DE4108751C2

DE4108751C2 - Steuerungssystem für Fahrzeuglichtmaschine

Info

Publication number: DE4108751C2
Application number: DE4108751A
Authority: DE
Inventors: Masami Nagano; Takeshi Atago; Masahide Sakamoto; Yuichi Mori
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2011-03-19
Also published as: US5256959A; KR910017727A; KR100189692B1; JP2528995B2; DE4108751A1; JPH03270700A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für die Lichtmaschine eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1; ein solches Steuersystem ist aus der JP-60-16195 A bekannt.

Die Steuerung einer im Fahrzeug angebrachten Lichtmaschine zur Erzeugung von Energie, indem sie von der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs in Drehung versetzt wird, wird grundsätzlich mittels einer Unterbrechungssteuerung des Feldstromes durchgeführt, wobei als Steuerungseinheit eine IC- Regelung verwendet wird. Die IC-Regelung erfaßt die Klemmspannung der von der Lichtmaschine geladenen Batterie und ruft zur Energieerzeugung einen Feldstrom hervor, wenn die Klemmspannung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist und beendet die Energieerzeugung, indem der Feldstrom abgeschnitten wird, wenn die Klemmspannung höher als der vorbestimmte Wert wird. Änderungen der elektrischen Belastung der Lichtmaschine führen zu einer Änderung der Klemmspannung und erfordern somit ein Nachregeln des Feldstroms, was mittelbar zur Veränderung der Motorlast führt.

In der Patentschrift EP 0 106 539 A2 wird eine Steuereinheit beschrieben, die zur Vermeidung plötzlicher Änderung der Motorlast über eine Vorrichtung zur Kontrolle der Nachregelung des Feldstroms verfügt, die innerhalb eines festen Zeitintervalls den Feldstrom allmählich vom ursprünglichen auf den neuen Wert einregelt. Die Änderungsrate des Feldstroms und somit der Motorlast ist nur von der elektrischen Last abhängig. Die Berücksichtigung der Motorlast in unterschiedlichen Fahrsituationen, beispielsweise dem Anlassen, Anfahren oder Beschleunigung sowie dem Zuschalten einer Klimaanlage, bei denen die Reaktion des Motors auf Laständerungen sehr wohl unterschiedlich ist, ist mit der oben beschriebenen Vorrichtung nicht möglich.

Aus der Druckschrift JP-A-Nr. 60-16195 ist eine Steuerungseinheit für eine im Fahrzeug vorhandene Lichtmaschine bekannt, die auch Motorparameter zur Steuerung der Lichtmaschine benutzt. In dieser Steuerungseinheit wird ein Mikrocomputer verwendet wird, der die gesamte Steuerung der Energieerzeugungstätigkeit der Lichtmaschine in zufriedenstellender Weise gemäß dem Maschinenzustand, dem Zustand der elektrischen Last und der Klemmspannung übernimmt. Aus dem in Fig. 1 dargestellten Schaltkreis erkennt man, daß, beispielsweise zum Erkennen des Anschaltens der Klimaanlage, der Fahrzeugscheinwerfer usw., eine aus einem Mikrocomputer bestehende Steuerungseinheit zur Erfassung des Betriebszustandes des Fahrzeugmotors oder des Zustands der elektrischen Last mittels Sensoren die Betriebsparameter des Motors verwendet. Auf der Grundlage des erfaßten Motorbetriebszustandes oder des erfaßten Zustandes der elektrischen Belastung steuert die Steuerungseinheit die Energieerzeugung der Fahrzeuglichtmaschine, indem der Soll spannungswert eines Reglers zur Steuerung der Leistungserzeugung in zwei Stufen umgeschaltet wird.

Mit dem zuletzt genannten Beispiel einer vorbekannten Steuerungseinheit einer Fahrzeuglichtmaschine ist eine verbesserte Steuerung möglich, indem eine Gesamtsteuerung der Energieerzeugung durchgeführt wird und indem der Motorbetriebszustand und der Zustand einer elektrischen Belastung erfaßt wird. Sie besteht aber lediglich darin, den Sollwert eines Reglers zur Steuerung der Energieerzeugung der Lichtmaschine in zwei Stufen umzuschalten. Da sich während der Energieerzeugung die Belastung der Lichtmaschine stufenweise ändert, können aber bei einem derartigen Verfahren, insbesondere während des Leerlaufs, eine Veränderung der Drehzahl sowie Motorvibrationen auftreten, da hier der Drehantrieb der Lichtmaschine während der Energieerzeugung als Last für den Motor wirkt. Anders ausgedrückt wird selbst dann, wenn der Sollwert umgeschaltet wurde, weiterhin ein Feldstrom zugeführt, wenn die Batterie den Sollwert noch nicht erreicht hat, so daß die Lichtmaschine weiterhin Energie erzeugt, was erst abgestellt wird, wenn der Sollwert überschritten wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerungssystem für eine Fahrzeuglichtmaschine anzugeben, mit dem Drehzahlschwankungen bei einem Lastwechsel verhindert werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 11 sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Das erfindungsgemäße Steuerungssystem für die Lichtmaschine steuert den Feldstrom zur Steuerung der Leistungserzeugung in der Lichtmaschine gemäß einem vorbestimmten Muster, das einer Veränderung der mechanischen Belastung der Brennkraftmaschine entspricht, auf der Grundlage der Erkenntnis, daß die Lichtmaschine während der Energieerzeugung als eine mechanische Last der Brennkraftmaschine wirkt.

Erfolgt an der Brennkraftmaschine ein plötzlicher Lastwechsel, ist es der Brennkraftmaschine im allgemeinen nicht möglich, der Laständerung augenblicklich zu folgen, so daß die Motordrehzahl erst dann, wenn sie einen unstabilen Zustand mit Auf- und Abwärtsvariationen der Drehzahl durchlaufen hat, einen der mechanischen Last entsprechenden stabilen Betriebszustand erreicht. Diese Veränderungen der Brennkraftmaschine im unstabilen Zustand führen zum sogenannten Rütteln, was eine Schwingung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ist und was dem Fahrzeugfahrer unangenehm ist.

Erfindungsgemäß wird die oben beschriebene Laständerung durch Steuerung der Leistungserzeugung der Lichtmaschine bzw. durch Steuerung des Feldstromes reduziert. Es ist dann möglich, den mechanischen Lastwechsel an die Lastwechsel- Antwortkennlinie der Brennkraftmaschine mittels Steuerung des Feldstromes auf der Grundlage eines vorbestimmten Musters, das für die Art des mechanischen Lastwechsels ge eignet ist, anzupassen. Trotz sich verändernder mechanischer Belastung der Brennkraftmaschine ist es mit einer derartigen Anordnung möglich, den Betrieb der Motorlichtmaschine so zu steuern, daß sie an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepaßt ist. Es kann aber auch eine Veränderung der elektrischen Belastung der Fahrzeuglichtmaschine entsprechend dem oben beschriebenen vorbestimmten Muster gesteuert werden, wenn der Feldstrom geändert werden muß, so daß es auch dann möglich ist, wie schon weiter oben beschrieben, den Betrieb der Lichtmaschine an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine anzupassen.

