DE3924922C2 - Zugkraftsteuerung für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zugkraftsteuerung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 37 36 192 A1 ist eine Zugkraftsteuerung für ein Fahrzeug bekannt. Diese Zugkraftsteuerung umfaßt einen Raddrehzahlgeber für die Antriebsräder, der die Umlaufgeschwindigkeit eines Antriebsrades des Fahrzeugs erfaßt, sowie einen Fahrgeschwindigkeitsgeber zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Des weiteren ist bei dieser Zugkraftsteuerung ein Schlupfwertgeber vorgesehen, der einen Schlupf der Antriebsräder anhand der Differenz zwischen einem Ausgangssignal des Raddrehzahlgebers und einem Ausgangssignal des Fahrgeschwindigkeitsgebers erfaßt. Des weiteren weist diese Zugkraftsteuerung ein Drosselventil zum Einstellen der in den Motor angesaugten Luftmengen, einen Motordrehzahlgeber zur Erfassung der Drehzahl des Motors sowie einen Ansaugluft- Strömungsmesser zur Erfassung der tatsächlich in den Motor angesaugten Ansaugluftmenge, bezogen auf die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen des Motors, auf. Schließlich umfaßt diese Zugkraftsteuerung eine Drosselklappen-Antriebseinrichtung zum Öffnen/Schließen der Drosselklappe entsprechend dem Soll-Öffnungswinkel, den ein Einstellkreis vorgibt. Diese Zugkraftsteuerung basiert auf der Berechnung einer Steuergröße, nämlich der Verstellgeschwindigkeit, für die zu öffnende/zu schließende Drosselklappe. In diese Berechnung gehen zum einen der Schlupfzustand der Antriebsräder und zum anderen ein Korrekturfaktor durch Multiplikation ein. Der Korrekturfaktor wird dabei mittels Interpolation aus einer Tabelle ermittelt, in der zwei Parameter, zum einen die Maschinendrehzahl und zum anderen der Drosselklappenwinkel, gegenübergestellt sind. Insofern erfolgt eine Korrektur lediglich in Abhängigkeit zur Veränderung der Maschinendrehzahl, welche ihrerseits aus dem Öffnungsrad der Drosselklappe resultiert. Eine solche Korrektur scheint durchaus geeignet zu sein, die Leistung einer Brennkraftmaschine konstant zu verändern, sofern der Schlupfzustand gleichbleibt. Hingegen ist eine solche Korrektur nicht dazu geeignet, auf ein gewünschtes Sollausgangsdrehmoment zur Schlupfregelung Einfluß zu nehmen. Um ein optimales Antriebsmoment auf die Antriebsräder zu übertragen, müssen bei dieser Zugkraftsteuerung vielmehr zum einen die Charakteristik der Kraftübertragung und zum anderen die Charakteristik (Laufzustand) der Brennkraftmaschine in der Gleichung berücksichtigt werden. Hierdurch muß der in der Gleichung verwendete Korrekturfaktor bei Veränderung der Charakteristika von Kraftübertragung und Brennkraftmaschine, d. h. selbst bei Veränderung nur der Charakteristik der Brennkraftmaschine oder nur der Charakteristik der Kraftübertragung, jedesmal neu ausgewählt werden, mit der Folge, daß der Umfang des Regelsystems ebenfalls zu ändern ist. Diese Zugkraftsteuerung weist daher den Nachteil einer nur bedingten Einsatzfähigkeit auf.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zugkraftsteuerung für ein Fahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zu entwickeln, mit deren Hilfe sich das Auftreten einer Schlupfwirkung an den Antriebsrädern beim Anfahren oder Beschleunigen eines Fahrzeugs verhindern läßt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

So wird ein Soll-Ausgangsdrehmoment des Motors von einem Fahrzeug anhand des Schlupfzustands der Antriebsräder eingestellt, um einen Schlupf in den Antriebsrädern zu vermeiden. Weiterhin wird eine Soll-Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit dem Soll-Ausgangsdrehmoment eingestellt. Schließlich wird die Drosselklappe, über welche die tatsächliche Ansaugluftmenge und die Soll-Ansaugluftmenge abgeglichen werden, derart geregelt, daß das Soll-Drehmoment entsprechend eingestellt werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Einstellung des Soll-Ausgangsdrehmoments des Motors, welches zur Unterdrückung des Schlupfes der Antriebsräder notwendig ist, die Einstellung der Soll-Ansaugluftmenge an das Soll-Ausgangsdrehmoment und schließlich die Einstellung des Soll-Öffnungswinkels der Drosselklappe in Übereinstimmung mit der Soll- Ansaugluftmenge voneinander unabhängig erhalten. Die Einstellung des Soll-Ausgangsdrehmoments ist dabei auf die Charakteristik der Kraftübertragung bezogen. Die Einstellung der Soll-Ansaugluftmenge ist wiederum abhängig von dem Soll-Ausgangsdrehmoment. Die Einstellung des Soll-Öffnungswinkels der Drosselklappe schließlich erfolgt in Abhängigkeit der Soll- Ansaugluftmenge, die auf die Charakteristik der Brennkraftmaschine bezogen ist. Daher sind die Steuereinheit betreffend die Charakteristik der Kraftübertragung und die Steuereinheit betreffend die Charakteristik der Brennkraftmaschine voneinander getrennt ausgestaltet. Insoweit ist es nicht erforderlich, die Schlupfregelung aufgrund einer Änderung entweder bezüglich der Kraftübertragung oder hinsichtlich der Brennkraftmaschine zu ändern. Wenn sich die Kraftübertragung ändert, muß lediglich die Einstellung des Soll-Ausgangsdrehmoments auf der Basis des Schlupfzustands angepaßt werden. Wenn sich die Brennkraftmaschine ändert, muß nur die Einstellung der Soll-Ansaugluftmenge in bezug auf das Soll-Ausgangsdrehmoment und der Soll-Öffnungswinkel der Drosselklappe in bezug auf die Soll-Ansaugluftmenge geändert werden. Dementsprechend hat die erfindungsgemäße Zugkraftsteuerung den Vorteil einer ausgesprochen vielseitigen Verwendbarkeit.

Darüber hinaus wird die Drosselklappe in Abhängigkeit zu der Differenz zwischen der Soll-Ansaugluftmenge pro vorbestimmter Anzahl von Umdrehungen des Motors, die auf der Basis des Soll-Ausgangsdrehmoments berechnet wird, und der tatsächlichen Ansaugluftmenge pro vorgegebener Anzahl von Umdrehungen des Motors bestimmt. Somit bezieht sich die tatsächliche Ansaugluftmenge auf die Soll-Ansaugluftmenge, wobei die Ansaugluftmenge pro vorgegebener Anzahl von Umdrehungen des Motors und das Ausgangsdrehmoment des Motors in Verhältnis gesetzt sind. Demzufolge hat die Zugkraftsteuerung nach der Erfindung den weiteren Vorteil einer Schlupfregelung mit ausgesprochen hoher Genauigkeit.

Insoweit wird erfindungsgemäß zu jedem Regelzyklus-Zeitpunkt auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Soll-Ansaugluftmenge pro vorgegebener Anzahl von Motorumdrehungen und der tatsächlich gemessenen Ansaugluftmenge pro Umdrehung des Motors der Öffnungswinkel einer Drosselklappe korrigiert, wodurch sich die folgenden Auswirkungen ergeben.

