DE4312336A1 - Steuereinrichtung für die Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Steuereinrichtung für die Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für die Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors im Hinblick auf die Steuerung eines Drosselventils zur Regelung der Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug, insbesondere zur Gewährleistung seines störungssicheren Leistungsverhaltens.
Allgemein gesprochen wird die Ansaugluftmenge eines Benzinmotors durch Öffnen und Schließen eines Drosselventils im mechanischen Zusammenwirken mit einem Beschleunigungspedal gesteuert. In neuerer Zeit ist ein sogenanntes Fahr-mit-Draht-System teilweise verwirklicht worden, bei dem ein Drosselventil zum Öffnen und Schließen durch ein elektrisch kontrolliertes Betätigungselement gesteuert wird, mit dem Zweck, das Fahrgefühl zu verbessern, wobei auch die Funktion eines Betätigungselementes für Konstantgeschwindigkeitsfahren geschaffen und der Beitrag des Layout beim Montieren gesteigert wird.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Einrichtung, bei der das Bezugszeichen 1 einen Motor, 2 ein Drosselventil zur Steuerung der Ansaugluftmenge des Motors 1, und 3 ein Drosselventilstellglied zum Antreiben des Drosselventils 2 bezeichnet, das aus einem Gleichstrommotor, einem Schrittmotor oder dergleichen besteht. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Drosselventil-Öffnungsgradsensor zur Erfassung des Öffnungsgrades des Drosselventils 2; 5 ein Beschleunigungspedal; 6 einen Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensor zur Erfassung des Öffnungsgrades des Beschleunigungsgrades 5; 7 einen Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl des Motors 1; und 8 eine Steuereinheit zur Steuerung des Antriebs des Drosselventilbetätigungselementes auf der Basis verschiedener Eingangsinformationen, wobei die Einheit aus den Eingangsschnittstellen 81 und 82, dem Mikrocomputer 83 und der Ausgangsschnittstelle 84 besteht.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des beschriebenen Aufbaus anhand des Flußdiagramms der Fig. 3 erläutert. Obwohl die weiter unten zu erläuternden Operationen der Berechnung, Ermittlung oder dergleichen vom Mikrocomputer 83 durchgeführt werden, wird auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet, da diese Operationen weithin bekannt sind. Als erstes wird in Schritt 100 das Ausgangssignal des Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensors 6 erfaßt, das durch Zusammenwirken mit dem Beschleunigungspedal 5 variiert. In Schritt 101 wird ein Drosselventil-Zielöffnungsgrad Rs berechnet. Bei der Berechnung ermittelt die Operation zunächst, wie der Drosselventilöffnungsgrad dem Beschleunigungspedalöffnungsgrad α entspricht und liefert dann aufgrund einer vorbestimmten Funktion und einer zugehörigen Korrektur den Drosselventil-Zielöffnungsgrad Rs.
Obwohl sich die Beziehung zwischen dem Beschleunigungspedalöffnungsgrad α und dem Drosselventil-Zielöffnungsgrad Rs in Abhängigkeit davon verändert, in welcher Weise das Leistungsverhalten eines Fahrzeugs in bezug auf den Beschleunigungspedalöffnungsgrad α ermittelt wird, gibt es dazu gemäß Fig. 4 als allgemeines Beispiel eine Kennlinie. Die Kennlinie a in Fig. 1 zeigt den Fall, bei dem sich der Drosselventil-Zielöffnungsgrad Rs proportional zum Beschleunigungspedalöffnungsgrad α öffnet, während die Kennlinie b den Fall zeigt, bei dem die Änderung des Drosselventil-Zielöffnungsgrades Rs im unteren Öffnungsgradbereich des Beschleunigungspedalöffnungsgrades α durchhängt.
