DE4325042B4

DE4325042B4 - Steuersystem für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE4325042B4
Application number: DE4325042A
Authority: DE
Inventors: Norio Wako Suzuki; Kazuo Wako Hirabayashi; Yousuke Wako Tachibana
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1993-07-26
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2013-07-27
Also published as: US5396869A; JPH07174041A; DE4325042A1

Abstract

Steuersystem, umfassend:
– eine Stellvorrichtung (4) zur Einstellung der einem Verbrennungsmotor (1) zuzuführenden Ansaugluftmenge,
– einen Schrittmotor (15) zum Antrieb der Stellvorrichtung (4) in jedem von aufeinander folgenden Steuerzyklen,
– einen Stellungssensor (17), welcher zu Beginn eines gegenwärtigen Steuerzyklus die Ist-Stellung der Stellvorrichtung (4) detektiert, und
– eine Steuereinheit (20), welche in jedem der Steuerzyklen einen Schrittwert als Stellgröße für den Schrittmotor (15) ausgibt, wobei die Steuereinheit (20) derart ausgebildet ist, dass
– im gegenwärtigen Steuerzyklus eine Schrittabweichung durch Vergleich zwischen der zu Beginn des gegenwärtigen Steuerzyklus durch den Stellungssensor (17) detektierten tatsächlichen Ist-Stellung der Stellvorrichtung (4) und einer auf der Basis der im vorangehenden Steuerzyklus ausgegebenen Stellgröße geschätzten Stellung der Stellvorrichtung (4) ermittelt wird,
– im Falle einer Detektierung einer Schrittabweichung die Schrittabweichung in eine Anzahl von Schritten des Schrtmotors (15) umgerechnet wird, und
– bei der Berechnung des für den...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Patentanspruch 1 und ein entsprechendes Steuerverfahren nach Patentanspruch 6.
Es handelt sich dabei insbesondere um eine Schrittmotor-Antriebssteuerung zur Steuerung eines Schrittmotors, welcher eine Stellvorrichtung, beispielsweise eine Drosselklappe, zur Steuerung der einen Verbrennungsmotor, wie einem Benzinmotor oder einem Dieselmotor zugeführten Luftmenge 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 Drosselklappe in Schließrichtung oder umgekehrt in Öffnungsrichtung zu drehen. Dies gilt auch für das Umschalten zwischen Antrieb und Anhalten der Drosselklappe oder für das Schalten von Antriebssteuermodi. Alle diese Betätigungen erfolgen nach Maßgabe eines von einem Antriebssteuersystem ausgegebenen entsprechenden Steuerwertes zur Steuerung des Öffnungsbetrages der Drosselklappe, wobei schnelles Ansprechen auf den Steuerwert erwünscht ist.

Der Schrittmotor kann in diesem Falle aufgrund der Trägheitskraft der Drosselklappe leicht außer Tritt geraten.

Um zu verhindern, dass der Schrittmotor außer Tritt gerät, sind verschiedene Möglichkeiten der Ansteuerung des Schrittmotors in Betracht gezogen worden. Diese betreffen insbesondere die Erzeugung eines möglichst geeigneten Treibersignals für den Schrittmotor im Fall, dass dieser seine Bewegungsrichtung umkehren soll (siehe JP 58-204799 A und JP 62-294743 A).

Neben den vorgenannten Verfahren besteht ein Verfahren zur Steuerung einer Motorstellung darin, einen Wert rückzukoppeln, der durch einen Sensor detektiert wird, welcher die Stellung bzw. die Öffnung der Drosselklappe detektiert. Dieser Stellungssensor muss jedoch sehr genau und sehr zuverlässig sein und macht den für einen Schrittmotor typischen Vorteil der unmittelbaren Steuerungsmöglichkeit durch einen vorgegebenen Schrittwert zunichte.

Die JP 1-244 136 A offenbart eine Drosselklappensteuerung für Verbrennungsmotoren, bei der ein Schrittmotor in einem geschlossenen Regelkreis angesteuert wird. Hierbei erfasst ein Drosselklappensensor in vorgegebenen Zeitabständen die Ist-Stellung der Drosselklappe und liefert diese an einen Regler. Der Regler liest den für einen jeweiligen Ist-Wert geltenden Soll-Wert ein und berechnet eine Regeldifferenz zwischen dem vorgegebenen Soll-Wert und dem erfassten Ist-Wert. Die Regeldifferenz löst eine weitere Ansteuerung des Schrittmotors in einem nachfolgenden Regelzyklus aus, als deren Folge eine Verringerung der Regeldifferenz zu erwarten ist. Die Ansteuerung des Schrittmotors endet, wenn die Regeldifferenz verschwindet.

Die JP 61-138 855 A zeigt ein Verfahren zur Erzeugung des Treibersignals für einen Schrittmotor, bei dem immer dann, wenn ein neuer Stellwert eingestellt wird, eine neue Antriebsfrequenz für das Treibersignal des Schrittmotors berechnet wird. Hierdurch kann ein gutes Ansprechverhalten des Schrittmotors erreicht werden, ohne dass Schrittabweichungen auftreten.

Die GB 2 192 736 A zeigt eine Steuereinrichtung für einen eine Drosselklappe antreibenden Schrittmotor, bei der der Schrittmotor jeweils im Leerlaufzustand und im voll geöffneten Zustand der Drosselklappe kalibriert wird, um für jeden durch Treten eines Gaspedals vorgegebenen Stellwert die entsprechende durch den Schrittmotor zurückzulegende Schrittzahl zu berechnen. Bei dieser Steuereinrichtung ist vorgesehen, dass über einen entsprechenden Sensor die tatsächliche Ist-Stellung der Drosselklappe erfasst und mit der dem Stellwert entsprechenden Stellung verglichen wird. Wenn bei diesem Vergleich eine Diskrepanz auftritt, wird die Kalibrierung wiederholt.

Hinsichtlich der vorgenannten Nachteile bei bisher bekannten Techniken, mit denen eine Schrittabweichung eines Schrittmotors vollständig nur schwer zu verhindern ist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem und ein Steuerverfahren der genannten Art anzugeben, mit dem eine durch eine Schrittabweichung verursachte Fehlstellung der Stellvorrichtung innerhalb einer kurzen Zeitdauer korrigiert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Steuersystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie bei einem entsprechenden Steuerverfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst.

Bei einem Steuersystem der erfindungsgemäßen Art wird bei der Detektierung des Schrittabweichungszustands der als Stellgröße für die Stellvorrichtung ausgegebene Schrittwert mittels der Schrittanzahl korrigiert, die der Abweichung zwischen der der Stellgröße entsprechenden Stellung und der Ist-Stellung entspricht. Im Falle einer Schrittabweichung wird daher die Stellgröße sofort korrigiert, so dass das Steuersystem bei nachfolgendem Antrieb in die richtige Ist-Stellung gebracht werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren näher erläutert. Es zeigt:
1 eine generelle schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor;
2 ein Blockschaltbild eines Steuersystems der gleichen Einrichtung;
3 ein Flussdiagramm eines Programmsteuerablaufs für die Steuerung eines Schrittmotor-Antriebszustandes im gleichen Steuersystem; ein Flussdiagramm eines Schrittabweichungs-Detektierungsprogramms;
5 ein Blockschaltbild eines Programms zur Festlegung von Schrittmotor-Antriebszuständen;
6a, b ein Flussdiagramm eines Schrittmotor-Steuerprogramms;
7 ein Flussdiagramm einer SM-Aktualisierung sowie einer D- und TM₀-Modifizierung; und
8 ein Flussdiagramm des Ausgabeprogramms für den Schrittmotor.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Steuersystems anhand der 1 bis 8 erläutert.
