung für die Fahrbedingungen des Fahrzeugs
einschließlich Radschlupf. Die erste Drosselklappe wird durch den Fahrer
mit Hilfe des Gaspedals verstellt, während die Winkelstellung und damit
der Öffnungsgrad der zweiten Drosselklappe zur Vermeidung von Radschlupf
aufgrund überhöhter Drehmomentabgabe entsprechend den Fahrbedingungen
eingestellt wird.
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 bekannt gewordenen Systemen weisen einige eine
Tandem-Drosselklappe, d. h. zwei hintereinander angeordnete Drosselklappen
auf. Eine der Drosselklappen dient als erste Drosselklappe, die mit dem
Gaspedal verbunden ist und deren Öffnungsgrad von der Betätigung des Gaspedals
abhängt. Die andere Drosselklappe bildet die zweite Drosselklappe,
die der Traktionssteuerung zugeordnet ist, so daß der Öffnungswinkel zu
Zwecken der Einstellung der Ausgangsleistung der Maschine bei der Unterdrückung
des Radschlupfes verändert werden kann.
Bei einem derartigen Traktionssteuersystem ist es wesentlich, daß die Infor
mation über die Winkelposition der zweiten Drosselklappe mit großer
Genauigkeit erfaßt wird, wenn sich eine genaue Traktionssteuerung ergeben
soll. Aufgrund von Produktionstoleranzen bei der Drosselklappe oder Ungenauigkeiten
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 normalen 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.
Aus der DE-OS 37 41 908 ist eine Vorrichtung zur Regelung des Beschleunigungsschlupfes
in einem Antriebsrad bekannt, bei der ebenfalls zwei hintereinander
liegende Drosselklappen vorgesehen sind. Die zweite Drosselklappe
dient wie bei den zuvor beschriebenen bekannten Systemen zur Begrenzung
des Ausgangsdrehmoments der Antriebsmaschine. Darüber hinaus
umfaßt das bekannte System eine Bremsregeleinrichtung, die der Unterdrückung
des Antriebsschlupfes bei größeren Schlupfraten dienen soll,
während die Motorleistungsregelung für geringere Schlupfraten vorgesehen
ist. Bei der Steuerung der zweiten Drosselklappe wird ein Korrekturfaktor
verwendet, durch den die nicht-lineare Beziehung zwischen der Drosselklappenöffnung
und dem Motorausgangsdrehmoment kompensiert werden
soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Drosselklappen-Steuereinrichtung
zu schaffen, die eine genaue Erfassung des Öffnungswinkels der zweiten
Drosselklappe im Interesse einer genauen Traktionssteuerung ermöglicht.
Insbesondere soll eine Drosselklappen-Steuereinrichtung geschaffen werden, bei der ein
Stehenbleiben der Maschine bei niedriger Maschinentemperatur vermieden wird, ohne
daß hier durch eine Beeinträchtigung der Traktionssteuerung bei Betriebstemperatur gegeben ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten 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 K1. Die Verstärkerschaltung 34
differenziert das Differenzsignal zur Bildung eines differenzierten Wertes s
und multipliziert diesen mit einem Differenz-Verstärkungsfaktor Kv. 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 G1 und G2. Die UND-Gatter G1 und G2 sind mit der
Steuerstufe 264 verbunden. Das UND-Gatter G1 nimmt an einer Klemme das für
die Motorantriebsrichtung repräsentative Signal und an der anderen Klemme
die Antriebsimpulse auf. Das UND-Gatter G2 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 G1 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 G2 ein Ausgangssignal auf hohem Wert.
Der Ausgang des UND-Gatters G1 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 G2 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 G1 an die Schalt-Transisto
ren 201 und 202 gelangt, fließt Strom von der Spannungsquelle VB in Richtung F
gemäß Fig. 3. Da zu dieser Zeit das Eingangsniveau an der invertierenden Klem
me des UND-Gatters G2 auf niedrigem Wert ist, bleiben die Transistoren 205
und 206 abgeschaltet. Wenn andererseits ein Signal hohen Niveaus von dem
UND-Gatter G2 an die Schalttransistoren 205 und 206 gelangt, fließt der Strom
von der Spannungsquelle VB 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 CL1-OP1 und CL2-OP2 abweichende
Werte liefert. Wenn daher der praktisch verwendete Positionssensor 22 eine
Ausgangscharakteristik aufweist, die der Linie CL2-OP2 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 R1 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 R1 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 CL1-OP1 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 CL1-OP1
entspricht, kann das für die Drosselklappenstellung repräsentative Signal V,
das dem tatsächlichen Klappenwinkel R2 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,
US-PS 46 25 697,
US-PS 47 21 683,
US-PS 47 63 912.
US-PS 46 25 697,
US-PS 47 21 683,
US-PS 47 63 912.
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
schalten 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 Voffen. 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 CL1 aufweist, erzeugt, so
daß die zweite Drosselklappe in eine Winkelstellung gelangt, die dem Signal
wert CL1 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 Vgeschlossen.
In Schritt 1012 werden die Daten Voffen und Vgeschlossen 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
CLa-OPa und den Winkelbereich, über den die Drosselklappe verstellbar ist,
nämlich Rgesamt. Die Steigung der Änderung des Sensor-Ausgangssignals kann
dargestellt werden durch:
(OPa-CLa)/Rgesamt
Andererseits wird die tatsächliche Sensorcharakteristik bestimmt durch den
Wert der vollständig geöffneten Drosselklappe CLb und der vollständig ge
schlossenen zweiten Drosselklappe OPb, so daß die tatsächliche Sensorcha
rakteristik aus dem Wert für die vollständig offene Stellung OPb abgeleitet und
die Steigung wie folgt definiert werden kann:
(OPb-CLb)/Rgesamt
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 THmin 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 TH1 ausge
lesen. Das ausgelesene Signal TH1 wird verglichen mit dem eingestellten Min
destöffnungswinkel THmin der zweiten Drosselklappe in Schritt 1106. Wenn
das Signal der ersten Drosselklappe TH1 kleiner ist als das Signal für den Min
destöffnungswinkel der zweiten Drosselklappe THmin, so wird der Öffnungs
winkel TH1 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 TH1 größer oder gleich dem Mindestöffnungswinkel THmin der zweiten
Drosselklappe ist, wird der Mindestöffnungswinkel THmin der zweiten Dros
selklappe verkleinert um den Reduktionswert ΔTH in Schritt 1110. Anschlie
ßend wird geprüft, ob der Mindestöffnungswinkel THmin 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 (8)
1. Drosselklappen-Steuereinrichtung 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 Position zur Freigabe einer maximalen Ansaugluftbahn und einer zweiten Position für minimalen Ansauglufteintritt verstellbar ist,
einem Positionssensor (22) für die zweite Drosselklappe (12) zur Überwa chung der Winkelstellung 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 Positionssensors.
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 Position zur Freigabe einer maximalen Ansaugluftbahn und einer zweiten Position für minimalen Ansauglufteintritt verstellbar ist,
einem Positionssensor (22) für die zweite Drosselklappe (12) zur Überwa chung der Winkelstellung 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 Positionssensors.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (26) den Signalwert des Positionssensors (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. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (26) die Charakteristik bei jedem Einschalten der Stromzufuhr
aktualisiert.
4. Steuereinrichtung 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 Positionssensors (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.
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 Positionssensors (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. Steuereinrichtung 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. Steuereinrichtung 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 einstellt, der größer als oder gleich dem Mindestöff
nungswinkel der ersten Drosselklappe (10) ist.
7. Steuereinrichtung 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. Steuereinrichtung 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.
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