DE4325042A1 - Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung für Verbrennungsmotoren - Google Patents
Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung für VerbrennungsmotorenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffzufuhr-
Steueranordnung für Verbrennungsmotoren nach Patentanspruch
1 bzw. 2.
Es handelt sich dabei insbesondere um eine Schrittmotor-An
triebssteuerung zur Steuerung eines Schrittmotors, welche
eine Steuervorrichtung, beispielsweise eine Drosselklappe,
zur Steuerung der einen Verbrennungsmotor, wie einem Ben
zinmotor oder einem Dieselmotor zugeführten Luftmenge oder
Kraftstoffmenge antreibt.
Eine derartige Schrittmotor-Antriebssteuerung muß eine hohe
Genauigkeit und ein schnelles Ansprechvermögen besitzen.
Wird beispielsweise eine Drosselklappe durch einen
Schrittmotor zur Steuerung ihrer Öffnung angetrieben, so muß
der Schrittmotor häufig betätigt werden, um die Drosselklap
pe von ihrer offenen Seite auf ihre geschlossene Seite oder
umgekehrt von der geschlossenen Seite auf die offene Seite
zu drehen. Dies gilt auch für die Betätigung von Antrieb auf
Stoppen oder für das Schalten eines Antriebssteuerbetriebes.
Dies alles erfolgt in Abhängigkeit von einem Befehl von
einem Antriebssteuersystem bei schnellem Ansprechen auf den
Befehl zur Steuerung des Öffnungsbetrages der Drosselklappe.
Der Schrittmotor kann in diesem Falle aufgrund der Träg
heitskraft der Drosselklappe leicht außer Tritt geraten. Um
eine derartige Schrittabweichung zu verhindern, sind ver
schiedene Möglichkeiten in Betracht gezogen worden. Dabei
handelt es sich beispielsweise um die Realisierung eines
großen Spielraums bis zu einem erforderlichen Drehmoment des
Schrittmotors relativ zu einer Last und insbesondere um das
Halten der Phasenerregung unmittelbar vor der Eingabe eines
OPP-Signals im Zeitpunkt einer entgegengesetzten Drehung für
eine spezielle Zeitperiode (siehe JP-OS Nr. Sho 58-204799)
und die Verzögerung der Einspeisung eines Treiberimpulssig
nals für eine spezielle Zeitperiode (siehe JP-OS Nr. Sho
62-294743).
Der Schrittabweichungszustand tritt nicht nur bei einer ent
gegengesetzten Drehung auf; es ist selbst bei der entgegen
gesetzten Drehung schwierig, die Schrittabweichung durch die
obengenannten Verfahren zu vermeiden.
Darüber hinaus ist die Vergrößerung eines Drehmomentspiel
raums des Motors von Problemen begleitet, wobei es sich bei
spielsweise um die Verwendung eines großen Motors und das
Auftreten einer Überhitzung aufgrund eines überhöhten Strom
verbrauchs handelt.
Wird darüber hinaus eine Augenblicksabschaltung einer Wick
lung oder eines Kopplers in Betracht gezogen, so geht beim
Antrieb mit einem ausreichenden Drehmoment der Synchronismus
des Schrittmotors verloren, wodurch die Steuerung der Dros
selklappenöffnung verloren geht, welche mit hoher Genauig
keit erfolgen muß.
Neben den vorgenannten Verfahren besteht ein Verfahren zur
Steuerung einer Motorstellung darin, einen Wert rückzukop
peln, der durch einen Sensor detektiert wird, welcher die
Stellung bzw. die Öffnung der Drosselklappe detektiert. Die
ser Stellungssensor muß jedoch sehr genau und sehr zuverläs
sig sein und macht den Vorteil der Steuerungsmöglichkeit zu
nichte, die ein Merkmal des Schrittmotors ist.
Hinsichtlich der vorgenannten Nachteile bei bisher bekannten
Techniken, mit denen eine Schrittabweichung vollständig nur
schwer zu verhindern ist, liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffzufuhr-Steuereinrich
tung anzugeben, mit der die Kraftstoffzufuhr im Falle einer
Schrittabweichung innerhalb einer kurzen Periode richtig
steuerbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffzufuhr-Steuereinrich
tung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 2 gelöst.
Bei einer Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung der erfindungs
gemäßen Art wird bei der Detektierung des Schrittabwei
chungszustandes der Steuerwert des Schrittmotors mittels der
Schrittanzahl entsprechend der Abweichung zwischen dem
Steuerwert und der Steuerstellung korrigiert; im Falle einer
Schrittabweichung wird daher der Steuerwert sofort korri
giert, so daß die Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung bei
nach folgendem Antrieb in die richtige Steuerstellung ge
bracht werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand eines Un
teranspruchs.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei
spielen gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 eine generelle schematische Darstellung einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraft
stoffzufuhr-Steuereinrichtung für einen Verbren
nungsmotor;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Steuersystems der
gleichen Einrichtung;
Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Programmsteuerablaufs für
die Steuerung eines Schrittmotor-Antriebszustandes
im gleichen Steuersystem;
Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Schrittabweichungs-Detek
tierungsprogramms;
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Programms zur Festlegung
von Schrittmotor-Antriebszuständen;
Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Schrittmotor-Steuerpro
gramms;
Fig. 7 ein Flußdiagramm einer SM-Aktualisierung sowie
einer D- und TMO-Modifizierung; und
Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Schrittmotor-Ausgangspro
gramms.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer erfindungsge
mäßen Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung anhand der Fig. 1
bis 8 erläutert.
Fig. 1 zeigt eine generelle schematische Darstellung einer
in einem Motorfahrzeug vorgesehenen Kraftstoffzufuhr-Steuer
einrichtung für einen Verbrennungsmotor.
An einem stromaufwärtigen Ende eines Ansaugluftkanals 2 zur
Zufuhr von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor 1 ist ein
Luftfilter 3, in seinem Verlauf eine Drosselklappe 4 zu sei
nem Öffnen und Schließen und auf der stromabwärtigen Seite
ein Kraftstoffeinspritzventil 5 vorgesehen bzw. montiert;
die durch das Luftfilter 3 in den Ansaugluftkanal 2 gesaug
te Luft strömt durch die Drosselklappe 4, durch welche die
Luftmenge gesteuert wird. Die Luft strömt dann in einen An
saugverteiler 6, durch den Luft zusammen mit durch das
Kraftstoffeinspritzventil 5 eingespritztem Kraftstoff als
Luft/Kraftstoffgemisch über eine Ansaugöffnung in eine
Brennkammer 8 strömt, welche durch ein Ansaugventil 7 geöff
net und geschlossen wird.
Das in die Brennkammer 8 strömende Luft/Kraftstoffgemisch
verbrennt zum Antrieb eines Kolbens 9 und strömt dann durch
eine Auspufföffnung, welche durch ein Auspuffventil 10 ge
öffnet und geschlossen wird, und wird sodann über einen Aus
puffverteiler 11 und einen Auspuffluftkanal aus dem Motor
herausgeleitet.
Auf dem Fahrzeugboden, auf dem der Verbrennungsmotor 1 mon
tiert ist, ist auch ein Gaspedal 12 vorgesehen, das mittels
einer Feder in eine Leerlaufstellung eingestellt wird und
beim Treten durch einen Fahrer nach unten schwenkt.
Gemäß Fig. 1 sind das Gaspedal 12 und die Drosselklappe 4
mechanisch nicht miteinander verbunden. Der Grad des Nie
dertretens des Gaspedals 12 wird durch einen Beschleuni
gungssensor 13 detektiert, welcher aus einem auf einer
Schwenkwelle des Gaspedals 12 montierten Potentiometer
besteht. Die Drosselklappe 4 wird für das Öffnen und Schließen
durch einen Schrittmotor 15 betätigt, welcher in Ab
hängigkeit von einem Treibersignal von einer ECU 20 arbei
tet.
Eine Antriebswelle 15a des Schrittmotors 15 ist auf der
gleichen Achse wie eine Ventilwelle 4a der Drosselklappe 4
montiert, wobei eine Verbindung statt über eine Geschwin
digkeitsschaltverbindung, wie beispielsweise ein Getriebe,
direkt über eine Kupplung 16 erfolgt.
Winkel der normalen und der entgegengesetzten Rotation des
Schrittmotors 15 werden zu Öffnungs- und Schließwinkeln der
Drosselklappe 4. Diese Öffnungs- und Schließwinkel der
Drosselklappe 4 werden durch einen aus einem Potentiometer
bestehenden Drosselklappensensor 14 detektiert, wobei die
Signale der detektierten Winkel in die ECU 20 eingegeben
werden.