1 zeigt eine generelle schematische Darstellung eines in einem Motorfahrzeug vorgesehenen Steuersystems für einen Verbrennungsmotor.
An einem stromaufwärtigen Ende eines Ansaugluftkanals 2 zur Zufuhr von Ansaugluft zu einem Verbrennungsmotor 1 ist ein Luftfilter 3, eine Drosselklappe 4 zum Öffnen und Schließen des Ansaugluftkanals 2 und auf der stromabwärtigen Seite ein Kraftstoffeinspritzventil 5 vorgesehen bzw. montiert. Die durch das Luftfilter 3 in den Ansaugluftkanal 2 gesaugte Luft strömt durch die Drosselklappe 4, durch welche die Luftmenge gesteuert wird. Die Luft strömt dann in einen Ansaugverteiler 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 Einlassventil 7 geöffnet 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 Auslassventil 10 geöffnet und geschlossen wird, und wird sodann über einen Auspuffverteiler 11 und einen Auspuffluftkanal aus dem Motor herausgeleitet.
Auf dem Fahrzeugboden, auf dem der Verbrennungsmotor 1 montiert 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 1 sind das Gaspedal 12 und die Drosselklappe 4 mechanisch nicht miteinander verbunden. Der Grad des Niedertretens des Gaspedals 12 wird durch einen Gaspedalsensor 13 detektiert, welcher aus einem auf einer Schwenkstelle des Gaspedals 12 montierten Potentiometer besteht. Die Drosselklappe 4 wird für das Öffnen und Schließen durch einen Schrittmotor 15 betätigt, welcher in Abhängigkeit von einem Treibersignal von einer ECU 20 arbeitet.
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 Drehzahländerungsverbindung, wie beispielsweise ein Getriebe, direkt über eine Kupplung 16 erfolgt.
Drehwinkel des Schrittmotors 15 in der normalen und der entgegengesetzten Richtung werden in Öffnungs- und Schließwinkel der Drosselklappe 4 umgesetzt. Diese Öffnungs- und Schließwinkel der Drosselklappe 4 werden durch einen aus einem Potentiometer bestehenden Drosselklappensensor 17 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 stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 4 ist ein Ansaugluftdruck-Sensor 22 vorgesehen, welcher den Absolutdruck der Ansaugluft detektiert. Auf der stromabwärtigen Seite ist weiter hinten ein Ansauglufttemperatur-Sensor 23 vorgesehen, 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 Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 und ein Antriebsraddrehzahlsensor 28 vorgesehen.
Von den vorgenannten Sensoren wird jeweils ein Detektorsignal in die ECU 20 eingegeben.
Weiterhin sind in diesem Steuersystem ein ACG-Sensor 30 zur Detektierung des Feldstroms einer Lichtmaschine, ein Servolenkungsschalter 31 zur Detektierung der Funktion des Servolenksystems, ein Klimaanlagenschalter 32 zur Detektierung der Funktion der Klimaanlage, ein Starterschalter 33 zur Detektierung der Funktion eines Starters, ein Batteriespannungssensor 34 zur Detektierung der Batteriespannung, ein Gangwählschalter 35 zur Detektierung der Gangstellung eines Schalthebels sowie ein Schaltstellungsschalter 36 zur Detektierung der Schaltstellung vorgesehen. Alle diese Schalter und Sensoren liefern jeweils ein Detektorsignal für die ECU 20. In einem von der Batterie ausgehenden Hauptbatteriekabel ist ein aus einem Hall-Element bestehender Stromsensor 37 zur Detektierung einer elektrischen Last vorgesehen, der ein Detektorsignal für die ECU 20 liefert.
Weiterhin sind für eine automatische Fahrsteuerung (AC-Steuerung) ein Bremsschalter 40, ein AC-Hauptschalter 41, ein AC-Einstellschalter 42 sowie ein AC-Wiederaufnahmeschalter 43 vorgesehen.
2 zeigt schematisch den Aufbau des Steuersystems, das den Schrittmotor 15 zur Betätigung der Drosselklappe 4 in Abhängigkeit von Signalen von den oben beschriebenen Sensoren und Schaltern steuert.
Zunächst wird in einem Prozess zur Festlegung einer endgültigen Drosselklappen-Sollöffnung bzw. Zieldrosselklappenöffnung θ₀ der Drosselklappe 4 eine für die verschiedenen Situationen erforderliche Drosselklappenöffnung berechnet.
Die ECU 20 besitzt fünf oder mehr Berechnungsanordnungen, nämlich eine θ_AP-Berechnungsanordnung 51, welche eine Normaldrosselklappenöffnung θ_AP in Abhängigkeit von dem vom Gaspedalsensor 13 gelieferten Betrag AP des Tretens des Gaspedals 12 berechnet, eine θ_ACR-Berechnungsanordnung 52, welche auf der Basis des Signals unter anderem vom Bremsschalter 40 die Drosselklappenöffnung θ_ACR während einer automatischen Fahrsteuerung in Abhängigkeit von der vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 gelieferten Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet, eine θ_IDL-Berechnungsanordnung 53, welche die Drosselklappenöffnung θ_IDL bei Leerlauf in Abhängigkeit von der vom Motordrehzahlsensor 26 gelieferten Motordrehzahl NE berechnet, eine θ_TCS-Berechnungsanordnung 54, welche bei Traktionssteuerung eine Drosselklappenöffnung θ_TCS in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der vom Antriebsraddrehzahlsensor 28 gelieferten Antriebsraddrehzahl VW berechnet, sowie eine θ_INH-Berechnungsanordnung 55 zur Berechnung der Drosselklappenöffnung θ_INH bei Begrenzung der Motorausgangsgröße zwecks Vermeidung eine Motorrisses. Die endgültige Drosselklappen-Soll-Öffnung θ₀ wird durch ein Mittel zur Bestimmung der Soll-Drosselklappen-Öffnung θ₀ (θ₀-Bestimmungs-Anordnung) 50 aus den Drosselklappenöffnungen θ_AP, θ_ACR, θ_IDL, θ_TCS sowie θ_INH festgelegt.
Darüber hinaus enthält die ECU 20 eine Betriebszustands-Bestimmungsanordnung 61 zur Bestimmung des Betriebszustandes des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den verschiedenen vorgesehenen Sensoren und Schaltern gelieferten Signalen, eine Fahrzustands-Bestimmungsanordnung 62 zur Bestimmung des Fahrzustandes des Fahrzeugs sowie eine SM-Antriebszustands-Bestimmungsanordnung 60 zur Bestimmung von Antriebszuständen in Bezug auf die Drosselklappen-Sollöffnung θ₀ zum Antrieb des Schrittmotors 15 auf der Basis eines Bestimmungsergebnisses von den Bestimmungsanordnungen 61 und 62.