Im folgenden werden einzelne Ausführungsformen der Erfindung bezugnehmend auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der Motorsteuereinheit ECU (engine control unit), die erfindungsgemäß für das Steuerungssystem der Lichtmaschine ein wichtiger Teil ist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Gesamtstruktur des Steuerungssystems;

Fig. 3 ein Schaltdiagramm, das die Feldstromsteuerungseinrichtung zeigt;

Fig. 4 ein Signaldiagramm zur Erklärung der Tätigkeit der Steuerungseinheit der Feldstromsteuerungseinrichtung;

Fig. 5 bis 7 Signaldiagramme zur Erläuterung der Bedeutung, Form und Arbeitsweise der Ausschalttastsignale, die für die vorliegende Erfindung sehr wichtig sind;

Fig. 8 ein Signaldiagramm, das die Reaktion des Steuerungssystems zeigt, wenn die elektrische Last plötzlich zunimmt;

Fig. 9 die Beziehung zwischen dem Feldstrom zur Steuerung der elektrischen Last, wenn sie plötzlich zunimmt, und dem Ausschalttastwert;

Fig. 10 ein Signaldiagramm zur Erklärung der Arbeitsweise, wenn die Klimaanlage belastet wird;

Fig. 11 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Ausschalttastverhältnis zeigt;

Fig. 12 ein Signaldiagramm zur Erklärung der Notwendigkeit des Einstellens des anfänglichen Ausschaltbereichs des Ausschalt-Tastsignals;

Fig. 13 ein Signaldiagramm, das die Arbeitsweise des Steuerungsabschnitts zu Beginn der Motortätigkeit zeigt;

Fig. 14 eine Kennlinie, bei der ein Drehzahl-Übergangszustand zum Zeitpunkt des Startens der Motortätigkeit dargestellt ist;

Fig. 15A, 15B und 15C Diagramme, die andere Steuerungssysteme für den obigen Anfangszustand zeigen;

Fig. 16 ein Signaldiagramm zur Darstellung der Arbeitsweise des Steuerungssystems zu Beginn der Fahrzeugbewegung;

Fig. 17A, 17B und 17C Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Steuerungssystems beim Beschleunigen; und

Fig. 18 bis 22 Flußdiagramme der verschiedenen Tätigkeiten des Steuerungssystems.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Gesamtsteuerungssystems für eine Fahrzeuglichtmaschine. Die Brennmaschine 1 des Fahrzeugs umfaßt eine Abtriebswelle 11 zur Weitergabe des Drehmoments. Sie ist mechanisch mit der Lichtmaschine 3 des Fahrzeugs über einen Keilriemen und entsprechende Riemenscheiben, die nicht in der Zeichnung dargestellt sind, verbunden. Die Lichtmaschine 3 umfaßt einen Läufer mit einer Feldwicklung 31 am Umfang des Generators und einen Ständer, der mit einer dreiphasigen Wicklung 32 bewickelt ist, die dem äußeren Umfang des Ständers gegenüberliegt. Der Läufer wird synchron zur Kurbelwelle des Motors 1 in Drehbewegung versetzt. Die dreiphasige Wicklung 32 der Lichtmaschine 3 ist mit einer Umwandlungsschaltung 33 verbunden, die hier aus sechs seriell und parallel geschalteten Dioden besteht und die einen dreiphasigen Wechselstrom der Lichtmaschine gleichrichtet, um ihn einer Batterie 4 zu deren Ladung zuzuführen.

Die Fahrzeuglichtmaschine umfaßt außerdem eine Feldstromsteuerungseinrichtung 5, die die Batteriespannung (V_B) erfaßt und die Ausgangsspannung der Fahrzeugbatterie 4 einstellt. Die Feldstromsteuerungseinrichtung 5 steuert die Energieerzeugung, indem sie den Feldstrom I_f erhöht, wenn die Batteriespannung V_B gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist und den Feldstrom I_f verringert, wenn die Batteriespannung V_B kleiner als der vorbestimmte Wert V_Thr ist. Aus der Zeichnung sieht man, daß die Feldstromsteuerungseinrichtung 5 einen Leistungstransistor TR aufweist, der seriell zur Feldwicklung 31 geschaltet ist, und daß sie den Feldstrom I_f steuert, indem der Leistungstransistor TR unterbrochen wird. Genauer gesagt wird dabei von einer Ansteuerungsschaltung 50, die noch genauer zu beschreiben ist, zum An- und Abschalten des Leistungstransistors TR ein Ansteuerungsimpuls P_d an der Basis des Leistungstransistors TR angelegt. Eine mit FD bezeichnete Freilaufdiode (flywheel diode) ist parallel zur Feldwicklung 31 geschaltet und schützt den Leistungstransistor TR vor der beim Abschalten des Feldstromes I_f in der Feldwicklung 31 erzeugten gegenelektromotorischen Kraft.

Wie allgemein bei Kraftfahrzeugen üblich, wird das mit der Brennkraftmaschine 1 erzeugte Drehmoment über ein Getriebe 2 an die Antriebsräder 6 übertragen. In Fig. 2 ist als Beispiel eine Vierzylindermaschine mit Mehrpunkteinspritzung dargestellt, die vier Einspritzdüsen 51 und zur Steuerung der jedem Zylinder zugeführten Treibstoffmenge Steuerungseinheiten 52 hat. Jeder Zylinder des Motors hat eine Zündkerze 53, die zur Zündung Funken mittels einer hohen Spannung erzeugt, die in der Reihenfolge der zu zündenden Zylinder von einem Zündverteiler 54, der eine Zündspule umfaßt, verteilt wird, so daß der eingespritzte und komprimierte Kraftstoff verbrennt. Die Einspritzdüse 51 und die Zündkerzen 53 werden von der Motorsteuereinheit ECU 8 gesteuert, die die gesamte Brennkraftmaschine steuert. Um den Kraftstoff unter Druck zu setzen und ihn den Einspritzdüsen 51 zuzuführen, ist in Fig. 2 eine in den Tank 7 eingelassene Kraftstoffpumpe 71 dargestellt. Über eine Kraftstoffpumpen- Steuerungseinheit 72 steuert die ECU 8 auch den Betrieb der Kraftstoffpumpe 71.

Aus Fig. 2 erkennt man, daß die ECU zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1 durch einen Mikrocomputer aufgebaut ist. Die ECU umfaßt eine Zentraleinheit (CPU) 81 zum Durchführen von Tätigkeiten aller Art, einen Speicher für wahlfreien Zugriff (RAM) 82 zum zeitweiligen Speichern der für die verschiedenen Tätigkeiten benötigten Daten, sowie einen Nurlesespeicher (ROM) 83, um Programme und benötigte Daten zu speichern. Zusätzlich und unabhängig von diesen Einheiten ist außerdem eine kombinierte, integrierte Ein- und Ausgabeschaltung (E/A-LSI) 84 vorgesehen. Die E/A-LSI 84 umfaßt die verschiedensten Arten von für die Steuerung der Brennkraftmaschine 1 benötigten Parameter und Daten und gibt sie an den Mikrocomputer weiter. Unter anderem umfaßt die E/A-LSI 84 einen A/D-Wandler, um analoge Signale, wie beispielsweise die Batteriespannung V_B, in digitale Signale umzuwandeln. Auf der Grundlage der Berechnungen des Mikrocomputers erzeugt die E/A-LSI 84 außerdem Steuerungssignale zum Ansteuern der verschiedensten Arten von Stellgliedern.