• 1. Bei einem Motor mit Turbolader bzw. Lader, der auf der Anströmseite einer Drosselklappe druckbeaufschlagt wird, läßt sich die Motorleistung in angemessener Form regeln.
• 2. Bei einer Vorrichtung zur Veränderung der Motorleistung durch eine Regelung der Ansaugluft auf andere Weise als über eine Drosselklappe, z. B. durch eine zeitliche Regelung eines veränderlichen Ventils, läßt sich die Motorleistung in entsprechender Form regeln.
• 3. Bei einer Vorrichtung zur Regelung der Motorleistung mit Hilfe einer Vielzahl von Drosselklappen darunter einer Drosselklappe, die mit dem Gaspedal gekoppelt ist und einer Drosselklappe, die der ersten nachgeschaltet und nicht mit dem Gaspedal gekoppelt ist, läßt sich ebenfalls die Motorleistung in angemessener Weise regeln.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 beschrieben.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer Gesamtdarstellung eines ersten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Zugkraftreglers;

Fig. 2A und 2B jeweils Blockschaltbilder, aus denen sich die Funktionsgruppen der Steuerung aus Fig. 1 entnehmen lassen;

Fig. 3 eine Graphik, die die Beziehung zwischen einem Öffnungswinkel- Korrekturwert Rti und der Winkelgeschwindigkeit ω des Motors bei seiner Umdrehung veranschaulicht;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebsablaufs des ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Fig. 5 eine Graphik, die die Beziehung zwischen einer Ansaugluftmenge und einem Motorausgangsdrehmoment veranschaulicht, wenn die Motordrehzahl Ne als Parameter eingesetzt wird;

Fig. 6 eine Graphik, die die Beziehung zwischen den Regelverstärkungsfaktoren KP, KI und KD, sowie der Motordrehzahl Ne veranschaulicht;

Fig. 7 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Ansaugluftmenge A/N pro Motorspiel und dem Drosselöffnungswinkel R veranschaulicht, wenn die Motordrehzahl Ne als Parameter eingesetzt wird;

Fig. 8 ein Blockschaltbild mit der Darstellung einer veränderten Ausführungsform eines R-Einstellkreises;

Fig. 9 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Drosselöffnungswinkel R und einem Korrekturkoeffizienten Kα veranschaulicht;

Fig. 10 ein Blockschaltbild, das eine weitere veränderte Ausführungsform eines R-Einstellkreises zeigt;

Fig. 11 ein Blockschaltbild mit der Gesamtdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Zugkraftreglers;

Fig. 12A und 12B jeweils Blockschaltbilder, aus denen sich die Funktionsgruppen einer Steuerung aus Fig. 11 entnehmen lassen;

Fig. 13 ein Blockschaltbild mit der Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Zugkraftreglers in der ersten und in der zweiten Ausführungsform.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zugkraftreglers ist in einer Übersicht in Fig. 1 dargestellt, wobei für dieses Ausführungsbeispiel ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb herangezogen wurde. Unter dem Bezugszeichen 11 ist ein Luftreiniger angegeben, der mit einem Ende einer Einströmleitung bzw. Ansaugleitung 13 verbunden ist, über die in den Motor 12 Luft angesaugt wird. Im Motor 12 bezeichnen die Bezugszeichen 14 ein Einlaßventil, 15 ein Auslaßventil und 16 einen Verbrennungsraum.

In der Ansaugleitung 13 ist ein Drosselventil bzw. eine Drosselklappe 18 angeordnet, deren Öffnungswinkel mit Hilfe eines Motors 17 eingestellt werden kann, wobei dieser Motor beispielsweise einen Schrittmotor umfaßt.

Im Luftreiniger 11 ist ein Luftströmungsmesser 19 in der Art eines Kármán-Wirbelströmungselements vorgesehen. Der Ansaugluft-Strömungsmesser bzw. Luftströmungsmesser 19 erfaßt in einer Zeiteinheit (z. B. innerhalb einer Sekunde) die Ansaugluftmenge Qa, die in den Motor 12 angesaugt wird. Mit dem Bezugszeichen 20 ist ein Öffnungswinkelmesser 20 angegeben, der den Öffnungswinkel der Drosselklappe 18 erfaßt, nämlich den Drosselöffnungswinkel R. Der Öffnungswinkelmesser 20 ist beispielsweise mit einem Potentiometer ausgerüstet. Die Ausgänge des Luftströmungsmessers 19 und des Öffnungswinkelmessers 20 sind mit einer Steuerung 21 verbunden, die den Zugkraftregler so regelt, daß ein Schlupf der Antriebsräder verhindert wird.

Die Steuerung 21 weist beispielsweise einen Mikrocomputer auf, sowie einen Speicher, ein Rechenwerk, ein Register, und dergleichen.

Das Bezugszeichen 22 markiert einen Raddrehzahlgeber, der die Umlaufgeschwindigkeit VF der Antriebsräder eines Fahrzeugs erfaßt, während 23 einem Fahrgeschwindigkeitsgeber bzw. Raddrehzahlgeber zur Erfassung der Umlaufgeschwindigkeit VR der angetriebenen Räder des Fahrzeugs entspricht, und 24 den Motordrehzahlgeber zur Erfassung der Drehzahl Ne des Motors 12 darstellt. Die Ausgänge der Raddrehzahlgeber 22 und 23 sowie des Raddrehzahlgebers 24 sind mit der Steuerung 21 verbunden. Der Ausgang der Steuerung 21 ist seinerseits mit einer Drosselklappen-Antriebseinrichtung bzw. Motorantriebsschaltung 25 über eine Steuerleitung a verbunden. Wichtig dabei ist, daß die Motorantriebsschaltung 25 mit dem Ausgang des Öffnungswinkelmessers 20 verbunden ist, während der Ausgang der Motorantriebsschaltung 25 mit dem Stellmotor 17 verbunden ist.

Die genauen Einzelheiten zur Auslegung der Steuerung 21 aus Fig. 1 werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2A und 2B erläutert. Der Ausgang des Raddrehzahlgebers 23 ist mit einem Bezugdrehmomentrechner 31 und einem Schlupfwertgeber bzw. Schlupfwertrechner 32 verbunden. Der Raddrehzahlgeber 22 dagegen ist nur mit dem Schlupfwertrechner 32 verbunden. Der Bezugdrehmomentrechner 31 errechnet einen Bezugswert für das Drehmoment Tg, das auf die Fahrbahn übertragbar ist, und zwar anhand eines Fahrzeugbeschleunigungssignals GB, das aus dem Drehzahlsignal VR für die angetriebenen Räder erhalten wird. Das Bezugsdrehmoment Tg wird folgendermaßen errechnet:

Tg = GB × W × Re

wobei W das Fahrzeuggewicht und Re der Radius eines Rades ist.

Der Schlupfwertrechner 32 errechnet nun anhand der Drehzahl VF für die Antriebsräder und anhand der Drehzahl VR für die angetriebenen Räder einen Schlupfwert DV (= VF - VR). Der Schlupfwertrechner 32 ist seinerseits mit einem Rechner 33 zur Berechnung eines Korrekturfaktors für das Drehmoment verbunden, in welchem ein Proportionalwert und ein Integralwert, die dem Schlupfwert DV entsprechen, in geeigneter Weise so miteinander verknüpft werden, daß ein Korrekturwert Ta für das Drehmoment errechnet wird.

Der Bezugs-Drehmomentrechner 31 ist mit dem "+"-Anschluß eines Subtrahierkreises 34 verbunden, während der Korrektur- Drehmomentrechner 33 mit dem "-"-Anschluß desselben Subtrahierkreises verbunden ist. Im Subtrahierwerk 34 wird das Korrektur- Drehmoment Ta vom Bezugsdrehmoment Tg subtrahiert, woraus sich ein Sollausgangs-Drehmoment Tϕ für die Antriebswelle ergibt.

Der Subtrahierkreis 34 ist mit einem Einstellkreis 35 zur Einstellung eines Soll-Ausgangsdrehmoment bzw. Solldrehmomentrechner 35 verbunden, der den Sollwert des Drehmoments des Motors berechnet. Dieser Solldrehmomentrechner 35 dividiert das Sollausgangsdrehmoment Tϕ für die Antriebswelle durch das Übersetzungsverhältnis eines Getriebes, oder dergleichen, und errechnet daraus als Motorleistung das Solldrehmoment Te für den Motor. Der Solldrehmomentrechner 35 ist mit einem Einstellkreis 36 zur Einstellung einer Soll-Ansaugluftmenge bzw. Soll- Ansaugluftrechner 36 verbunden, welcher eine Ansaugluftmenge A/Nt errechnet, bezogen auf eine vorgegebene Anzahl von Motorumdrehungen, die zur Erzeugung des Solldrehmoments Te pro Motorspiel erforderlich ist. Der Sollansaugluftrechner 36 ist mit dem "+"-Anschluß eines Subtrahierkreises 37 verbunden.