Auf der stromaufwärtigen Seite des Ansaugluftkanals 2 ist
ein Atmosphärendruck-Sensor 21 vorgesehen. Auf der strom
abwärtigen Seite der Drosselklappe 4 ist ein Ansaugluft
druck-Sensor 22 vorgesehen, welcher den Absolutdruck der
Ansaugluft detektiert. Auf der stromabwärtigen Seite ist
weiter hinten ein Ansauglufttemperatur-Sensor 23 vorge
sehen, der die Ansauglufttemperaturen detektiert.
An einer geeigneten Stelle im Bereich der Brennkammer des
Verbrennungsmotors 1 ist ein Wassertemperatursensor 24
vorgesehen, welcher die Kühlwassertemperatur detektiert;
innerhalb eines Verteilers ist ein Kurbelwinkelsensor 25 und
an geeigneten Stellen ein Motordrehzahlsensor 26, ein Fahr
zeuggeschwindigkeitssensor 27 und ein Antriebsraddrehzahl
sensor 28 vorgesehen.
Von den vorgenannten Sensoren wird jeweils ein Detektorsig
nal in die ECU 20 eingegeben.
Weiterhin sind in dieser Steuereinrichtung ein ACG-Sensor 30
zur Detektierung des Feldstroms einer Drehstromlicht
maschine, ein Servolenkungsschaltung 31 zur Detektierung der
Funktion des Servolenksystems, ein Klimaanlagenschalter 32
zur Detektierung der Funktion der Klimaanlage, ein Starter
schalter 33 zur Detektierung der Funktion eines Starters,
ein Batteriespannungssensor 34 zur Detektierung der Batte
riespannung, ein Gangwählschalter 35 zur Detektierung der
Gangstellung eines Schalthebels sowie ein Schaltstellungs
schalter 36 zur Detektierung der Schaltstellung vorgesehen.
Alle diese Schalter und Sensoren liefern jeweils ein Detek
torsignal für die ECU 20. In einem von der Batterie ausge
henden Hauptbatteriekabel ist ein aus einem Hall-Element
bestehender Stromsensor 37 zur Detektierung einer elektri
schen Last vorgesehen, der ein Detektorsignal für die ECU 20
liefert.
Weiterhin sind für eine Selbstfahrtsteuerung (AC-Steuerung)
ein Bremsschalter 40, ein AC-Hauptschalter 41, ein AC-
Einstellschalter 42 sowie ein AC-Wiederaufnahmeschalter 43
vorgesehen.
Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau des Steuersystems, das
den Schrittmotor 15 zur Betätigung der Drosselklappe 4 in
Abhängigkeit von Signalen von den oben beschriebenen Sen
soren und Schaltern steuert.
Zunächst wird in einem Prozeß zur Festlegung einer Endziel-
Drosselklappenöffnung RO der Drosselklappe 4 eine für die
verschiedenen Situationen erforderliche Drosselklappenöff
nung berechnet.
Die ECU 20 besitzt fünf oder mehr Berechnungsanordnungen,
nämlich eine RAP-Berechnungsanordnung 51, welche eine Nor
maldrosselklappenöffnung RAP in Abhängigkeit von dem vom Be
schleunigungssensor 13 gelieferten Betrag AP des Tretens des
Gaspedals 12 berechnet, eine RACR-Berechnungsanordnung 52,
welche auf der Basis des Signals unter anderem vom Brems
schalter 40 die Drosselklappenöffnung RACR während einer
Selbstfahrtsteuerung in Abhängigkeit von der vom Fahrzeugge
schwindigkeitssensor 27 gelieferten Fahrzeuggeschwindigkeit
V berechnet, eine RIDL-Berechnungsanordnung 53, welche die
Drosselklappenöffnung RIDL bei Leerlauf in Abhängigkeit von
der vom Motordrehzahlsensor 26 gelieferten Motordrehzahl NE
berechnet, eine RTCS-Berechnungsanordnung 54, welche bei
Zugsteuerung eine Drosselklappenöffnung RTCS in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der vom Antriebsrad
drehzahlsensor 28 gelieferten Antriebsraddrehzahl VW be
rechnet, sowie eine RINH-Berechnungsanordnung 55 zur Be
rechnung der Drosselklappenöffnung RINH bei Begrenzung der
Motorausgangsgröße zwecks Vermeidung eines Motorrisses. Die
Endziel-Drosselklappenöffnung RO wird durch eine Zieldros
selklappenöffnung RO-Festlegungsanordnung 50 aus den Dros
selklappenöffnungen RAP, RACR, RIDL, RTCS sowie RINH fest
gelegt.
Darüber hinaus enthält die ECU 20 eine Betriebszustands-
Bestimmungsanordnung 61 zur Bestimmung des Betriebszustan
des des Fahrzeuges in Abhängigkeit von von den verschie
denen vorgesehenen Sensoren und Schaltern gelieferten Sig
nalen, eine Fahrzustands-Bestimmungsanordnung 62 zur Be
stimmung des Fahrzustandes des Fahrzeuges sowie eine SM-
Antriebszustands-Bestimmungsanordnung 60 zur Bestimmung von
Antriebszuständen in Bezug auf die Zieldrosselklappenöffnung
RO zum Antrieb des Schrittmotors 15 auf der Basis eines Be
stimmungsergebnisses von den Bestimmungsanordnungen 61 und
62.
Eine S/M-Antriebssteueranordnung 70 steuert den Antrieb des
Schrittmotors 15 zwecks Einstellung der Drosselklappe 4 auf
die Zieldrosselklappenöffnugen RO bei durch die S/M-Antriebs
zustands-Bestimmungsanordnung 60 festgelegten Antriebszu
ständen.
Der Schrittmotor ist ein Hybrid-Vierphasen-Schrittmotor,
welcher durch ein Zweiphasen-Erregerantriebssystem angetrie
ben wird.
Der Schrittmotor 15 gewährleistet zusätzlich zum gewöhnli
chen Zweiphasenantrieb ohne mechanische Drehzahlreduzierung
einen hochauflösenden Mikroschrittantrieb unter Ausnutzung
von Software für die richtige Anwendung der beiden Antriebs
betriebsarten: die Zweiphasenbetriebsart und die Mikro
schrittbetriebsart.
Bei Zweiphasenbetrieb liefert das gewöhnliche Antriebssy
stem den gleichen Treiberstrom für benachbarte Erregerpha
sen, wodurch im vorliegendem Beispiel die Drosselklappe um
1,8° pro Schritt gedreht wird. Im Antriebssystem des Mikro
schrittbetriebs wird den benachbarten Erregerphasen dagegen
der Antriebsstrom mit unterschiedlichem Tastverhältnis zu
geführt. In diesem Mikroschrittbetrieb ist der Drehwinkel
von 1,8° pro Schritt der Drosselklappe durch das Tastver
hältnis auf einen kleineren Winkel als Betrag des Sprungs
pro Stufe unterteilt. In diesem Beispiel sind die 1,8° in 16
Teilungen von 0,11° pro Stufe als Einheitssprungbetrag un
terteilt; eine weitere Unterteilung ist möglich.
Die Drehzahl des Schrittmotors 15 ist proportional zur Trei
berfrequenz f (pps).
Ist die Treiberfrequenz f groß, so ist auch die Drehzahl
groß und gewährleistet ein gutes Ansprechvermögen. Das An
triebsdrehmoment wird jedoch klein.
Ist andererseits die Antriebsfrequenz f klein, so wird das
Ansprechvermögen beeinträchtigt, wobei jedoch das Antriebs
drehmoment zunimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden zwei Arten von
Treiberfrequenzen f von 600 pps (TMOH) und 400 pps (TMOH)
verwendet. Die Treiberfrequenz kann in Abhängigkeit von der
erforderlichen Drehzahl und dem erforderlichen Antriebs
drehmoment geteilt werden.
Die Drosselklappenöffnung und der Drehwinkel, welche durch
einen Computer digital verarbeitet werden, werden unter Ver
wendung eines Speichers mit 10 Bit in Form der Anzahl von
Schritten im hexadezimalen Zahlensystem ausgedrückt.
Die letzten vier Ziffern (die letzte Ziffer im hexadezimalen
Zahlensystem) der 10 Bit entsprechen dem Mikroschrittbe
trieb, während die höheren Ziffern dem Zweiphasenbetrieb
entsprechen.