Um die für die mittels der ECU 8 durchzuführende Steuerung notwendigen Parameter und Daten der Brennkraftmaschine zu erfassen, sind diverse Baugruppen vorgesehen, unter anderem ein Luftflußmeßgerät (beispielsweise ein Hitzdraht-Luft flußsensor) 101 zur Erfassung der Menge Q der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft, ein Wassertemperatur sensor 102 zur Erfassung der Wassertemperatur T_W des Kühlwassers, ein Drosselsensor 103 zur Erfassung des Öffnungsgrades R der Drosselklappe, ein Sauerstoffsensor 104 zur Erfassung des Sauerstoffgehalts O₂ im Abgas, um das Luft- Kraftstoff-Verhältnis (A/F) des angesaugten Gemisches zu steuern, ein Kurbelwellensensor 105 zur Erzeugung eines impulsartigen Ausgangssignals n nach jedem vorbestimmten Rotationswinkel (beispielsweise ein Grad) der Kurbelwelle 11, um den Drehwinkel und die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu erfassen, ein Leerlaufschalter 106 zur Erfassung des Leerlaufzustandes S_I des Motors aufgrund des Betätigungs winkels des Fahrpedals oder des Winkels der Drosselklappe, und ein Starterschalter 107 zur Erfassung eines Eingangssignals S_S des Anlassers, um den Motor anzulassen. Das Getriebe 2 weist außerdem einen Auskuppelschalter 108 auf, um den ausgekuppelten Zustand S_N bzw. den nicht ausgekuppelten Zustand zu erfassen.

Zusätzlich zu den verschiedenen vorgenannten Betriebsparametern und Daten der Brennkraftmaschine wird der ECU 8 die Batteriespannung V_B der Fahrzeugbatterie 4 zugeführt, ein Ausgangssignal des Stromsensors 42 zur Erfassung des Laststroms I_l, der den elektrischen Lasten 41, wie beispielsweise den mit der Fahrzeugbatterie 4 verbundenen Scheinwerfern, zugeführt wird, sowie das Ausgangssignal eines Stromsensors 35 zur Erfassung des Feldstroms I_f, der der Feldwicklung 31 der Lichtmaschine 31 zugeführt wird. Die Stromsensoren 42 und 35 können beispielsweise Hall-Sensoren sein.

Die ECU 8 umfaßt außerdem ein Ausgangssignal A eines Klimaanlagen-Lastschalters 92 zur Erfassung des Betriebs einer elektromagnetischen Kupplung 91, die den mit der Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine verbundenen Kompressor 9 der Klimaanlage an- und abkoppelt, so daß entschieden werden kann, ob die Klimaanlage an- oder ausgeschaltet ist.

In der obigen Anordnung erfaßt die Feldstromsteuerungseinrichtung 5 der Klemmspannung V_B der Fahrzeugbatterie, vergleicht sie mit einem vorbestimmten Referenzwert und steuert den Feldstrom I_f mittels Unterbrechungen, um so die Energieerzeugung der Fahrzeuglichtmaschine 3 zu steuern. Zwischenzeitlich empfängt die ECU 8 die von den oben beschriebenen Sensoren und Schaltern ausgegebenen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und führt vorbestimmte Tätigkeiten aus. Auf der Grundlage dieser Tätigkeiten steuert die ECU 8 dann in geeigneter Weise die verschiedenen Stellglieder (im beschriebenen Beispiel: Einspritzdüsen zur Steuerung des zugeführten Kraftstoffs, Zündkerzen zum Zünden und Verbrennen des zugeführten Kraftstoffs und eine Treibstoffpumpe zum Zuführen von unter Druck stehendem Treibstoff an die Einspritzdüsen), um den Betrieb der Brennkraftmaschine in bekannter Weise zu steuern.

Erfindungsgemäß steuert die ECU 8 nicht nur den Betrieb der Brennkraftmaschine, sondern auch die Energieerzeugung der Fahrzeuglichtmaschine 3. Von einem Ausgangsanschluß der E/A-LSI 84 der ECU 8 (rechte Seite der E/A-LSI 84 in Fig. 2) wird ein Steuerungsimpuls P ausgegeben und an den Eingangsanschluß C der Steuerungsschaltung 50 der Feldstromsteuerungseinrichtung 5 angelegt.

In Fig. 3 ist die Steuerungsschaltung 50 genau dargestellt. Die Klemmspannung V_B der Fahrzeugbatterie 4 wird an die Klemme S der Steuerungsschaltung 50 angelegt, mit dem Eingangs anschluß S sind zwei seriell miteinander verbundene Spannungsteilerwiderstände 501 und 502 verbunden. Sie teilen die Spannung und eine an ihrem Verbindungspunkt auftretende Spannung wird an den invertierenden Eingang (-) eines Komparators 503 angelegt. Gleichzeitig wird, indem beispielsweise ein Schlüsselschalter 55 geschlossen wird, von einem IG-Eingangsanschluß eine Spannung an den nicht invertierenden Eingang (+) des Komparators 503 angelegt, wobei eine konstante, an einer Zenerdiode 504 anliegende Spannung Vz mittels Spannungsteilerwiderständen 505 und 506 geteilt wird und als Referenzspannung V_Th angelegt wird. Zwischen den Schlüsselschalter 55 und die Zenerdiode 504 ist ein Widerstand 507 geschaltet.

Der Ausgang des Komparators 503 ist mit einem Eingangsanschluß eines UND-Gatters 508 verbunden, das eine logische Verknüpfung bildet, und der Ausgang des UND-Gatters 508 ist mit der Basis eines Transistors 509 verbunden. Der von der ECU 8 kommende Steuerungsimpuls P trifft auf den anderen Eingangsanschluß des UND-Gatters 508 über die Anschlußklemme C. Über einen Kollektorwiderstand 510 und den IG- Eingangsanschluß ist der Kollektor des Transistors 509 mit der Batterie 4 verbunden, und der Ausgang des Emitters wird an die Basis des Leistungstransistors TR der Leistungserzeugungs- Steuerungseinheit 5 angelegt.

Bezugnehmend auf Fig. 4 wird die Arbeitsweise der Feldstromsteuerungseinrichtung 5 kurz erklärt. Der Komparator 503 vergleicht eine in Fig. 4(a) dargestellte Batteriespannung V_B mit der vorbestimmten Referenzspannung V_Th und erzeugt ein AN-Ausgangssignal (beispielsweise derselben Spannung wie die der Spannungsquelle Vcc), wenn V_B<V_Th und erzeugt ein AUS-Ausgangssignal (0 V), wenn V_BV_Th, wie in Fig. 4(b) dargestellt.

Der von der ECU 8 stammende, in Fig. 4(d) dargestellte Steuerungsimpuls P wird an den Anschluß C angelegt, und zwar gemäß einem Ausschalt-Tastsignal D_off, das beginnend bei einem Zeitpunkt t₁, wie in Fig. 4(c) dargestellt, sich nach einem vorbestimmten Muster ändert, Genaueres wird später erläutert.