Da ein Arbeitsspiel einem Betriebszyklus eines Zylinders im Motor entspricht, in dem dieser den Ansaug-, Verdichtungs-, Arbeits- und Ausschubtakt vollständig durchläuft, ist unter der Ansaugluftmenge pro Arbeitsspiel des Motors eine Luftmenge zu verstehen, die in den Motor 12 angesaugt wird, bis ein Arbeitsspiel vollständig abgelaufen ist. Aus diesem Grunde bedeutet bei einem Viertaktmotor, bei dem der Motor bis zum Abschluß eines Arbeitsspiels zweimal umläuft, eine Ansaugluftmenge pro Motorspiel eine Luftmenge, die nach jeweils zwei Motorumdrehungen in den Motor 12 angesaugt wurde.

Die Ansaugluftmenge Qa pro Zeiteinheit, die der Luftströmungsmesser 19 erfaßt, und die vom Motordrehzahlgeber 24 erfaßte Motordrehzahl Ne werden einem Multiplikatorkreis 38 zugeführt, in welchem die Ansaugluftmenge Qa pro Zeiteinheit mit "120/Ne" multipliziert wird, wobei das so gebildete Produkt der Ansaugluftmenge A/Nr pro Arbeitsspiel des Motors durch tatsächliche Messung ermittelt wird.

Die Bedeutung des im Multiplikatorkreis 38 multiplizierten Wertes "120/Ne" wird nachstehend erläutert. Da die Ansaugluftmenge Qa, die der Luftströmungsmesser 19 erfaßt, einer Ansaugluftmenge pro Sekunde entspricht, wird sie mit 60 multipliziert, so daß sich die Ansaugluftmenge (60 Qa) pro Minute ergibt. Da, wie bereits vorstehend erläutert wurde, zwei Motorumdrehungen einem Arbeitsspiel entsprechen, ist die Anzahl von Betriebszyklen des Motors, der pro Minute Ne-mal umläuft, Ne/2. Aus diesem Grunde entspricht die Ansaugluftmenge pro Motorspiel 600 Qa/(Ne/2), d. h. dem Produkt aus (120/Ne) und der Ansaugluftmenge Qa. Die Ansaugluftmenge A/Nr wird dem "-"-Anschluß des Subtrahierkreises 37 zugeführt, der seinerseits nun eine Ansaugluftmengen-Differenz A/N = A/Nt - A/Nr berechnet.

Die Ansaugluftmengen-Differenz A/N wird einer Einrichtung 39 zum Einstellen des Korrekturfaktors für den Drosselöffnungswinkel der Drosselklappe bzw. einem R-Einstellkreis 39 zugeführt, der einen Öffnungswinkel-Korrekturwert Rti für die Drosselklappe 18 errechnet, der zur Aufhebung der Ansaugluftmengen-Differenz A/N durch PID-Regelung benötigt wird. Genauer gesagt, wird die Ansaugluftmengen-Differenz A/N einem Umrechnungsregler bzw. PID-Regler 391 im R-Einstellkreis 39 zugeführt, der dann den Öffnungswinkel-Korrekturwert Rti für die Drosselklappe 18 berechnet, der zur Aufhebung der Ansaugluftmengendifferenz A/N bei jedem vorgegebenen Zeitpunkt t im Regelzyklus benötigt wird. Der PID-Regler 391 ist mit einer Einrichtung 392 zum Verändern der Regelungsverstärkung des Umrechnungsreglers 391 bzw. einem Veränderungskreis 392 für die Regelverstärkung verbunden, der die Regelverstärkungsfaktoren KP, KI und KD ermittelt, die zur PID-Regelung im PID-Regler 391 benötigt werden, und zwar auf der Grundlage der Ansaugluftmenge A/N, worauf dieser Wert an den PID-Regler 391 übermittelt wird. Der Veränderungskreis 392 für den Regelverstärkungsfaktor ist mit einem Mittel 393, in dem der Regelungsverstärkungsfaktor zu der von dem Motordrehzahlgeber 24 erfaßten Motordrehzahl in Beziehung gesetzt ist bzw. einer Funktionsgraphik 393 verbunden (vgl. Fig. 6), in der die Werte Ne-KP, KI, KD erfaßt sind, während er vom Motordrehzahlgeber 24 das Ausgangssignal, nämlich die Motordrehzahl Ne, empfängt.

Der Ausgang des R-Einstellkreises 39 ist mit einem Rt-Einstellkreis 40 verbunden, der einen Sollwert für den Drosselöffnungswinkel Rt für die Drosselklappe 18 vorgibt. Einem "+"-Anschluß einer Addierschaltung bzw. eines Addierwerks 401 im Rt-Einstellkreis 40 wird ein Öffnungskorrekturwert Rti zugeführt, während über den anderen "+"-Anschluß des Addierwerks 401 ein Bezugsöffnungswinkel R 0 von einer Einrichtung 402 zur Vorgabe eines vorgegebenen Bezugsöffnungswinkels bzw. einem R 0-Einstellkreis 402 zugeleitet wird, wobei dieser Bezugswert R 0 einem als Bezugswert dienenden Öffnungswinkel entspricht, der eingesetzt wird, wenn die Drosselklappe 18 mit dem Öffnungskorrekturwert Rti betrieben wird. Der R 0-Einstellkreis 402 ist aus einer Datenspeichereinrichtung bzw. R-A/N-Funktionsgrafik 403 aufgebaut, in der die Beziehung zwischen dem Öffnungswinkel R der Drosselklappe 18 und der Ansaugluftmenge A/ N pro Arbeitsspiel des Motors 12 dargestellt ist, wobei die Motordrehzahl Ne als Parameter dient, wie Fig. 7 dies veranschaulicht, sowie aus einer Einrichtung 404 zur Berechnung des Öffnungswinkels der Drosselklappe bzw. einem R 0-Rechner 404, dem die Soll-Ansaugluftmenge A/Nt pro Motorspiel, den der Soll-Ansaugluftmengenrechner 36 vorgibt, und die vom Drehzahlgeber 24 erfaßte Motordrehzahl Ne zugeleitet werden, während er einen entsprechenden Drosselöffnungswinkel anhand der Funktionsgrafik 403 auf der Grundlage der Sollansaugluftmenge A/Nt und der Motordrehzahl Ne als Bezugs-Öffnungswinkel R 0 abgibt.

Der Ausgang der Steuerung 21 ist an die Motorantriebsschaltung 25 über die Steuerleitung a geführt. In der Motorantriebsschaltung 25 ist ein Satz Funkionskurven mit einem Grenzwert für die Winkelgeschwindigkeit des Stellmotors 17 gespeichert, und zwar bezogen auf den Öffnungswinkel-Korrekturwert Rti (vgl. Fig. 3), während diese Schaltung entsprechend diesem Öffnungswinkel-Korrekturwert Rti einen Betrag für den Antrieb und einen Wert für die Antriebsgeschwindigkeit des Stellmotors 17 festlegt. Der Ausgang der Motorantriebsschaltung 25 ist mit dem Stellmotor 17 verbunden, wobei diese Antriebsschaltung den Motor so regelt, daß der Öffnungswinkel der Drosselklappe 18 gleich dem Soll-Drosselöffnungswinkel Rt (= R 0 + R) ist.

Nachstehend wird nun unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in Fig. 4 die Funktionsweise dieses ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles erläutert, dessen Aufbau vorstehend dargestellt wurde. Die vom Raddrehzahlgeber 22 erfaßte Drehzahl VF des Antriebsrades und die vom Raddrehzahlgeber 23 erfaßte Drehzahl VR des angetriebenen Rades werden dem Schlupfwertrechner 32 zugeleitet, wo der Schlupfwert DV (= VF - VR) für die Antriebsräder berechnet wird. Die vom Raddrehzahlgeber 23 erfaßte Umlaufgeschwindigkeit VR der angetriebenen Räder geht auch an den Bezugsdrehmomentrechner 31, wo ein Differentialwert für die Drehzahl VR der angetriebenen Räder, d. h. die Fahrzeugbeschleunigung GB, ermittelt wird. Das Bezugsdrehmoment Tg (= GB × W × Re), das auf die Fahrbahn übertragen werden kann, wird anhand der Fahrzeugbeschleunigung GB berechnet. Der Schlupfwert DV, den der Schlupfwertrechner 32 ermittelt, wird dem Korrektur-Drehmomentrechner 33 zugeleitet, wo die dem Schlupfwert DV entsprechenden Proportionalwerte und Integralwerte in geeigneter Weise so miteinander verknüpft werden, daß sich das Korrektur-Drehmoment Ta ergibt. Das Korrektur-Drehmoment Ta entspricht einem Drehmomentwert, der zur Ausschaltung des Schlupfwertes DV verringert werden muß. Ist der Korrektur-Drehmomentwert Ta hoch, deutet dies aus das Vorliegen eines beträchtlichen Schlupfs hin. Anschließend wird im Subtrahierkreis 34 der Korrektur- Drehmomentwert Ta vom Bezugsdrehmoment Tg subtrahiert, so daß sich ein Solldrehmoment Tϕ ergibt, das dem Vorgabewert für das Drehmoment an der Antriebsachse entspricht (Arbeitsschritt S 0). Genauer gesagt bedeutet dies, daß bei hohem Wert des Korrektur-Drehmoments Ta der Schlupf an den Antriebsrädern erheblich ist, so daß ein kleines Solldrehmoment Tϕ errechnet wird.