Die Kennlinie b dient dem Zweck der Verbesserung einer Erscheinung, bei der ein Stoß erfolgt, wenn die Änderung der Ansaugluftmenge beim Abfahren des Fahrzeuges groß ist, oder wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt, oder wenn eine Feinsteuerung derselben schwierig ist. Weiter verläuft gemäß Fig. 5 das Ausgangsdrehmoment des Motors 1 in bezug auf die Drehzahl Ne des Motors nicht gleichmäßig und nimmt in Bereichen niedriger Drehzahl und hoher Drehzahl ab. Es ist daher möglich, dem Gefühl eines mangelhaften Ausgangsdrehmomentes in den Drehzahlbereichen des Motors dadurch abzuhelfen, daß die Kennlinie b gemäß Fig. 5 durch einen Öffnungsgradkorrekturkoeffizienten korrigiert wird. Die beschriebene Beziehung zwischen dem Beschleunigungspedalöffnungsgrad α und dem Drosselventil-Zielöffnungsgrad Rs ist nur ein Beispiel und kann in Abhängigkeit vom Charakter des Fahrzeugs (Geschmeidigkeit, sportliches Fahrgefühl) oder einer Funktion des Motors unterschiedlich ausfallen.
In Schritt 102 wird der aktuelle Drosselventilöffnungsgrad Rr vom Drosselventil-Öffnungsgradsensor 4 erfaßt. In Schritt 103 wird eine Differenz e zwischen dem Drosselventil-Zielöffnungsgrad Rs und dem tatsächlichen Drosselventilöffnungsgrad Rr berechnet. Falls e positiv ist, oder falls der tatsächliche Drosselventilöffnungsgrad Rr kleiner als der Drosselventil-Zielöffnungsgrad Rs ist, geht die Prozedur nach Schritt 104 weiter, bei dem das Drosselventilstellglied 3 entsprechend der Differenz e in Richtung auf das Öffnen des Ventils verstellt wird. Falls Rr größer als Rs ist, wird das Drosselventilstellglied 3 in Richtung auf das Schließen des Ventils verstellt.
Es ist daher möglich, eine zwanglose Steuerung durch Öffnen und Schließen des Drosselventils 2 mit Hilfe des Drosselventilstellgliedes 3 herbeizuführen. Weiter ist es möglich, dieser Steuerung die Funktion des Fahrens mit konstanter Geschwindigkeit durch Rückführen eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals hinzuzufügen. Es gibt jedoch bei der elektrischen Steuerung des Drosselventils 2 im Unterschied zu einer Steuerung, bei der das Drosselventil 2 durch mechanisches Zusammenwirken mit dem Beschleunigungsventil 5 geöffnet und geschlossen wird, Fälle, bei denen das Drosselventil 2 durch Versagen des Drosselventilstellgliedes 3, der Steuereinheit 8, oder dergleichen, nicht betätigt werden kann, was ein unkontrolliertes Fahren des Fahrzeuges verursacht. Daher wird ein störungssicheres Fahrverhalten extrem wichtig.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Ermittlungsoperation in bezug auf die Frage, ob das gesamte Steuersystem des Drosselventilstellgliedes 3 normal arbeitet oder nicht. Es veranschaulicht weiter den Ablauf nach dieser Ermittlung. In Schritt 200 wird der Beschleunigungspedalöffnungsgrad α erfaßt, der vom Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensor (APS) 6 geliefert wird; und es wird der tatsächliche Drosselventilöffnungsgrad Rr erfaßt, der vom Drosselventil-Öffnungsgradsensor (TPS) 4 geliefert wird. In Schritt 201 wird ermittelt, ob die Differenz e zwischen α und Rr größer als ein vorherbestimmbar kritischer Wert e1 ist. Falls die Differenz e kleiner als der kritische Wert e1 ist, wird in Schritt 202 bestimmt, daß das Steuersystem normal arbeitet, so daß es in Schritt 203 eine normale Steuerung durchführt.