Als Ausgabe liefert die UND-Schaltung 508 das logische Produkt des Ausgangssignals C des Komparators 503 und des Steuerungsimpulses P, so daß sich, wie in Fig. 4(e) dargestellt, ein Ausgangssignal E als Ergebnis einstellt. Das Signal E wird an die Basis des Leistungstransistors TR zur Steuerung der Unterbrechung des Feldstromes I_f der Lichtmaschine 3 über einen Transistor 507 ausgegeben, so daß der Leistungstransistor TR unterbrechungsgesteuert ist und sich eine Steuerung des Feldstromes I_f ergibt, wie in Fig. 4(f) dargestellt.

Bezugnehmend auf Fig. 5 wird das Ausschalt-Tastsignal D_off, das von der ECU 8 wie in Fig. 4(c) dargestellt erzeugt wird, erklärt.

Das Ausschalt-Tastsignal D_off beschreibt die Zeitabhängigkeit (Muster) des AN-AUS-Verhältnisses (Tastverhältnis) des über die UND-Schaltung 508 an den Leistungstransistor TR ausgegebene Steuerungsimpuls P, und der Wert D_off (%) ergibt sich durch folgenden Ausdruck:

D_off = T_off/(T_on + T_off)

Wenn der Wert des Ausschalt-Tastsignals D_off groß ist, ist die Ausschaltzeit (Unterbrechungszeit) des Leistungstransistors TR lang, so daß sich eine Verringerung des Feld stromes I_f ergibt. Ist andererseits der Wert von D_off klein, ist die Anschaltzeit (leitender Zustand) des Leistungs transistors lang, so daß der Feldstrom I_f zunimmt.

Erfindungsgemäß wird die Energieerzeugung der Fahrzeug lichtmaschine 3 durch Eingabe des Ausschalt-Tastsignals D_off in den Eingangsanschluß C der Steuerungsschaltung 50 der Feldstromsteuerungseinrichtung 5 gesteuert. Wie aus Fig. 6 zu sehen ist, hat das Ausschalt-Tastsignal D_off einen dreiecksförmigen Verlauf oder einen viereckigen Verlauf, indem der obere Bereich eines Dreiecks im Zeitverlauf abgeschnitten ist. Das Muster des Ausschalt-Tastsignals D_off umfaßt einen anfänglichen Unterbrechungsbereich SD, der einen Unterbrechungsbetrag der anfänglichen Energieerzeugung darstellt, einen Verzögerungsbereich oder Verzögerungsabschnitt TD, in dem der Wert SD beibehalten wird, und einen Dämpfungsbereich oder Dämpfungsabschnitt RD, der kontinuierlich abnimmt. In jedem dieser Bereiche können deren Werte verschieden gesetzt werden, was durch gestrichelte Linien in Fig. 6 gezeigt ist. Der Maximalwert von SD sei beispielsweise 100%, und das Muster von D_off wird dreiecksförmig, wenn der Wert von TD gleich Null (0) ist.

Fig. 7(a), (b) und (c) zeigen ein dreiecksförmiges Muster zur langsamen Reduzierung des Ausschalt-Tastsignals D_off von 100% (zum Zeitpunkt t₁) auf 0% (zum Zeitpunkt t₂), was eine Änderung der Wellenform des Steuerungsimpulses P und eine Änderung des Stromes I_TR (Mittelwert), der durch den Leistungstransistor TR unterbrochen wird, zur Folge hat. Aus den obigen Wellenformen sieht man, daß dann, wenn D_off von 100% auf 0% abnimmt, die Ausschaltzeit des obigen Steuerimpulses P kleiner wird und andererseits die Anschaltzeit zunimmt. Wenn das Ausschalt-Tastsignal D_off an den Eingangsanschluß der Steuerungseinheit 50 der Feldstromsteuerungseinrichtung 5, die den Leistungstransistor TR so steuert, daß der Feldstrom I_f einen vorbestimmten Wert einnimmt, angelegt wird, nimmt der Mittelwert des durch den Leistungstransistor TR fließenden Stroms I_TR auf 0 (A) ab, wenn das D_off-Signal eingegeben wird (t₁). Danach nimmt der Mittelwert des Stromes I_TR langsam wieder zu und kehrt zu einem Zeitpunkt t₂′ vor dem Zeitpunkt t₂ auf seinen alten Wert zurück, wenn D_off Null (0) wird. Anders ausgedrückt wird das Ausschalt-Tastsignal D_off dem Leistungstransistor-Steuerungssignal, das durch Erfassung der Batterieklemmspannung V_B erzeugt wurde, überlagert, und gemäß einem Muster wird das Ausschalt-Tastsignal D_off nur dann zwangsweise in einen Ausschaltzustand gesetzt, wenn der Leistungstransistor TR leitet, so daß der Feldstrom I_f verringert wird.

Bezugnehmend auf Fig. 1 wird der erfindungsgemäße Steuerungsvorgang bei der Leistungserzeugung im Steuerungssystem für die Lichtmaschine beschrieben. Der zu beschreibende Vorgang wird in der CPU 81 und anderen Einheiten innerhalb der ECU 8, die in Fig. 2 dargestellt ist, durchgeführt, genaue Flußdiagramme werden später erläutert.

Auf der Grundlage verschiedener eingegebener Betriebsparameter steuert die CPU 81 der ECU 8 die Brennkraftmaschine 1 und erfaßt gleichzeitig einen auf die Brennkraftmaschine wirkenden Lastwechsel und entscheidet über die Art der angelegten Lasten (Block 1001).

Wenn zum Zeitpunkt t₁ gleichzeitig elektrische Belastungen durch die Scheinwerfer und andere Einheiten auftreten, nimmt der von der Batterie 4 stammende, zu den Lasten flie ßende Strom I_l plötzlich zu, wie in Fig. 8(b) dargestellt. Der Stromsensor 42 (Fig. 2) beobachtet dann den Änderungszustand des Laststroms I_l, beispielsweise dI_l/dt, um das Anliegen einer elektrischen Last zu erfassen, gleichzeitig wird ein Flag der Erfassung der elektrischen Last gesetzt, wie in Fig. 8(a) gezeigt.

Allgemein gilt, daß, wenn ein großer Laststrom fließt, die Klemmspannung V_B der Fahrzeugbatterie 4 abnimmt, dementsprechend versucht die Feldstromsteuerungseinrichtung 5 den Feldstrom I_f zu erhöhen, um die Energieerzeugung der Lichtmaschine 3 (wie durch gestrichelte Linie in Fig. 8(d) gezeigt) ebenfalls zu erhöhen. Während der Energieerzeugung wirkt die Lichtmaschine 3 als Last für die Brennkraftmaschine 1, und demzufolge wird das plötzliche Einschalten einer elektrischen Last als plötzliche Belastung der Brennkraftmaschine 1 wirken. Demzufolge nimmt die Drehzahl N plötzlich ab und kehrt zu ihrer ursprünglichen Drehzahl (beispielsweise der Leerlaufdrehzahl) nach einigen Auf- und Abschwingungen wieder zurück, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 8(c) dargestellt.