Das Solldrehmoment Tϕ wird dem Solldrehmomentrechner 35 zugeleitet, der das Solldrehmoment Te für den Motor berechnet, bei dem sich das Solldrehmoment Tϕ ergibt (Arbeitsschritt S 1). Das Solldrehmoment Te des Motors geht dem Soll-Ansaugluftrechner 36 zu, der auf die in Fig. 5 dargestellte Funktionsgrafik Bezug nimmt, um die Soll-Ansaugluftmenge A/Nt pro Motorspiel zu berechnen, bei der sich das Solldrehmoment Te für den Motor ergibt (Arbeitsschritt S 2). Die Ansaugluftmenge Qa pro Zeiteinheit, die der Luftströmungsmesser 19 erfaßt, wird im Multiplikatorkreis 38 mit 120/Ne multipliziert, woraus sich die augenblickliche Luftansaugmenge A/Nr pro Motorspiel ergibt (Arbeitsschrit S 3). Der Subtrahierkreis 37 errechnet dann die Luftmengendifferenz A/N zwischen der Soll- Ansaugluftmenge A/Nt pro Motorspiel und der augenblicklichen Luftansaugmenge A/Nr pro Motorspiel. Mit anderen Worten wird die Luftmengendifferenz pro Arbeitsspiel des Motors, A/ N = A/Nt - A/Nr, berechnet (Arbeitsschritt S 4).

Dieser Differenzwert A/N wird dem PID-Regler 391 im R-Einstellkreis 39 zugeleitet, während der Öffnungs-Korrekturwert Rti für die Drosselklappe 18 berechnet wird, der zur Aufhebung der Differenz A/N erforderlich ist (Arbeitsschritt S 6). Der Öffnungswinkel-Korrekturwert Rti wird zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt t im Regelzyklus nach der folgenden Gleichung berechnet:

Rti = KP(Ne) A/Ni + KI(Ne)S_/Ni + KD(Ne)[ANi - A/N(i - 1)]

wobei Rti den Korrekturwert für den Drosselöffnungswinkel im gerade laufenden Regelzyklus i darstellt,

S_A/Ni = S_{A/N(i - 1)} + A/Ni,

A/Ni der Luftmengendifferenz A/N im gerade laufenden Regelzyklus i ist,
A/N(i - 1) der Luftmengendifferenz A/N im unmittelbar vorausgegangenen Regelzyklus i - 1 ist,
S_A/Ni der Summe der Luftmengendifferenzwerte A/N bis zum gerade laufenden Regelzyklus i entspricht,
S_{A/N(i - 1)} der Summe der Luftmengendifferenzen A/N bis zum unmittelbar vorausgegangenen Regelzyklus i - 1 entspricht, und KP, KI und KD jeweils den Proportionalwert, Integralwert und Differentialwert des Verstärkungsfaktors darstellen, den der Veränderungskreis 392 für den Regelverstärkungsfaktor vor Ausführung der Berechnung im Arbeitsschritt S 6 vorgibt, und von der Funktionsgraphik 393 für Ne-KP, KI, KD ausgelesen werden, die entsprechend der Motordrehzahl Ne erstellt wird (vgl. Fig. 6, Arbeitsschritt S 5).

Im PID-Regler 391 wird der Öffnungs-Korrekturwert Rti aus der Luftmengendifferenz A/N berechnet. Gemäß Fig. 6 werden mit steigender Motordrehzahl Ne auch der Proportional-, Integral- und Differentialwert KP, KI und KD des Verstärkungsfaktors entsprechend erhöht. Je weiter die Motordrehzahl Ne steigt, desto kleiner ist die Veränderung in der Luftmenge, die pro Arbeitsspiel des Motors nach einer Veränderung des Drosselöffnungswinkels R angesaugt wird. Aus diesem Grund wird bei steigender Motordrehzahl Ne der Proportional-, Integral- und Differentialwert KP, KI und KD des Verstärkungsfaktors ebenfalls erhöht, wodurch sich die Präzision des Korrekturwerts Rti für den Öffnungswinkel noch verbessern läßt.

Der Öffnungskorrekturwert Rti wird dem Rt-Einstellkreis 40 zugeführt, in welchem die R 0-Einstellschaltung 402 auf die Funktionsgrafik nach Fig. 7 Bezug nimmt, um den Bezugsöffnungswinkel R 0 zu berechnen, bei dem sich im allgemeinen die Soll-Ansaugluftmenge A/Nt pro Motorspiel erreichen läßt (Arbeitsschritt S 7). Der Öffnungskorrekturbetrag Rti wird in der Addierschaltung 401 zum Bezugsöffnungswinkel R 0 addiert, woraus sich der Soll-Öffnungswinkel Rt für die Drosselklappe 18 ergibt (Arbeitsschritt S 9). Der Sollöffnungswinkel Rt wird der Motorantriebsschaltung 25 zugeleitet, die die Umdrehung des Stellmotors 17 so regelt, daß der vom Öffnungswinkelmesser 20 erfaßte Drosselöffnungswert den Sollwert Rt für den Drosselöffnungswinkel erreicht (Arbeitsschritt S 9). Wird die Drosselklappe 18 schräg gestellt, begrenzt die Motorantriebsschaltung 25 die Winkelgeschwindigkeit, mit der der Stellmotor 17 umläuft, entsprechend dem Öffnungskorrekturwert Rti (vgl. Fig. 3).

Fällt somit der Öffnungskorrekturwert Rti in einen vorgegebenen Bereich, wird die Winkelgeschwindigkeit proportional zum Öffnungskorrekturwert Rti definiert. Geht nun der Öffnungskorrekturwert Rti nach Null, läuft die Veränderung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 18 langsam ab, wird der Öffnungswinkel der Drosselklappe 18 entsprechend dem Öffnungskorrekturwert Rti, der auf die Ansaugluftmengendifferenz A/N bezogen ist, vergrößert bzw. verkleinert, und läuft die Veränderung im Motordrehmoment gleichmäßig ab. Überschreitet der Öffnungskorrekturwert Rti den vorgegebenen Bereich, wird die Winkelgeschwindigkeit ω auf einen vorgegebenen Wert begrenzt, wodurch verhindert wird, daß sich das Motordrehmoment nach einer raschen Veränderung des Drosselöffnungswinkels ebenfalls rasch verändert. Die Ansaugluft, deren Strömungsmenge durch die Drosselklappe 18 geregelt wird, wird mit dem aus einem (nicht dargestellten) Einspritzventil vor dem Einlaßventil 14 eingespritzten Kraftstoff vermischt, worauf das Gemisch in den Verbrennungsraum 16 einströmt. Dementsprechend wird ein Drehmoment entsprechend dem Solldrehmomentswert Tt abgegeben. Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist der Funktionsablauf zum Nachstellen der Drosselklappe 18 abgeschlossen, wenn das Ausgangssignal aus der Subtrahierschaltung 37 den Wert "0" hat, d. h. wenn die Ansaugluftmengendifferenz A/N gleich Null ist.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform des R-Einstellkreises 39. Hierbei wird, wie Fig. 8 zeigt, die Ansaugluftmengendifferenz A/N, d. h. das Ausgangssignal aus dem Subtrahierkreis 37, dem PID-Regler 391 zugeleitet, der mit dem Veränderungskreis 392 zur Veränderung der Regelungsverstärkung verbunden ist. Dieser Veränderungskreis ist mit der Ne-KP, KI, KD-Funktionsgrafik verbunden, die auf die Motordrehzahl Ne bezogen ist, wie Fig. 6 sie zeigt, und außerdem mit einer R-Kα-Funktionsgrafik 394, die auf den Drosselöffnungswinkel R bezogen ist (vgl. Fig. 9). Die Schaltung 392 empfängt die Motordrehzahl Ne vom Motordrehzahlgeber 24 sowie den Drosselöffnungswinkel R, den der Öffnungswinkelmesser 20 erfaßt. Insbesondere nimmt die Veränderungsschaltung 392 für die Regelungsverstärkung auf die Funktionsbeziehung gemäß Fig. 6 bei der Berechnung von KP′, KI′ und KD′ als proportionalen, integralen und differentialen Wert des Verstärkungsfaktors entsprechend der Motordrehzahl Ne Bezug. Des weiteren nimmt die Veränderungsschaltung 392 auf die Funktionsgrafik gemäß Fig. 9 bei der Berechnung eines Korrekturkoeffizienten Kα Bezug, der dem Drosselöffnungswinkel R entspricht. Der Proportional-, Integral- und Differentialwert KP′, KI′ und KD′ des Verstärkungsfaktors wird jeweils mit dem Korrekturkoeffizienten Kα multipliziert, woraus dann der Proportional-, Integral- und Differentialwert KP, KI und KD des Verstärkungsfaktors ermittelt wird. Diese Verstärkungsfaktoren werden an den PID-Regler übermittelt. Insbesondere wird der Proportional-, Integral- und Differentialwert KP, KI und KD des Verstärkungsfaktors so eingestellt, daß sie bei steigender Motordrehzahl und bei Zunahme des Drosselöffnungswinkels R ebenfalls ansteigen.