Eine S/M-Antriebssteueranordnung 70 steuert den Antrieb des Schrittmotors 15 zwecks Einstellung der Drosselklappe 4 auf die Drosselklappen-Soll-Öffnung θ₀ bei durch, die S/M-Antriebszustands-Bestimmungsanordnung 60 festgelegten Antriebszuständen.
Im Folgenden wird der Vorgang der Antriebssteuerung des Schrittmotors 15 anhand der Flussdiagramme nach den 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 3 sowie Unterprogramme in den 4 und 5); und ein Programm zur tatsächlichen Steuerung des Schrittmotors 15 (ein Hauptprogramm in 6 sowie Unterprogramme in den 7 und 8).
Das Schrittmotor-Antriebssteuerprogramm gemäß 3 wird bei einer Unterbrechung von 10 ms abgearbeitet. Zunächst werden die durch den Drosselklappensensor 17 detektierte Drosselklappenöffnung θ_TH (= tatsächliche Ist-Stellung der Stellvorrichtung) (Schritt 1) sowie eine Detektorinformation der Sensoren, wie beispielsweise der durch den Beschleunigungssensor 13 detektierte Betrag AP des Gaspedaltretens (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 Schrittmotorstellung und einer laufenden Stellung, die durch das Schrittmotor-Steuersystem gespeichert wird, existiert, wenn der Schrittmotor in einem Steuersystem mit offener Schleife gesteuert wird. Gewöhnlich erscheint die Differenz als Stellungsdifferenz in der gleichen Erregerphase.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Schrittabweichung bestimmt, wenn die Differenz zwischen der im Steuersystem für die Drosselklappe 4 gespeicherten laufenden Stellung SM und der Drosselklappenöffnung TH (ein Wert von θ_TH in Form der Anzahl von Schritten) auf der Basis des Signals vom Drosselklappensensor 17 einen speziellen Wert übersteigt.
Dieses Schrittabweichungs-Detektierungsprogramm ist ein Unterprogramm gemäß 4 und wird nachfolgend noch beschrieben. Gemäß 3 schreitet das Programm zu einem nachfolgenden Schritt 4 fort, in dem die oben beschriebenen Zieldrosselklappenöffnungen θ_AP, θ_IDL, θ_INH, θ_ACR sowie θ_TCS berechnet werden.
In einem nächsten Schritt 5 wird die endgültige Drosselklappensollöffnung θ₀ durch das Mittel zur Bestimmung der Drosselklappen-Sollöffnung θ₀ 50 den so berechneten fünf Arten von Drosselklappenöffnungen θ_AP, θ_IDL, θ_INH, θ_ACR sowie θ_TCS festgelegt.
Die θ_ACR-Berechnungsanordnung 52 arbeitet abgesehen von der automatischen Fahrsteuerung im Sinne des vollen Schließens der Drosselklappe; die θ_TCS-Berechnungsanordnung 54 arbeitet abgesehen von der Traktionssteuerung im Sinne des vollen Öffnens der Drosselklappe; die θ_INH-Berechnungsanordnung 54 arbeitet abgesehen von der Ausgangsgrößenbegrenzung im Sinne der vollen Öffnung der Drosselklappe.
In einem nächsten Schritt 6 werden die Schrittmotor-Antriebsbedingungen auf der Basis der endgültigen Drosselklappen-Sollöffnung θ₀ festgelegt, wodurch das Programm beendet wird.
Nachfolgend wird die Detektierung der Schrittabweichungszustände des Schrittmotors im Schritt 3 anhand des Unterprogramms nach 4 erläutert.
Zunächst wird unterschieden, ob ein einen nicht normalen Betrieb des Schrittmotors 15 selbst anzeigendes Kennzeichensignal F_SMFS = „1" ist oder nicht. Ist das Kennzeichensignal F_SMFS = 1, d. h. arbeitet der Schrittmotor 15 nicht normal, so folgt keine Schrittabweichungsdetektierung durch dieses Programm; arbeitet der Schrittmotor 15 normal (F_SMFS = 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 Betrieb festgestellt, so springt das Programm zu einem Schritt 13, wodurch ein Schrittabweichungs-Zählwert C_ER1 für eine Schrittabweichung des Schrittmotors gegenüber seinem Sollwert in Öffnungsrichtung der Drosselklappe (auf der offenen Seite) und ein Schrittabweichungs-Zählwert C_ER2 für eine Schrittabweichung des Schrittmotors gegenüber seinem Sollwert in Schließrichtung der Drosselklappe (auf der geschlossenen Seite) gelöscht wird, um aus diesem Programm herauszugehen. Stellt der Drosselklappensensor 17 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 Steuersystem gespeicherten laufenden Stellung einen Wert SD_H übersteigt.
Wird 2D_H nicht überschritten, so wird eine geringe Wahrscheinlichkeit 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 17 einen Wert 05_H übersteigt. Ist dies der Fall, so arbeitet der Schrittmotor normal. Das Programm schreitet dann zu einem Schritt 17 vor, um die Schrittabweichungs-Zählwerte C_ER1 und C_ER2 zu löschen, wobei das Programm dann verlassen wird.
Liegt die Drosselklappenöffnung TH unter 05_H, so schreitet das Programm zu einem Schritt 16 fort, in dem unterschieden wird, ob die endgültige Drosselklappen-Sollöffnung θ₀ einen Wert von 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 1 fort; wird 1,1 überschritten, so springt das Programm zu einem Schritt 23 zur Verarbeitung der Schrittabweichung in Schließrichtung im nachfolgend beschriebenen Sinne.
Ist andererseits |TH–SM| > 2D_H, 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 Drosselklappensensor 17 und die gespeicherte Stellung SM miteinander verglichen, wobei der Schrittmotor eine Schrittabweichung in Öffnungsrichtung erfährt, wenn die Drosselklappenöffnung TH größer als die Stellung SM ist. Das Programm schreitet zu einem Schritt 19 fort, in dem der Schrittabweichungs-Zählwert C_ER1 für eine Schrittabweichung in Öffnungsrichtung fortgeschaltet wird, während der Schrittabweichungs-Zählwert C_ER2 für eine Schrittabweichung in Schließrichtung gelöscht wird. In einem Schritt 20 wird unterschieden, ob der Schrittabweichungs-Zählwert C_ER für eine Schrittabweichung in Öffnungsrichtung einen Schrittabweichungs-Bestimmungsschwellwert CE überschritten hat oder nicht. Wird der Schwellwert CE nicht erreicht, so wird dieses Programm verlassen. Wird der Schwellwert CE überschritten, so schreitet das Programm zu einem Schritt 21 zur Berechnung eines Schrittabweichungs-Konektunnrertes K_DAC und sodann zu einem Schritt 22 zum Setzen eines Schrittabweichungs-Kennzeichensignals F_DAC auf „1" fort.