Solche Änderungen der Drehzahl N (Schwingungen) auf einen plötzlichen elektrischen Lastwechsel (plötzliche Zunahme) hin sind für den Fahrer unangenehm und verschlechtern die Fahrbarkeit des Fahrzeugs. Um dieses Problem zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der Feldstrom I_f der Lichtmaschine 3, der an sich versuchen würde, plötzlich die Menge der erzeugten Energie zu erhöhen, schrittweise während einer Periode beginnend beim Zeitpunkt (t₁), wenn die elektrische Last plötzlich geändert wird (siehe durchgezogene Linie in Fig. 8(d)), geändert, um den auf die Brennkraftmaschine wirkenden Lastwechsel zu glätten, so daß die Schwingungen der Drehzahl N verringert werden (siehe durchgezogene Linie in Fig. 8(c)).

Wieder bezugnehmend auf Fig. 1 setzt auf die Beurteilung der Lastwechselart hin wie vorher beschrieben die ECU 8 ein geeignetes Muster für das Ausschalt-Tastsignal D_off fest, was den Pegel des anfänglichen Ausschaltwertes SD umfaßt, die Länge des Verzögerungsbereichs TD und die Neigung des Dämpfungsbereichs RD (wie in den Blöcken 1002, 1003 und 1004 dargestellt).

Bei einer plötzlichen Zunahme der elektrischen Last wird beispielsweise die Länge des Verzögerungsbereichs TD zu Null (0) gesetzt und der Pegel des anfänglichen Ausschalt wertes SD entschieden (Block 1002). Somit erhält man den Wert des Feldstromes I_f, der unmittelbar vor Zuschaltung der elektrischen Last zum Zeitpunkt t₁ herrscht, durch die Ausgabe des Stromsensors 35 (Fig. 2), und ein Wert des Ausschalt- Tastsignals D_off entsprechend diesem Wert wird erhalten, indem er als anfänglicher Ausschaltwert SD gesetzt wird. Grundsätzlich herrscht zwischen dem Wert des Feldstromes I_f und dem Ausschalt-Tastsignal D_off die in Fig. 9 dargestellte Beziehung. Sie kann auch in einfacher Weise realisiert werden, indem sie im ROM 83, das ein Speicher der ECU 8 ist, gespeichert und ausgelesen wird, indem der unmittelbar vorher erfaßte Wert des Feldstromes I_f als Parameter verwendet wird.

Dann setzt die ECU 8 die Neigung dD/dt des Dämpfungsbereiches RD fest (Block 1004). Die Zunahme einer Last wird hier dann aus der Neigung (dI₁/dt) des Laststromes I₁ abgeschätzt, der sich plötzlich ändert, und dann wird beispielsweise eine der Lastzunahme entsprechende Neigung (dD/dt) des Dämpfungsbereiches gesetzt, oder die Neigung kann auf einen vorbestimmten Wert festgelegt werden. Gemäß dem oben festgesetzten Muster des Ausschalt-Tastsignals D_off gibt die ECU 8 mittels des E/A-LSI 84 den Steuerungsimpuls P aus und steuert den Feldstrom I_f mit der Feldstromsteuerungseinrichtung 5, um die Energieerzeugung der Fahrzeuglichtmaschine 3 zu steuern. Somit wird der Feldstrom I_f allmählich entsprechend der Last vom gegenwärtigen Wert I_f1 zum Wert I_f2 erhöht, unabhängig von einer plötzlichen Zunahme der elektrischen Last oder der Zunahme der Last von I₁, wie mit der durchgezogenen Linie in Fig. 8(d) dargestellt. Demzufolge wird die Änderung der Belastung der Brennkraftmaschine 1 durch die Lichtmaschine 3, die ja eine mechanische Belastung entsprechend der Menge der erzeugten Energie ist, geglättet, so daß sich eine gleichmäßigere Drehzahl ergibt, bei der insbesondere keine Auf- und Abschwingungen der Drehzahl N (beispielsweise der Leerlaufdrehzahl während des Leerlaufs) stattfindet, wie in Fig. 8(c) dargestellt.

Nochmals bezugnehmend auf Fig. 1 wird nun ein Vorgang bei der Erfassung des Zuschaltens der Fahrzeugklimaanlage zum Motor erklärt. Anders wie bei der oben beschriebenen Zunahme der elektrischen Last wird dann, wenn die Fahrzeug klimaanlage betätigt wird, der Kompressor 9 (Fig. 2) mit der Antriebswelle 11 der Brennkraftmaschine mittels der elektromagnetischen Kupplung 91 verbunden. Über einen Schalter 92 wird das Zuschalten des Kompressors mittels der elektromagnetischen Kupplung erfaßt (Fig. 2), und ein Flag, das anzeigt, daß eine Belastung durch die Fahrzeugklimaanlage vorliegt, wird gleichzeitig gesetzt (Fig. 10(a)). Wenn der Kompressor 9 angeschaltet wird, ergibt sich eine plötzliche Veränderung (Zunahme) der Belastung der Brennkraftmaschine 1 und Auf- und Abschwingungen der Drehzahl N der Brennkraftmaschine treten auf, wie in der gestrichelten Linie in Fig. 10(b) dargestellt. Danach stellt sich eine Drehzahl N gemäß der Last ein (beispielsweise eine Leerlaufdrehzahl während des Leerlaufs) ebenso wie weiter oben beschrieben.

Erfindungsgemäß werden Laständerungen dadurch ausgeglichen, daß der Vorgang der Energieerzeugung in der Fahrzeuglichtmaschine gesteuert wird. Im Block 1001 in Fig. 1 wird die Belastung durch die Klimaanlage ermittelt und im folgenden Block 1002 der anfängliche Abschaltwert SD des Musters des Ausschalt-Tastsignals D_off gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Länge des Verzögerungsbereiches TD zu Null (0) gesetzt, so daß sich eine dreiecksförmige Signalform ergibt, und der Wert von SD wird entsprechend der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und der Klemmspannung V_B der Batterie 4 gesetzt, wie in Fig. 11 dargestellt.

Die obige Anordnung dient zur Reduzierung einer Leerlaufzeit τ, die entsteht, wenn beispielsweise zum Zeitpunkt konstanter Drehzahl während des Leerlaufs, wie in Fig. 12(a) dargestellt, der Pegel des anfänglichen Ausschaltwertes SD des Ausschalt-Tastsignals D_off bei 100% liegt. Liegt SD bei 100% , fällt der Feldstrom I_f augenblicklich auf 0 (A) und nimmt dann allmählich wieder auf seinen ursprünglichen Wert zu, wie in Fig. 12(b) dargestellt. Die Klemmspannung V_B der durch die Lichtmaschine 3 geladene Batterie 4 wird bei 14 V gehalten, so daß sich keine Energie erzeugung ergibt, bis die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 3 die Batteriespannung V_B erreicht, wie den Fig. 12(c) und (d) zu entnehmen ist. Dann belastet aber auch die Lichtmaschine 3 die Brennkraftmaschine nicht (Last Null (0)), bis die obige Leerlaufzeit τ des Ausschalt-Tastsignals D_off vom Startzeitpunkt (t₁) aus verstrichen ist, so daß sich eine nicht notwendige Lastreduzierung ergibt. Die Zeitspanne der Leerlaufzeit τ führt außerdem unnötigerweise zu einer Erhöhung der Drehzahl N, was zu einer Schwingung der Motordrehzahl führen kann. Demzufolge ist die Leerlaufzeit nicht wünschenswert und soll reduziert werden. Hierfür muß der Wert von SD auf einen geeigneten Wert gesetzt werden. Allgemein gilt dabei, daß die Menge der durch die Lichtmaschine 3 erzeugten Energie von der Drehzahl zum Antrieb der Lichtmaschine abhängt, die mit der Drehzahl des Läufers zusammenhängt, genauso wie mit der Drehzahl N der Brennkraftmaschine, darüberhinaus hängt die Leerlaufzeit τ von der Klemmspannung V_B ab. Demzufolge wird, wie oben beschrieben, der Pegel des anfänglichen Ausschaltwertes SD des Ausschalt-Tastsignals D_off in Abhängigkeit von der Motordrehzahl N und der Klemmspannung V_B festgesetzt.