Der Korrekturkoeffizient Kα wird so eingestellt, daß er umso höher ist, je größer der Drosselöffnungswinkel R ist, wie Fig. 9 zeigt. Es wird so eingestellt, da eine Veränderung der Ansaugluftmenge pro Motorspiel nach einer Veränderung des Drosselöffnungswinkels R umso kleiner ist, je größer der Drosselöffnungswinkel R ist. Aus diesem Grund werden bei zunehmendem Drosselöffnungswinkel R die Proportional-, Integral- und Differentialwerte KP, KI und KD des Verstärkungsfaktors ebenfalls erhöht, wodurch sich seinerseits der Öffnungskorrekturwert Rti erhöht, so daß sich eine Veränderung der benötigten Ansaugluftmenge immer mit hoher Präzision herbeiführen läßt. Da der Proportional-, Integral- und Differentialwert KP, KI und KD des Verstärkungsfaktors bei diesem geänderten Ausführungsbeispiel insbesondere entsprechend der Motordrehzahl Ne und dem Drosselöffnungswinkel R in eigene Werte umgesetzt werden, läßt sich eine optimale PID-Regelung auch dann noch durchführen, wenn die Motordrehzahl Ne und der Drosselöffnungswinkel R verändert werden. Hierbei ist von Bedeutung, daß der Korrekturkoeffizient Kα mit dem Proportional-, Integral- und Differentialwert KP′, KI′ und KD′ des Verstärkungsfaktors erst multipliziert wird, um die Verstärkungsfaktoren KP, KI und KD zu liefern.

Fig. 10 zeigt eine weitere geänderte Ausführungsform des R-Einstellkreises 39. Die Ansaugluftmengendifferenz A/N, die das Ausgangssignal aus dem Subtrahierkreis 37 darstellt, wird dem PID-Regler 391 nach Fig. 10 zugeführt. Der PID-Regler 391 ist mit der Veränderungsschaltung 392 zur Veränderung der Regelungsverstärkung verbunden, die aus einer R-A/N-Funktionsgrafik 395 aufgebaut ist, die die Beziehung zwischen dem Öffnungswinkel R der Drosselklappe 18 und der Ansaugluftmenge A/N pro Motorspiel darstellt, wobei die Motordrehzahl als Parameter herangezogen wird, wie Fig. 7 zeigt; weiterhin gehört zur Veränderungsschaltung 392 eine Rechenschaltung 396 zur Berechnung der Ansaugluftveränderung, d. h. der Veränderung der Luftansaugmenge A/N pro Motorspiel entsprechend einer Veränderung des Drosselöffnungswinkels im Bereich um den Drosselöffnungswinkel R, den der Öffnungswinkelmesser 20 anhand der in der Funktionsgrafik 395 gespeicherten Daten erfaßt, sowie eine Einstellschaltung 397 zur Einstellung der Regelungsverstärkung, in der die Regelverstärkungsfaktoren KP, KI und KD bei gleicher Motordrehzahl vermindert werden, während sich die Veränderung der Ansaugluftmenge A/N erhöht; die die Rechenschaltung 396 zur Berechnung der Ansaugluftveränderung errechnet, und schließlich ist die Ne-KP, KI KD- Funktionsgrafik 393 (vgl. Fig. 6) ebenfalls mit der Einstellschaltung 397 zur Einstellung der Regelungsverstärkung verbunden.

Insbesondere nimmt die Rechenschaltung 396 zur Ermittlung der Ansaugluftveränderung auf die Funktionsgrafik gemäß Fig. 7 bei der Berechnung einer Veränderung A/Nv in der Ansaugluftmenge A/N pro Arbeitsspiel des Motors entsprechend einer Veränderung Rv des Drosselöffnungswinkels um den Drosselöffnungswinkel R Bezug, den der Öffnungswinkelmesser 20 erfaßt, während diese Rechenschaltung außerdem das Verhältnis zwischen der Veränderung A/Nv und der Veränderung Rv, d. h. (A/Nv)/Rv, berechnet. Die Rechenschaltung 396 zur Berechnung der Ansaugluftmengenveränderung gibt einen Korrekturkoeffizienten α = β/[(A/Nv)/Rv] als Ausgangssignal an den Einstellkreis 397 zur Einstellung der Regelungsverstärkung ab (wobei β eine Konstante ist).

Der Einstellkreis 397 zur Vorgabe der Regelungsverstärkung nimmt auf die in Fig. 6 dargestellten Kurven Bezug bei der Rechnung des Proportional-, Integral- und Differentialwerts KP′, KI′ und KD′ des Verstärkungsfaktors entsprechend der Motordrehzahl Ne. Der Proportional-, Integral- und Differentialwert des Verstärkungsfaktors wird mit dem Korrekturkoeffizienten α multipliziert, wobei sich ein proportionaler Verstärkungsfaktor KP (= α × KP′), ein integraler Verstärkungsfaktor KI (= α × KI′) und ein Differential-Verstärkungsfaktor KD (= α × KD′) ergeben. Diese Verstärkungsfaktoren gehen als Ausgangssignale an den PID-Regler 391. Der Korrekturkoeffizient α wird auf einen umso höheren Wert gesetzt, je kleiner (A/Nv)/Rv wird. Je größer der Drosselöffnungswinkel R in einem Bereich, desto kleiner die Veränderung der Luftansaugmenge pro Arbeitsspiel des Motors bei gleicher Veränderung des Drosselöffnungswinkels. Je größer nun die Veränderung der Luftansaugmenge, bezogen auf eine gleich große Veränderung des Drosselöffnungswinkels ist, desto mehr wird der Regelverstärkungsfaktor verringert, so daß sich damit der Korrekturwert Rti für den Drosselöffnungswinkel, der der erforderlichen Veränderung der Luftansaugmenge entspricht, immer präzise berechnet wird.

Bei diesem abgeänderten Ausführungsbeispiel läßt sich eine optimale PID-Regelung auch dann noch durchführen, wenn die Motordrehzahl Ne und der Drosselöffnungswinkel R sich ändern, da der Proportional-, Integral- und Differentialwert KP, KI und KD der Regelverstärkung entsprechend der Veränderung der Luftansaugmenge nach Veränderungen der Motordrehzahl Ne und des Drosselöffnungswinkels R in entsprechende Werte umgesetzt werden. Hierbei ist zu beachten, daß der Korrekturkoeffizient α mit dem Proportional-, dem Integral- und dem Differentialwert KP′, KI′ und KD′ des Verstärkungsfaktors multipliziert wird, woraus sich dann erst die Verstärkungsfaktoren KP, KI und KD berechnen. Der Korrekturkoeffizient α kann jedoch auch zum Proportional-, Integral- und Differentialwert KP′, KI′ und KD′ addiert werden, um den Verstärkungsfaktor KP, KI und KD zu liefern.