Der Schrittabweichungs-Korrekturwert sollte größer als ein ganzzahliges Vielfaches von 40_H sein, bei dem es sich um den TH – SM am nächsten liegenden Wert handelt.
Ist im Schritt 18 TH kleiner als SM, so schreitet das Programm wegen der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Schrittabweichung in Schließrichtung zu einem Schritt 23 fort. In diesem Schritt 23 wird der Schrittabweichungs-Zählwert C_ER1 für eine Schrittabweichung in Öffnungsrichtung gelöscht, während der Schrittabweichungs-Zählwert C_ER2 für eine Schrittabweichung in Schließrichtung fortgeschaltet wird. In einem Schritt 24 wird unterschieden, ob der Schrittabweichungs-Zählwert C_ER2 für eine Schrittabweichung in Schließrichtung den Schrittabweichungs-Bestimmungsschwellwert CE überschreitet oder nicht. Liegt der Schrittabweichungs-Zählwert C_ER2 unter dem Schwellwert CE, so wird dieses Programm im Schritt 24 verlassen. Wird der Schwellwert CE überschritten, so wird in einem Schritt 25 bestimmt, ob die gespeicherte Stellung SM unter 05_H liegt oder nicht. Überschreitet die gespeicherte Stellung SM 05_H, so schreitet das Programm zu einem Schritt 26 fort, in dem entsprechend dem Schritt 21 der Schrittabweichungs-Korrekturwert K_DAC berechnet wird. Im Schritt 22 wird das Schrittabweichungs-Kennzeichensignal F_DAC auf „1" gesetzt. Liegt die gespeicherte Stellung SM unter 05_H, so befindet sich der Schrittmotor bei voll geschlossener Drosselklappe 4 außer Tritt, wobei das Schrittabweichungs-Kennzeichensignal F_THC für volles Schließen auf „1" gesetzt wird und das Programm zum Schritt 22 fortschreitet, in dem das Schrittabweichungs-Kennzeichensignal F_DAC auf „1" gesetzt wird.
Ist das Schrittabweichungs-Kennzeichensignal F_DAC im Schritt 22 auf „1" gesetzt, so erfolgt eine Bestimmung, ob die Zeitperiode des Zeitgebersignals T_SMSF für den nicht normalen Betrieb des Schrittmotors beendet ist oder nicht. Unter der Annahme, dass die Zeitperiode des Zeitgebersignals T_SMSF beendet ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 29 fort, in dem der Zählwert C_DAC für die Häufigkeit des Auftretens einer Schrittabweichung gelöscht und das Bestimmungszeitgebersignal T_SMSF rückgesetzt wird (Schritt 30).
Ist das Bestimmungszeitgebersignal T_SMSF rückgesetzt und gestartet, so springt das Programm beim nächsten Mal vom Schritt 28 zu einem Schritt 31, wenn der Schrittmotor bis zum Ende des Zeitgebersignals T_SMSF erneut außer Tritt gerät; sodann erfolgt eine Entscheidung, ob die erste und dritte Phase der Erregerphasen des Schrittmotors 15 eine Abnormalität aufweisen (Abnormalitäts-Kennzeichensignal F_13FS 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 F₂₄ _FS). Ist bei auf „1" gesetztem Kennzeichensignal F_13FS oder F_24FS eine Abnormalität vorhanden, so wird dieses Programm verlassen. Ist keine Abnormalität vorhanden, so schreitet das Programm zu einem Schritt 33 fort, in dem der Zählwert C_DAC für die Häufigkeit des Auftretens einer Schrittabweichung fortgeschaltet wird. In einem Schritt 34 wird bestimmt, ob der Zählwert C_DAC für die Häufigkeit des Auftretens einer Schrittabweichung 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 Bestimmungszeitgebersignal T_SMSF für nicht normal arbeitenden Schrittmotor rückgesetzt wird, um zu prüfen, ob die Schrittabweichung innerhalb von T_SMSF noch einmal auftritt. Tritt die Schrittabweichung beim nächsten Mal noch auf, so schreitet das Programm vom Schritt 28 zum Schritt 31 fort, um den Zählwert C_DAC für die Häufigkeit des Auftretens einer Schrittabweichung erneut fortzuschalten. Tritt die Schrittabweichung auch nach, der Wiederholung des vorstehend erläuterten Ablaufs bis zum Überschreiten des Schwellwertes CD durch den Zählwert C_DAC für die Häufigkeit des Auftretens einer Schrittabweichung weiter auf, so schreitet das Programm von einem Schritt 34 zu einem Schritt 35 fort, wobei das Kennzeichensignal F_SMFS für nicht normal arbeitenden Schrittmotor auf „1" gesetzt wird.
Ist F_SMFS = 1, so wird dieses Programm im oben erläuterten Schritt 11 verlassen.
Vorstehend wurde das Schrittmotor-Schrittabweichungsdetektierungsprogramm entsprechend dem Schritt 3 nach 3 erläutert.
Nachfolgend wird anhand des Flußdiagramms nach 5 das Schrittmotor-Antriebszustands-Bestimmungsprogramm gemäß Schritt 6 nach 3 erläutert.
Die im Schritt 5 bestimmte endgültige Drosselklappen-Sollöffnung θ_O wird in eine Anzahl von Schritten TH₀ des Schrittmotors 15 umgesetzt (Schritt 41), wonach das Programm zum Schritt 42 fortschreitet.
Im Schritt 42 wird unterschieden, ob die laufende Schrittmotor-Treiberfrequenz TM_O (der Unterbrechungs-Zeitgeber-Setzwert der Schrittmotor-Antriebssteuerung) 600 pps (TM_OH) beträgt. Ist TM_O = TM_OH, wird in einem Schritt 43 unterschieden, ob das Treiberstrom-Tastverhältnis D_MOV gleich 95 % oder größer ist. Ist es kleiner als 95 %, so wird in einem Schritt 44 eine hohe Treiberfrequenz TM_OH von 600 pps gesetzt. Ist D_MOV gleich 95 % oder größer, so schreitet das Programm zu einem Schritt 48 fort, in dem eine kleine Treiberfrequenz TM_OL von 400 pps als Treiberfrequenz TM_O gesetzt wird.
Ist im Schritt 42 die laufende Treiberfrequenz TM_O nicht gleich TM_OH, d.h. es gilt TM_OL, so schreitet das Programm zu einem Schritt 47 fort, in dem unterschieden wird, ob das Treibertastverhältnis D_MOV = 40 % oder größer ist. Ist das Treibertastverhältnis kleiner als 40 %, so schreitet das Programm zum Schritt 44 fort, in dem eine hohe Treiberfrequenz TM_OH von 600 pps als Treiberfrequenz TM_O gesetzt wird. Ist es gleich 40 % oder größer, so schreitet das Programm zu einem Schritt 48 fort, in dem eine kleine Treiberfrequenz TM_OL von 400 pps als Treiberfrequenz TM_O rückgesetzt wird.