Nachdem der Wert von SD gesetzt wurde, wird im Block 1004 die Neigung dD/dt des Dämpfungsbereiches RD gesetzt. In diesem Fall ist es möglich, die Neigung dD/dt unter Verwendung einer Information über die Kühlwassertemperatur Tw der Brennkraftmaschine, die ja eine der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ist, zu setzen. Im obigen Beispiel ist die Neigung auf einen festen, vorbestimmten Wert gesetzt. Dieser vorbestimmte Wert wird mit Rücksicht auf das Lastansprechverhalten der Brennkraftmaschine 1 usw. gesetzt. Dann wird gemäß dem gesetzten Muster von D_off der Steuerungsimpuls P erzeugt und der Feldstrom I_f wird gesteuert, so daß sich eine Steuerung der Energieerzeugung in der Lichtmaschine 3 wie oben beschrieben ergibt.

In Fig.10(c) sieht man, daß der Feldstrom I_f zum Zeitpunkt t₁ gemäß dem dreiecksförmigen Muster des D_off-Signals plötzlich abnimmt, wenn die Klimaanlage als Belastung zugeschaltet ist, und dann allmählich auf ihren ursprünglichen Wert wieder zunimmt. Durch diese Änderung des Feldstromes I_f wird die plötzliche Lastzunahme der Brennkraftmaschine 1 aufgrund des Anschaltens der Klimaanlage durch eine Verminderung der Belastung durch die Lichtmaschine aufgrund der Verringerung des Feldstromes I_f aufgehoben. Danach kehrt der Feldstrom I_f allmählich wieder auf seinen ursprünglichen Wert zurück, wobei sich die Belastung der Brennkraftmaschine 1 allmählich erhöht, und es ergibt sich eine konstante Drehzahl N aufgrund der Lastabhängigkeit, ohne daß sich Auf- und Abschwingungen der Drehzahl ergeben hätten (insbesondere dann, wenn eine Leerlaufdrehzahlregelung vorgesehen ist, bei der die Drehzahl durch Regelung einer die Drosselklappe umgehenden Luftmenge während des Leerlaufes konstant gehalten wird).

Als nächstes wird die Arbeitsweise der ECU 8 beschrieben, wenn sie den Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine erfaßt hat (Fig. 1). Das Erfassen des Betriebsbeginns wird mittels des Ausgangssignals Ss des Starterschalters 107 durchgeführt (Fig. 2).

Allgemein gilt, daß dann, wenn die Kühlwassertemperatur Tw als Maß für die Temperatur des Motors hoch ist (Tw = 80°C), beim Starten die Drehzahl N eine Solldrehzahl Ntrg1 in einer relativ kurzen Zeitdauer Δt_rn1 erreicht und dann stabil bleibt, wie in Fig. 14 dargestellt. Ist andererseits die Kühlwassertemperatur niedrig (Tw = 0°C), braucht es eine längere Zeitdauer Δt_rn2, bis eine Solldrehzahl Ntrg2 erreicht wird. Aufgrund von Unterschieden in der Viskosität der Schmierung bei niedrigen Temperaturen und aufgrund anderer Einflüsse wird die Solldrehzahl Ntrg2 für niedrige Temperaturen auf einen höheren Wert gesetzt als die Solldrehzahl Ntrg1 bei hohen Temperaturen. Wenn während der Zeitdauern Δt_rn1 und Δt_rn2 eine Belastung durch den Generator zugeschaltet wird, wenn sich der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 stabilisiert hat, wird sich die Zunahme der Drehzahl N verzögern, so daß leicht ein unstabiler Zustand entstehen kann, was in manchen Fällen zum abermaligen Stillstand der Maschine führen kann.

Um dieses Problem zu lösen, wird die Energieerzeugung der Lichtmaschine 3 während einer Zeitdauer, während der der Starter zum Anlassen der Brennkraftmaschine 1 angeschaltet ist, zwangsweise unterbrochen, nach Beendigung des Bedienens des Anlassers wird dann entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Energieerzeugung allmählich auf den normalen Zustand eingestellt, so daß das Startverhalten der Brennkraftmaschine verbessert ist.

Wie in Fig. 13(a) dargestellt, erfaßt die ECU 8 somit den Startzeitpunkt der Brennkraftmaschine 1, indem sie ein Ausgangssignal Ss vom Starterschalter 107 empfängt (Block 1001 in Fig. 1). Zum gleichen Zeitpunkt wird der Pegel des anfänglichen Ausschaltwertes SD des Ausschalt-Tastsignals D_off auf 100% gesetzt, und dieser Zustand wird beibehalten, bis das Ausgangssignal Ss angeschaltet wird und der Anlasser nicht weiter betätigt wird, wie in Fig. 13(b) dargestellt (Block 1003). Wenn das Ausgangssignal Ss ausgeschaltet wird, wird gleichzeitig die Neigung dD/dt des Dämpfungsbereichs RD des Ausschalt-Tastsignals D_off festgesetzt (Block 1004). Zu diesem Zeitpunkt setzt die ECU 8 die Neigung auf der Grundlage der Ausgabe Tw des Wassertemperatursensors 102 fest (Fig. 2).

Zusätzlich zum obigen Verfahren ist es außerdem möglich, die Länge des Verzögerungsbereichs TD des Ausschalt-Tastsignals D_off ebenso wie dessen Neigung dD/dt im Dämpfungsbereich RD gemäß der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine zu setzen, wie beispielsweise in den Fig. 15A bis 15C gezeigt. Der anfängliche Ausschaltwert SD ist auf 100% gesetzt. Die Neigung dD des Dämpfungsbereichs RD, wie in Fig. 15C dargestellt, zeigt nur den Änderungsbereich dD innerhalb des Taktintervalls dt des Mikrocomputers.

Beim Anfahren des Fahrzeugs nimmt die Belastung der Brennkraftmaschine 1 plötzlich zu in derselben Weise wie oben beschrieben. In diesem Fall wird die Energieerzeugung der Lichtmaschine 3 zeitweilig unterbrochen, um dadurch die Belastung durch die Lichtmaschine aufzuheben, so daß das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine zum Bewegen des Fahrzeugs verwendet werden kann.