Der Korrekturfaktor α muß nicht unbedingt als Proportionalwert eines Kehrwerts von (A/Nv)/Rv wie bei dieser Ausführungsform gesetzt werden. Beispielsweise kann in einer Kurve ein Wert vorgegeben werden, der mit einer Abnahme des Quotienten (A/Nv)/Rv ebenfalls abnimmt, so daß der vom Rechner 396 zur Ermittlung der Veränderung der Ansaugluftmenge ausgelesene Wert entsprechend der Beziehung (A/Nv)/Rv als Korrekturfaktor α gesetzt werden kann. Wird insbesondere der Korrekturfaktor α entsprechend einer Formel oder einer Kurvenbeziehung gesetzt, so muß bei steigendem Wert des Quotienten (A/Nv)/Rv der Korrekturfaktor verringert werden.

Zu beachten ist hierbei, daß bei beiden Ausführungsformen sowohl die Produkte als auch die Summen der Regelverstärkungsfaktoren und der Korrekturkoeffizienten Kα bzw. α entsprechend der Motordrehzahl Ne und des Drosselöffnungswinkels R in Form einer Funktionsgrafik bzw. Kurve gesetzt werden können.

Die Regelverstärkungsfaktoren können auch nur unter Berücksichtigung des Drosselöffnungswinkels R verändert werden, ohne sie entsprechend der Motordrehzahl Ne zu verändern. Alternativ können die Regelverstärkungsfaktoren auch nur unter Berücksichtigung einer Veränderung der Ansaugluftmenge, bezogen auf eine Veränderung des Drosselöffnungswinkels R, d. h. (A/ Nv)/Rv, verändert werden.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß die Rechenschaltung 404 zur Ermittlung des R 0-Wertes nur einen Wert als Ausgangs-Bezugssignal abgibt, der dem geschlossenen Zustand des Drosselventils 18 entspricht. Mindestens einer der drei Verstärkungswerte KP, KI und KD, die als Proportional-, Integral- und Differentialwert vom Veränderungskreis 392 zur Vorgabe des Regelverstärkungsfaktors abgegeben werden, kann verändert werden.

Nachstehend wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 11 sowie 12A und 12B näher erläutert. Fig. 11 zeigt eine Übersicht über die gesamte Auslegung des Zugkraftreglers, während Fig. 12A und 12B jeweils Funktionseinheiten der Steuerung 21 aus Fig. 11 veranschaulichen. Gleichen Bezugszeichen in Fig. 1 entsprechen auch in Fig. 11 die gleichen Teile, so daß auf eine eingehende Erläuterung derselben hier verzichtet werden kann. Die Anordnung gemäß Fig. 11 entspricht im wesentlichen dem Aufbau gemäß Fig. 1, allerdings mit dem Unterschied, daß ein Ausgangssignal des Öffnungswinkelmessers 20 nur der Steuerung 21 zugeleitet wird, während ein Signal, das die Steuerung an die Motorantriebsschaltung 25 abgibt, der Soll-Winkelgeschwindigkeit ωt entspricht.

Aus Fig. 12A und 12B sind weitere Einzelheiten über den Aufbau der Steuerung 21 zu entnehmen, die hier nun weiter erläutert sind. Die Anordnung gemäß Fig. 12A entspricht genau der Anordnung aus Fig. 2A, so daß auf eine nähere Beschreibung hier verzichtet wird. Die Ansaugluftmengendifferenz A/N = A/ Nt - A/Nr, die die Subtrahierschaltung 37 errechnet, wird einem PID-Regler 41 zugeleitet, der seinerseits eine PID-Regelung anhand der Differenz A/N in der Ansaugluftmenge vornimmt und einen Regelwert errechnet, der der Differenz A/N pro Motorspiel entspricht. Der Ausgang dieses PID-Reglers 41 ist mit einer Multiplikatorschaltung 43 verbunden, in der ein Regelwert mit "Ne/120" multipliziert und anschließend das Produkt entsprechend einer Korrektur-Strömungsmenge Q der Ansaugluft pro Zeiteinheit in einen Regelwert umgesetzt wird.

Diese Multiplikation wird in der vorbeschriebenen Weise zu dem Zweck vorgenommen, den Regelwert in einen auf die Zeiteinheit bezogenen Wert umzusetzen, da A/N einen Wert pro Arbeitsspiel des Motors und der entsprechende Regelwert ebenfalls einen Wert pro Motorspiel darstellt. Der Ausgang der Multiplikatorschaltung 43 ist mit einer Einrichtung 44 bzw. einem Korrekturkreis 44 zur Korrektur des Drosselöffnungswinkels verbunden. Diese Korrekturschaltung 44 empfängt das Öffnungssignal R, d. h. das Ausgangssignal des Öffnungswinkelmessers 20, der den Öffnungswinkel der Drosselklappe 18 hinter dem Luftreiniger 11 erfaßt. Das Ausgangssignal der Schaltung 43 wird in der Korrekturschaltung 44 zur Ermittlung des Korrekturwerts für den Drosselöffnungswinkel mit einem Kehrwert von δQ/δR für den augenblicklichen Drosselöffnungswinkel multipliziert, woraus sich dann der Korrekturwert R für den Drosselöffnungswinkel unter Berücksichtigung des Regelwerts entsprechend der Strömungsmenge Q zur Korrektur der Ansaugluftmenge berechnet.

In diesem Fall bedeutet der Quotient δQ/δR, daß sich die Ansaugluftmenge verändert, wenn die Drosselklappe 18 um eine Winkeleinheit (z. B. 1°) gekippt wird. Der Quotient δQ/δR wird umso kleiner, je größer der Öffnungswinkel der Drosselklappe 18 wird. Wird nun die Drosselöffnung um einen Wert verändert, der einer gleichen Strömungsmenge Q der Ansaugluft entspricht, so wird der Drosselöffnungs-Korrekturwert R durch die Korrekturschaltung 44 zur Veränderung des Drosselöffnungswinkels so korrigiert, daß der Kehrwert von δQ/δR zur Multiplikation herangezogen wird, um die Veränderung des Drosselöffnungswinkels zu vergrößern, da eine Veränderung in der Ansaugluftmenge nach einer Veränderung des Drosselöffnungswinkels R in einem Bereich klein ist, bei dem der Drosselöffnungswinkel R groß ist.

In einem Bereich mit kleinem Drosselöffnungswinkel R dagegen wird der Drosselöffnungs-Korrekturwert R so korrigiert, daß die Veränderung im Drosselöffnungswinkel klein ausfällt, da eine Veränderung in der Ansaugluftmenge nach Veränderung des Drosselöffnungswinkels R groß ist. Der Ausgang der Korrekturschaltung 44 für die Berechnung des neuen Drosselöffnungswinkels ist mit einem Einstellkreis 45 zur Vorgabe der Winkelgeschwindigkeit ωt der Drosselklappe verbunden. Dieser Einstellkreis zur Einstellung von ωt nimmt auf die Funktionskurven gemäß Fig. 3 Bezug, wenn er die Soll-Winkelgeschwindigkeit ωt beim Nachstellen der Drosselklappe 18 so berechnet, daß der Drosselöffnungs-Korrekturwert R erzeugt wird. Die Soll-Winkelgeschwindigkeit ωt wird als Ausgangssignal an die Motorantriebsschaltung 25 weitergeleitet, die die Drehbewegung des Stellmotors 17 entsprechend der Soll-Winkelgeschwindigkeit ωt so berechnet, daß die Winkelgeschwindigkeit beim Ändern der Neigung der Drosselklappe 18 gleich der Soll- Winkelgeschwindigkeit ωt ist.

Nachstehend wird nun die Funktionsweise dieses zweiten Ausführungsbeispiels mit dem vorbeschriebenen Aufbau näher erläutert. Der Funktionsablauf bis zur Abgabe des Signals für die Ansaugluftmengendifferenz A/N aus der Subtrahierschaltung entspricht genau dem Ablauf, wie er im Zusammenhang mit Fig. 2A für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Anschließend führt der PID-Regler 41 die PID-Regelung anhand des Differenzsignals A/N in der Form aus, daß ein Regelwert unter Berücksichtigung der Differenz A/N geliefert wird.