Ist die Treiberfrequenz TM_O gleich der hohen Treiberfrequenz TM_OH (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 TM_OL (400 pps) zu realisieren, weil der Schrittmotor 15 dem Einfluß von Versorgungsspannungsschwankungen aufgrund einer Änderung der elektrischen Last bei einem Treibertastverhältnis D_MOV von 95 % oder mehr unterliegt.
Ist dagegen die Treiberfrequenz TM_O gleich der kleinen Treiberfrequenz TM_OL (400 pps) bei einem Treibertastverhältnis D_MOV unterhalb von 40 %, so kann das Ansprechvermögen bei Aufrechterhaltung des ausreichenden Antriebsdrehmomentes durch Erhöhung der hohen Treiberfrequenz auf die hohe Frequenz TM_OH (600 pps) verbessert werden.
Ist die hohe Treiberfrequenz TM_OH im Schritt 44 gesetzt, so wird die Treibertastverhältnis-Tabelle für TM_OH im Schritt 45 ausgelesen, um in Abhängigkeit von der Batteriespannung V_B D_MOVH zu wählen. Sodann wird D_MOVH auf das Treibertastverhältnis D_MOV gesetzt (Schritt 46).
Ist im Schritt 48 die kleine Treiberfrequenz TM_OL auf die Treiberfrequenz TM_O gesetzt, so wird in einem Schritt 49 die Treibertastverhältnis-Tabelle für TM_OL ausgelesen, wodurch in Abhängigkeit von der Batteriespannung V_B D_MOVL gesetzt und dieser Wert auf das Treibertastverhältnis D_MOV gesetzt wird (Schritt 50).
Nach dem Setzen des Treibertastverhältnisses D_MOV, wird in einem Schritt 51 in Abhängigkeit von der Batteriespannung V_B das Haltetastverhältnis D_HLD aus der Haltetastverhältnis-Tabelle ausgelesen.
Weiterhin wird in einem Schritt 52 aus der Tabelle auf der Basis der Batteriespannung V_B ein Tastverhältnis-Korrekturkoeffizient K_μD ausgelesen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Programm werden vier Schrittmotor-Antriebsbedingungen, nämlich die Treiberfrequenz TM_O, das Treibertastverhältnis D_MOV, das Haltetastverhältnis D_HLD sowie der Tastverhältnis-Korrekturkoeffizient K_μD festgelegt.
Sodann wird in einem Schritt 53 unterschieden, ob die Motordrehzahl NE kleiner als eine spezielle Drehzahl N₁ ist oder nicht. Überschreitet die Motordrehzahl N_E N₁, so wird ein erzwungenes Zweiphasen-Kennzeichensignal F2 Ø 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 Ø auf "1" gesetzt wird, wodurch der erzwungene Zweiphasenantrieb angezeigt wird.
Der Schrittmotor wird durch den erzwungenen Zweiphasenantrieb zwecks Reduzierung des Stromverbrauchs angetrieben, bis der Motor auf eine Motordrehzahl, die kleiner als ein spezieller Wert ist, gestartet ist. Um diesen Zweiphasenantrieb anzuzeigen, wird das erzwungene Zweiphasen-Kennzeichensignal F2 Ø auf "1" gesetzt.
Nachfolgend wird anhand der 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 6 in einem Schritt 61 die vorher gesetzte Treiberfrequenz TM_O gesetzt, wonach dieses Programm in einem Unterbrechungszyklus auf der Basis der Treiberfrequenz TM_O abgearbeitet wird.
In einem Schritt 62 wird eine gespeicherte Differenz zwischen der Anzahl von Schritten TH_O der endgültigen Drosselklappen Sollöffnung und der Anzahl von Schritten SM der laufenden Drosselklappenöffnung als Sollanzahl von Schritten S_CMD verwendet und danach in einem Schritt 63 die Drehrichtung des Schrittmotors 15 festgelegt.
Das bedeutet, daß die folgenden Kennzeichensignale gesetzt werden: Ein Drehrichtungs-Kennzeichensignal F_DIR, das die Drehrichtung des Schrittmotors 15 zur offenen und geschlossenen Seite anzeigt, ein Kennzeichensignal F_OPP für entgegensetzte Drehung, das die umgekehrte Drehrichtung anzeigt, sowie ein Halte-Kennzeichensignal F_HLD.
Sodann wird in einem Schritt 64 der Zustand des Schrittabweichungs-Kennzeichensignals F_DAC beurteilt; liegt eine "1" vor, so schreitet das Programm zu einem Schritt 65 fort. Sodann wird nach Setzen des Schrittabweichungs-Kennzeichensignals F_DAC auf "O" der Zustand des Schrittabweichungs-Kennzeichensignals F_THC für volles Schließen festgelegt (Schritt 66). Liegt eine "O" vor, so schreitet das Programm zu einem Schritt 67 fort, in dem der in den Schritten 21 und 26 berechnete Schrittabweichungs-Korrekturwert K_DAC der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM hinzuaddiert wird, um eine neue gespeicherte Drosselklappenöffnung SM zu realisieren, wodurch die Schrittabweichung durch Kompensation der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM korrigiert wird. Danach springt das Programm zu einem Schritt 90.
Ist im Schritt 66 das Schrittabweichungs-Kennzeichensignal F_THC für volles Schließen auf "1" gesetzt, so schreitet das Programm zu einem Schritt 68 fort, in dem dieses Kennzeichensignal F_THC auf "O" gesetzt wird, wobei auch das Mikroschritt-Kennzeichensignal F_μ auf "O" gesetzt wird (Schritt 69). Danach wird die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM auf den unteren Grenzwert SML gesetzt, um die Schrittabweichungskorrektur durch Kompensation der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM durchzuführen. Sodann springt das Programm auf den Schritt 90.
Ist die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM kompensiert, so wird der Schrittmotor 15 so angetrieben und gesteuert, daß die Drosselklappe die Sollöffnung θ_O einnimmt, wodurch das Außertrittfallen in einer kurzen Zeitperiode beseitigt wird und auf die weitere Schrittmotorsteuerung kein Einfluß ausgeübt 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 F_DAC 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 erzwungene Zweiphasen-Kennzeichensignal F2 Ø = "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 Sollanzahl von Schritten S_CMD = 10_H ist oder nicht.
Ist die Sollanzahl von Schritten F_CMD = 10_H oder größer, so schreitet das Programm zu einem Schritt 73 fort. Liegt die Anzahl unterhalb von 10_H, so schreitet das Programm zu einem Schritt 81 fort.
Im Falle des Zweiphasenbetriebs schreitet das Programm zum Schritt 73 fort. Ist das erzwungene Zweiphasen-Kennzeichensignal F2 Ø = "1" oder übersteigt die Sollanzahl von Schrit ten 10_H, so schreitet das Programm zum Schritt 73 fort. Ist andererseits F2 Ø = 0 und S_CMD < 10_H, so schreitet das Programm 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 F_μ unterschieden, ob im vorhergehenden Schritt der Mikroschrittbetrieb vorhanden war oder nicht. Ist F_μ = 0 und liegt kein Mikroschrittbetrieb vor und war der vorhergehende Betrieb der Zweiphasenbetrieb, so schreitet das Programm zu einem Schritt 76 im Unterprogramm fort, indem die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM aktiviert und eine Änderung im Tastverhältnis D sowie in der Treiberfrequenz TM_O durchgeführt wird. War der vorhergehende Betrieb der Mikroschrittbetrieb F_μ = 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-Kennzeichensignal F_μ auf "0" gesetzt (Schritt 75) und es wird das Unterprogramm gemäß Schritt 76 abgearbeitet.