Wie in den Fig. 16(a) bis 16(c) dargestellt, erkennt die ECU 8 den Zeitpunkt des Beginns der Fahrzeugbewegung vom Ausgang S_N des Auskuppelschalters 108, der im Getriebe 2 (Fig. 2) zur Erfassung des ausgekuppelten Zustandes des Getriebes vorgesehen ist (Block 1001 in Fig. 1), und setzt den anfänglichen Ausschaltwert SD des Ausschalt-Tastsignals D_off auf 100% (Block 1002). Danach setzt die ECU 8 die Zeitdauer des Verzögerungsbereichs TD des D_off-Signals und die Neigung dD/dt des Dämpfungsbereichs RD fest (Block 1003 und 1004). Es ist beispielsweise möglich, diese Werte entsprechend der Kühlwassertemperatur Tw der Brennkraftmaschine festzusetzen, es können aber auch gemäß der obigen Ausführungsform konstante, vorbestimmte Werte gesetzt werden. In Fig. 16(a) bis 16(c) zeigen durchgezogene Linien einen Fall, bei dem die Zeitdauer des Verzögerungsbereichs TD Null (0) ist und gestrichelte Linien zeigen den Fall, in dem die Zeitdauer des Verzögerungsbereichs TD einen vorbestimmten Wert hat.

Zuletzt wird eine Änderungsrate ΔR des Ausgangssignals R des Drosselklappensensors 103 (Fig. 2) ermittelt, um einen Beschleunigungszustand zu erfassen (Block 1001). Dann wird der anfängliche Ausschaltwert SD des Ausschalt-Tastsignals D_off auf 100% gesetzt (Block 1002). Dann wird die Länge des Verzögerungsbereichs TD des D_off-Signals und die Neigung des Dämpfungsbereichs RD jeweils gemäß dem Beschleunigungsgrad gesetzt (Blöcke 1003 und 1004), im Beispiel der Ausführungsformen gemäß Fig. 17B und 17C ist die Beschleunigung in drei Beschleunigungsstufen unterteilt, nämlich Beschleunigungsstufe 1, Beschleunigungsstufe 2 und Be schleunigungsstufe 3. Das Muster wird entschieden, indem entsprechend der Beschleunigungsstufe ein vorgewählter Ver zögerungsbereich TD und eine vorgewählte Neigung dD/dt der Dämpfung verwendet wird. Demzufolge wird während einer Beschleunigung die Energieerzeugung der Lichtmaschine 3 unterbrochen, dadurch ergibt sich eine Reduzierung der Belastung der Brennkraftmaschine sowie eine Verbesserung der Beschleunigung, außerdem wird die Änderung der Belastung der Brennkraftmaschine durch die Lichtmaschine gemäß dem Beschleunigungszustand passend gesetzt.

Im folgenden wird bezugnehmend auf die Flußdiagramme das von der ECU 8 durchgeführte Verfahren zur Steuerung der Leistungserzeugung, das bisher angedeutet wurde, erklärt.

Fig. 18 ist ein Flußdiagramm zur Erfassung einer elektrischen Last (Fig. 1). Am Anfang des Vorgangs, der beispiels weise alle 10 Millisekunden gestartet wird, erhält die ECU 8 eine Änderungsrate dI_l des Laststroms I_l (Schritt 200) und vergleicht ihn mit einem Referenzwert I_th (Schritt 201). Ist dI_l<I_th, wird der Feldstrom I_f der Lichtmaschine 3, der einen Wert für I_f unmittelbar vor der Erfassung einer plötzlichen Änderung der elektrischen Belastung ist, gelesen (Schritt 202). Mit diesem Wert von I_f wird der anfängliche Abschaltwert SD des Ausschalt-Tastsignals D_off aus einer Tabelle, die die Beziehungskiste beispielsweise aus Fig. 9 speichert, gewonnen (Schritt 203). Danach wird das so gewonnene SD gleich D gesetzt und TD wird auf Null (0) gesetzt, außerdem wird ein konstanter Wert K auf dD angewendet, um für das D_off-Signal ein Muster zu setzen (Schritt 204). Damit ist der Vorgang beendet (Schritt 205).

Wird im Schritt 201 entschieden, daß dI_l<I_th gilt, dann wird in einem nächsten Schritt entschieden, ob D gleich Null (0) ist oder nicht (Schritt 206). Ist D ungleich Null (0), wird vom oben festgesetzten D der Wert dD subtrahiert (Schritt 207), und der Vorgang ist beendet (Schritt 205). Wird nach wiederholter Subtraktion entschieden, daß D gleich Null ist, ist der Vorgang sofort beendet (Schritt 205).

Fig. 19 zeigt ein Flußdiagramm zur Erfassung des Vorliegens einer Belastung durch die Klimaanlage. Zu beginn des Vorgangs (Schritt 300) wird entschieden, ob ein Klimaanlagen- Flag gesetzt ist oder nicht (Schritt 301). Ist dies der Fall, werden die Drehzahl N und die Klemmspannung V_B gelesen (Schritt 302), und aus diesen Werten erhält man aus der Tabelle einen Wert für SD (Schritt 303). Dann werden SD und D gleichgesetzt, TD zu Null (0) gesetzt und ein konstanter Wert K wird auf dD angewendet, um für das Ausschalt-Tastsignal D_off ein Muster zu setzen (Schritt 304). Danach wird das Klimaanlagen-Flag zurückgesetzt (Schritt 305) und der Vorgang ist beendet (Schritt 306).

In der gleichen Weise wie in Fig. 18 dargestellt, wird der Vorgang wiederholt, indem D schrittweise verkleinert wird, bis es Null ist (Schritte 307 und 308). Gemäß dieser in den Flußdiagrammen gezeigten Verfahren wird ein Muster entsprechend einem rechtwinkligen Dreieck zum allmählichen Verringern des Wertes von D im Verlauf der Zeit (Fig. 6) erzeugt.

Fig. 20 zeigt ein Flußdiagramm für die Erfassung des Betriebsbeginns der Brennkraftmaschine. Zu Beginn des Vorgangs (Schritt 400) wird entschieden, ob ein Starter-Flag gesetzt ist oder nicht (Schritt 401). Ist die Entscheidung "JA", wird das Wassertemperatursignal Tw gelesen (Schritt 402) und mit Tw als Parameter wird TD gesucht (Schritt 403). Danach wird D zu 100 gesetzt, das oben gewonnene TD wird zu einem neuen TD umgesetzt, ein konstanter Wert K wird auf dD angewendet (Schritt 404) und das Starter-Flag wird zu Null gesetzt (Schritt 405). Damit ist der Vorgang beendet (Schritt 406), so daß ein rechteckiges Muster gesetzt wurde.

Lautet im Schritt 401 die Entscheidung "NEIN", setzt sich der Vorgang in der Mitte der Fig. 20 fort, um zu entscheiden, ob TD Null ist oder nicht (Schritt 407). Ist dies nicht der Fall, wird entsprechend dem Taktintervall ein Δt von TD subtrahiert und der Vorgang ist beendet (Schritt 406). Obiger Vorgang wird wiederholt, bis TD gleich Null wird. Ist TD gleich Null, wird der Vorgang auf der rechten Seite der Fig. 20 fortgesetzt und der Vorgang wird wiederholt, indem D schrittweise reduziert wird, bis es Null ist (Schritte 400 und 410). Danach ist der Vorgang beendet (Schritt 406).

Fig. 21 zeigt ein Flußdiagramm beim Anfahren des Fahrzeugs. Im Schritt 501 wird geprüft, ob das Anfahr-Flag gesetzt ist oder nicht. Die anderen Schritte sind denen der Fig. 20 gleich, abgesehen vom Schritt 505, in dem das Anfahr-Flag zu Null gesetzt wird. Eine genaue Beschreibung dieser Schritte kann somit unterbleiben. Beim Verfahren gemäß diesem Flußdiagramm wird der Wert von D schrittweise nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer (TD) reduziert. Es entsteht ein trapezförmiges Muster (Fig. 6) als Ergebnis.

Fig. 22 zeigt einen Vorgang bei der Fahrzeugbeschleunigung. Zu Beginn des Vorgangs (Schritt 600) wird ein Ausgangssignal R des Drosselklappensensors 103 (Fig. 2) gelesen (Schritt 601). Der Wert von R, der schon vorher gelesen worden war, wird vom gerade eben gelesenen Wert von R subtrahiert, so daß man eine Änderungsgröße ΔR erhält, danach wird entschieden, in welcher Stufe ΔR liegt (Schritte 603, 604 und 605). Der Vorgang setzt sich mit Schritt 606 fort, wenn die Beschleunigungsstufe gleich oder größer als Stufe 3 ist, der Vorgang setzt sich mit Schritt 607 fort, wenn die Stufe der Beschleunigung kleiner als Stufe 3 und größer als Stufe 2 ist, und der Vorgang setzt sich mit Schritt 608 fort, wenn die Beschleunigungsstufe zwischen Stufe 2 und Stufe 1 liegt, um aus einer Tabelle entsprechende Werte von TD₃, dD₃, TD₂, dD₂, TD₁ und dD₁ zu erhalten (zur Beziehung zwischen Beschleunigungsstufen, TD und dD, siehe Fig. 17B und 17C). Die aus der Tabelle gewonnenen Werte von TD₃, dD₃, TD₂, dD₂, TD₁ und dD₁ werden jeweils auf TD und dD geschrieben (Schritte 609, 610 und 611), und 100 wird auf D geschrieben, um ein Muster zu setzen, wodurch der Vorgang beendet wird (Schritt 612). Danach wird gemäß dem gesetzten Muster ebenso wie in den vorher beschriebenen Flußdiagrammen D geändert (Schritte 613 bis 616).

Aus den obigen Beschreibungen erkennt man, daß es mit einem derartigen Steuerungssystem für die Fahrzeuglichtmaschine möglich ist, plötzliche Änderungen des Lastzustandes der Brennkraftmaschine zu absorbieren, indem die Energieerzeugung der Fahrzeuglichtmaschine gesteuert wird, so daß sich ein gleichmäßiger Betrieb der Brennkraftmaschine ergibt und das Auftreten von Schwingungen verhindert wird, so daß sich ein angenehmes Fahren ohne auftretende Störungen einstellt.

Claims

1. Steuerungssystem für die Lichtmaschine eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug aufweist:
einen Motor (1);
eine Lichtmaschine (3), die durch den Motor (1) drehangetrieben wird;
eine Batterie (4), die von der Lichtmaschine (3) geladen wird;
und eine Motorsteuereinheit (8) zur Aufnahme von Parametern des Motors (1) und der Lichtmaschine (3) sowie zur Steuerung der Kraftstoffzufuhrmenge und des Zündzeitpunktes des Motors (1), wobei die Motorsteuereinheit (8) eine Feldstromsteuerungseinrichtung (5) umfaßt, die zur getakteten Steuerung des Feldstroms der Lichtmaschine (3) diesen für eine Zeit T_on einschaltet und für eine bestimmte Zeit T_off ausschaltet, wobei die Motorsteuereinheit (8) aufgrund der Parameter die Art eines auf den auf den Motor (1) wirkenden Lastwechsels bestimmt und daraufhin während einer Übergangsphase den Feldstrom der Lichtmaschine (3) steuert, und wobei die Lichtmaschine (3) nach Ablauf der Übergangsphase eine stationäre Leistung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinheit (8) während der Übergangsphase das Verhältnis und damit den Feldstrom der Lichtmaschine (3) entsprechend einem in Abhängigkeit von der Art des erfaßten Lastwechsels bestimmten Muster steuert, das einen Verzögerungsabschnitt (TD) und einen Dämpfungsabschnitt (RD) aufweist, wobei während des Verzögerungsabschnitts (TD) das Verhältnis D_off auf einen zuvor bestimmten Ausschaltwert (SD) festgelegt wird, wodurch die Leistung der Lichtmaschine (3) begrenzt wird, während des Dämpfungsabschnitts das Verhältnis D_off ausgehend vom Ausschaltwert (SD) verändert wird, so daß nach Ablauf der Übergangsphase die stationäre Leistung der Lichtmaschine (3) erreicht wird, und wobei das Steuerungssystem darüber hinaus Steuervorrichtungen (1003, 1004) umfaßt, die die Dauer des Verzögerungsabschnitts (TD) und die Dauer des Dämpfungsabschnitts (RD) in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors (1) und/oder der Lichtmaschine (3) steuern.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Motorsteuereinheit (8) die Dauer des Verzögerungsabschnitts (TD) entsprechend der Temperatur des Motors (1) festlegt, wenn entschieden wird, daß sich der Motor (1) sich in einem Zündzustand befindet.

3. Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn entschieden wird, daß sich der Motor (1) in einem Beschleunigungszustand befindet, die Motorsteuereinheit (8) die Größe der Beschleunigung bestimmt und die Dauer des Verzögerungsabschnitts (TD) entsprechend der Größe der Beschleunigung bestimmt.

4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn entschieden wird, daß sich das Fahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, die Motorsteuereinheit (8) die Dauer des Verzögerungsabschnitts (TD) entsprechend der Temperatur der Brennkraftmaschine (1) bestimmt.

5. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinheit (8) den Ausschaltwert (SD) des Musters auf 100% des Tastverhältnisses D_off setzt.

6. Steuerungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinheit (8) den Ausschaltwert (SD) entsprechend der Drehzahl des Motors (1) bestimmt.

7. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn entschieden wird, daß der Motor leerläuft, und die mechanische Belastung des Motors (1) zugenommen hat, die Motorsteuereinheit (8) die Dauer des Verzögerungsabschnitts (TD) zu Null (0) setzt und den Ausschaltwert (SD) des Musters entsprechend der Drehzahl des Motors (1) und der Klemmspannung der Batterie (7) bestimmt.

8. Steuerungssystem nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinheit (8) die Neigung dD_off/dt des Dämpfungsabschnitts (RD) entsprechend der Größe der Beschleunigung festlegt.

9. Steuerungssystem nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinheit (8) die Neigung dD_off/dt des Dämpfungsabschnittes (RD) entsprechend der Temperatur des Motors (1) festlegt.

10. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn entschieden wird, daß der Motor leerläuft und die elektrische Belastung der Lichtmaschine (3) zugenommen hat, die Motorsteuereinheit (8) die Dauer des Verzögerungsabschnitt (TD) zu Null (0) setzt und den Ausschaltwert (SD) bei einer vorbestimmten Änderung des Laststromes entsprechend dem Feldstrom der Lichtmaschine vor der Zunahme der elektrischen Last festlegt.

11. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinheit (8) die Neigung dD_off/dt des Dämpfungsabschnitts (RD) entsprechend einer zeitlichen Änderung des Laststroms der Lichtmaschine festlegt.