Daher zeigt 10H im hexadezimalen Zahlensystem (H bezeichnet
das hexadezimale Zahlensystem) den Drehwinkel von 1,8° pro
Stufe im Zweiphasenbetrieb; ein Winkel zu OFH der Einheit
01H der 16 Unterteilungen entspricht einem Schritt des
Mikroschrittbetriebs.
Es sind vier Arten von Kombinationen von Erregerphasen vor
handen: vier Phasen und eine Phase, eine Phase und zwei
Phasen, zwei Phasen und drei Phasen sowie drei Phasen und
vier Phasen für jedes von 16 Tastverhältnismustern; es
existieren daher insgesamt 64 Formen von Erregungsmustern.
Die Anzahl von Schritten, welche kleiner als 40H sind, ent
sprechen jeder der 64 Formen von Erregungsmustern.
Im Zweiphasenbetrieb wird der Antrieb des Schrittmotors 15
unter Verwendung eines Zerhackers gesteuert. Im Betrieb der
Drosselklappe wird ein Zerhackertastverhältnis zwischen "An
trieb" und "Halten" geändert; der Wert des Haltetastverhält
nisses DHLD ist kleiner als der des Antriebstastverhältnis
ses DMOV.
Im folgenden wird der Vorgang der Antriebssteuerung des
Schrittmotors 15 anhand der Flußdiagramme nach den Fig. 3
bis 8 erläutert.
Die Flußdiagramme können durch Programme in zwei Arten
klassifiziert werden: ein Programm zur Einstellung der
Antriebszustände des Schrittmotors 15 (ein Hauptprogramm in
Fig. 3 sowie Unterprogramme in den Fig. 4 und 5); und ein
Programm zur tatsächlichen Steuerung des Schrittmotors 15
(ein Hauptprogramm in Fig. 6 sowie Unterprogramme in den
Fig. 7 und 8).
Das Schrittmotor-Antriebssteuerprogramm gemäß Fig. 3 wird
bei einer Unterbrechung von 10 ms abgearbeitet. Zunächst
werden die durch den Drosselklappensensor 17 detektierte
Drosselklappenöffnung RTH (Schritt 1) sowie eine Detektor
information der Sensoren, wie beispielsweise der durch den
Beschleunigungssensor 13 detektierte Betrag AP des Gaspe
daltretens (Schritt 2) gelesen.
Sodann schreitet das Programm zum Schritt 3 fort, in dem die
Schrittabweichung des Schrittmotors 15 detektiert wird.
Als Schrittabweichung des Schrittmotors ist der Zustand des
Außertrittgeratens zu verstehen, bei dem eine Differenz
zwischen einer tatsächlichen Notorstellung und einer lau
fenden Stellung durch das Schrittmotor-Steuersystem gespei
chert wird, wenn der Schrittmotor in einem Steuersystem mit
offener Schleife gesteuert wird. Gewöhnlich erscheint die
Differenz als Stellungsdifferenz in der gleichen Erreger
phase.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Schrittab
weichung bestimmt, wenn die Differenz zwischen der im
Steuersystem für die Drosselklappe 4 gespeicherten lau
fenden Drosselklappenöffnung SM und der Drosselklappen
öffnung TH (ein Wert von RTH in Form der Anzahl von Schrit
ten) auf der Basis des Signals vom Drosselklappensensor 17
einen speziellen Wert übersteigt.
Dieses Schrittabweichungs-Detektierungsprogramm ist ein Un
terprogramm gemäß Fig. 4 und wird nachfolgend noch beschrie
ben. Gemäß Fig. 3 schreitet das Programm zu einem nachfol
genden Schritt 4 fort, indem die oben beschriebenen Ziel
drosselklappenöffnungen RAP, RIDL, RINH, RACR sowie RTCS
berechnet werden.
In einem nächsten Schritt 5 wird die Endziel-Drosselklappen
öffnung RO durch die Festlegungsanordnung 50 für die Ziel
drosselklappenöffnung RO aus den so berechneten fünf Arten
von Drosselklappenöffnungen RAP, RIDL, RINH, RACR sowie RTCS
festgelegt.
Die RACR-Berechnungsanordnung 52 arbeitet abgesehen von der
Selbstfahrtsteuerung im Sinne des vollen Schließens der
Drosselklappe; die RTCS-Berechnungsanordnung 54 arbeitet
abgesehen von der Zugsteuerung im Sinne des vollen Öffnens
der Drosselklappe; die RINH-Berechnungsanordnung 54 arbeitet
abgesehen von der Ausgangsgrößenbegrenzung im Sinne der vol
len Öffnung der Drosselklappe.
In einem nächsten Schritt 8 werden die Schrittmotor-An
triebsbedingungen auf der Basis der Zieldrosselklappenöff
nung RO festgelegt, wodurch das Programm beendet wird.
Nachfolgend wird die Detektierung der Schrittabweichungszu
stände des Schrittmotors im Schritt 3 anhand des Unterpro
gramms nach Fig. 4 erläutert.
Zunächst wird unterschieden, ob ein einen nicht normalen Be
trieb des Schrittmotors 15 selbst anzeigendes Kennzeichen
signal FSMFS = "1" ist oder nicht. Ist das Kennzeichensig
nal FSMFS = 1, d. h. arbeitet der Schrittmotor 15 nicht nor
mal, so folgt eine Schrittabweichungsdetektierung durch die
ses Programm; arbeitet der Schrittmotor 15 normal (FSMFS =
0), so schreitet das Programm zu einem nächsten Schritt 12
fort, in dem unterschieden wird, ob der Drosselklappensensor
17 ein nicht normales Signal abgibt oder nicht.
Hat der Drosselklappensensor 17 einen nicht normalen Be
trieb festgestellt, so springt das Programm zu einem Schritt
13, wodurch ein Schrittabweichungs-Zählwert CER1 auf der
offenen Seite und ein Schrittabweichungs-Zählwert CER2 auf
der geschlossenen Seite gelöscht wird, um aus diesem Pro
gramm herauszugehen.
Stellt der Drosselklappensensor einen normalen Betrieb fest,
so schreitet das Programm zu einem nächsten Schritt 14 fort,
in dem unterschieden wird, ob der Absolutwert |TH-SM| der
Abweichung zwischen der durch den Drosselklappensensor 17
detektierten Drosselklappenöffnung TH und der im Steuer
system gespeicherten laufenden Drosselklappenöffnung SM 2DH
übersteigt.
Wird 2DH nicht überschritten, so wird eine geringe Wahr
scheinlichkeit für eine Schrittabweichung festgelegt, wobei
das Programm zu einem Schritt 15 fortschreitet, in dem
unterschieden wird, ob die Drosselklappenöffnung TH auf der
Basis des Signals vom Drosselklappensensor 16 05H über
steigt. Ist dies der Fall, so arbeitet der Schrittmotor
normal. Das Programm schreitet dann zu einem Schritt 17 vor,
um die Schrittabweichungs-Zählwerte CER1 und CER2 zu lö
schen, wobei das Programm dann verlassen wird.
Liegt die Drosselklappenöffnung TH unter 05H, so schreitet
das Programm zu einem Schritt 16 fort, in dem unterschieden
wird, ob die Zieldrosselklappenöffnung RO 1,1° übersteigt
oder nicht. Wird 1,1° nicht überschritten, so arbeitet der
Schrittmotor ohne Schrittabweichung normal. In diesem Falle
schreitet das Programm zum Schritt 7 fort; wird 1,1° über
schritten, so springt das Programm zu einem Schritt 23 zur
Verarbeitung der Schrittabweichung auf der geschlossenen
Seite im nachfolgend beschriebenen Sinne.