Falls e < e1 ist, wird in Schritt 204 festgestellt, daß das Steuersystem des Drosselventilstellgliedes 3 anormal arbeitet, woraufhin in Schritt 205 die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet oder ein Alarm ausgelöst wird, um das anormale Verhalten zu vermeiden. Das Abschalten des Kraftstoffes erfolgt für alle Zylinder des Motors 1 oder nur für eine bestimmte Anzahl von Zylindern. Der kritische Wert e1 wird in Abwägung des Unterschiedes zwischen dem Beschleunigungspedalöffnungsgrad α und dem Drosselventil-Zielöffnungsgrad R2 sowie in Abwägung der Genauigkeiten des Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensors 6 und des Drosselventil-Öffnungsgradsensors 4 bestimmt.
Die beschriebene herkömmliche Einrichtung hat einen positiven Einfluß auf das Fehlverhalten des Drosselventilstellgliedes 3 oder auf das Fehlverhalten der Antriebseinheit des Drosselventilstellgliedes 3 in der Steuereinheit 8. Es kann jedoch nicht erwartet werden, daß die herkömmliche Einrichtung einen positiven Einfluß auf das Fehlverhalten des Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensors 6, des Drosselventil-Öffnungsgradsensors 4 oder der Eingangsschnittstellen 81 und 82 oder des Mikrocomputers 83 in der Steuereinheit 8 hat, der die Ausgangssignale der genannten Sensoren verarbeitet. Wenn also beispielsweise das Ausgangssignal des Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensors 6 entsprechend der vorgeschiebenen Stellung des Beschleunigungspedals 5 keinen normalen Wert zeigt, sondern einen großen Wert liefert, vergrößert sich der Drosselventilöffnungsgrad gegen die Absicht des Fahrers, so daß ein ungezügeltes Fahren, wie bei voller Beschleunigung, verursacht werden kann, wenn auch je nach der gegebenen Situation.
Eine solche nachteilige Erscheinung kann auch durch Versagen eines Speichers oder dergleichen im Mikrocomputer 83 herbeigeführt werden. Weiter wird, wenn das Ausgangssignal einen Wert anzeigt, der wegen des Fehlverhaltens des Drosselventil-Öffnungsgradsensors 4 anormal kleiner als der normale Wert ist, wird der Drosselventilöffnungsgrad durch die Rückführungssteuerung des Drosselventilöffnungsgrades anormal groß, was ebenfalls eine zum ungezügelten Drehen führende Gefahr darstellt. Bei der herkömmlichen Einrichtung ist es nicht möglich, das Versagen zu erfassen, obwohl es vom Fehlverhalten des Drosselventil-Öffnungsgradsensors 4, des Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensors 6 oder der Steuereinheit 8 abhängt, was unter dem Aspekt der Sicherheit ein Problem darstellt.
Es ist ein Ziel der Erfindung, das genannte Problem zu lösen und eine Steuereinrichtung für die Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors zu schaffen, das in der Lage ist, das durch eine anormale Öffnungsoperation eines Drosselventils auftretende wilde Durchdrehen zu verhindern, wenn eine Anomalie auftritt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinrichtung für die Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors geschaffen, die aufweist:
einen Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensor zur Erfassung des Öffnungsgrades eines Beschleunigungspedals;
einen Drosselventil-Öffnungsgradsensor zur Erfassung des Öffnungsgrades eines Drosselventils;
ein Drosselventilstellglied zur Steuerung des Öffnungsgrades des Drosselventils gemäß den Ausgabesignalen des Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensors und des Drosselventil-Öffnungsgradsensors;
einen ersten Vollschließzustand-Erfassungsschalter zur Erfassung des voll geschlossenen Zustandes des Beschleunigungspedals;
einen zweiten Vollschließzustand-Erfassungsschalter zur Erfassung des voll geschlossenen Zustandes des Drosselventils; und
eine Anomalie-Ermittlungseinrichtung um feststellen, daß die Steuereinrichtung für die Ansaugluftmenge anormal funktioniert, wenn im Falle, daß sich das Beschleunigungspedal im voll geschlossenen Zustand befindet, aber das Drosselventil sich nicht im voll geschlossenen Zustand befindet.
Gemäß der Erfindung stellt das Steuerprogramm fest, daß die Einrichtung anormal arbeitet, wenn sich im Falle, daß der Fahrer das Beschleunigungspedal nicht nach vorne tritt, das Drosselventil nicht in der völlig geschlossenen Stellung steht. Damit kann das wilde Durchdrehen des Motors infolge des anormalen Öffnungsverhaltens des Drosselventils von vorneherein vermieden werden.
Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung kurz beschrieben.
Fig. 1 stellt das Aufbaudiagramm der Einrichtung gemäß der Erfindung dar;
Fig. 2 stellt das Aufbaudiagramm einer bekannten Einrichtung dar;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs der Steuerung des Drosselventils;
Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Beschleunigungspedalöffnungsgrad und einem Drosselventil-Zielöffnungsgrad;
Fig. 5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors und dem Drehmoment des Motors;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs der Anormalitätsermittlung bei der bekannten Einrichtung; und
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs der Anormalitätsermittlung der Einrichtung gemäß der Erfindung.
Nachfolgend wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im einzelnen beschrieben. Die Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 1 zeigt den Aufbau der bevorzugten Ausführungsform, wobei das Bezugszeichen 9 einen Vollschließzustand-Erfassungsschalter zur Erfassung des voll geschlossenen Zustandes des Beschleunigungspedals 5, und 10 einen Vollschließzustand-Erfassungsschalter zur Erfassung des voll geschlossenen Zustandes des Drosselventils 2 bezeichnet. Der restliche Aufbau entspricht demjenigen der bekannten Einrichtung.
Als nächstes wird die Operation der Anormalitätserfassung beim Drosselventilsteuersystem der Einrichtung gemäß der Erfindung durch das Flußdiagramm der Fig. 7 erläutert. In Schritt 200 wird der Beschleunigungspedalöffnungsgrad α, der vom Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensor 6 geliefert wird, und der Drosselventilöffnungsgrad Rr, der vom Drosselventil-Öffnungsgradsensor 4 geliefert wird, erfaßt. In Schritt 201 ermittelt das Programm, ob die Differenz e zwischen α und Rr größer als der kritische Wert e1 ist. Wenn die Differenz e größer als der kritische Wert e1 ist, wird in Schritt 215 bestimmt, daß die Einrichtung anormal arbeitet. In Schritt 216 wird der gesamte Brennstoff oder ein Teil davon gesperrt und Alarm gegeben. Wenn die Differenz e kleiner als der kritische Wert e1 ist, geht das Programm nach Schritt 210 über und erfaßt die Ein-Aus-Zustände des Vollschließzustand-Erfassungsschalters (ASW) 9 des Beschleunigungspedals, und des Vollschließzustanderfassungsschalters (TSW) 10 des Drosselventils. In Schritt 211 ermittelt das Programm, ob der Vollschließzustanderfassungsschalter 9 des Beschleunigungspedals arbeitet (voll geschlossener Zustand des Beschleunigungspedals). Wenn der Vollschließzustand-Erfassungsschalter 9 arbeitet, ermittelt das Programm in Schritt 212, ob der Vollschließzustand-Erfassungsschalter 10 arbeitet (voll geschlossener Zustand des Drosselventils 2). Wenn der Vollschließzustand-Erfassungsschalter 10 arbeitet, bestimmt das Programm in Schritt 213, daß die Einrichtung normal funktioniert; und es führt in Schritt 214 die normale Steuerung durch. Falls der Vollschließzustand-Erfassungsschalter 10 des Drosselventils nicht arbeitet, bestimmt das Programm in Schritt 215, daß die Einrichtung anormal funktioniert und schaltet in Schritt 216 die gesamte oder einen Teil der Kraftstoffzufuhr ab und erzeugt einen Alarm für den Fahrer.
Da das Drosselventil im Vergleich zum Beschleunigungspedal selbst unter normalen Betriebsbedingungen mehr oder weniger verspätet wirksam wird, ist es bei der Ermittlung der fehlenden Übereinstimmung des Betriebs des Vollschließzustand-Erfassungsschalters 9 des Beschleunigungspedals, und des Vollschließzustand-Erfassungsschalters 10 des Drosselventils weiter zweckmäßig, eine geringfügige Verzögerungszeit in den Ablauf der Anomalie-Ermittlung einzubauen, so daß die innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer auftretende mangelnde Übereinstimmung nicht als anormaler Betriebszustand angesehen wird. Weiter kann der Vollschließzustand-Erfassungsschalter 10 des Drosselventils im Drosselventil-Öffnungsgradsensor 4 angebracht werden. Der Vollschließzustand-Erfassungsschalter 9 des Beschleunigungspedals kann im Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensor 6 vorgesehen werden. Außerdem kann der Vollschließzustand-Erfassungsschalter 9 des Beschleunigungspedals und der Vollschließzustand-Erfassungsschalter 10 des Drosselventils jeweils ein Kontaktschalter oder auch ein kontaktloser Schalter sein.
Wie bemerkt, sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Vollschließzustand-Erfassungsschalter jeweils dem Beschleunigungspedal und dem Drosselventil als störungssichere Maßnahme im Rahmen des sogenannten Fahre-mit-Draht-Systems zugewiesen, bei dem das Drosselventil elektrisch gesteuert wird. Das Steuersystem des Drosselventils wird als anormal beurteilt, wenn das Drosselventil trotz des voll geschlossenen Zustandes des Beschleunigungspedals nicht voll geschlossen ist, woraufhin entsprechende Maßnahmen, wie etwa das Abschalten der Kraftstoffzufuhr oder dergleichen, durchgeführt werden. Daher wird im Falle, daß das Drosselventil nicht voll geschlossen ist, wenn der Fahrer nicht auf das Beschleunigungspedal tritt, die Anormalitätsermittlung durchgeführt, selbst wenn das auf den schlimmsten Fall des wilden Durchdrehens führende Versagen durch das Fehlverhalten des Drosselventilstellgliedes oder des Öffnungsgradsensors verursacht ist. Auf diese Weise kann die Fehlererfassung durch eine einfache Konstruktion erfolgen, bei der der Einrichtung nur zwei voll geschlossene Schalter hinzugefügt werden. Das unkontrollierbare Durchdrehen des Motors durch das anormale Öffnen des Drosselventils wird damit verhindert.

Claims (1)

  1. Steuereinrichtung für eine Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors, umfasssend:
    einen Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensor zur Erfassung des Öffnungsgrades eines Beschleunigungspedals;
    einen Drosselventil-Öffnungsgradsensor zur Erfassung des Öffnungsgrades eines Drosselventils;
    ein Drosselventilstellglied zur Steuerung des Öffnungsgrades des Drosselventils gemäß den Ausgabesignalen des Beschleunigungspedal-Öffnungsgradsensors und des Drosselventil-Öffnungsgradsensors;
    einen ersten Vollschließzustand-Erfassungsschalter zur Erfassung des voll geschlossenen Zustandes des Beschleunigungspedals;
    einen zweiten Vollschließzustand-Erfassungsschalter zur Erfassung des voll geschlossenen Zustandes des Drosselventils; und
    eine Anomalie-Ermittlungseinrichtung zum Feststellen, daß die Steuereinrichtung für die Ansaugluftmenge anormal funktioniert, wenn im Falle, daß sich das Beschleunigungspedal im voll geschlossenen Zustand befindet, das Drosselventil sich nicht im voll geschlossenen Zustand befindet.
DE4312336A 1992-04-21 1993-04-15 Steuereinrichtung für die Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors Ceased DE4312336A1 (de)

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