Im Unterprogramm im Schritt 76 gemäß 7 wird zunächst unterschieden, ob die Sollanzahl von Schritten S_CMD gleich 9_H oder mehr ist (Schritt 101); liegt die Sollanzahl von Schritten unter 9_H, so ist für den Schrittmotor ein Zweiphasenantrieb möglich, der im Haltezustand gehalten werden kann. Das Programm schreitet daher zu einem Schritt 102 fort, in dem aus dem Halte-Kennzeichensignal F_HLD unterschieden wird, ob sich der Schrittmotor im Haltezustand befand oder nicht. War der vorhergehende Zustand der Haltezustand (F_HLD = 1), so wird bei Aufrechterhaltung des vorhergehenden Zustandes das vorliegende Unterprogramm verlassen. War der vorhergehende Zustand der Antriebszustand (F_HLD = 0), so schreitet das Programm zu einem Schritt 103 fort, in dem das Halte-Kennzeichensignal F_HLD = 1 ist und der laufende Antriebszustand in den Haltezustand überführt wird. Daher wird zur Anzeige eines größeren Tastverhältnisses ein Tastverhältnis-Kennzeichensignal F_DUP auf "1" gesetzt (Schritt 104), um das Tastverhältnis zur Erhöhung der Halteleistung zu vergrößern. Weiterhin wird die Treiberfrequenz TM_O auf eine lange Periode TM_DLY (etwa 100 pps) gesetzt (Schritt 105), um eine nachfolgende Unterbrechung für eine spezielle Zeitperiode zu verhindern, wodurch eine 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 9_H oder mehr angetrieben, so schreitet das Programm zu einem Schritt 106 fort, in dem das Halte-Kennzeichensignal F_HLD auf 0 gesetzt wird; in einem Schritt 107 wird unterschieden, ob das Kennzeichensignal F_OPP für entgegengesetzte Drehung auf "1" gesetzt ist oder nicht. Im Falle einer entgegengesetzten Drehung (F_OPP = 1) springt das Programm zu einem Schritt 104, wodurch das Tastverhältnis-Kennzeichensignal F_DUP auf "1" und TM_DLY auf die Treiberfrequenz TM_O 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 Zeitperiode verhindert wird.
Wird im Schritt 107 die Drehrichtung des Schrittmotors 15 mit dem Kennzeichensignal F_OPP = 0 für entgegengesetzte Drehung nicht umgekehrt, so schreitet das Programm zu einem Schritt 108 fort, in dem der Zustand des Drehrichtungs-Kennzeichensignals F_DIR festgelegt wird. Um den Schrittmotor auf die offenen Seite (F_DIR = 0) zu drehen, wird zur Realisierung einer neuen gespeicherten Drosselklappenöffnung SM der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM 10_H (entsprechend einem Schritt im Zweiphasenbetrieb) hinzuaddiert (Schritt 109). Wird der Schrittmotor dagegen auf die geschlossene Seite (F_DIR = 1) gedreht, so wird zur Aktualisierung der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM 10_H von der gespeicherten 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 Abarbeitung des Unterprogramms für die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM, deren erste Ziffer im vorhergehenden Mikroschrittbetrieb zufällig gleich OH war, nicht OH, so erfolgt eine Rückführung zum Programm nach 6 und sodann ein Fortschreiten vom Schritt 74 zum Schritt 75. In diesen Schritten wird der Zustand des Drehrichtungs-Kennzeichen signals F_DIR unterschieden. Soll der Schrittmotor auf die offene Seite (F_DIR = 0) gedreht werden, so wird die erste Ziffer der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM aufgerundet, um eine neue gespeicherte Drosselklappenöffnung SM festzulegen (Schritt 78). Soll der Schrittmotor dagegen auf die geschlossene Seite (F_DIR = 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 Mikroschrittaetrieb auf den Zweiphasenantrieb übergehen, ohne daß Schwierigkeiten, wie beispielsweise 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 F_μ auf "0". gesetzt wird, wodurch ein Übergang in das tatsächliche Ausgangsprogramm (Schritt 90) zusammen mit dem Unterprogramm im Schritt 76 stattfindet, wobei dem Schrittmotor 15 Leistung auf der Basis der aktualisierten gespeicherten Drosselklappenöffnung SM zugeführt wird.
Vorstehend wurde die Zweiphasenbetrieb-Verarbeitung beschrieben. Ist der Betrieb im Schritt 71 nicht der erzwungene Zweiphasenbetrieb (S2 Ø = 0) und liegt die Zielanzahl von Schritten F_CMD im Schritt 72 unter 10_H, so tritt das Programm in den Mikroschrittbetrieb ein. Im Schritt 81 wird das Mikroschritt-Kennzeichensignal F_μ auf "1" gesetzt und im Schritt 82 wird unterschieden, ob der vorhergehende Betrieb der Mikroschrittbetrieb vom vorhergehenden Mikroschritt-Kennzeichensignal F_μ war oder nicht. War auch der vorhergehende Betrieb der Mikroschrittbetrieb (vorhergehendes F_μ = 1), so schreitet das Programm zum Schritt 83 fort, in dem aus dem Kennzeichensignal F_OPP für entgegengesetzte Drehung unterschieden wird, ob die Drehrichtung umgekehrt werden soll oder nicht. Wird die Drehrichtung nicht umgekehrt (F_OPP = 0), so schreitet das Programm zum Schritt 87 fort. Im Falle der umgekehrten Drehung (F_OPP = 1), d.h. bei Umkehrung der Drehrichtung des Schrittmotors im vorhergehenden Mikroschrittbetrieb und im laufenden Mikroschrittbetrieb, springt das Programm zu einem Schritt 105 des Programms zur Aktualisierung von SM nach 7, in dem die Treiberfrequenz TM_O auf TM_DLY gesetzt wird, wodurch eine nachfolgende Unterbrechung für eine spezielle Zeitperiode (etwa 10 ms) zur Begrenzung von Vibrationen und Verhinderung einer Schrittabweichung des Schrittmotors verhindert wird.
Ist im Schritt 82 der vorhergehende Betrieb der Zweiphasenbetrieb, so schreitet das Programm zum Schritt 84 fort, wobei durch das Halte-Kennzeichensignal F_HLD unterschieden wird, ob ein Haltebefehl vorliegt oder nicht. Liegt ein Haltebefehl vor (S_HLD = 1), so schreitet das Programm zum Schritt 85 fort, in dem das Halte-Kennzeichensignal F_HLD auf "0" gesetzt wird, um den Haltezustand zu löschen, wonach das Programm zum Schritt 87 fortschreitet.
Wird der Antriebsbefehl (F_HLD = 0) im Schritt 84 im vorhergehenden Zweiphasenbetrieb (F_μ = 0) gegegeben, so springt das Programm zum Schritt 104 nach 7, in dem das Tastverhältnis-Kennzeichensignal F_DUP auf "1" gesetzt wird, während im Schritt 105 TM_DLY auf die Antriebsfrequenz TM_O gesetzt wird.
Erfolgt eine Änderung vom Zweiphasenantrieb zum Mikroschrittantrieb, so wird das Tastverhältnis des dem Schrittmotor 15 zuzuführenden Stroms erhöht und gleichzeitig die nächste Unterbrechung für eine spezielle Periode verhindert, wodurch Vibrationen eingeschränkt werden und eine Schrittabweichung verhindert wird.
Im Schritt 87 wird der Zustand des Drehrichtungs-Kennzeichensignals F_DIR unterschieden. Wird der Schrittmotor auf die offene Seite F_DIR = 0 gedreht, so schreitet das Programm zum Schritt 88 fort, in dem die Zielanzahl von Schritten S_CMD der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM hinzuaddiert wird, um diese zu aktualisieren. Wird der Schrittmotor dagegen auf die geschlossene Seite (F_DIR = 1) gedreht, so schreitet das Programm zum Schritt 89 fort, in dem die Zielanzahl von Schritten S_CMD von der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM subtrahiert wird, um diese zu aktualisieren.
Ist die gespeicherte Drosselklappenöffnung SM im oben beschriebenen 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 8 dargestellt. Zunächst wird die aktualisierte gespeicherte Drosselklappenöffnung SM in einem Schritt 141 zeitweise im M gespeichert und sodann unterschieden, ob dieser gespeicherte Wert M gleich 40_H oder größer ist (Schritt 142); übersteigt der gespeicherte Wert 40_H, so schreitet das Programm zu einem Schritt 143 fort, in dem 40_H 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 40_H über-schreitet oder nicht.
Durch Wiederholung der Schritte 142 und 143 kann der gespeicherte Wert M unter Ausnutzung eines Restes der Division des anfänglich gespeicherten Wertes M durch 40_H 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 C_NUM zu ersetzen.
Diese Zählzahl C_NUM liegt im Bereich von 00_H bis 3F_H (0 bis 63). Die Erregerphase des nachfolgend zu erregenden Schrittmotors 15 kann durch Tabellenauslesung auf der Basis dieser Zählzahl C_NUM festgelegt werden. Bei Mikroschrittbetrieb kann das Tastverhältnis benachbarter Erregerphasen ebenfalls durch Tabellenauslesung festgelegt werden.
Nach dem Setzen dieser Zählzahl C_NUM im Schritt 145 wird im Schritt 110 (7) unterschieden, ob das Tastverhältnis-Kennzeichensignal F_DUP auf "1" gesetzt wurde. Ist F_DUP = 1, so wird das Tastverhältnis-Kennzeichensignal F_DUP in einem Schritt 148 auf "0" gesetzt, wonach das Programm zu einem Schritt 150 springt. Ist F_DUP = 0, so wird in einem Schritt 146 unterschieden, ob das Mikroschritt-Kennzeichensignal F_μ "1" ist. Bei Mikroschrittbetrieb (F_μ = 1) schreitet das Programm zu einem Schritt 152 fort, in dem die Antriebs steuerung des Mikroschrittbetriebs gesetzt wird; bei Zweiphasenbetrieb (F_μ = 0) schreitet das Programm zu einem Schritt 147 fort, in dem aus dem Halte-Kennzeichensignal F_HLD unterschieden wird, ob ein Haltebefehl vorhanden ist oder nicht. Ist der Haltebefehl vorhanden (F_HLD = 1), so schreitet das Programm zum Schritt 148 fort, in dem der Zweiphasen-Haltezustand gesetzt wird. Auch bei einem Haltebefehl (F_HLD = 0) schreitet das Programm zum Setzen des Zweiphasen-Antriebszustandes zum Schritt 150 fort.
Sind kein Tastverhältnis-Befehl (F_DUP = 0) und kein Haltebefehl (F_HLD = 1) im Zweiphasenbetrieb (F_μ = 0) vorhanden, so schreitet das Programm zum Schritt 148 fort, in dem der Halte-Tastverhältniswert D_HLD auf die Zerhackertastverhältnisse Ø1, 3D und Ø2, 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 C_NUM festgelegt.
Ist kein Tastverhältnis-Befehl (F_DUP = 0) aber der Antriebsbefehl (F_HLD = 0) im Zweiphasenbetrieb (F_μ = 0) vorhanden, so schreitet das Programm zum Schritt 150 fort, indem der Antriebs-Tastverhältniswert D_MOV auf die Zerhackertastverhältnisse Ø1, 3D und Ø2, 4D des Einzel- und Dreiphasen- 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 C_NUM festgelegt.
Der Antriebs-Tastverhältniswert D_MOV ist natürlich größer als der Halte-Tastverhältniswert D_HLD wobei die Halteleistung während des Haltens klein sein kann.
Ist kein Tastverhältnisbefehl (F_DUP = 1) gegeben worden, so springt das Programm über den Schritt 148 zum Schritt 150, so daß für die Zerhackertastverhältnisse Ø1, 3D und Ø2, 4D ein großer Tastverhältniswert D_MOV gesetzt wird.
Wird die Drehung des Schrittmotors im Zweiphasenbetrieb umgekehrt, wenn eine Verschiebung vom Antriebs- auf den Haltezustand und eine Verschiebung vom Zweiphasenantrieb auf den Mikroschrittantrieb erfolgt, so wild das Tastverhältnis-Kennzeichensignal F_DUP im Schritt 110 (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 D_MOV gesetzt.
Ist ein Mikroschrittbetrieb-Befehl (F_μ = 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 C_NUM auf einer Tabelle ausgelesen werden.
Im nächsten Schritt 153 wird der im Schritt 52 (5) aus der Batteriespannung V_B festgelegte Tastverhältnis-Korrekturkoeffizient K_μD den Tastverhältnissen Yn und Zn hinzuaddiert, wonach die Produkte dieser Multiplikation auf die Ein- und Dreiphasen- sowie Zwei- und Vierphasen-Zerhackertastverhältnisse Ø1, 3D und Ø2, 4D gesetzt werden.
Nach diesem Setzen der Zweiphasenantriebs- und Mikroschrittantriebs-Erregerphasen und des Tastverhältnisses der Erregerphasen wird im Schritt 154 zur Steuerung des Antriebs des Schrittmotors 15 ein Treibersteuersignal für ihn ausgegeben.
Erfindungsgemäß wird der Schrittmotor 15 im oben beschriebenen Sinne gesteuert. Speziell bei einer Schrittabweichung wird diese sofort detektiert (Schritte 14, 20 und 24), wobei ein Schrittabweichungs-Korrekturwert K_DAC addiert wird (Schritte 21 und 26) und dieser Wert K_DAC sodann der gespeicherten Drosselklappenöffnung SM hinzuaddiert wird, wodurch diese korrigiert (Schritt 67) und damit die Schrittabweichung in einer kurzen Zeitperiode korrigiert wird.
Es muß daher kein großer Spielraum für das Antriebsdrehmoment eingestellt werden, so daß eine Steuerung mit offener Schleife durchführbar ist.
Die vorliegende Ausführungsform ist für die Kraftstoffzufuhrsteuerung sowohl für Dieselmotoren als auch für Benzinmotoren geeignet.
Erfindungsgemäß wird das Auftreten der Schrittabweichung durch die Schrittabweichungs-Detektoreinrichtung detektiert, wobei eine Steuerwert-Korrekturanordnung einen Steuerwert unter Verwendung der Anzahl von Korrekturschritten korrigiert, welche durch die Schrittabweichungs-Schrittwert-Berechnungsanordnung berechnet wird; daher kann die Schrittabweichungskorrektur in einer kurzen Zeitperiode durchgeführt werden, wodurch das Rücksetzen der Drosselklappen-Steuerfunktion in den ursprünglichen richtigen Zustand möglich wird.
Diese Schrittabweichungskorrektur erfolgt auf richtige Korrekturwerte und kann richtig und sicher durchgeführt werden, so daß die Einstellung eines großen Antriebsdrehmoment-Spielraums nicht notwendig ist und dadurch eine Steuerfunktion mit offener Schleife nicht beeinträchtigt wird.

Claims

Steuersystem, umfassend: – eine Stellvorrichtung (4) zur Einstellung der einem Verbrennungsmotor (1) zuzuführenden Ansaugluftmenge, – einen Schrittmotor (15) zum Antrieb der Stellvorrichtung (4) in jedem von aufeinander folgenden Steuerzyklen, – einen Stellungssensor (17), welcher zu Beginn eines gegenwärtigen Steuerzyklus die Ist-Stellung der Stellvorrichtung (4) detektiert, und – eine Steuereinheit (20), welche in jedem der Steuerzyklen einen Schrittwert als Stellgröße für den Schrittmotor (15) ausgibt, wobei die Steuereinheit (20) derart ausgebildet ist, dass – im gegenwärtigen Steuerzyklus eine Schrittabweichung durch Vergleich zwischen der zu Beginn des gegenwärtigen Steuerzyklus durch den Stellungssensor (17) detektierten tatsächlichen Ist-Stellung der Stellvorrichtung (4) und einer auf der Basis der im vorangehenden Steuerzyklus ausgegebenen Stellgröße geschätzten Stellung der Stellvorrichtung (4) ermittelt wird, – im Falle einer Detektierung einer Schrittabweichung die Schrittabweichung in eine Anzahl von Schritten des Schrtmotors (15) umgerechnet wird, und – bei der Berechnung des für den gegenwärtigen Steuerzyklus als Stellgröße für den Schrittmotor (15) auszugebenden Schrittwerts die Schrittabweichung berücksichtigt wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie eine Schrittabweichung des Schrittmotors (15) für den gegenwärtigen Steuerzyklus nur dann berücksichtigt, wenn die Schrittabweichung einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie für den gegenwärtigen Steuerzyklus eine Schrittabweichung detektiert, wenn der Betrag der Differenz zwischen einer Größe (TH), die die gemessene Stellung der Stellvorrichtung (4) wiedergibt, und einer Größe (SM), die die auf der Basis der im vorangehenden Steuerzyklus ausgegebenen Stellgröße geschätzte Stellung der Stellvorrichtung (4) wiedergibt, größer ist als ein vorbestimmter Wert (2D_H).
Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie für den gegenwärtigen Steuerzyklus eine Schrittabweichung detektiert, wenn die die gemessene Stellung der Stellvorrichtung (4) wiedergebende Größe (TH) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert (05_H) und eine die endgültige Stellvorrichtungssollstellung (θ₀) wiedergebende Größe größer ist als ein vorbestimmter Wert.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie im Fall der Detektierung einer Schrittabweichung in dem gegenwärtigen Steuerzyklus unterscheidet, ob die für den gegenwärtigen Steuerzyklus festgelegte Stellgröße kleiner als ein einer vorbestimmten Stellung der Stellvorrichtung (4) entsprechender Wert ist oder nicht, und dass sie die Stellgröße für den gegenwärtigen Steuerzyklus durch einen speziellen Wert substituiert, wenn die Stellgröße kleiner ist als der der vorbestimmten Stellung entsprechende Wert.
Steuerverfahren, bei dem eine einem Verbrennungsmotor (1) zuzuführende Ansaugluftmenge durch eine Stellvorrichtung (4) eingestellt wird, wobei ein Schrittmotor (15) in jedem von aufeinander folgenden Steuerzyklen die Stellvorrichtung (4) antreibt und wobei die Ist-Stellung der Stellvorrichtung (4) zu Beginn eines gegenwärtigen Steuerzyklus detektiert wird, umfassend die Schritte: – Ausgeben eines Schrittwerts als Stellgröße für den Schrittmotor (15) in jedem der Steuerzyklen, – Vergleichen der zu Beginn des gegenwärtigen Steuerzyklus detektierten tatsächlichen Ist-Stellung der Stellvorrichtung (4) mit einer auf der Basis der im vorangehenden Steuerzyklus ausgegebenen Stellgröße geschätzten Stellung der Stellvorrichtung (4), um eine Schrittabweichung im gegenwärtigen Steuerzyklus zu ermitteln, wobei im Falle einer Detektierung einer Schrittabweichung folgende Schritte durchgeführt werden: – Umrechnen der detektierten Schrittabweichung in eine Anzahl von Schritten des Schrittmotors (15) und – Berechnen des für den gegenwärtigen Steuerzyklus als Stellgröße für den Schrittmotor (15) auszugebenden Schrittwerts unter Berücksichtigung der Schrittabweichung.
Steuerverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den gegenwärtigen Steuerzyklus eine Schrittabweichung des Schrittmotors (15) nur dann berücksichtigt wird, wenn sie einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Steuerverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schrittabweichung für den gegenwärtigen Steuerzyklus detektiert wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen einer Größe (TH), die die gemessene Stellung der Stellvorrichtung (4) wiedergibt, und einer Größe (SM), die die auf der Basis der im vorangehenden Steuerzyklus ausgegebenen Stellgröße geschätzten Stellung der Stellvorrichtung (4) wiedergibt, größer ist als ein vorbestimmter Wert (2D_H).
Steuerverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schrittabweichung für den gegenwärtigen Steuerzyklus detektiert wird, wenn die die gemessene Stellung der Stellvorrichtung (4) wiedergebende Größe (TH) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert (05_H) und eine die endgültige Stellvorrichtungssollstellung (θ₀) wiedergebende Größe größer ist als ein vorbestimmter Wert.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall der Detektierung einer Schrittabweichung in dem gegenwärtigen Steuerzyklus unterschieden wird, ob die für den gegenwärtigen Steuerzyklus festgelegte Stellgröße kleiner als ein einer vorbestimmten Stellung der Stellvorrichtung (4) entsprechender Wert ist oder nicht, und die Stellgröße für den gegenwärtigen Steuerzyklus durch einen speziellen Wert substituiert wird, wenn die Stellgröße kleiner ist als der der vorbestimmten Stellung entsprechende Wert.