Ist andererseits |TH-SM| < 2DH, so schreitet das Programm
zu einem Schritt 18 fort, da eine Wahrscheinlichkeit für das
Auftreten einer Schrittabweichung besteht. In diesem Schritt
18 werden die Drosselklappenöffnung TH vom Drosselklappen
sensor 17 und die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM
miteinander verglichen, wobei der Schrittmotor eine Schritt
abweichung auf der offenen Seite erfährt, wenn die Drossel
klappenöffnung TH größer als die Drosselklappenöffnung SM
ist. Das Programm schreitet zu einem Schritt 19 fort, in dem
der Schrittabweichungs-Zählwert CER1 auf der offenen Seite
fortgeschaltet wird, während der Schrittabweichungs-Zähl
wert CER2 auf der geschlossenen Seite gelöscht wird. In
einem Schritt 20 wird unterschieden, ob der Schrittabwei
chungs-Zählwert CER auf der offenen Seite einen Schrittab
weichungs-Bestimmungsschwellwert CE überschritten hat oder
nicht. Wird der Schwellwert CE nicht erreicht, so wird
dieses Programm verlassen. Wird der Schwellwert CE über
schritten, so schreitet das Programm zu einem Schritt 21 zur
Berechnung eines Schrittabweichungs-Korrekturwertes KDAC und
sodann zu einem Schritt 22 zum Setzen eines Schrittabwei
chungs-Kennzeichensignals FDAC auf "1" fort.
Der Schrittabweichungs-Korrekturwert sollte größer als ein
ganzzahliges Vielfaches von 40H sein, bei dem es sich um den
TH-SM am nächsten liegenden Wert handelt.
Ist im Schritt 18 TH größer als SM, so schreitet das Pro
gramm wegen der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer
Schrittabweichung auf der offenen Seite zu einem Schritt 23
fort. In diesem Schritt 23 wird der Schrittabweichungs-Zähl
wert CER1 auf der offenen Seite gelöscht, während der
Schrittabweichungs-Zählwert CER2 auf der geschlossenen Seite
fortgeschaltet wird. In einem Schritt 24 wird unterschieden,
ob der Schrittabweichungs-Zählwert CER2 auf der geschlos
senen Seite den Schrittabweichungs-Bestimmungsschwellwert CE
überschreitet oder nicht. Liegt der Schrittabweichungs-Zähl
wert CER2 unter dem Schwellwert CE, so wird dieses Programm
im Schritt 24 verlassen. Wird der Schwellwert CE überschrit
ten, so wird in einem Schritt 25 bestimmt, ob die gespei
cherte Drosselklappenöffnung SM unter 05H liegt oder nicht.
Überschreitet die Drosselklappenöffnung SM 05H, so schreitet
das Programm zu einem Schritt 26 fort, in dem entsprechend
dem Schritt 21 der Schrittabweichungs-Korrekturwert KDAC be
rechnet wird. Im Schritt 22 wird das Schrittabweichungs-
Kennzeichensignal FDAC auf "1" gesetzt. Liegt die gespei
cherte Drosselklappenöffnung SM unter 05H, so befindet sich
der Schrittmotor bei voll geschlossener Drosselklappe 4
außer Tritt, wobei das Schrittabweichungs-Kennzeichensignal
FTHC für volles Schließen auf "1" gesetzt wird und das Pro
gramm zum Schritt 22 fortschreitet, in dem das Schrittab
weichungs-Kennzeichensignal FDAC auf "1" gesetzt wird.
Ist das Schrittabweichungs-Kennzeichensignal FDAC im Schritt
22 auf "1" gesetzt, so erfolgt eine Bestimmung, ob die Zeit
periode des Zeitgebersignals TSMSF für den nicht normalen
Betrieb des Schrittmotors beendet ist oder nicht. Unter der
Annahme, daß die Zeitperiode des Zeitgebersignals TSMSF
nicht beendet ist, schreitet das Programm zu einem Schritt
29 fort, in dem der Schrittabweichungs-Auftrittsfrequenz-
Zählwert CDAC gelöscht und das Bestimmungszeitgebersignal
TSMSF rückgesetzt wird (Schritt 30).
Ist das Bestimmungszeitgebersignal TSMSF rückgesetzt und ge
startet, so springt das Programm vom Schritt 28 zu einem
Schritt 31, wenn der Schrittmotor bis zum Ende des Zeitge
bersignals TSMSF erneut außer Tritt gerät; sodann erfolgt
eine Entscheidung, ob die erste und dritte Phase der Erre
gerphasen des Schrittmotors 15 eine Abnormalität aufweisen
(Abnormalitäts-Kennzeichensignal F13FS für die erste und
dritte Phase). In einem Schritt 32 erfolgt eine Beurteilung,
ob die zweite und vierte Phase eine Abnormalität aufweisen
(zweites und viertes Abnormalitäts-Kennzeichensignal F24FS).
Ist bei auf "1" gesetztem Kennzeichensignal F13FS oder F24FS
eine Abnormalität vorhanden, so wird dieses Programm ver
lassen. Ist keine Abnormalität vorhanden, so schreitet das
Programm zu einem Schritt 33 fort, in dem der Schrittabwei
chungs-Auftrittsfrequenz-Zählwert CDAC fortgeschaltet wird.
In einem Schritt 34 wird bestimmt, ob der Schrittabwei
chungs-Auftrittsfrequenz-Zählwert CDAC den Schrittmotor-
Abnormalitätsbestimmungs-Schwellwert CD überschreitet oder
nicht. Ist der Schwellwert CD noch nicht erreicht, so
springt das Programm zu einem Schritt 30, in dem das Be
stimmungszeitgebersignal TSMSF für nicht normal arbeitenden
Schrittmotor rückgesetzt wird, um zu prüfen, wann die
Schrittabweichung innerhalb von TSMSF wieder auftritt. Tritt
die Schrittabweichung noch auf, so schreitet das Programm
vom Schritt 28 zum Schritt 31 fort, um den Schrittabwei
chungs-Auftrittsfrequenz-Zählwert CDAC fortzuschalten. Tritt
die Schrittabweichung auch nach der Wiederholung des vor
stehend erläuterten Ablaufs bis zum Überschreiten des
Schwellwertes CD durch den Schrittabweichungs-Auftritts
frequenz-Zählwert CDAC weiter auf, so schreitet das Pro
gramm von einem Schritt 34 zu einem Schritt 35 fort, wobei
das Kennzeichensignal FSMSF für nicht normal arbeitenden
Schrittmotor auf "1" gesetzt wird.
Ist FSMSF = 1, so wird dieses Programm im oben erläuterten
Schritt 11 verlassen.
Vorstehend wurde das Schrittmotor-Schrittabweichungsdetek
tierungsprogramm entsprechend dem Schritt 5 nach Fig. 3
erläutert.
Nachfolgend wird anhand des Flußdiagramms nach Fig. 5 das
Schrittmotor-Antriebszustands-Bestimmungsprogramm gemäß
Schritt 6 nach Fig. 3 erläutert.
Die im Schritt 5 bestimmte Zieldrosselklappenöffnung R0 wird
in eine Anzahl von Schritten TH0 des Schrittmotors 15 umge
setzt (Schritt 41), wonach das Programm zum Schritt 42 fort
schreitet.
Im Schritt 42 wird unterschieden, ob die laufende Schritt
motor-Treiberfrequenz TMO (der Unterbrechungs-Zeitgeber-
Setzwert der Schrittmotor-Antriebssteuerung) 600 pps (TMOH)
beträgt. Ist TMO = TMOH, wird in einem Schritt 43 unter
schieden, ob das Treiberstrom-Tastverhältnis DMOV gleich
95% oder größer ist. Ist es kleiner als 95%, so wird in
einem Schritt 44 eine hohe Treiberfrequenz TMOH von 600 pps
gesetzt. Ist DMOV gleich 95% oder größer, so schreitet das
Programm zu einem Schritt 45 fort, in dem eine kleine Trei
berfrequenz TMOL von 400 pps als Treiberfrequenz TMO ge
setzt wird.
Ist im Schritt 42 die laufende Treiberfrequenz TMO nicht
gleich TMOH, d. h. es gilt TMOL, so schreitet das Programm zu
einem Schritt 47 fort, in dem unterschieden wird, ob das
Treibertastverhältnis DMOV = 40% oder größer ist. Ist das
Treibertastverhältnis kleiner als 40%, so schreitet das
Programm zum Schritt 44 fort, in dem eine hohe Treiberfre
quenz TMOH von 600 pps als Treiberfrequenz TMO gesetzt wird.
Ist es gleich 40% oder größer, so schreitet das Programm zu
einem Schritt 48 fort, in dem eine kleiner Treiberfrequenz
TMOL von 400 pps als Treiberfrequenz TMO rückgesetzt wird.
Ist die Treiberfrequenz TMO gleich der hohen Treiberfrequenz
TMOH (600 pps), so ist es möglich, ein für den richtigen
Antrieb des Schrittmotors 15 erforderliches ausreichendes
Antriebsdrehmoment durch Verringerung der Treiberfrequenz
auf die kleine Frequenz TMOL (400 pps) zu realisieren, weil
der Schrittmotor 15 dem Einfluß von Versorgungsspannungs
schwankungen aufgrund einer Änderung der elektrischen Last
bei einem Treibertastverhältnis DMOV von 95% oder mehr un
terliegt.
Ist dagegen die Treiberfrequenz TMO gleich der kleinen Trei
berfrequenz TMOL (400 pps) bei einem Treibertastverhältnis
DMOV unterhalb von 40%, so kann das Ansprechvermögen bei
Aufrechterhaltung des ausreichenden Antriebsdrehmomentes
durch Erhöhung der hohen Treiberfrequenz auf die hohe Fre
quenz TMOH (600 pps) verbessert werden.
Ist die hohe Treiberfrequenz TMOH im Schritt 44 gesetzt, so
wird die Treibertastverhältnis-Tabelle für TMOH im Schritt
45 ausgelesen, um in Abhängigkeit von der Batteriespannung
VB DMOVH zu wählen. Sodann wird DMOVH auf das Treibertast
verhältnis DMOV gesetzt (Schritt 46).
Ist im Schritt 48 die kleine Treiberfrequenz TMOL auf die
Treiberfrequenz TMO gesetzt, so wird in einem Schritt 49 die
Treibertastverhältnis-Tabelle für TMOL ausgelesen, wodurch
in Abhängigkeit von der Batteriespannung VB DMOVL gesetzt
und dieser Wert auf das Treibertastverhältnis DMOV gesetzt
wird (Schritt 50).
Nach dem Setzen des Treibertastverhältnisses DMOV, wird in
einem Schritt 51 in Abhängigkeit von der Batteriespannung VB
das Haltetastverhältnis DHLD aus der Haltetastverhältnis-Ta
belle ausgelesen.
Weiterhin wird in einem Schritt 52 aus der Tabelle auf der
Basis der Batteriespannung VB ein Tastverhältnis-Korrektur
koeffizient KµD ausgelesen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Programm werden vier
Schrittmotor-Antriebsbedingungen, nämlich die Treiberfre
quenz TMO, das Treibertastverhältnis DMOV, das Haltetast
verhältnis DHLD sowie der Tastverhältnis-Korrekturkoeffi
zient KµD festgelegt.
Sodann wird in einem Schritt 53 unterschieden, ob die Mo
tordrehzahl NE kleiner als eine spezielle Drehzahl N1 ist
oder nicht. Überschreitet die Motordrehzahl NE N1, so wird
ein erzwungenes Zweiphasen-Kennzeichensignal F2Φ auf "0"
gesetzt (Schritt 54); wird N1 nicht überschritten, so
schreitet das Programm zu einem Schritt 55 fort, in dem das
erzwungene Zweiphasen-Kennzeichensignal F2 Φ auf "1" ge
setzt wird, wodurch der erzwungene Zweiphasenantrieb an
gezeigt wird.
Der Schrittmotor wird durch den erzwungenen Zweiphasenan
trieb zwecks Reduzierung des Stromverbrauchs angetrieben,
bis der Motor auf eine Motordrehzahl, die kleiner als ein
spezieller Wert ist, gestartet ist. Um diesen Zweiphasen
antrieb anzuzeigen, wird das erzwungene Zweiphasen-Kenn
zeichensignal F2Φ auf "1" gesetzt.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 6 bis 8 ein Ablauf zur
tatsächlichen Steuerung des Antriebs des Schrittmotors 15
bei auf diese Weise gesetzten Bedingungen beschrieben.
Zunächst wird im Hauptprogramm der Schrittmotorsteuerung
gemäß Fig. 6 in einem Schritt 61 die vorher gesetzte Trei
berfrequenz TMO gesetzt, wonach dieses Programm in einem
Unterbrechungszyklus auf der Basis der Treiberfrequenz TMO
abgearbeitet wird.
In einem Schritt 62 wird eine gespeicherte Differenz zwi
schen der Anzahl von Schritten THO der Zieldrosselklappen
öffnung und der Anzahl von Schritten SM der laufenden Dros
selklappenöffnung als Zielanzahl von Schritten SCMD verwen
det und danach in einem Schritt 63 die Drehrichtung des
Schrittmotors 15 festgelegt.
Das bedeutet, daß die folgenden Kennzeichensignale gesetzt
werden: Ein Drehrichtungs-Kennzeichensignal FDIR, das die
Drehrichtung des Schrittmotors 15 zur offenen und geschlos
senen Seite anzeigt, ein Kennzeichensignal FOPP für entge
gensetzte Drehung, das die umgekehrte Drehrichtung anzeigt,
sowie ein Halte-Kennzeichensignal FHLD.
Sodann wird in einem Schritt 64 der Zustand des Schrittab
weichungs-Kennzeichensignals FDAC beurteilt; liegt eine "1"
vor, so schreitet das Programm zu einem Schritt 65 fort. So
dann wird nach Setzen des Schrittabweichungs-Kennzeichensig
nals FDAC auf "0" der Zustand des Schrittabweichungs-Kenn
zeichensignals FTHC für volles Schließen festgelegt (Schritt
66). Liegt eine "0" vor, so schreitet das Programm zu einem
Schritt 67 fort, in dem der in den Schritten 21 und 26 be
rechnete Schrittabweichungs-Korrekturwert KDAC der gespei
cherten Drosselklappenöffnung SM hinzuaddiert wird, um eine
neue gespeicherte Drosselklappenöffnung SM zu realisieren,
wodurch die Schrittabweichung durch Kompensation der ge
speicherten Drosselklappenöffnung SM korrigiert wird. Da
nach springt das Programm zu einem Schritt 90.
Ist im Schritt 66 das Schrittabweichungs-Kennzeichensignal
FTHC für volles Schließen auf "1" gesetzt, so schreitet das
Programm zu einem Schritt 68 fort, in dem dieses Kennzei
chensignal FTHC auf "0" gesetzt wird, wobei auch das Mikro
schritt-Kennzeichensignal Fµ auf "0" gesetzt wird (Schritt
69). Danach wird die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM
auf den unteren Grenzwert SML gesetzt, um die Schrittabwei
chungskorrektur durch Kompensation der gespeicherten Dros
selklappenöffnung SM durchzuführen. Sodann springt das Pro
gramm auf den Schritt 90.
Ist die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM kompensiert,
so wird der Schrittmotor 15 so angetrieben und gesteuert,
daß die Drosselklappe die Zielöffnung einnimmt, wodurch das
Außertrittfallen in einer kurzen Zeitperiode beseitigt wird
und auf die weitere Schrittmotorsteuerung kein Einfluß aus
geübt wird.
Es braucht daher für die Vermeidung des Außertrittfallens
kein großer Drehmomentspielraum für den Motor vorgesehen
werden, wobei die Schrittabweichungskorrektur zuverlässig
innerhalb kurzer Zeit über eine Steuerung mit offener
Schleife durchführbar ist.
Ist FDAC im Schritt 64 gleich 0, so ist der Schrittmotor
nicht außer Tritt; das Programm schreitet daher zu einem
Schritt 71 fort, in dem unterschieden wird, ob das erzwun
gene Zweiphasen-Kennzeichensignal F2Φ = "1" ist oder nicht.
Liegt eine "1" vor, so schreitet das Programm zu einem
Schritt 73 fort. Ist dies nicht der Fall, so schreitet das
Programm zu einem Schritt 72 fort, in dem unterschieden
wird, ob die Zielanzahl von Schritten SCMD = 10H ist oder
nicht.
Ist die Zielanzahl von Schritten FCMD = 10H oder größer, so
schreitet das Programm zu einem Schritt 73 fort. Liegt die
Anzahl unterhalb von 10H, so schreitet das Programm zu einem
Schritt 81 fort.
Im Falle des Zweiphasenbetriebs schreitet das Programm zum
Schritt 73 fort. Ist das erzwungene Zweiphasen-Kennzeichen
signal F2Φ = "1" oder übersteigt die Zielanzahl von Schrit
ten 10H, so schreitet das Programm zum Schritt 73 fort. Ist
andererseits F2Φ = 0 und SCMD < 10H, so schreitet das Pro
gramm zu einem Schritt 81 fort, um den Schrittmotor im
Mikroschrittbetrieb anzutreiben.
Schreitet das Programm bei Zweiphasenbetrieb zum Schritt 73
fort, so wird durch das Mikroschritt-Kennzeichensignal Fµ
unterschieden, ob im vorhergehenden Schritt der Mikro
schrittbetrieb vorhanden war oder nicht. Ist Fµ = 0 und
liegt kein Mikroschrittbetrieb vor und war der vorhergehen
de Betrieb der Zweiphasenbetrieb, so schreitet das Programm
zu einem Schritt 76 im Unterprogramm fort, indem die ge
speicherte Drosselklappenöffnung SM aktiviert und eine Ände
rung im Tastverhältnis D sowie in der Treiberfrequenz TMO
durchgeführt wird. War der vorhergehende Betrieb der Mikro
schrittbetrieb Fµ = 1, so schreitet das Programm zu einem
Schritt 74 fort, in dem unterschieden wird, ob die erste
Ziffer der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM gleich
OH im hexadezimalen Zahlensystem ist oder nicht. Ist die
erste Ziffer gleich OH, so wird das Mikroschritt-Kennzei
chensignal Fµ auf "0" gesetzt (Schritt 75) und es wird das
Unterprogramm gemäß Schritt 76 abgearbeitet.
Im Unterprogramm im Schritt 76 gemäß Fig. 7 wird zunächst
unterschieden, ob die Zielanzahl von Schritten SCMD gleich
9H oder mehr ist (Schritt 101); liegt die Zielanzahl von
Schritten unter 9H, so ist für den Schrittmotor ein Zwei
phasenantrieb möglich, der im Haltezustand gehalten werden
kann. Das Programm schreitet daher zu einem Schritt 102
fort, in dem aus dem Halte-Kennzeichensignal FHLD unter
schieden wird, ob sich der Schrittmotor im Haltezustand
befand oder nicht. War der vorhergehende Zustand der Hal
tezustand (FHLD = 1), so wird bei Aufrechterhaltung des
vorhergehenden Zustandes das vorliegende Unterprogramm ver
lassen. War der vorhergehende Zustand der Antriebszustand
(FHLD = 0), so schreitet das Programm zu einem Schritt 103
fort, in dem das Halte-Kennzeichensignal FHLD = 1 ist und
der laufende Antriebszustand in den Haltezustand überführt
wird. Daher wird zur Anzeige eines größeren Tastverhältnis
ses ein Tastverhältnis-Kennzeichensignal FDUP auf "1" ge
setzt (Schritt 104), um das Tastverhältnis zur Erhöhung der
Halteleistung zu vergrößern. Weiterhin wird die Treiber
frequenz TMO auf eine lange Periode TMDLY (etwa 100 pps)
gesetzt (Schritt 105), um eine nachfolgende Unterbrechung
für eine spezielle Zeitperiode zu verhindern, wodurch ein
bei der Überführung von Antriebszustand in den Haltezustand
mögliche Vibration eingeschränkt wird und der Schrittmotor
schnell in einen stabilisierten Haltezustand eintritt.
Wird der Schrittmotor im Schritt 101 mit einer Zielanzahl
von Schritten von 9H oder mehr angetrieben, so schreitet das
Programm zu einem Schritt 106 fort, in dem das Halte-Kenn
zeichensignal FHLD auf 0 gesetzt wird; in einem Schritt 107
wird unterschieden, ob das Kennzeichensignal FOPP für ent
gegengesetzte Drehung auf "1" gesetzt ist oder nicht. Im
Falle einer entgegengesetzten Drehung (FOPP = 1) springt das
Programm zu einem Schritt 104, wodurch das Tastverhältnis-
Kennzeichensignal FDUP auf "1" und TMDLY auf die Treiber
frequenz TMO gesetzt wird, womit eine Vibration und ein
Schrittabweichungszustand verhindert werden, die bei Umkehr
der Drehrichtung des Schrittmotors 15 auftreten können. Dies
erfolgt dadurch, daß eine hohe Halteleistung beibehalten und
eine nachfolgende Unterbrechung für eine spezielle Zeitpe
riode verhindert wird.
Wird im Schritt 107 die Drehrichtung des Schrittmotors 15
mit dem Kennzeichensignal FOPP = 0 für entgegengesetzte
Drehung nicht umgekehrt, so schreitet das Programm zu einem
Schritt 108 fort, in dem der Zustand des Drehrichtungs-Kenn
zeichensignals FDIR festgelegt wird. Um den Schrittmotor auf
die offenen Seite (FDIR = 0) zu drehen, wird zur Realisie
rung einer neuen gespeicherten Drosselklappenöffnung SM der
gespeicherten Drosselklappenöffnung SM 10H (entsprechend
einem Schritt im Zweiphasenbetrieb) hinzuaddiert (Schritt
109). Wird der Schrittmotor dagegen auf die geschlossene
Seite (FDIR = 1) gedreht, so wird zur Aktualisierung der
gespeicherten Drosselklappenöffnung SM 10H von der gespei
cherten Drosselklappenöffnung SM subtrahiert (Schritt 110).
Vorstehend wurde der Zweiphasenbetrieb erläutert. War der
vorhergehende Betrieb der Zweiphasenbetrieb oder war die
erste Ziffer der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM im
vorhergehenden Mikroschrittbetrieb unabhängig von der Ab
arbeitung des Unterprogramms für die gespeicherte Drossel
klappenöffnung SM, deren erste Ziffer im vorhergehenden
Mikroschrittbetrieb zufällig gleich 0H war, nicht OH, so
erfolgt eine Rückführung zum Programm nach Fig. 6 und sodann
ein Fortschreiten vom Schritt 74 zum Schritt 75. In diesen
Schritten wird der Zustand des Drehrichtungs-Kennzeichen
signals FDIR unterschieden. Soll der Schrittmotor auf die
offene Seite (FDIR = 0) gedreht werden, so wird die erste
Ziffer der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM aufgerun
det, um eine neue gespeicherte Drosselklappenöffnung SM
festzulegen (Schritt 78). Soll der Schrittmotor dagegen auf
die geschlossene Seite (FDIR = 1) gedreht werden, so wird
die erste Ziffer der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM
abgerundet, um die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM zu
aktualisieren (Schritt 79).
Da die erste Ziffer der gespeicherten Drosselklappenöffnung
SM für Zweiphasenantrieb auf- oder abgerundet wird, kann der
Schrittmotor glatt vom Mikroschrittantrieb auf den Zweipha
senantrieb übergehen, ohne daß Schwierigkeiten, wie bei
spielsweise eine zeitweilige umgekehrte Drehung von der
Zielrichtung auf die entgegengesetzte Richtung auftreten.
Vom Schritt 78 oder 79 schreitet das Programm zum Schritt 80
fort, in dem das Mikroschritt-Kennzeichensignal Fµ auf "0"
gesetzt wird, wodurch ein Übergang in das tatsächliche Aus
gangsprogramm (Schritt 90) zusammen mit dem Unterprogramm im
Schritt 76 stattfindet, wobei dem Schrittmotor 15 Leistung
auf der Basis der aktualisierten gespeicherten Drosselklap
penöffnung SM zugeführt wird.
Vorstehend wurde die Zweiphasenbetrieb-Verarbeitung be
schrieben. Ist der Betrieb im Schritt 71 nicht der erzwun
gene Zweiphasenbetrieb (S2Φ = 0) und liegt die Zielanzahl
von Schritten FCMD im Schritt 72 unter 10H, so tritt das
Programm in den Mikroschrittbetrieb ein. Im Schritt 81 wird
das Mikroschritt-Kennzeichensignal Fµ auf "1" gesetzt und im
Schritt 82 wird unterschieden, ob der vorhergehende Betrieb
der Mikroschrittbetrieb vom vorhergehenden Mikroschritt-
Kennzeichensignal Fµ war oder nicht. War auch der vorherge
hende Betrieb der Mikroschrittbetrieb (vorhergehendes Fµ
1), so schreitet das Programm zum Schritt 83 fort, in dem
aus dem Kennzeichensignal FOPP für entgegengesetzte Drehung
unterschieden wird, ob die Drehrichtung umgekehrt werden
soll oder nicht. Wird die Drehrichtung nicht umgekehrt (FOPP
= 0), so schreitet das Programm zum Schritt 87 fort. Im
Falle der umgekehrten Drehung (FOPP = 1), d. h. bei Um
kehrung der Drehrichtung des Schrittmotors im vorhergehen
den Mikroschrittbetrieb und im laufenden Mikroschrittbe
trieb, springt das Programm zu einem Schritt 105 des Pro
gramms zur Aktualisierung von SM nach Fig. 7, in dem die
Treiberfrequenz TMO auf TMDLY gesetzt wird, wodurch eine
nachfolgende Unterbrechung für eine spezielle Zeitperiode
(etwa 10 ms) zur Begrenzung von Vibrationen und Verhinde
rung einer Schrittabweichung des Schrittmotors verhindert
wird.
Ist im Schritt 82 der vorhergehende Betrieb der Zweiphasen
betrieb, so schreitet das Programm zum Schritt 84 fort, wo
bei durch das Halte-Kennzeichensignal FHLD unterschieden
wird, ob ein Haltebefehl vorliegt oder nicht. Liegt ein
Haltebefehl vor (SHLD = 1), so schreitet das Programm zum
Schritt 85 fort, in dem das Halte-Kennzeichensignal FHLD auf
"0" gesetzt wird, um den Haltezustand zu löschen, wonach das
Programm zum Schritt 87 fortschreitet.
Wird der Antriebsbefehl (FHLD = 0) im Schritt 84 im vorher
gehenden Zweiphasenbetrieb (Fµ = 0) gegeben, so springt
das Programm zum Schritt 104 nach Fig. 7, in dem das
Tastverhältnis-Kennzeichensignal FDUP auf "1" gesetzt wird,
während im Schritt 105 TMDLY auf die Antriebsfrequenz TMO
gesetzt wird.
Erfolgt eine Änderung vom Zweiphasenantrieb zum Mikro
schrittantrieb, so wird das Tastverhältnis des dem Schritt
motor 15 zuzuführenden Stroms erhöht und gleichzeitig die
nächste Unterbrechung für eine spezielle Periode verhindert,
wodurch Vibrationen eingeschränkt und eine Schrittabweichung
verhindert werden.
Im Schritt 87 wird der Zustand des Drehrichtungs-Kennzei
chensignals FDIR unterschieden. Wird der Schrittmotor auf
die offene Seite FDIR = 0 gedreht, so schreitet das Pro
gramm zum Schritt 88 fort, in dem die Zielanzahl von Schrit
ten SCMD der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM hinzu
addiert wird, um diese zu aktualisieren. Wird der Schritt
motor dagegen auf die geschlossene Seite (FDIR = 1) ge
dreht, so schreitet das Programm zum Schritt 89 fort, in dem
die Zielanzahl von Schritten SCMD von der gespeicherten
Drosselklappenöffnung SM subtrahiert wird, um diese zu
aktualisieren.
Ist die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM im oben be
schriebenen Sinne aktualisiert, so schreitet das Programm
unter Eintritt in das Ausgangsprogramm zu einem Schritt 90
fort, um dem Schrittmotor Leistung zuzuführen.
Dieses Programm ist in Fig. 8 dargestellt. Zunächst wird die
aktualisierte gespeicherte Drosselklappenöffnung SM in einem
Schritt 141 zeitweise im M gespeichert und sodann unter
schieden, ob dieser gespeicherte Wert M gleich 40H oder
größer ist (Schritt 142); übersteigt der gespeicherte Wert
40H, so schreitet das Programm zu einem Schritt 143 fort, in
dem 40H vom gespeicherten Wert M subtrahiert wird, um einen
neuen gespeicherten Wert M festzulegen, wonach das Programm
zum Schritt 142 zurückkehrt, in dem beurteilt wird, ob der
gespeicherte Wert M nach der Subtraktion 40H überschreitet
oder nicht.
Durch Wiederholung der Schritte 142 und 143 kann der gespei
cherte Wert M unter Ausnutzung eines Restes der Division des
anfänglich gespeicherten Wertes M durch 40H erhalten werden.
Wird der Rest so gewonnen, so schreitet das Programm vom
Schritt 142 zu einem Schritt 144 fort, um den gespeicherten
Wert M dieses Restes zur Festlegung der Erregungsphase auf
die Zählzahl CNOM zu setzen.
Diese Zählzahl CNOM liegt im Bereich von 00H bis 3FH (0 bis
63). Die Erregerphase des nachfolgend zu erregenden Schritt
motors 15 kann durch Tabellenauslesung auf der Basis dieser
Zählzahl CNOM festgelegt werden. Bei Mikroschrittbetrieb
kann das Tastverhältnis benachbarter Erregerphasen eben
falls durch Tabellenauslesung festgelegt werden.
Nach dem Setzen dieser Zählzahl CNOM im Schritt 145 wird im
Schritt 104 (Fig. 7) unterschieden, ob das Tastverhältnis-
Kennzeichensignal FDUP auf "1" gesetzt wurde. Ist FDUP = 1,
so wird das Tastverhältnis-Kennzeichensignal FDUP in einem
Schritt 148 auf "0" gesetzt, wonach das Programm zu einem
Schritt 150 springt. Ist FDUP = 0, so wird in einem Schritt
146 unterschieden, ob das Mikroschritt-Kennzeichensignal Fµ
= "1" ist. Bei Mikroschrittbetrieb (Fµ = 1) schreitet das
Programm zu einem Schritt 152 fort, in dem die Antriebs
steuerung des Mikroschrittbetriebs gesetzt wird; bei
Zweiphasenbetrieb (Fµ = 0) schreitet das Programm zu einem
Schritt 147 fort, in dem aus dem Halte-Kennzeichensignal
FHLD unterschieden wird, ob ein Haltebefehl vorhanden ist
oder nicht. Ist der Haltebefehl vorhanden (FHLD = 1), so
schreitet das Programm zum Schritt 148 fort, in dem der
Zweiphasen-Haltezustand gesetzt wird. Auch bei einem Hal
tebefehl (FHLD = 0) schreitet das Programm zum Setzen des
Zweiphasen-Antriebszustandes zum Schritt 150 fort.
Sind kein Tastverhältnis-Befehl (FDUP = 0) und kein Halte
befehl (FHLD = 1) im Zweiphasenbetrieb (Fµ = 0) vorhanden,
so schreitet das Programm zum Schritt 148 fort, in dem der
Halte-Tastverhältniswert DHLD auf die Zerhackertastverhält
nisse Φ1, 3D und Φ2, 4D des Erregerstromes der Einzelphase
und drei Phasen sowie zwei Phasen und vier Phasen des
Schrittmotors 15 gesetzt wird. Sodann wird in einem Schritt
149 die Erregerphase durch Tabellenauslesung auf der Basis
der Zählzahl CNUM festgelegt.
Ist kein Tastverhältnis-Befehl (FDUP = 0) aber der An
triebsbefehl (FHLD = 0) im Zweiphasenbetrieb (Fµ = 0) vor
handen, so schreitet das Programm zum Schritt 150 fort, in
dem der Antriebs-Tastverhältniswert DMOV auf die Zerhacker
tastverhältnisse Φ1, 3D und Φ2, 4D des Einzel- und Drei
phasen- sowie des Zweiphasen- und Vierphasen-Erregerstroms
des Schrittmotors 15 gesetzt wird. Im nächsten Schritt 151
wird die Erregerphase durch Tabellauslesung auf der Basis
des Zählwertes CNUM festgelegt.
Der Antriebs-Tastverhältniswert DMOV ist natürlich größer
als der Halte-Tastverhältniswert DHLD, wobei die Haltelei
stung während des Haltens klein sein kann.
Ist kein Tastverhältnisbefehl (FDUP = 1) gegeben worden, so
springt das Programm über den Schritt 148 zum Schritt 50, so
daß für die Zerhackertastverhältnisse Φ1, 3D und Φ2, 4D ein
großer Tastverhältniswert DMOV gesetzt wird.
Wird die Drehung des Schrittmotors im Zweiphasenbetrieb um
gekehrt, wenn eine Verschiebung vom Antriebs- auf den Hal
tezustand und eine Verschiebung vom Zweiphasenantrieb auf
den Mikroschrittantrieb erfolgt, so wird das Tastverhält
nis-Kennzeichensignal FDUP im Schritt 104 (Fig. 7) zum
Zwecke der Einschränkung von Vibrationen auf "1" gesetzt, um
eine Schrittabweichung des Schrittmotors zu verhindern.
Sodann wird das Zerhackertastverhältnis des Erregerstroms
auf einen großen Antriebstastverhältniswert DMOV gesetzt.
Ist ein Mikroschrittbetrieb-Befehl (Fµ = 1) gegeben worden,
so schreitet das Programm vom Schritt 146 zum Schritt 152
fort, in dem die Erregerphase und die Tastverhältnisse Yn
(Einzel- und Dreiphasentastverhältnis) sowie Zn (Zwei- und
Vierphasentastverhältnis) im Mikroschrittbetrieb auf der
Basis der Zählzahl CNUM auf einer Tabelle ausgelesen wer
den.
Im nächsten Schritt 153 wird der im Schritt 53 (Fig. 5) aus
der Batteriespannung VB festgelegte Tastverhältnis-Korrek
turkoeffizient KµD den Tastverhältnissen Yn und Zn hinzuad
diert, wonach die Produkte dieser Multiplikation auf die
Ein- und Dreiphasen- sowie Zwei- und Vierphasen-Zerhacker
tastverhältnisse Φ1, 3D und Φ2, 4D gesetzt werden.
Nach diesem Setzen der Zweiphasenantriebs- und Mikroschritt
antriebs-Erregerphasen und des Tastverhältnisses der Erre
gerphasen wird im Schritt 154 zur Steuerung des Antriebs des
Schrittmotors 15 ein Treibersteuersignal für ihn ausgegeben.
Erfindungsgemäß wird der Schrittmotor 15 im oben beschrie
benen Sinne gesteuert. Speziell bei einer Schrittabweichung
wird diese sofort detektiert (Schritte 14, 20 und 24), wobei
ein Schrittabweichungs-Korrekturwert KDAC addiert wird
(Schritte 21 und 26) und dieser Wert KDAC sodann der gespei
cherten Drosselklappenöffnung SM hinzuaddiert wird, wodurch
diese korrigiert (Schritt 67) und damit die Schrittabwei
chung in einer kurzen Zeitperiode korrigiert wird.
Es muß daher kein großer Spielraum für das Antriebsdreh
moment eingestellt werden, so daß eine Steuerung mit offener
Schleife durchführbar ist.
Die vorliegende Ausführungsform ist für die Kraftstoffzu
fuhrsteuerung sowohl für Dieselmotoren als auch für Benzin
motoren geeignet.
Erfindungsgemäß wird das Auftreten der Schrittabweichung
durch die Schrittabweichungs-Detektoreinrichtung detektiert,
wobei eine Steuerwert-Korrekturanordnung einen Steuerwert
unter Verwendung der Anzahl von Korrekturschritten korri
giert, welche durch die Schrittabweichungs-Schrittwert-Be
rechnungsanordnung berechnet wird; daher kann die Schritt
abweichungskorrektur in einer kurzen Zeitperiode durchge
führt werden, wodurch das Rücksetzen der Drosselklappen-
Steuerfunktion in den ursprünglichen richtigen Zustand mög
lich wird.
Diese Schrittabweichungskorrektur erfolgt auf richtige Kor
rekturwerte und kann richtig und sicher durchgeführt werden,
so daß die Einstellung eines großen Antriebsdrehmoment-
Spielraums nicht notwendig ist und dadurch eine Steuerfunk
tion mit offener Schleife nicht beeinträchtigt wird.
Claims (3)
1. Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung für einen eine
Kraftstoffzufuhr-Einstellvorrichtung (4) zur Einstel
lung einer ihm zugeführten Ansaugluftmenge oder Kraft
stoffmenge, einen Schrittmotor (15) zum Antrieb der
Kraftstoffzufuhr-Einstellvorrichtung (4) sowie eine
Steuerwert-Ausgabeanordnung (20) zur Ausgabe eines
Steuerwertes für den Schrittmotor (15) aufweisenden
Verbrennungsmotor (1) mit
einem Stellungssensor (17) zur Detektierung der Steuer stellung der Kraftstoffzufuhr-Einstellvorrichtung (4),
einer Schrittabweichungs-Detektoranordnung (S14) zur Detektierung der Schrittabweichung des Schrittmotors (15) auf der Basis eines Steuerwertes von der Steuer wert-Ausgabeanordnung (20) und einer durch den Stel lungssensor (17) detektierten Steuerstellung,
einer Schrittabweichungs-Schrittwert-Berechnungsanord nung (S21, S26) zur Umsetzung einer Abweichung zwischen Steuerwert und Steuerstellung im Zeitpunkt der Detek tierung einer Schrittabweichung des Schrittmotors (15) durch die Schrittabweichungs-Detektoranordnung (S14) in eine Anzahl von Schritten des Schrittmotors (15) und
einer Steuerwert-Korrekturanordnung (S67) zur Korrek tur des Steuerwertes des Schrittmotors (15) mittels der durch die Schrittabweichungs-Schrittwert-Berechnungsan ordnung (S21, S26) festgelegten Schrittanzahl.
einem Stellungssensor (17) zur Detektierung der Steuer stellung der Kraftstoffzufuhr-Einstellvorrichtung (4),
einer Schrittabweichungs-Detektoranordnung (S14) zur Detektierung der Schrittabweichung des Schrittmotors (15) auf der Basis eines Steuerwertes von der Steuer wert-Ausgabeanordnung (20) und einer durch den Stel lungssensor (17) detektierten Steuerstellung,
einer Schrittabweichungs-Schrittwert-Berechnungsanord nung (S21, S26) zur Umsetzung einer Abweichung zwischen Steuerwert und Steuerstellung im Zeitpunkt der Detek tierung einer Schrittabweichung des Schrittmotors (15) durch die Schrittabweichungs-Detektoranordnung (S14) in eine Anzahl von Schritten des Schrittmotors (15) und
einer Steuerwert-Korrekturanordnung (S67) zur Korrek tur des Steuerwertes des Schrittmotors (15) mittels der durch die Schrittabweichungs-Schrittwert-Berechnungsan ordnung (S21, S26) festgelegten Schrittanzahl.
2. Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung für einen eine
Kraftstoffzufuhr-Einstellvorrichtung (4) zur Einstel
lung einer ihm zugeführten Ansaugluftmenge oder Kraft
stoffmenge, einen Schrittmotor (15) zum Antrieb der
Kraftstoffzufuhr-Einstellvorrichtung (4) sowie eine
Steuerwert-Ausgabeanordnung (20) zur Ausgabe eines
Steuerwertes für den Schrittmotor (15) aufweisenden
Verbrennungsmotor (1) mit
einem Stellungssensor (17) zur Detektierung der Steuer stellung der Kraftstoffzufuhr-Einstellvorrichtung (4),
einer Schrittabweichungs-Detektoranordnung (S14) zur Detektierung der Schrittabweichung des Schrittmotors (15) auf der Basis eines Steuerwertes von der Steuer wert-Ausgabeanordnung (20) und einer durch den Stel lungssensor (17) detektierten Steuerstellung,
einer Vollschließ-Schrittabweichungs-Unterscheidungs anordnung (S25) zur Unterscheidung, ob ein im Zeitpunkt der Detektierung einer Schrittabweichung des Schritt motors (15) durch die Schrittabweichungs-Detektoranord nung (S14) festgelegte Steuerwert kleiner als eine spe zielle Stellung ist oder nicht, und
eine Substitutionsanordnung (S70) zur Substitution des Steuerwertes durch einen speziellen Wert, wenn die Vollschließ-Schrittabweichungs-Unterscheidungsanordnung (S25) die Steuerstellung als kleiner als eine spezielle Stellung unterscheidet.
einem Stellungssensor (17) zur Detektierung der Steuer stellung der Kraftstoffzufuhr-Einstellvorrichtung (4),
einer Schrittabweichungs-Detektoranordnung (S14) zur Detektierung der Schrittabweichung des Schrittmotors (15) auf der Basis eines Steuerwertes von der Steuer wert-Ausgabeanordnung (20) und einer durch den Stel lungssensor (17) detektierten Steuerstellung,
einer Vollschließ-Schrittabweichungs-Unterscheidungs anordnung (S25) zur Unterscheidung, ob ein im Zeitpunkt der Detektierung einer Schrittabweichung des Schritt motors (15) durch die Schrittabweichungs-Detektoranord nung (S14) festgelegte Steuerwert kleiner als eine spe zielle Stellung ist oder nicht, und
eine Substitutionsanordnung (S70) zur Substitution des Steuerwertes durch einen speziellen Wert, wenn die Vollschließ-Schrittabweichungs-Unterscheidungsanordnung (S25) die Steuerstellung als kleiner als eine spezielle Stellung unterscheidet.
3. Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwert des
Schrittmotors (15) eine gespeicherte laufende Stellung
(SM) ist, welche so gesteuert wird, daß die Steuerstel
lung einem angezeigten Wert (THO) des Schrittmotors
(15) entspricht.
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