Der Ausgangswert des PID-Reglers 41 wird mit Ne/120 in der Multiplikatorschaltung 43 multipliziert, wobei ein Regelwert unter Berücksichtigung des Korrekturwerts Q für die Ansaugluftströmung pro Zeiteinheit errechnet wird. Außerdem wird der Regelwert, der dem Korrekturwert der Luftströmungsmenge Q pro Zeiteinheit entspricht, mit dem Kehrwert von δQ/δR, der dem augenblicklichen Drosselöffnungswinkel entspricht, in der Drosselöffnungs-Korrekturschaltung 44 multipliziert. Verändert sich nun der Drosselöffnungswinkel um einen Wert, der einer gleichen Ansaugluft-Strömungsmenge Q entspricht, so korrigiert die Korrekturschaltung für den Drosselöffnungswinkel den Wert so, daß eine Veränderung desselben stärker wird, da eine Veränderung in der Ansaugluftmenge nach einer Veränderung des Drosselöffnungswinkels R in einem Bereich klein ist, in dem der Drosselöffnungswinkel R groß ist. Andererseits korrigiert die Schaltung 44 dahingehend, daß eine Veränderung im Drosselöffnungswinkel größer wird, wenn in einem Bereich gearbeitet wird, in dem der Drosselöffnungswinkel R klein ist, da eine Veränderung in der Ansaugluftmenge nach einer Veränderung des Drosselöffnungswinkels R groß ausfällt.

Der von der Korrekturschaltung 44 abgegebene Korrekturwert R für den Drosselöffnungswinkel geht an den Einstellkreis 45 für die Einstellung von ωt, wo die Soll-Winkelgeschwindigkeit ωt berechnet wird, wenn die Drosselklappe 18 so schräg gestellt wird, daß sich der Drosselöffnungs-Korrekturwert R ergibt. Wie bei Fig. 3 wird die Soll-Winkelgeschwindigkeit ωt so eingestellt, daß sie proportional zum Drosselöffnungs- Korrekturwert R ist, wenn der Drosselöffnungs-Korrekturwert R in einen vorgegebenen Bereich fällt, und daß sie auf einen konstanten Wert gesetzt wird, wenn der Korrekturwert R über den vorgegebenen Bereich hinausgeht. Die vom ωt-Einstellkreis 45 vorgegebene Soll-Winkelgeschwindigkeit ωt wird der Motorantriebsschaltung 25 zugeleitet, die die Drehzahl des Stellmotors 17 regelt, der die Kippbewegung der Drosselklappe 18 steuert.

Da die Winkelgeschwindigkeit ωt so eingestellt wird, daß sie proportional zum Drosselöffnungs-Korrekturwert R ist, wenn der Korrekturwert R in den vorgegebenen Bereich fällt, wird somit die Winkelgeschwindigkeit in der Schwenkbewegung der Drosselklappe 18 entsprechend erhöht bzw. gesenkt, wobei der Drosselöffnungs-Korrekturwert R, bezogen auf die Veränderung A/N, berücksichtigt und das Motordrehmoment entsprechend gleichförmig verändert werden. Geht der Drosselöffnungs-Korrekturwert R über den vorgegebenen Bereich hinaus, so wird die Soll-Winkelgeschwindigkeit ωt auf einen konstanten Wert beschränkt, wodurch verhindert wird, daß das Motordrehmoment nach einer raschen Veränderung des Drosselöffnungswinkels ebenfalls rasch geändert wird.

Die Ansaugluft, deren Strömungsmenge durch die Drosselklappe 18 geregelt wird, wird mit Kraftstoff vermischt, der aus einem (nicht dargestellten) Einspritzventil vor dem Einlaßventil 14 eingespritzt wird, worauf das Gemisch in den Verbrennungsraum 16 strömt. Damit entspricht das abgegebene Drehmoment dem Soll-Drehmomentswert Tg.

Beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wurde als Beispiel ein Motor herangezogen, bei dem eine Drosselklappe im Einströmweg angeordnet ist. Die Erfindung läßt sich jedoch auch bei einem Motor einsetzen, bei dem zwei Drosselklappen im gleichen Einströmweg vorhanden sind, wie Fig. 13 veranschaulicht. Gemäß Fig. 13 bezeichnet das Bezugszeichen 181 eine Hauptdrosselklappe, die so geöffnet bzw. geschlossen wird, daß sie mit einem Gaspedal 183 gekoppelt ist; das Bezugszeichen 182 bezeichnet dagegen eine nachgeschaltete Drosselklappe, deren Öffnung bzw. Schließung durch den Stellmotor 17 geregelt wird. Bei einem Motor mit beiden Drosselklappen wird die Soll-Ansaugluftmenge A/Nt anhand des Soll-Motordrehmoments Te erhalten, das man in gleicher Weise wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ermittelt.

Der Proportional-Verstärkungsfaktor KP, der Integral-Verstärkungsfaktor KI und der Differentialverstärkungsfaktor KD des PID-Reglers 391 werden entsprechend der Öffnungsstellung der Drosselklappe 182 wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel so verändert, daß man einen Öffnungswinkel-Korrekturwert R 1 für die nachgeschaltete Drosselklappe 182 erhält. Mit anderen Worten kann die nachgeschaltete Drosselklappe 182 genauso wie die Drosselklappe 18 beim ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel geregelt werden. Der Öffnungswinkel-Korrekturwert R 1 wird zu einem Bezugs-Öffnungswinkel R 10 so addiert, daß ein Sollöffnungswinkel für die nachgeschaltete Drosselklappe 182 berechnet wird, während der Öffnungswinkel der nachgeschalteten Drosselklappe 182 durch eine Motorantriebsschaltung 25 geregelt wird. In diesem Fall läßt sich bei einem System, bei dem die nachgeschaltete Drosselklappe im ungeregelten Zustand in völlig geöffneter Stellung in Warteposition steht, der Bezugsöffnungswinkel R 10 so einstellen, daß er einen Wert annimmt, der dem vollständig geöffneten Zustand entspricht. Außerdem kann der Bezugsöffnungswinkel R 10 auf einen vorgegebenen Öffnungswinkel eingestellt werden, der nicht dem Wert entspricht, der dem völlig geöffneten Zustand zugeordnet ist.

Claims (14)

1. Zugkraftsteuerung, für ein Fahrzeug mit

• - einem Raddrehzahlgeber (22) für die Antriebsräder, der die Umlaufgeschwindigkeit eines Antriebsrades des Fahrzeugs erfaßt,
• - einem Fahrgeschwindigkeitsgeber (23) zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs,
• - einem Schlupfwertgeber (32) zur Erfassung eines Schlupfes der Antriebsräder anhand der Differenz zwischen einem Ausgangssignal des Raddrehzahlgebers (22) und einem Ausgangssignal des Fahrgeschwindigkeitsgebers (23),
• - einem Drosselventil (18) zum Einstellen der in den Motor (12) angesaugten Luftmenge,
• - einem Motordrehzahlgeber (24) zur Erfassung der Drehzahl des Motors (12),
• - einem Ansaugluft-Strömungsmesser (19) zur Erfassung der tatsächlich in den Motor angesaugten Ansaugluftmenge bezogen auf die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen des Motors (12), und
• - einer Drosselklappen-Antriebseinrichtung (25) zum Öffnen/Schließen der Drosselklappe entsprechend dem Soll-Öffnungswinkel, den ein Einstellkreis (40) vorgibt, gekennzeichnet durch
• - einen Einstellkreis (35) zur Einstellung eines Soll- Ausgangsdrehmoments eines Motors (12) des Fahrzeugs anhand eines Ausgangssignals des Schlupfwertgebers (32),
• - einen Einstellkreis (36) zur Einstellung einer Soll-Ansaugluftmenge bezogen auf eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen des Motors (12) entsprechend dem Solldrehmoment, das der Einstellkreis (35) zur Einstellung eines Soll-Ausgangsdrehmoments vorgibt,
• - einen Einstellkreis (39) zum Einstellen eines Korrekturfaktors für den Drosselöffnungswinkel der Drosselklappe (18) anhand der Differenz zwischen der Soll-Ansaugluftmenge, die vom Einstellkreis (36) vorgegeben ist, und der tatsächlich in den Motor angesaugten Ansaugluftmenge, die von dem Ansaugluft-Strömungsmesser (19) vorgegeben ist, und
• - den Einstellkreis (40) zur Einstellung des Soll-Öffnungswinkels der Drosselklappe (18) entsprechend dem Korrekturfaktor für den Drosselöffnungswinkel, den der Einstellkreis (39) vorgibt.

2. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (18) eine nachgeordnete Drosselklappe ist, die in einer Einströmleitung (13) des Motors angeordnet ist, in der sich eine Hauptdrosselklappe befindet, die mit dem Gaspedal des Fahrzeugs gekoppelt und so zum Öffnen/Schließen mit dem Gaspedal gekoppelt ist, daß die Menge der in den Motor (12) angesaugten Luft regelbar ist.

3. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (39) zum Einstellen des Korrekturfaktors für den Drosselöffnungswinkel der Drosselklappe einen Umrechungsregler (391) aufweist, der die Umsetzung der Differenz zwischen der Sollansaugluftmenge, die von dem zugehörigen Einstellkreis (36) vorgegeben ist, und der tatsächlich in den Motor angesaugten Luftmenge, die vom Ansaugluft-Strömungsmesser vorgegeben ist, in den Öffnungswinkel-Korrekturfaktor für die Drosselklappe regelt, und daß eine Einrichtung (392) zum Verändern der Regelungsverstärkung des Umrechnungsreglers entsprechend der Motordrehzahl vorgesehen ist, die der Motordrehzahlgeber (24) vorgibt.

4. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 1, die einen Öffnungswinkelmesser (20) zur Erfassung des augenblicklichen Öffnungswinkels der Drosselklappe (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellkreis (39) zum Einstellen eines Korrekturfaktors für den Drosselöffnungswinkel der Drosselklappe einen Umrechnungsregler (391) aufweist, der die Umsetzung der Differenz zwischen der Sollansaugluftmenge, die von dem zugehörigen Einstellkreis (36) vorgegeben ist, und der tatsächlich in den Motor angesaugten Luftmenge, die vom Ansaugluft-Strömungsmesser vorgegeben ist, in den Öffnungswinkel- Korrekturfaktor für die Drosselklappe regelt, und daß eine Einrichtung (392) zum Verändern der Regelungsverstärkung des Umrechnungsreglers entsprechend dem vom Öffnungswinkelmesser (20) vorgegebenen Wert vorgesehen ist.

5. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (392) zum Verändern der Regelungsverstärkung einen umso größeren Regelungsverstärkungsfaktor setzt, je größer der vom Öffnungswinkelmesser (20) erfaßte Drosselöffnungswinkel ist.

6. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (392) zum Verändern der Regelungsverstärkung eine Einrichtung (395) zum vorläufigen Abspeichern von Daten aufweist, welche die Beziehung zwischen dem Drosselöffnungswinkel und der pro vorgegebener Umdrehungszahl des Motors angesaugten Luftmenge repräsentieren, daß eine Einrichtung (396) zur Berechnung der Veränderung der Ansaugluftmenge entsprechend der in der Speichereinrichtung abgespeicherten Beziehung anhand des Drosselöffnungswinkels, der vom Öffnungswinkelmesser (20) erfaßt ist, und eines Drosselöffnungswerts, der nahezu gleich dem erfaßten Öffnungswinkel ist, vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung (397) zur Vorgabe einer Regelverstärkung einen umso kleineren Regelverstärkungsfaktor setzt, je größer die Veränderung in der Ansaugluftmenge ist, die von der Einrichtung (396) zur Berechnung der Veränderung der Ansaugluftmenge vorgegeben ist.

7. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (395) zum vorläufigen Abspeichern von Daten, die Daten entsprechend der Motordrehzahl erfaßt, und daß die Einrichtung (396) zur Berechnung der Veränderung der Ansaugluftmenge die Veränderung der Ansaugluftmenge entsprechend der in der Datenspeichereinrichtung (395) erfaßten Beziehung aus dem Drosselöffnungswinkel berechnet, den der Öffnungswinkelmesser (20) erfaßt, sowie aus dem Drosselöffnungswinkel, der nahezu gleich dem erfaßten Öffnungswinkel ist, und aus der Motordrehzahl, den der Motordrehzahlgeber (24) erfaßt.

8. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (392) zum Verändern der Regelungsverstärkung des Umrechungsreglers ein Mittel (393) aufweist, in dem der Regelungsverstärkungsfaktor in Beziehung zu der vom Motordrehzahlgeber (24) erfaßten Motordrehzahl gesetzt ist, sowie eine Einrichtung (396), in der der Regelungsverstärkungsfaktor, den das Mittel (393) vorgibt, entsprechend der Veränderung der Ansaugluftmenge, die durch die Einrichtung (396) zur Berechnung der Veränderung der Ansaugluftmenge vorgegeben ist, so veränderbar ist, daß der Regelungsverstärkungsfaktor bei gleicher Motordrehzahl auf einen umso kleineren Wert gesetzt wird, je größer die Veränderung ist.

9. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umrechungsregler (391) der Öffnungswinkel-Korrekturfaktor für die Drosselklappe anhand eines proportionalen Wertes zugleitet wird, der durch Multiplikation eines ersten vorgegebenen Koeffizienten mit der Differenz zwischen der Soll-Ansaugluftmenge, die vom entsprechenden Einstellkreis (36) vorgegeben ist, und der tatsächlich in den Motor angesaugten Luftmenge, den der Luftströmungsmesser (19) erfaßt, erhalten wird, sowie ein Wert, der durch Mulitplikation einen zweiten vorgegebenen Koeffizienten mit einem Integralwert der Differenz erhalten wird, und ein Wert, der bei der Multiplikation eines dritten vorgegebenen Koeffizienten mit einem Differentialwert der Differenz entsteht, und daß ferner die Einrichtung (392) zur Veränderung der Regelungsverstärkung den Regelungsverstärkungsfaktor dadurch verändert, daß sie mindestens einen der vorgegebenen drei Koeffizienten verändert.

10. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellkreis (40) zum Einstellen des Soll-Drosselöffnungswinkels eine Einrichtung (402) zur Vorgabe eines vorgegebenen Bezugsöffnungswinkels sowie eine Addierschaltung (401) aufweist, welche den von der Einrichtung (402) vorgegebenen Bezugsöffnungswinkel zum Drosselöffnungs-Korrekturwert addiert, den die Einrichtung (44) vorgibt, woraus sich der Sollöffnungswinkel für die Drosselklappe (18) errechnet.

11. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (402) zur Vorgabe eines Bezugsöffnungswinkels einen Öffnungswinkelwert setzt, der der völlig geschlossenen Drosselklappe als Bezugsöffnungswert entspricht.

12. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (402) zur Vorgabe eines Bezugsöffnungswinkels eine Datenspeichereinrichtung (403) zum vorläufigen Abspeichern der Daten aufweist, die einer Beziehung zwischen dem Öffnungswinkel der Drosselklappe und der angesaugten Luftmenge pro vorgegebener Anzahl von Umdrehungen des Motors entsprechen, sowie eine Einrichtung (404) zur Berechnung des Öffnungswinkels der Drosselklappe entsprechend der Soll- Ansaugluftmenge, die der Einstellkreis (36) vorgibt, als Bezugsöffnungswert anhand der in der Datenspeichereinrichtung (403) erfaßten Daten.

13. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeichereinrichtung (403) die Daten entsprechend der Motordrehzahl erfaßt, und daß die Einrichtung (404) zur Berechnung des Öffnungswinkels der Drosselklappe den Öffnungswinkel der Drosselklappe entsprechend der Motordrehzahl vorgibt, die der Motordrehzahlgeber (24) erfaßt, und entsprechend der Soll-Ansaugluftmenge, die der Einstellkreis (36) zur Einstellung der Soll-Ansaugluftmenge vorgibt, wobei der Öffnungswinkelwert als Bezugsöffnungswinkelwert auf Grundlage der in der Datenspeichereinrichtung (403) erfaßten Daten gilt.

14. Zugkraftsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrgeschwindigkeitsgeber (23) die Umdrehungsgeschwindigkeit eines angetriebenen Rades des Fahrzeugs als Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt.