DE69833709T2 - Gerät zur Regelung einer Verbrennungskraftmaschine, ausgerüstet mit einem elektronischen Drosselklappensteuergerät - Google Patents

Gerät zur Regelung einer Verbrennungskraftmaschine, ausgerüstet mit einem elektronischen Drosselklappensteuergerät Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, der mit einem elektronischen Drosselklappen-Steuergerät ausgerüstet ist, wobei die Vorrichtung vorteilhaft in einem Motor eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommt und mit Funktionen versehen ist, den Motor im Fall eines Ausfalls des elektronischen Drosselklappen-Steuergeräts zu steuern.
  • Zum Einsatz in einem Motor eines Kraftfahrzeugs wurde z. B. ein Drive-by-wire- (im folgenden "DBW"- genannt) System entwickelt, das zur Übertragung elektrischer Signale zwischen einem Gaspedal und einer Drosselklappe des Motors verwendet wird. In diesem DBW-System sind das Gaspedal und die Drosselklappe nicht mechanisch miteinander verbunden, und eine virtuelle Gaspedalposition (Pseudo-Gaspedalposition) wird auf der Grundlage des Ist-Betätigungsbetrags des Gaspedals (Ist-Gaspedalposition) und verschiedener anderer Parameter bestimmt. Das DBW-System kann die Drosselklappe gemäß der virtuellen (Pseudo-) Gaspedalposition steuern und läßt sich auch als "elektronisches Drosselklappen-Steuergerät" bezeichnen.
  • Während eines Leerlaufbetriebs des Fahrzeugs, in dem das Gaspedal nicht betätigt wird (d. h. der Betätigungsbetrag des Gaspedals kleiner als ein gegen null strebender Wert ist), kann z. B. das DBW-System die Leerlaufdrehzahl durch Feineinstellung der Drosselklappenöffnung steuern. Außerdem kann das DBW-System die Pseudo-Gaspedalposition durch Korrigieren der Ist-Gaspedalposition (des Betätigungsbetrags des Pedals durch den Fahrer) gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs oder Betriebszustand des Motors einstellen und die Drosselklappe auf der Grundlage dieser Pseudo-Gaspedalposition steuern, wodurch ein Motorbetrieb erreicht wird, der dem Fahrer ein gutes Fahrgefühl vermittelt.
  • Als eine Art von Verbrennungsmotoren (allgemein Ottomotoren) unter Verwendung von Zündkerzen, die Funkenzündung ermöglichen, finden Motoren mit Fremdzündung vom Typ mit Zylindereinspritzung (im folgenden einfach "Motor" genannt") praktischen Einsatz, bei denen ein Kraftstoff direkt in jeden Zylinder eingespritzt wird. Bei dieser Art von Motor kann die Kraftstoffeinspritzzeit nach Bedarf frei ausgewählt werden, und die Zusammensetzung (Luft/Kraftstoff-Verhältnis) eines in einem Brennraum gebildeten Luft/Kraftstoff-Gemischs läßt sich frei steuern. Diese vorteilhaften Merkmale tragen zu Verbesserungen sowohl der Kraftstoff-Kosten-Leistung als auch der Leistungsausgabe bei.
  • Der Motor mit Fremdzündung vom Typ mit Zylindereinspritzung kann in einem ersten Mager(verbrennungs)modus (Verdichtungstakt-Einspritzmodus) als einen von Verbrennungsmodi arbeiten, in dem der Kraftstoff während eines Verdichtungstakts eingespritzt wird, so daß ein kraftstoffarmes, luftreiches Gemisch (dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis erheblich größer als das stöchiometrische Verhältnis ist) eine Schichtladeverbrennung erfährt, um so einen extrem mageren Betrieb zu erreichen, was einen wesentlich verbesserten spezifischen Kraftstoffverbrauch gewährleistet.
  • Natürlich kann der Motor mit Fremdzündung vom Typ mit Zylindereinspritzung den Kraftstoff in einen Zylinder auch hauptsächlich während eines Ansaug- oder Einlaßtakts einspritzen und ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennen, das vor der Verbrennung gemischt wurde. In diesem Fall wird der Kraftstoff direkt in einen Brennraum in einem Zylinder eingespritzt, wodurch der meiste Kraftstoff, der in jedem Verbrennungszyklus eingespritzt wird, im selben Verbrennungszyklus sicher verbrannt werden kann, was für eine verbesserte Motorausgabe sorgt.
  • Der zuvor beschriebene Verbrennungsbetrieb mit dem vorgemischten Luft/Kraftstoff-Gemisch kann in einem von Verbrennungsmodi durchgeführt werden: 1) einem zweiten Magermodus, in dem der Motor mit einem kraftstoffarmen, luftreichen Ge misch (dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis ist) arbeitet, obwohl das Gemisch einen kleineren Prozentsatz von Einlaßluft als das im ersten Magermodus gebildete enthält, 2) einem stöchiometrischen Betriebsmodus (stöchiometrischer Rückführbetriebsmodus), in dem eine Rückführsteuerung auf der Grundlage von Informationen von einem O2-Sensor (Lambdasonde) durchgeführt wird, so daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im wesentlichen gleich dem stöchiometrischen Verhältnis wird, und 3) einem Anreicherungsbetriebsmodus (offener Steuermodus), in dem der Motor mit einem Gemisch arbeitet, das einen hohen Kraftstoffprozentsatz hat (d. h. einem Gemisch, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner als das stöchiometrische Verhältnis ist).
  • Ist allgemein die erforderliche Motorausgabe klein, d. h. ist die Motordrehzahl gering und die Last klein, wird der erste Magermodus hergestellt, um Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und Kraftstoffeinsparung zu verbessern. Mit steigender Motordrehzahl und Motorlast wird der Betriebsmodus des Motors in der Reihenfolge des zweiten Magermodus, stöchiometrischen Betriebsmodus und Anreicherungsbetriebsmodus ausgewählt.
  • Arbeitet der Motor im extrem mageren Modus (erster Magermodus), muß eine erhöhte Luftmenge jedem Brennraum zugeführt werden, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erhöhen. Im ersten Magermodus arbeitet der Motor aber in einem Bereich, in dem die Motorlast gering ist, d. h. der Betätigungsbetrag des Gaspedals (Differenz zwischen derzeitiger Gaspedalposition und seiner voll losgelassener Position) ist klein, weshalb ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht erreicht werden kann, wenn die Drosselklappenöffnung gemäß dem Betätigungsbetrag des Gaspedals gesteuert wird.
  • Entwickelt wurde eine Technik zur Behandlung dieses Problems, wobei ein Luftbypasskanal vorgesehen ist, der einen Einlaßkanal mit einer Drosselklappe umgeht, und ein elektronisch gesteuertes Ventil (Luftbypassventil) in diesem Luftbypasskanal angeordnet ist. Ist die jedem Brennraum zugeführte Einlaßluftmenge infolge einer kleinen Drosselklappenöffnung unzureichend, die gemäß der Gaspedalposition gesteuert wird, wird das Luftbypassventil in Abhängigkeit von einer gewünschten Einlaßluftmenge geöffnet, um so zusätzliche Luft in den Brennraum zu führen.
  • Das zuvor beschriebene Drive-by-wire- (DBW-) System kann im o. g. Motor mit Fremdzündung vom Typ mit Zylindereinspritzung zum Einsatz kommen. Da das DBW-System die Drosselklappenöffnung auf einen Wert steuert, der nicht genau der Gaspedalposition entspricht, kann eine größere Luftmenge als die der Gaspedalposition entsprechende jedem Brennraum zugeführt werden. Arbeitet also der Motor vom Typ mit Zylindereinspritzung in einem Magermodus (Verdichtungstakt-Einspritzmodus), kann eine gewünschte Luftmenge jedem Brennraum auch dann zugeführt werden, wenn das Gaspedal mit einem kleinen Betrag betätigt ist.
  • Gleichwohl sollte beim Einsatz dieses DBW-Systems der Motor vom Typ mit Zylindereinspritzung oder jede andere Motorart mit Maßnahmen oder Geräten für den Fall einer Fehlfunktion bzw. eines Ausfalls des DBW-Systems versehen sein.
  • Beispielsweise kann es zu einem Fehlerfall des DBW-Systems kommen, wenn die durch das DBW-System gesteuerte Drosselklappe in einer bestimmten Position aufgrund von Fremdstoffen, z. B. Staub, die in Abgasen enthalten sind, die durch ein Abgasrückführsystem rückgeführt werden, oder Durchblasegas hängt oder blockiert.
  • Fällt das DBW-System aus, kann die Öffnung der Drosselklappe durch das DBW-System nicht richtig gesteuert werden, was es erschwert, eine Motorausgabe zu erzeugen, die den Absichten oder Anforderungen des Fahrers an die Ausgabe entspricht. In anderen Fällen kann die Motorausgabe so steigen, daß sie größer als nötig ist, wodurch der Fahrer häufiger Bremsen betätigen muß, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern. Dies erhöht die Beanspruchung sowohl des Fahrers als auch der Bremsanlage.
  • Angesichts dieser Umstände kam die Erfindung zustande. Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, der mit einem elektronischen Drosselklappen-Steuergerät ausgestattet ist, wobei die Belastung des Fahrers während der Fahrt des Fahrzeugs verringert werden kann, wenn das elektronische Drosselklappen-Steuergerät ausfällt.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Hauptteils einer Steuervorrichtung eines mit einem elektronischen Drosselklappen-Steuergerät ausgerüsteten Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 ist ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung des mit dem elektronischen Drosselklappen-Steuergerät ausgerüsteten Motors gemäß der Ausführungsform von 1.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Einlaßsteuersystems der Steuervorrichtung des mit dem elektronischen Drosselklappen-Steuergerät ausgerüsteten Motors gemäß der Ausführungsform von 1.
  • 4 ist ein Ablaufplan ausfallsicherer Betriebsabläufe des Einlaßsteuersystems der Steuervorrichtung des mit einem elektronischen Drosselklappen-Steuergerät ausgerüsteten Motors gemäß der Ausführungsform von 1.
  • 5 ist ein Ablaufplan eines Luftbypassbetriebs als einen der ausfallsicheren Betriebsabläufe des Einlaßsteuersystems der Steuervorrichtung des mit dem elektronischen Drosselklappen-Steuergerät ausgerüsteten Motors gemäß der Ausführungsform von 1.
  • 1 bis 5 zeigen eine Steuervorrichtung eines mit einem elektronischen Drosselklappen-Steuergerät ausgerüsteten Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Der erfindungsgemäß aufgebaute Motor (Verbrennungsmotor) ist ein Motor mit Fremdzündung vom Typ mit Zylindereinspritzung (im folgenden einfach "Zylindereinspritzmotor" genannt). Der Aufbau des Gesamtsystems dieses Motors wird anhand von 2 beschrieben.
  • In 2 weist das Motorsystem einen Motorkörper 1, einen Einlaßkanal 2, einen Drosselklappen-Einbauabschnitt 3 und ein Luftfilter 4 auf. Der Einlaßkanal 2 ist mit einer Einlaßleitung 7, einem Drosselklappengehäuse 5, einem Ausgleichbehälter 8 und einem Einlaßkrümmer 9 in der beschriebenen Rei henfolge im Blick von der Stromaufwärtsseite des Kanals 2 verbunden.
  • Das Drosselklappengehäuse 5 ist mit einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 versehen, die elektrisch gesteuert ist, und die Öffnung dieser elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 wird mit Hilfe eines Drosselklappen-Steuerrechners (Drosselklappensteuerung) 160 gesteuert, der später beschrieben wird. Die Soll-Öffnung (Soll-Drosselklappenöffnung) der Drosselklappe 15 wird durch einen später beschriebenen Motorsteuerrechner (Motorsteuergerät bzw. Motor-ESG) 16 in Abhängigkeit von einem Betätigungsbetrag eines Gaspedals 60 (Gaspedalposition), die durch einen Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A detektiert wird, und Betriebsbedingungen des Motors bestimmt.
  • Die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 15, das Motor-ESG (Steuereinrichtung) 16, die Drosselklappensteuerung 160 u. a. bilden ein elektronisches Drosselklappen-Steuergerät (d. h. Drive-by-wire- (DBW-) System 150 gemäß 1).
  • Im Motorsystem von 2 ist ein Luftbypassventilgerät 12 parallel zur elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 vorgesehen. Dieses Luftbypassventilgerät 12 dient zur Luftzufuhr, um die Verbrennung im Motor zu erreichen, während die elektronisch gesteuerte Drosselklappe ausgefallen ist bzw. fehlerhaft arbeitet (z. B. die Klappe in ihrer geschlossenen Position hängt), was später beschrieben wird. Das Luftbypassventilgerät 12 besteht aus einem Bypasskanal 13, der stromaufwärts vom Ausgleichbehälter 8 vorgesehen ist, um die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 15 zu umgehen, und einem Luftbypassventilkörper 14, der in diesem Bypasskanal 13 angeordnet ist. Der Luftbypassventilkörper 14 wird durch einen Linear- bzw. Hubmagneten (nicht gezeigt) angesteuert, der durch den Motorsteuerrechner (Motor-ESG) 16 gesteuert wird, was später beschrieben wird.
  • In 2 bezeichnet die Bezugszahl 17 einen Auslaßkanal, und 18 bezeichnet einen Brennraum. Ein Einlaßventil 19 und ein Auslaßventil 20 sind jeweils an Öffnungen (d. h. Einlaßanschluß 2A und Auslaßanschluß 17A) des Einlaßkanals 2 und Auslaßkanals 17 vorgesehen, die zum Brennraum 18 offen sind.
  • Die Bezugszahl 21 bezeichnet ein Kraftstoffeinspritzventil (oder Einspritzventil). In dieser Ausführungsform ist das Einspritzventil 21 geeignet, Kraftstoff direkt in den entsprechenden Brennraum 18 einzuspritzen.
  • Ferner verfügt das Motorsystem von 2 über einen Kraftstofftank 22, Kraftstoffzufuhrleitungen 23A bis 23E, eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 24, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 25, einen Niederdruckregler 26, einen Hochdruckregler 27 und eine Förderleitung 28. Der Kraftstoff im Kraftstofftank 22 wird durch die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 24 gepumpt und durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 25 weiter unter Druck gesetzt, so daß der Kraftstoff, auf den ein bestimmter Hochdruck ausgeübt wird, dem Einspritzventil 21 durch die Kraftstoffzufuhrleitungen 23A, 23B und die Förderleitung 28 zugeführt wird. Während der Kraftstoffzufuhr wird der Druck des von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 24 geförderten Kraftstoffs durch den Niederdruckregler 26 geregelt, und der Druck des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 25 geförderten Kraftstoffs wird durch den Hochdruckregler 27 geregelt.
  • Weiterhin verfügt das Motorsystem von 2 über einen Abgasrückführkanal (AGR-Kanal) 29, durch den ein Teil von Abgasen in den Einlaßkanal 2 rückgeführt wird, ein AGR-Ventil 30 zum Steuern der durch den AGR-Kanal 29 rückgeführten Abgasmenge, einen Kanal 32, durch den Durchblasegas zirkuliert wird, ein Ventil 33 zur Kurbelgehäuseentlüftung, einen Speicher 34 und einen Katalysator (Dreiwegekatalysator in dieser Ausführungsform), der zur Abgasreinigung zum Einsatz kommt.
  • Gemäß 2 ist das Motor-ESG 16 geeignet, die Ansteuerung des Einspritzventils 21 sowie die Ansteuerung einer Zündspule zur Betätigung einer Zündkerze (nicht gezeigt) zu steuern sowie einen Öffnungswinkel des AGR-Ventils, den durch den Hochdruckregler 27 auf den Kraftstoff ausgeübten Druck usw. zu steuern. Zusätzlich steuert das Motor-ESG 16 das Luftbypassventilgerät 12 in Übereinstimmung mit Betriebsbedingungen und Ausfallzuständen des Motors. Die Drosselklappensteuerung 160 steuert das Öffnen und Schließen der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 gemäß einem Beschleuni gungsbefehl eines Fahrers sowie in Übereinstimmung mit Betriebsbedingungen und Ausfallzuständen des Motors.
  • Zur Durchführung dieser Funktionen empfängt das Motor-ESG 16 Signale als Darstellung von Detektionsergebnissen vom ersten Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A, einem Luftmengensensor (nicht gezeigt), einem Einlaßtemperatursensor 36, einem Drosselklappen-Positionssensor (TPS) 37B zum Detektieren der Drosselklappenöffnung, einem Leerlaufschalter 38, einem Klimaanlagenschalter (nicht gezeigt), einem Schaltpositionssensor (nicht gezeigt), einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht gezeigt), einem Servolenkungsschalter (nicht gezeigt) zum Detektieren des Betriebszustands einer Servolenkanlage, einem Starterschalter (nicht gezeigt), einem ersten Zylinderdetektionssensor 40, einem Kurbelwinkelsensor 41, einem Wassertemperatursensor 42 zum Detektieren der Kühlwassertemperatur des Motors, einem O2-Sensor (Lambdasonde) 43 zum Detektieren der Sauerstoffkonzentration in Abgasen usw. Da die Drehzahl des Motors oder Motordrehzahl auf der Grundlage eines Signals vom Kurbelwinkelsensor 41 berechnet wird, kann der Kurbelwinkelsensor 41 der Zweckmäßigkeit halber als "Motordrehzahlsensor" bezeichnet werden.
  • Die Drosselklappensteuerung 160 empfängt Signale als Darstellung von Detektionsergebnissen vom Gaspedal-Positionssensor (APS) 51B, Drosselklappen-Positionssensor (TPS) 37A u. a. gemäß 2.
  • Das Motor-ESG 16 und die Drosselklappensteuerung 160 sind geeignet, Informationen über ein geeignetes Kommunikationssystem zueinander zu senden und voneinander zu empfangen.
  • Ferner ist das Motorsystem dieser Ausführungsform mit einer Automatikgetriebesteuerung (AT-Steuerung) 171 zum Steuern eines Automatikgetriebes 170 ausgestattet. Das Motor-ESG 16 und die AT-Steuerung 171 senden und empfangen Informationen zueinander und voneinander über ein geeignetes Kommunikationssystem.
  • Überdies ist das Motorsystem dieser Ausführungsform mit einer Tempomat(steuer)funktion versehen, und die Drosselklappenöffnung wird durch die Drosselklappensteuerung 160 z. B. in Abhängigkeit von Eingangsinformationen in Zuordnung zum Tempomat gesteuert.
  • Der beschreibungsgemäß aufgebaute Motor kann in einen der folgenden Betriebsmodi versetzt werden, d. h. einen ersten Magermodus (Verdichtungstakt-Einspritzmodus), einen zweiten Magermodus, einem stöchiometrischen Rückführverbrennungsmodus und einen im offenen Steuerkreis arbeitenden (offenen) Verbrennungsmodus. Im Betrieb wird ein geeigneter dieser Betriebsmodi in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen (d. h. Motordrehzahl und Motorlast) des Motors, Fahrbedingungen des Fahrzeugs u. a. ausgewählt.
  • Im ersten Magermodus des Motors wird der Kraftstoff in einer Stufe eines Verbrennungszyklus eingespritzt, die sehr nahe an der Zündzeit liegt, z. B. in der späteren Periode eines Verdichtungstakts, so daß der Kraftstoff in der Umgebung der Zündkerze konzentriert wird, um so ein kraftstoffreiches Gemisch nur um die Zündkerze zu bilden, während der gesamte Brennraum mit einem mageren Gemisch gefüllt wird, wodurch eine Schichtladeverbrennung erreicht wird. Somit ist der erste Magermodus ein extrem magerer Modus, in dem der Motor mit einer reduzierten Kraftstoffverbrauchsmenge arbeiten kann, während hohe Zuverlässigkeit, mit der der Kraftstoff ent- oder gezündet wird, sowie hohe Stabilität gewährleistet ist, mit der der Kraftstoff im Brennraum verbrannt wird. In dieser Ausführungsform ist das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs in diesem Modus auf einen Bereich von mindestens etwa 24 eingestellt, wodurch eine magere Verbrennung mit dem magersten Gemisch realisiert werden kann. Allerdings kann das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen geringeren Bereich als in dieser Ausführungsform (z. B. kann das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem Bereich von mindestens etwa 23 liegen) oder einen höheren Bereich als in dieser Ausführungsform eingestellt werden.
  • Im zweiten Magermodus, der auch eine Art von Magermodi ist, wird der Kraftstoff zu einer früheren Zeit (hauptsächlich in einem Ansaugtakt) verglichen mit dem ersten Magermodus eingespritzt, so daß der Kraftstoff vorab mit Luft gemischt wird, um ein Gemisch zu bilden, das insgesamt ein hö heres Luft/Kraftstoff-Verhältnis als das stöchiometrische Verhältnis hat, und ein bestimmter Ausgabebetrag kann beim Verbrennen dieses Gemischs erhalten werden, während hohe Zuverlässigkeit der Kraftstoffzündung und hohe Stabilität der Kraftstoffverbrennung gewährleistet ist. In diesem Magermodus kann daher der Motor mit ausgezeichneter Kraftstoffwirtschaftlichkeit arbeiten. Das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs in diesem zweiten Magermodus ist auf einen Bereich eingestellt, der unter etwa 24 und über dem stöchiometrischen Verhältnis liegt.
  • Im stöchiometrischen Rückführverbrennungsmodus wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf dem stöchiometrischen Wert auf der Grundlage der Ausgabe des O2-Sensors gehalten, so daß eine ausreichend große Motorausgabe sehr rationell erhalten werden kann. In diesem Modus erfolgt die Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaugtakts, so daß der Kraftstoff vor der Verbrennung mit Luft gemischt wird.
  • Im offenen Verbrennungsmodus wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrannt, während sein Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter Steuerung im offenen Kreis so gesteuert wird, daß es stöchiometrisch oder fett ist, um so eine ausreichend große Ausgabe z. B. beim Beschleunigen oder Starten des Fahrzeugs zu erzeugen. In diesem Modus wird die Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaugtakts durchgeführt, so daß der Kraftstoff vor der Verbrennung mit Luft gemischt wird.
  • Während jeder der zuvor beschriebenen Betriebsmodi durch das Motor-ESG 16 je nach Motordrehzahl und Motorlast ausgewählt wird, wird normalerweise der erste Magermodus ausgewählt, wenn der Motor mit niedriger Drehzahl und geringer Last dreht, und dieser Modus wird nacheinander auf den zweiten Magermodus und den stöchiometrischen Verbrennungsmodus in dieser Reihenfolge umgeschaltet, wenn die Motordrehzahl oder Motorlast zunimmt. Steigt die Motordrehzahl oder Motorlast weiter, wird der Betriebsmodus des Motors auf den offenen Modus (Anreicherungsverbrennungsmodus) umgeschaltet.
  • Nach Auswahl eines der o. g. Betriebsmodi führt das Motor-ESG 16 verschiedene Steuerbetriebsabläufe durch, von denen die Steuerung der Drosselklappenöffnung näher beschrieben wird. Im ersten Magermodus, in dem der Kraftstoff während eines Verdichtungstakts eingespritzt wird, um für ein extrem hohes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu sorgen, wird die Soll-Öffnung (Pseudo-Soll-Öffnung) der Drosselklappe so eingestellt, daß sie erheblich größer als eine Drosselklappenöffnung ist, die der Ist-Gaspedalposition entspricht, um so das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, da das Gemisch, das mit der Drosselklappenöffnung erhalten wird, die genau der Gaspedalposition entspricht, einen unzureichenden Luftprozentsatz hat. Auch im stöchiometrischen Rückführverbrennungsmodus und offenen Verbrennungsmodus kann der prozentuale Luftanteil im Luft/Kraftstoff-Gemisch unzureichend sein, wenn das Gemisch Ergebnis der Drosselklappenöffnung ist, die der Gaspedalposition entspricht. In solchen Fällen wird die Soll-Öffnung (Pseudo-Soll-Öffnung) so eingestellt, daß sie geeignet größer als die Drosselklappenöffnung ist, die der Gaspedalposition entspricht, und die Drosselklappenöffnung wird auf der Grundlage der so bestimmten Soll-Öffnung gesteuert.
  • Anhand von 1 wird der Aufbau des elektronischen Drosselklappen-Steuergeräts (DBW-Systems) 150 und eines Steuersystems 120 für das Luftbypassventilgerät 12 (d. h. das Luftbypassventil-Steuergerät) gemäß der Erfindung näher beschrieben.
  • Die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 15, die das DBW-System 150 bildet, verfügt über ein Klappenventil 151, das im Einlaßkanal 5A des Drosselklappengehäuses 5 angeordnet ist, eine Rückstellfeder 153, die auf eine Welle 152 aufgepaßt ist, die das Klappenventil 151 trägt, zum Ausüben einer Vorspannkraft auf das Klappenventil 151 in seine geschlossene Position, einen Elektromotor (Drosselklappensteller) 154 zum Drehen/Ansteuern der Welle 152 und einen Zahnradmechanismus 155, der zwischen dem Steller 154 und der Welle 152 angeordnet ist.
  • Die Welle 152 ist mit einem Drosselklappen-Positionssensor 37 zum Detektieren der Öffnung des Klappenventils 151 (Drosselklappenöffnung) versehen, wobei der Sensor 37 aus einem ersten Drosselklappen-Positionssensor (TPS1) 37A und ei nem zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B besteht. Somit ist das Steuergerät dieser Ausführungsform mit zwei Drosselklappen-Positionssensoren (TPS1, TPS2) 37A, 37B versehen, um auf einen Ausfall eines der Drosselklappen-Positionssensoren 37A, 37B vorbereitet zu sein.
  • Das Drive-by-wire-System (DBW-System) 150 besteht grundsätzlich aus der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 gemäß der vorstehenden Beschreibung, dem Motor-ESG 16 zum Einstellen der Soll-Öffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 und der Drosselklappensteuerung 160, die den Betrieb des Stellers 154 auf der Grundlage der durch das Motor-ESG 16 festgelegten Soll-Öffnung steuert, um so die Drosselklappenöffnung einzustellen.
  • Gemäß 1 weist das Motor-ESG 16 einen Soll-Öffnungs-Einstellabschnitt 16A auf, und die Drosselklappensteuerung 160 weist einen Drosselklappenöffnungs-Rückführsteuerabschnitt 160A auf.
  • 3 ist ein Steuerblockdiagramm zur Erläuterung der Drosselklappenöffnungssteuerung. Gemäß 3 verfügt der Soll-Öffnungs-Einstellabschnitt 16A des Motor-ESG 16 über einen Funktionsblock 16a zum Einstellen eines Soll-Motordrehmoments auf der Grundlage der detektierten Informationen vom ersten Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A und der Motordrehzahl, die anhand des Detektionsergebnisses des Kurbelwinkelsensors 41 gemäß 2 erhalten wird, sowie einen Funktionsblock 16b zum Korrigieren des durch den Block 16a eingestellten Soll-Motordrehmoments im Hinblick auf die Einlaßlufttemperatur und den Luftdruck. Ferner verfügt der Soll-Öffnungs-Einstellabschnitt 16A über einen Funktionsblock 16c zum Korrigieren des durch den Block 16a eingestellten Soll-Motordrehmoments im Hinblick auf die Klimaanlage, die elektrische Last u. ä. sowie einen Funktionsblock 16d zum Einstellen der Soll-Drosselklappenöffnung auf der Grundlage des so korrigierten Soll-Motordrehmoments und der Motordrehzahl.
  • Ferner verfügt der Soll-Öffnungs-Einstellabschnitt 16A über einen Funktionsblock 16e zum Einstellen einer Dämpfersteueröffnung auf der Grundlage detektierter Informationen vom zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B, einen Funktionsblock 16f zum Einstellen einer Leerlaufdrehzahl-Steueröffnung auf der Grundlage von Informationen über die Kühlwassertemperatur des Motors, die durch den Wassertemperatursensor (WTS) detektiert wird, und einen Funktionsblock 16g zum Auswählen des Maximalwerts aus den durch die jeweiligen Blöcke 16d, 16e, 16f eingestellten Öffnungen. Festlegungsgemäß ist die so ausgewählte Maximalöffnung die Soll-Öffnung der Drosselklappe, die dann zur Drosselklappensteuerung 160 übertragen wird.
  • Die Drosselklappensteuerung 160 hat einen Drosselklappenöffnungs-Rückführsteuerabschnitt 160A, der einen Motoransteuerstrom gemäß der vom Motor-ESG empfangenen Soll-Öffnung der Drosselklappe bestimmt und die Ansteuerung des Stellers (auch Drosselklappen-Steuerbetätiger genannt) 154 mit dem so bestimmten Strom steuert. Gleichzeitig führt der Rückführsteuerabschnitt 160A eine Rückführsteuerung durch, um so die Drosselklappe auf der Grundlage der Drosselklappenöffnung (Ist-Öffnung) zu steuern, die durch den ersten Drosselklappen-Positionssensor (TPS1) 37A detektiert wird.
  • In der Steuervorrichtung dieser Ausführungsform besteht der Gaspedal-Positionssensor 51 aus zwei Sensoren, d. h. dem ersten Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A und dem zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B gemäß 1, um auf einen Ausfall bzw. einer Fehlfunktion eines dieser Sensoren wie im Fall der Drosselklappen-Positionssensoren (TPS1, TPS2) 37A, 37B vorbereitet zu sein. Diese Gaspedal-Positionssensoren 51A, 51B fungieren als Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung zum Detektieren der Ausgabe des Motors, die der Fahrer des Fahrzeugs anfordert oder wünscht.
  • Ein Signal als Anzeige einer durch den ersten Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A detektierten Gaspedalposition wird durch das Motor-ESG 16 empfangen, um zur Einstellung der Soll-Öffnung der Drosselklappe verwendet zu werden. Andererseits wird ein Signal als Anzeige einer durch den zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B detektierten Gaspedalposition durch die Drosselklappensteuerung 160 empfangen und zum Motor-ESG 16 durch ein geeignetes Kommunikationssystem übertragen, wenn der erste Gaspedal-Positionssensor 51A aus fällt, um zur Einstellung der Soll-Öffnung der Drosselklappe verwendet zu werden.
  • Ein Signal als Anzeige einer durch den ersten Drosselklappen-Positionssensor (TPS1) 37A detektierten Drosselklappenposition wird durch die Drosselklappensteuerung 160 empfangen, um zur Rückführsteuerung der Drosselklappe verwendet zu werden, und ein Signal als Anzeige einer durch den zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B detektierten Drosselklappenposition wird durch das Motor-ESG 16 empfangen, um z. B. bei der zuvor beschriebenen Dämpfersteuerung verwendet zu werden. Fällt der erste Drosselklappen-Positionssensor (TPS1) 37A aus, wird das Signal des zweiten Drosselklappen-Positionssensors 37B zur Drosselklappensteuerung 160 durch ein geeignetes Kommunikationssystem übertragen und zur Rückführsteuerung der Drosselklappe verwendet.
  • Andererseits besteht das Luftbypassventilgerät 12 aus dem Bypasskanal 13, der parallel zum Einlaßkanal 5A des Drosselklappengehäuses 5 vorgesehen ist, d. h. zwischen der Stromaufwärtsseite und Stromabwärtsseite des Klappenventils 151 der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15, einem Luftbypassventilkörper 14, der in diesem Bypasskanal 13 angeordnet ist, einem Hubmagneten (nicht gezeigt) zum Öffnen und Schließen des Luftbypassventilkörpers 14 und dem Motor-ESG 16, das den Betrieb des Hubmagnetventils steuert. Das Steuersystem (Luftbypassventil-Steuergerät) 120 für das Luftbypassventilgerät 12 besteht aus dem Hubmagneten und dem Motor-ESG 16.
  • Das Luftbypassventilgerät 12 ist für die Situation vorgesehen, in der das DBW-System 150 ausgefallen ist. In dieser Steuervorrichtung sind das Motor-ESG 16 und die Drosselklappensteuerung 160 geeignet, verschiedene im DBW-System 150 auftretende Ausfall- bzw. Fehlerarten zu diagnostizieren, um jeden dieser Ausfälle bzw. Fehler z. B. mit Hilfe des Luftbypassventilgeräts 12 zu handhaben oder andere ausfallsichere Betriebsabläufe je nach Art des detektierten Ausfalls durchzuführen.
  • Gemäß 1 ist ein Stromversorgungsrelais 62 in einem Stromversorgungskreis zwischen einer Batterie 61 und der Drosselklappensteuerung 160 zum Gebrauch in den ausfallsicheren Betriebsabläufen vorgesehen. Dieses Stromversorgungsrelais 62 wird durch das Motor-ESG 16 zu geeigneten Zeiten ein- und ausgeschaltet. In 1 bezeichnet die Bezugszahl 180 eine Warnleuchte, die eingeschaltet wird, wenn das Luftbypassventilgerät 12 verwendet wird, um einen Ausfall des DBW-Systems 150 zu behandeln.
  • Als nächstes werden jeweilige Betriebsabläufe zur Ausfalldiagnose beschrieben. Durchgeführt werden diese Betriebsabläufe zur Ausfalldiagnose durch eine im Motor-ESG 16 und in der Drosselklappensteuerung 160 vorgesehene Ausfall- bzw. Fehlerdiagnoseeinrichtung oder Ausfall- bzw. Fehlerdetektionseinrichtung 70 auf der Grundlage verschiedener Arten von Detektionsinformationen und Steuerinformationen. Insbesondere wird jeder der Diagnosebetriebsabläufe auf die im folgenden beschriebene Weise durchgeführt.
  • A. Ausfall der Positionsrückführung
  • Zunächst wird ein Betrieb beschrieben, um einen Ausfall (Ausfall der Positionsrückführung) zu diagnostizieren oder zu detektieren, der auftritt, wenn die Öffnung (Position) der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 nicht gemäß einem Befehl von der Drosselklappensteuerung 160 gesteuert werden kann.
  • Der Ausfall der Positionsrückführung wird diagnostiziert, wenn ein Signal für den Ausfall der Positionsrückführung empfangen wird, das folgendes anzeigt: 1) Klemmen bzw. Hängen des Drosselklappensystems (u. a. der Fall, in dem die Drosselklappe in ihrer voll geschlossenen Position hängt) und 2) Ausfall durch Öffnung (Unterbrechung der Motorausgabe).
  • Die Diagnose des Positionsrückführungsausfalls wird nur durchgeführt, wenn bestimmte Vorbedingungen zum Diagnostizieren des Ausfalls alle erfüllt sind. Diese Vorbedingungen sind: 1) Der Zündschalter ist eingeschaltet, 2) das Motorrelais ist eingeschaltet, oder ein Fehler tritt in Kommunikationsabläufen vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 auf, 3) die Batteriespannung Vb ist gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert, und 4) kein Fehler tritt in Kommuni kationsabläufen von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 auf.
  • Eine Art von Positionsrückführungsausfall ist das Hängen der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15. Identifizieren läßt sich dieser Ausfall, wenn der erste Drosselklappen-Positionssensor (TPS1) 37A die Öffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 detektiert, die in einer bestimmten Position hängt. Verweisen die Öffnungsinformationen darauf, daß die Drosselklappe 15 in einer Position hängt oder blockiert, in der ihre Öffnung gleich oder größer als eine erste vorbestimmte Öffnung ist (d. h., hängt die Klappe in ihrer offenen Position), wird ein ausfallsicherer Betrieb zur Behandlung von Hängen der geöffneten Klappe durchgeführt. Verweisen die Öffnungsinformationen darauf, daß die Drosselklappe 15 in einer Position hängt, in der ihre Öffnung gleich oder kleiner als eine zweite vorbestimmte Öffnung ist (d. h., hängt die Klappe in ihrer geschlossenen Position), wird ein ausfallsicherer Betrieb zur Behandlung von Hängen der geschlossenen Klappe durchgeführt.
  • Der ausfallsichere Betrieb zur Behandlung von Hängen der offenen Klappe weist die folgenden Schritte auf:
    • 1) Das Luftbypassventilgerät 12 wird ausgeschaltet (geschlossen), um die Einlaßluftmenge zu begrenzen.
    • 2) Der Kraftstoffeinspritzmodus wird auf den ersten Magermodus (Verdichtungstakt-Einspritzmodus) beschränkt.
    • 3) Die Kraftstoffzufuhr zu einem Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder bei einem Sechszylindermotor) wird gestoppt, d. h., für einige der Zylinder erfolgt eine Kraftstoffabschaltung.
    • 4) Die AGR-Steuerung wird gestoppt (AGR-Abschaltung).
    • 5) Liegt die Motordrehzahl Ne in einem bestimmten hohen Drehzahlbereich (Ne ≥ 3000 U/min), wird die Kraftstoffzufuhr für alle Zylinder gestoppt, um eine übermäßige Motorausgabe zu vermeiden.
    • 6) Von den verschiedenen Zusatzaggregaten, die vom Motor angetrieben werden, werden jene ausgeschaltet, die ohne Beeinträchtigung des Motorbetriebs gestoppt werden können, und Betriebsabläufe dieser Zusatzaggregate werden angehalten oder gestoppt (in dieser Ausführungsform wird die Klimaanlage ausgeschaltet).
  • In einem ausfallsicheren Betrieb zur Behandlung von Hängen der Drosselklappe in ihrer geschlossenen Position wird verhindert, daß der erste Magermodus oder zweite Magermodus als Betriebsmodus ausgewählt wird, um das Gemisch auch mit einer kleinen Einlaßluftmenge mit hoher Stabilität verbrennen zu können. Das heißt, der ausfallsichere Betrieb beim Hängen der geschlossenen Klappe wird durch Umschalten des Betriebsmodus auf einen Modus mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt (stöchiometrischer Rückführverbrennungsmodus oder offener Verbrennungsmodus).
  • Hängt die Drosselklappe in einer anderen Position als ihrer offenen Position (hängt z. B. die Klappe in ihrer geschlossenen Position), wird es schwierig, eine ausreichende Einlaßluftmenge zu gewährleisten, die durch die Drosselklappe strömt. Im ausfallsicheren Betrieb zur Behandlung dieses Falls wird daher das Luftbypassventilgerät 12 genutzt, um einen später beschriebenen Luftbypassbetrieb durchzuführen und eine ausreichende Einlaßluftmenge zu gewährleisten.
  • B. Motorausfall
  • Zum (Motorausfall kommt es 1) durch Massestrom, der vom Motor durch Masse läuft, oder 2) übermäßigen Strom, der den Motor durchläuft, und diagnostiziert wird dieser Ausfall bei Empfang eines Ausfallsignals als Anzeige des Massestroms oder übermäßigen Stroms anhand der Ausgabe des Motors. Die Motorausfalldiagnose wird nur durchgeführt, wenn folgende Vorbedingungen alle erfüllt sind: 1) Das Motorrelais ist eingeschaltet und 2) kein Fehler tritt in Kommunikationsabläufen von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 auf. Bei Detektion des Motorausfalls wird ein später beschriebener Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • C. TPS-Ausfall
  • Das Motorsystem weist zwei Drosselklappen-Positionssensoren auf, d. h. den ersten und zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS1, TPS2) 37A, 37B. Ein Ausfall des ersten Drosselklappen-Positionssensors (TPS1) 37A, der durch die Drosselklappensteuerung 160 zur Rückführsteuerung verwendet wird, wird verursacht durch 1) Öffnen oder Kurzschließen seines Stromkreises oder 2) schlechte Linearität. Ein Ausfall des zweiten Drosselklappen-Positionssensors (TPS2) 37B wird verursacht durch 3) Anomalie seiner Kennwerte oder 4) Öffnen oder Kurzschließen seines Stromkreises. Der Ausfall der Drosselklappen-Positionssensoren 37A, 37B wird bei Empfang eines Ausfallsignals diagnostiziert, das jedem der Sensoren zugeordnet ist.
  • Die Diagnose des TPS-Ausfalls erfolgt nur, wenn die folgenden Vorbedingungen alle erfüllt sind: 1) Der Zündschalter ist eingeschaltet und 2) kein Fehler tritt in Kommunikationsabläufen von der Drosselsteuerung 160 zum Motor-ESG 16 auf.
  • Da ein Problem in der Rückführsteuerung der Drosselklappe auftritt, wenn der erste Drosselklappen-Positionssensor (TPS1) 37A ausfällt, wird ein Betrieb zur Begrenzung des Betriebsbereichs des Motors durchgeführt. War der zweite Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B bereits ausgefallen, wenn der erste Drosselklappen-Positionssensor (TPS1) 37A ausfällt, oder liegt ein Fehler oder eine Anomalie in Kommunikationsabläufen vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 vor, wird ein Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • D. Kommunikationsausfall
  • Das Motor-ESG 16 und die Drosselklappensteuerung 160 kommunizieren miteinander. Verursacht wird ein Kommunikationsausfall somit durch einen Kommunikationsfehler vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 oder einen Kommunikationsfehler von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16.
  • Ein Kommunikationsausfall infolge eines Kommunikationsfehlers vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 wird diagnostiziert, wenn die Drosselklappensteuerung 160 ein Kommunikationsausfallsignal vom Motor-ESG 16 empfängt.
  • Die Diagnose des Kommunikationsausfalls wird nur durchgeführt, wenn die folgenden Vorbedingungen alle erfüllt sind: 1) Die Batteriespannung Vb ist gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert, und 2) kein Fehler tritt in Kommunikationsabläufen von der Drosselsteuerung 160 zum Motor-ESG 16 auf.
  • Bei Ausfall der Kommunikationsabläufe vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 kann die durch das Motor-ESG 16 eingestellte Soll-Öffnung der Drosselklappe nicht durch die Drosselklappensteuerung 160 empfangen werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit hoch ist, daß die Einlaßluftmenge nicht richtig gesteuert wird. Zur Verhinderung dieses Problems wird ein ausfallsicherer Betrieb wie folgt durchgeführt:
    • 1) Der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert.
    • 2) Der Tempomat wird gesperrt.
    • 3) Liegt die Motordrehzahl Ne in einem bestimmten hohen Drehzahlbereich (z. B. Ne ≥ 3000 U/min), erfolgt eine Kraftstoffabschaltung für alle Zylinder, um eine übermäßige Motorausgabe zu vermeiden.
  • Ein Ausfall infolge eines Kommunikationsfehlers von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 wird diagnostiziert, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
    • 1) ein Prüfsummenfehler wird detektiert.
    • 2) Ein Überlaufrahmungsfehler wird detektiert.
    • 3) Kommunikationsabläufe werden nicht in einer vorbestimmten Zeit abgeschlossen (z. B. 25 ms).
  • Die Diagnose dieses Ausfalls wird nur durchgeführt, wenn die folgenden Vorbedingungen alle erfüllt sind: 1) Die Batteriespannung Vb ist gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert, und 2) ein Tempomatschalter ist ausgeschaltet.
  • Auch bei einem Ausfall von Kommunikationsabläufen von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 können Steuersignale o. ä. nicht von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 übertragen werden, was es stark möglich macht, daß die Einlaßluftmenge nicht richtig gesteuert wird. Um dieses Problem zu verhindern, wird ein ausfallsicherer Betrieb mit den folgenden Schritten durchgeführt.
    • 1) Ein Signal als Anzeige eines Kommunikationsausfalls wird zur Drosselklappensteuerung 160 übertragen.
    • 2) Der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert.
    • 3) Der Tempomat wird gesperrt.
    • 4) Liegt die Motordrehzahl Ne in einem bestimmten hohen Drehzahlbereich (z. B. Ne ≥ 3000 U/min), erfolgt eine Kraftstoffabschaltung für alle Zylinder, um eine übermäßige Motorausgabe zu vermeiden.
    • 5) Bei Betätigung eines Bremspedals wird die Obergrenze der durch das Motor-ESG 16 angewiesenen oder eingestellten Soll-Öffnung der Drosselklappe 15 beschnitten.
  • E. Ausfall der Drosselklappensteuerung
  • Ein Ausfall der Drosselklappensteuerung 160 wird diagnostiziert, wenn alle u. g. Bedingungen (1) bis (4) oder alle u. g. Bedingungen (5) bis (8) erfüllt sind.
    • (1) Der Zündschalter ist eingeschaltet.
    • (2) Es liegt keine Anomalie im zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B und zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B vor.
    • (3) Kein Fehler tritt in Kommunikationsabläufen vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 auf.
    • (4) |VAPS2)/2 – (5 V – VTPS2)| ≥ 1 V.
    • (5) Der Zündschalter ist eingeschaltet.
    • (6) Es liegt keine Anomalie im zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B und zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B vor.
    • (7) Kein Fehler tritt in Kommunikationsabläufen von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 auf.
    • (8) |(Motor-ESG-Befehlsöffnungsspannung – VTPS2)| ≥ 1 V.
  • Wird der Ausfall der Drosselklappensteuerung 160 wie zuvor beschrieben diagnostiziert, wird ein später beschriebener Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • F. APS-Ausfall
  • Das Motorsystem dieser Ausführungsform weist zwei Gaspedal-Positionssensoren auf, d. h. den ersten Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A und den zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B. Dieser erste und zweite Gaspedal-Positionssensor (APS1, APS2) 51A, 51B können ausfallen aufgrund von (1) Kurzschließen ihrer Stromkreise oder Öffnen eines Massekreises (GND) des Sensors, (2) Öffnen des Stromkreises oder Kurz schließen des Massekreises (GND) des Sensors oder (3) einer Anomalie in ihren Kennwerten.
  • Der Ausfall des zweiten Gaspedal-Positionssensors (APS2) 51B infolge von Kurzschließen des Stromkreises oder der Ausfall infolge von Öffnen des Sensormassekreises (GND) wird diagnostiziert, wenn die folgenden beiden Vorbedingungen erfüllt sind: (1) Es liegt kein Kommunikationsfehler vor, und (2) es liegt keine Anomalie im ersten Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A vor, und wenn die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:
    • (1) Der Ausgangswert VAPS2 des zweiten Gaspedal-Positionssensors 51B ist gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert V1 (z. B. VAPS2 ≥ 4,5 V, wenn V1 auf 4,5 V eingestellt ist).
    • (2) Der Ausgangswert VAPS1 des ersten Gaspedal-Positionssensors 51A liegt in einem vorbestimmten Bereich (z. B. 0,2 V ≤ VAPS1 ≤ 2,5 V).
  • Der Ausfall des zweiten Gaspedal-Positionssensors (APS2) 51B infolge von Öffnen des Stromkreises oder der Ausfall infolge von Kurzschließen des Massekreises des Sensors (GND) wird diagnostiziert, wenn der Ausgangswert VAPS2 des zweiten Gaspedal-Positionssensors 51B kleiner als ein vorbestimmter Wert V2 ist (z. B. VAPS2 < 0,2 V, wenn V2 auf 0,2 V eingestellt ist).
  • Der Ausfall des ersten Gaspedal-Positionssensors (APS1) 51A infolge von Kurzschließen seines Stromkreises oder der Ausfall infolge von Öffnen des Sensormassekreises (GND) wird diagnostiziert, wenn die folgenden beiden Vorbedingungen erfüllt sind: (1) Es liegt kein Kommunikationsfehler vor, und (2) es liegt keine Anomalie im zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B vor, und wenn die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:
    • (1) Der Ausgangswert VAPS1 des ersten Gaspedal-Positionssensors 51A ist gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert V3 (z. B. VAPS1 ≥ 4,5 V, wenn V3 auf 4,5 V eingestellt ist).
    • (2) Der Ausgangswert VAPS2 des zweiten Gaspedal-Positionssensors 51B liegt in einem vorbestimmten Bereich (z. B. 0,2 V ≤ VAPS2 ≤ 2,5 V).
  • Der Ausfall des ersten Gaspedal-Positionssensors (APS1) 51A infolge von Öffnen seines Stromkreises oder der Ausfall infolge von Kurzschließen des Sensormassekreises (GND) wird diagnostiziert, wenn der Ausgangswert VAPS2 des ersten Gaspedal-Positionssensors 51A gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert V4 ist (z. B. VAPS1 ≤ 0,2 V, wenn V4 auf 0,2 V eingestellt ist).
  • Eine Anomalie von Kennwerten der Gaspedal-Positionssensoren wird detektiert, wenn eine Vorbedingung erfüllt ist, daß der Leerlaufschalter eingeschaltet ist (d. h. der Motor befindet sich in einem Leerlaufbetrieb), und wenn VAPS2 ≥ 1,1 V ist.
  • Bei Feststellung, daß der zweite Gaspedal-Positionssensor 51B ausgefallen ist, wird ein ausfallsicherer Betrieb mit den folgenden Schritten durchgeführt:
    • (1) VAPS wird auf VAPS1/2 eingestellt.
    • (2) Der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert.
    • (3) Der Tempomat wird gesperrt.
    • (4) Die Obergrenze der Motorausgabe wird beschnitten. Tritt ein Kommunikationsfehler von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 auf, nachdem ein Ausfall des zweiten Gaspedal-Positionssensors (APS2) 51B detektiert wurde, wird ein später beschriebener Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • Bei Feststellung, daß der erste Gaspedal-Positionssensor 51A ausgefallen ist, wird ein ausfallsicherer Betrieb mit den folgenden Schritten durchgeführt:
    • (1) VAPS wird auf VAPS2/2 eingestellt.
    • (2) Der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert.
    • (3) Der Tempomat wird gesperrt.
    • (4) Die Obergrenze der Motorausgabe wird beschnitten.
  • War der zweite Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B bereits ausgefallen, wird ein später beschriebener Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • Bei Detektion einer Anomalie von Kennwerten der Gaspedal-Positionssensoren werden die folgenden Schritte abgearbeitet:
    • (1) VAPS wird auf VAPS1/2 eingestellt.
    • (2) Der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert.
    • (3) Der Tempomat wird gesperrt.
    • (4) Die Obergrenze der Motorausgabe wird beschnitten.
  • War der erste Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A bereits ausgefallen, wird ein später beschriebener Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • G. Ausfall des Luftbypassventils
  • Ein Ausfall des Luftbypassventilgeräts 12 wird diagnostiziert, wenn (1) der Luftbypassventilmagnet ausgeschaltet ist und (2) die Klemmenspannung Lo detektiert wird.
  • Bei Detektion eines Ausfalls des Luftbypassventilgeräts 12 wird ein ausfallsicherer Betrieb mit dem folgenden Schritten durchgeführt:
    • (1) Der erste Magermodus wird ausgewählt. Das heißt, der Betriebsmodus des Motors wird auf den Verdichtungstakt-Einspritzmodus beschränkt, um die Ausgabe des Motors auf einen kleinen Wert zu begrenzen.
    • (2) Liegt die Motordrehzahl Ne in einem bestimmten hohen Drehzahlbereich (Ne ≥ 3000 U/min), wird die Kraftstoffzufuhr für alle Zylinder unterbrochen, um eine übermäßige Motorausgabe zu vermeiden.
    • (3) Die AGR (Abgasrückführung) wird abgeschaltet oder gestoppt.
    • (4) Die Rückführsteuerung der Motordrehzahl zum Steuern einer Leerlaufdrehzahl wird gesperrt.
  • Im Luftbypassbetrieb wird das Luftbypassventilgerät 12 betätigt, um Luft in jeden Brennraum des Motors zu führen. Der Luftbypassventilkörper 14 dieses Luftbypassventilgeräts 12 wird normalerweise so gesteuert, daß er sich im EIN/AUS-Zustand befindet, und das Luftbypassventilgerät 12 wird betä tigt, indem der Luftbypassventilkörper 14 in den EIN-Zustand versetzt wird.
  • Daher wird während des Luftbypassbetriebs die Fahrzeuggeschwindigkeit nur durch Bremsbetätigungen des Fahrers gesteuert, ohne die Einlaßluftmenge zu steuern und ohne die Motorausgabe selbst zu steuern.
  • Folglich ist die Einlaßluftmenge während des Betriebs des Luftbypassventilgeräts 12 beschränkt, um eine übermäßig große Motorausgabe zu verhindern. Das heißt, während des Betriebs des Luftbypassventilgeräts 12 wird eine geeignete Einlaßluftmenge jedem Brennraum so zugeführt, daß eine konstante Fahrausgabe erhalten werden kann, und das Fahrzeug kann problemlos verlangsamt oder gestoppt werden, wenn eine Bremse durch den Fahrer betätigt wird.
  • Insbesondere wird der Luftbypassbetrieb durch Abarbeitung der folgenden Schritte durchgeführt:
    • A: Der Betrieb zur Kraftstoffabschaltung wird gemäß der nachfolgenden Beschreibung durchgeführt. 1) Während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs werden die folgenden Fälle (1) bis (4) berücksichtigt: (1) Ist der Ausgangswert des zweiten Gaspedal-Positionssensors (APS2) 51B kleiner als ein vorbestimmter Wert [(5 V – VAPS2) > 1,5 V], wird der Kraftstoff in alle Zylinder eingespritzt. (2) Ist der Ausgangswert des zweiten Gaspedal-Positionssensors (APS2) 51B gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert [(5 V – VAPS2) ≤ 1,5 V], wird die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder, wenn der Motor insgesamt sechs Zylinder hat) unterbrochen oder gestoppt. (3) Ist der zweite Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B ausgefallen, wird die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder bei einem Sechszylindermotor) gestoppt. (4) Bei Betätigung eines Bremspedals wird die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder bei einem Sechszylindermotor) gestoppt. 2) Bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs wird die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (drei Zylinder bei einem Sechszylindermotor) gestoppt.
    • B: Das E-Motorrelais wird ausgeschaltet.
    • C: Das Luftbypassventilgerät 12 wird eingeschaltet. (Wird ein Bremspedal betätigt (wird der Bremsschalter eingeschaltet), wird das Luftbypassventilgerät 12 unter Steuerung der Einschaltdauer mit einer Frequenz von 5 Hz für eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 2 Sekunden) betrieben).
    • D: Der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert.
    • E: Der Tempomat wird gesperrt.
    • F: Die Rückführsteuerung der Motordrehzahl wird gesperrt.
    • G: Die Warnleuchte 180 wird eingeschaltet.
    • H: Sobald das Motorsystem in den Luftbypassmodus versetzt ist, kehrt es erst in einen Normalmodus zurück, bis der Zündschalter ausgeschaltet wird.
  • In jedem der zuvor beschriebenen ausfallsicheren Betriebsabläufe wird der Motor am Betrieb im Magermodus gehindert. Da der Magermodus erfolgreich hergestellt wird, solange die Drosselklappe mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann, kann das Luft/Kraftstoff-Gemisch mit verringerter Stabilität verbrannt werden, wenn der Magermodus ausgewählt wird, während der Drosselklappen-Positionssensor ausgefallen ist. Der Magermodus wird gesperrt, um eine Reduzierung der Verbrennungsstabilität zu vermeiden.
  • Als nächstes wird ein Ausfalldiagnosebetrieb im Hinblick auf einen Ausfall der Positionsrückführung infolge von Hängen der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 erläutert.
  • Zur Durchführung dieses Ausfalldiagnosebetriebs ist die Drosselklappensteuerung 160 mit der Ausfalldetektionseinrichtung 70 gemäß 1 versehen, die geeignet ist zu bestimmen, ob ein Ausfall infolge von Hängen der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 auftritt. Gemäß dem Ergebnis dieser Diagnose wird der Motor in einen geeigneten Betriebsmodus versetzt.
  • Die Ausfalldetektionseinrichtung 70 liest die Soll-Öffnung, die auf der Grundlage von Detektionsinformationen vom Gaspedal-Positionssensor 51A eingestellt ist, und liest außerdem die Öffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15, die durch den zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B detektiert wird. Danach vergleicht die Ausfalldetektionseinrichtung 70 die Öffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 mit der Soll-Öffnung und bestimmt, daß ein Ausfall infolge von Hängen der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 auftritt, wenn eine Differenz zwischen dieser Soll- und Ist-Öffnung über eine vorbestimmte Zeit (z. B. 500 ms) größer als eine vorbestimmte Öffnung (z. B. 1°) bleibt.
  • Die Ausfalldetektionseinrichtung 70 bestimmt, daß die Drosselklappe 15 in ihrer offenen Position hängt oder blockiert, wenn die Öffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15, die durch den zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B detektiert wird, trotz einer Verringerung der Soll-Öffnung nicht reduziert wird, die auf der Grundlage von Detektionsinformationen vom Gaspedal-Positionssensor 51A eingestellt wird (d. h. die Öffnung der Klappe 15 bleibt größer als die erste vorbestimmte Öffnung). Andererseits bestimmt die Ausfalldetektionseinrichtung 70, daß die Drosselklappe 15 in ihrer geschlossenen Position hängt, wenn die Öffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 15 trotz einer Zunahme der Soll-Öffnung nicht erhöht wird, die auf der Grundlage von Detektionsinformationen vom Gaspedal-Positionssensor 51A eingestellt wird (d. h. die Öffnung der Klappe 15 bleibt kleiner als die zweite vorbestimmte Öffnung).
  • Bestimmt die Ausfalldetektionseinrichtung 70, daß die Drosselklappe 15 in ihrer offenen Position hängt oder blockiert, in der die Drosselklappenöffnung größer als die erste vorbestimmte Öffnung bleibt, wird der ausfallsichere Betrieb zur Behandlung von Hängen der offenen Klappe gemäß der vorstehenden Beschreibung realisiert. Bestimmt die Ausfalldiagnoseeinrichtung 70, daß die Drosselklappe 15 in ihrer geschlossenen Position hängt, in der die Drosselklappenöffnung kleiner als die zweite vorbestimmte Öffnung bleibt, wird der ausfallsichere Betrieb zur Behandlung von Hängen der geschlossenen Klappe gemäß der vorstehenden Beschreibung realisiert.
  • Weiterhin wird der Luftbypassbetrieb oder ein anderer Betrieb bei einem anderen Ausfall der Drosselklappe 15 als Hängen der Klappe in ihrer offenen Position durchgeführt. Bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs während des Luftbypassbetriebs wird der Kraftstoff in alle Zylinder eingespritzt, wenn der Betätigungsbetrag des Gaspedals gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder wird gestoppt, wenn der Betätigungsbetrag des Gaspedals kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
  • Ist der Betätigungsbetrag des Gaspedals klein, d. h. wünscht oder fordert der Fahrer keine Erhöhung des Motordrehmoments (Motorausgabe), wird die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (drei Zylinder von sechs Zylindern in dieser Ausführungsform) unabhängig vom Betriebsbereich des Motors gestoppt, um die Motorausgabe zu senken. Ist dagegen der Betätigungsbetrag des Gaspedals groß, d. h. wünscht der Fahrer eine Erhöhung des Motordrehmoments (Motorausgabe), wird der Kraftstoff in alle Zylinder eingespritzt, ohne die Kraftstoffabschaltung für einen Teil der Zylinder durchzuführen, um für eine ausreichend große Motorausgabe zu sorgen. Die Steuerfunktion zur Senkung der Motorausgabe durch bedarfsweises Stoppen der Kraftstoffeinspritzung wird als Ausgabeverringerungseinrichtung (nicht dargestellt) bezeichnet.
  • Wie zuvor beschrieben, stoppt die Ausgabeverringerungseinrichtung stets die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (drei Zylinder von sechs Zylindern in dieser Ausführungsform), während das Fahrzeug rückwärts fährt, wodurch die Motorausgabe bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs mit Sicherheit reduziert wird.
  • Überdies hat die Ausgabeverringerungseinrichtung eine Funktion zum Stoppen der Kraftstoffeinspritzung in alle Zylinder, wenn die Motordrehzahl gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird (z. B. 3000 U/min). Das heißt, hängt oder blockiert die Drosselklappe 15 in ihrer voll geöffneten Position, kann die Ausgabeverringerungseinrichtung eine Zunahme der Motordrehzahl vermeiden, was Schäden am Motor verhindert oder dem Fahrer ein weniger unangenehmes Gefühl infolge der zunehmenden Motordrehzahl vermittelt. Ferner dient z. B. bei Ausfall des Gaspedal-Positionssensors die Ausgabeverringerungseinrichtung dazu, die Motorausgabe zu senken, wenn die Motordrehzahl den vorbestimmten Wert übersteigt, und dadurch den Fahrer über eine Anomalie des Sensors zu informieren. Auch wenn ein Doppelausfall des DBW-Systems nicht detektiert werden kann, wird verhindert, daß die Motordrehzahl übermäßig ansteigt. Allerdings ist zu beachten, daß die Kraftstoffabschaltung nicht im Luftbypassmodus (während eines Luftbypassbetriebs) durchgeführt zu werden braucht, da die in diesem Modus erzeugte Ausgabe vorab bestimmt ist.
  • Auch wenn kein Ausfall im Ausfalldetektionsbetrieb zur Diagnose eines Ausfalls der Positionsrückführung im Zusammenhang mit der elektronisch gesteuerten Drosselklappe detektiert wird, besteht eine Möglichkeit, daß ein Ausfall im Gaspedal-Positionssensor APS 51A, 51B auftritt, der als Gaspedal-Positionsdetektionseinrichtung dient. In diesem Fall kann die Einlaßluftmenge nicht genau gesteuert werden, weshalb die Stabilität beeinträchtigt ist, mit der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird, wenn der erste Magermodus als eine Art von Magermodus ausgewählt wird, was den Fahrer beunruhigt.
  • In der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors wird daher ein Ausfalldiagnose- oder -detektionsbetrieb zum Diagnostizieren eines APS-Ausfalls auf die zuvor beschriebene Weise durchgeführt (siehe die vorstehende Beschreibung zum "APS-Ausfall").
  • Um diesen Ausfalldetektionsbetrieb zu ermöglichen, ist die Drosselklappensteuerung 160 mit einer Gaspedalpositions-Ausfalldetektionseinrichtung (nicht dargestellt) versehen, die geeignet ist zu bestimmen, ob der Gaspedal-Positionssensor (APS) 51A, 51B ausgefallen ist. Wird ein Ausfall des Gaspedal-Positionssensors (APS) 51A, 51B durch diese Gaspedalpositions-Ausfalldetektionseinrichtung detektiert, kann die Einlaßluftmenge nicht richtig gesteuert werden, weshalb das DBW-System die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 15 so ansteuert, daß die Klappe mit einer bestimmten kleinen Öffnung positioniert wird, während der stöchiometrische Verbrennungsmodus als Betriebsmodus des Motors ausgewählt wird.
  • Mit der beschreibungsgemäß aufgebauten Steuervorrichtung des mit dem elektronischen Drosselklappensteuergerät ausgestatteten Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden ausfallsichere Betriebsabläufe z. B. gemäß 4 im Fall eines Ausfalls eines Einlaßsteuersystems durchgeführt, d. h. eines Ausfalls des elektronischen Drosselklappensteuergeräts (DBW-Systems) 150 und des eines Systems, zu dem das Luftbypassventilgerät 12 gehört.
  • Zunächst wird eine Routine zur Diagnose eines Ausfalls des Luftbypassventilgeräts im Schritt A10 abgearbeitet. Im Schritt A20 wird der Ausfall des Luftbypassventilgeräts beurteilt, indem bestimmt wird, ob (1) der Luftbypassventilmagnet ausgeschaltet ist und (2) ob die Klemmenspannung Lo detektiert wird, und der Ausfall des Luftbypassventils wird diagnostiziert, wenn (1) der Luftbypassventilmagnet ausgeschaltet ist und (2) die Klemmenspannung Lo detektiert wird. Erhält man im Schritt A20 eine bejahende Entscheidung (Ja), d. h. wird der Ausfall des Luftbypassventilgeräts detektiert, so wird im Schritt A30 ein Motorausgabe-Beschränkungsbetrieb durchgeführt. Insbesondere werden die folgenden Schritte abgearbeitet:
    • (1) Der Betriebsmodus des Motors wird zwangsweise auf den ersten Magermodus (Verdichtungstakt-Einspritzmodus) eingestellt, so daß die Motorausgabe beschränkt ist.
    • (2) Wird die Motordrehzahl Ne gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (z. B. 3000 U/min), so wird die Kraftstoffzufuhr oder -einspritzung in alle Zylinder gestoppt, d. h. die Kraftstoffabschaltung wird für alle Zylinder durchgeführt, um eine übermäßig große Motorausgabe zu verhindern.
    • (3) Die AGR wird abgeschaltet oder gestoppt, wodurch die stabile Verbrennung höhere Priorität als die Abgasreinigung erhält.
    • (4) Die Rückführsteuerung der Motordrehzahl im Zusammenhang mit der Leerlaufdrehzahlsteuerung wird gesperrt, wodurch die stabile Verbrennung höhere Priorität erhält.
  • Zum Ausfall des Luftbypassventils 12 kann es kommen, wenn das Ventil 12 in seiner offenen Position hängt oder blockiert, d. h. wenn das Ventil 12 im offenen Zustand bleibt. Beim Beschleunigen des Fahrzeugs ist diese Situation vorteilhaft, da die Einlaßluftmenge mit Sicherheit größer als ein bestimmter Wert ist, wodurch eine Motorausgabe leicht erzeugt wird. Unerwünscht ist die gleiche Situation aber, wenn das Fahrzeug verlangsamt oder gestoppt wird, und kann eine übermäßig große Motorausgabe beim Start des Fahrzeugs verursachen. In dieser Ausführungsform kann dieses Problem durch den o. g. Motorausgabe-Beschränkungsbetrieb gelöst werden, d. h. durch Auswählen des ersten Magermodus oder durch Kraftstoffabschaltung, wenn die Motordrehzahl bis zu einem bestimmten Punkt steigt. Dieser Betrieb verhindert, daß die Motorausgabe übermäßig groß wird, und ermöglicht, das Fahrzeug sicher zu einem gewünschten Ort zu transportieren (z. B. einer Reparaturwerkstatt), wodurch der Fahrer bei auftretendem Ausfall weniger belastet ist.
  • Wird kein Ausfall des Luftbypassventils detektiert, erhält man eine negative Entscheidung (Nein) im Schritt A20, und der Steuerablauf geht zum Schritt A40 über, um zu bestimmen, ob ein APS-Ausfallflag Ffail1 1 ist. Dieses APS-Ausfallflag Ffail1 ist auf 1 gesetzt, wenn einer der Gaspedal-Positionssensoren (APS) 51A, 51B ausfällt, und auf 0 in anderen Fällen. Ist das Flag Ffail1 gleich 1, geht der Steuerablauf zum Schritt A80 über, um eine APS-Doppelausfall-Diagnoseroutine abzuarbeiten. Ist ein Flag Ffail2 nicht 1, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A50 fort, um eine APS-Ausfalldiagnoseroutine durchzuführen.
  • In der APS-Ausfalldiagnoseroutine des Schritts A50 wird die zuvor beschriebene APS-Ausfalldiagnoseroutine jeweils für den ersten Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A und den zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B durchgeführt, um einen Ausfall zu diagnostizieren, der Folge ist von (1) Kurzschließen seines Stromkreises oder Öffnen des Sensormasse kreises (GND), (2) Öffnen des Stromkreises oder Kurzschließen des Sensormassekreises (GND) oder (3) jeder Anomalie in seinen Kennwerten.
  • Ist der Ausfall eines der Gaspedal-Positionssensoren 51A, 51B diagnostiziert, wird der Schritt A70 abgearbeitet, wonach der Schritt A80 durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob der APS-Ausfall ein Doppelausfall ist, d. h. ob sowohl der erste als auch der zweite Gaspedal-Positionssensor (APS1, APS2) ausgefallen sind. Sind beide Gaspedal-Positionssensoren ausgefallen, geht der Steuerablauf zum Schritt A300 über, um den Luftbypassbetrieb durchzuführen. Ist der APS-Ausfall kein Doppelausfall, d. h. ist nur einer der beiden Gaspedal-Positionssensoren ausgefallen, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A90 fort.
  • Der Schritt A90 bestimmt, ob der Bremsschalter eingeschaltet ist, d. h. ob eine Bremse betätigt wird. Wird eine Bremse betätigt, geht der Steuerablauf zum Schritt A100 über, um den Befehlswert für die Drosselklappenöffnung auf einen vorbestimmten oberen Grenzwert zu begrenzen und die Einlaßluftmenge zu beschränken, was die Motorausgabe beschränkt. Wird keine Bremse betätigt, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A120 fort, um einen ausfallsicheren Betrieb in Abhängigkeit davon durchzuführen welcher Sensor, d. h. der erste oder zweite Gaspedal-Positionssensor 51A, 51B, ausgefallen ist.
  • Ist insbesondere der zweite Gaspedal-Positionssensor 51B ausgefallen, wird (1) VAPS auf VAPS1/2 eingestellt, (2) der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert, (3) der Tempomat wird gesperrt, und (4) die Motorausgabe wird durch Beschneiden auf den oberen Grenzwert beschränkt, d. h. die Kraftstoffabschaltung erfolgt, wenn der Motor mit einer hohen Drehzahl arbeitet (z. B. Ne ≥ 3000 U/min). Tritt ein Kommunikationsfehler von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 nach Detektion des Ausfalls des zweiten Gaspedal-Positionssensors (APS2) 51B auf, wird der Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • Ist der erste Gaspedal-Positionssensor 51A ausgefallen, wird (1) VAPS auf VAPS2/2 eingestellt, (2) der Motor wird am Be trieb in einem Magermodus gehindert, (3) der Tempomat wird gesperrt, und (4) die Motorausgabe wird durch Beschneiden auf den oberen Grenzwert beschränkt. War bereits der zweite Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B ausgefallen, wird der Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • Bei Detektion einer Anomalie in Kennwerten des Gaspedal-Positionssensors wird (1) VAPS auf VAPS1/2 eingestellt, (2) der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert, (3) der Tempomat wird gesperrt, und (4) die Motorausgabe wird durch Beschneiden auf den oberen Grenzwert beschränkt, d. h. die Kraftstoffabschaltung erfolgt, wenn der Motor mit einer hohen Drehzahl arbeitet (z. B. Ne ≥ 3000 U/min). War bereits der erste Gaspedal-Positionssensor (APS1) 51A ausgefallen, wird der Luftbypassbetrieb durchgeführt.
  • Wird kein Ausfall des (der) Gaspedal-Positionssensors (-sensoren) diagnostiziert, geht der Steuerablauf vom Schritt A60 zum Schritt A130 über, um eine ETV-Diagnoseroutine durchzuführen.
  • In dieser ETV-Diagnoseroutine wird ein Ausfall der Drosselkappensteuerung diagnostiziert. Im Schritt A140 wird bestimmt, daß die Drosselklappensteuerung in dem Fall ausgefallen ist, daß (1) der Zündschalter eingeschaltet ist, (2) keine Anomalie im Hinblick auf den zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) und den zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) detektiert wird, (3) ein Kommunikationsfehler vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 auftritt und (4) |(VAPS2)/2 – (5 V – VTPS2)| ≥ 1 V ist, oder in dem Fall, daß (5) der Zündschalter eingeschaltet ist, (6) keine Anomalie im Hinblick auf den zweiten Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B und den zweiten Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B detektiert wird, (7) ein Kommunikationsfehler von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 auftritt und (8) |(Motor-ESG-Befehlsöffnungsspannung – VTPS2)| ≥ 1 V ist.
  • Wird der Ausfall der Drosselklappensteuerung diagnostiziert, d. h. erhält man eine bejahende Entscheidung (Ja) im Schritt A140, geht der Steuerablauf zum Schritt A300 über, in dem der Luftbypassbetrieb durchgeführt wird. Wird kein Ausfall diagnostiziert, d. h. erhält man eine verneinende Ent scheidung (Nein) im Schritt A140, geht der Steuerablauf zum Schritt A150 über, um eine Kommunikationsausfall-Diagnoseroutine abzuarbeiten.
  • In dieser Kommunikationsausfall-Diagnoseroutine wird ein Kommunikationsausfall infolge eines Kommunikationsfehlers vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 oder ein Kommunikationsausfall infolge eines Kommunikationsfehlers von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 diagnostiziert.
  • Das Vorliegen eines Kommunikationsfehlers vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 wird unter folgenden Bedingungen bestimmt: 1) Die Batteriespannung Vb ist gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert, und 2) kein Fehler tritt in Kommunikationsabläufen von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 auf. Ein Kommunikationsausfall infolge des Kommunikationsfehlers vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 wird diagnostiziert, wenn die Drosselklappensteuerung 160 ein Kommunikationsausfallsignal vom Motor-ESG 16 empfängt.
  • Das Vorliegen eines Kommunikationsfehlers von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 wird unter folgenden Bedingungen bestimmt: 1) Die Batteriespannung Vb ist gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert, (2) ein Tempomatschalter zur Durchführung der Tempomatsteuerung ist ausgeschaltet, und ein Ausfall der Kommunikationsabläufe wird diagnostiziert, wenn (1) ein Prüfsummenfehler detektiert wird, (2) ein Überlaufrahmungsfehler detektiert wird und (3) Kommunikationsabläufe nicht in einer vorbestimmten Zeitdauer (z. B. 25 ms) abgeschlossen werden.
  • Wird ein Kommunikationsausfall diagnostiziert, d. h. erhält man eine bejahende Entscheidung (Ja) im Schritt A160, wird ein ausfallsicherer Betrieb zur Behandlung des Kommunikationsausfalls durchgeführt.
  • Fallen insbesondere die Kommunikationsabläufe vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 aus, besteht eine große Möglichkeit, daß die Einlaßluftmenge nicht richtig gesteuert werden kann. In diesem Fall wird (1) der Motor am Betrieb in einem Magermodus gehindert, (2) der Tempomat wird gesperrt, und (3) die Kraftstoffzufuhr oder -einspritzung in alle Zylinder des Motors wird abgeschaltet oder gestoppt, wenn die Motordrehzahl Ne in einem bestimmten hohen Drehzahlbereich liegt (z. B. Ne ≥ 3000 U/min), was eine übermäßig große Motorausgabe verhindert.
  • Fallen die Kommunikationsabläufe von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor ESG-16 aus, ist es stark möglich, daß die Einlaßluftmenge nicht richtig gesteuert werden kann. In diesem Fall wird (1) ein Signal als Anzeige eines Kommunikationsausfalls zur Drosselklappensteuerung 160 übertragen, (2) der Motor wird am Betrieb in einem Magermodus gehindert, (3) der Tempomat wird gesperrt, (4) die Kraftstoffzufuhr oder -einspritzung in alle Zylinder des Motors wird abgeschaltet oder gestoppt, wenn die Motordrehzahl Ne in einem bestimmten hohen Drehzahlbereich liegt (z. B. Ne ≥ 3000 U/min), was eine übermäßig große Motorausgabe verhindert, und (5) die Obergrenze der durch das Motor-ESG 16 angewiesenen Soll-Öffnung der Drosselklappe wird beschnitten, wenn das Bremspedal betätigt wird.
  • Wird kein Kommunikationsausfall diagnostiziert, d. h. erhält man eine negative Entscheidung (Nein) im Schritt A160, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A180 fort, um eine Motorausfall-Diagnoseroutine abzuarbeiten.
  • In der Motorausfall-Diagnoseroutine wird die Diagnose eines Motorausfalls unter folgenden Vorbedingungen durchgeführt: (1) das Motorrelais ist eingeschaltet, und (2) kein Fehler liegt in Kommunikationsabläufen von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 vor, und ein Motorausfall wird diagnostiziert oder detektiert, wenn ein Ausfallsignal empfangen wird, daß das Vorhandensein von Massestrom anzeigt, der durch Masse vom Motor fließt, oder übermäßigen Strom, der durch den Motor fließt.
  • Wird der Motorausfall diagnostiziert, d. h. bei einer bejahenden Entscheidung (Ja) im Schritt A190, geht der Steuerablauf zum Schritt A300 über, um einen Luftbypassbetrieb durchzuführen. Wird kein E-Motorausfall diagnostiziert, d. h. erhält man eine verneinende Entscheidung (Nein) im Schritt A190, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A200 fort, um eine TPS-Ausfall-Diagnoseroutine abzuarbeiten.
  • In der TPS-Ausfall-Diagnoseroutine wird ein TPS-Ausfall unter folgenden Vorbedingungen diagnostiziert: (1) der Zündschalter ist eingeschaltet, und (2) kein Fehler liegt in Kommunikationsabläufen von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 vor, wenn ein Ausfallsignal als Anzeige jeder Art von Ausfall wie folgt empfangen wird. Das heißt, ein Ausfall des ersten Drosselklappen-Positionssensors (TPS1) 37A, der durch die Drosselklappensteuerung 160 zur Rückführsteuerung verwendet wird, wird verursacht durch (1) Öffnen oder Kurzschließen seines Stromkreises oder (2) schlechte Linearität, und ein Ausfall des zweiten Drosselklappen-Positionssensors (TPS2) 37B wird verursacht durch (3) Anomalie seiner Kennwerte oder (4) Öffnen oder Kurzschließen des Stromkreises.
  • Aufgrund des Bestimmungsergebnisses in der zuvor beschriebenen TPS-Ausfall-Diagnoseroutine wird der Schritt A210 durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Drosselklappen-Positionssensor (TPS1) 37A oder Drosselklappen-Positionssensor (TPS2) 37B ausgefallen ist. Wird bestimmt, daß einer der Drosselklappen-Positionssensoren (TPS1, TPS2) 37A, 37B ausgefallen ist, wird der Schritt A220 abgearbeitet, um zu bestimmen ob beide dieser Drosselklappen-Positionssensoren (TPS1, TPS2) 37A, 37B ausgefallen sind.
  • Sind beide Drosselklappen-Positionssensoren (TPS1, TPS2) 37A, 37B ausgefallen, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A300 fort, in dem der Luftbypassbetrieb durchgeführt wird. Wenn nicht, d. h. ist nur einer der Drosselklappen-Positionssensoren (TPS1, TPS2) 37A, 37B ausgefallen, geht der Steuerablauf zum Schritt A230 über, in dem ein Magermodus-Sperrbetrieb durchgeführt wird. Da der Magermodus nur dann erfolgreich hergestellt wird, wenn eine hochgenaue Drosselklappensteuerung durchführbar ist, kann die Stabilität, mit der das Gemisch verbrannt wird (Verbrennungsstabilität) leiden, sofern dieser Modus ausgewählt wird, wenn der Drosselklappen-Positionssensor 37A oder 37B ausgefallen ist. Zur Vermeidung dieses Problems wird der Motor am Betrieb im Magermodus gehindert.
  • Ist keiner der Drosselklappen-Positionssensoren (TPS1, TPS2) 37A, 37B ausgefallen, d. h. bei einer negativen Entscheidung (Nein) im Schritt A210, geht der Steuerablauf zum Schritt A240 über, um eine Positionsrückführungsausfall-Diagnoseroutine (Diagnoseroutine für Positionsrückführungsausfall) abzuarbeiten.
  • In der Positionsrückführungsausfall-Diagnoseroutine wird ein Ausfall der Positionsrückführung diagnostiziert, d. h. (1) Hängen der Drosselklappe (u. a. der Fall, in dem die Klappe voll geschlossen bleibt) oder (2) eine Öffnung (Unterbrechung) der Motorausgabe. Durchgeführt wird diese Diagnose unter folgenden Vorbedingungen: (1) Der Zündschalter ist eingeschaltet, (2) das Motorrelais ist eingeschaltet oder ein Kommunikationsfehler liegt vom Motor-ESG 16 zur Drosselklappensteuerung 160 vor, (3) die Batteriespannung Vb ist gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert, und (4) es liegt kein Kommunikationsfehler von der Drosselklappensteuerung 160 zum Motor-ESG 16 vor. Der Ausfall wird diagnostiziert, wenn ein Positionsrückführungs-Ausfallsignal empfangen wird.
  • Wird kein Ausfall der Positionsrückführung detektiert, d. h. bei einer verneinenden Entscheidung (Nein) im Schritt A250, wird kein ausfallsicherer Betrieb durchgeführt (der Steuerablauf geht zu RÜCKSPRUNG über). Wird ein Positionsrückführungsausfall detektiert, d. h. erhält man eine positive Entscheidung (Ja) im Schritt A250, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A260 fort, um zu bestimmen, ob die zweite Drosselklappenöffnung VTPS2 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert K1 ist (K1: Wert nahe der voll geöffneten Position der Klappe). Ist die zweite Drosselklappenöffnung VTPS2 gleich oder größer als der vorbestimmte Wert K1, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A280 fort, um einen ausfallsicheren Betrieb zur Behandlung von Hängen der offenen Klappe durchzuführen.
  • Bestimmt der Schritt A260, daß die zweite Drosselklappenöffnung VTPS2 nicht größer als der vorbestimmte Wert K1 ist, wird anschließend der Schritt A270 abgearbeitet, um zu bestimmen, ob die zweite Drosselklappenöffnung VTPS2 gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert K2 ist (K2: Wert nahe der voll geschlossenen Position der Klappe). Ist die zweite Drosselklappenöffnung VTPS2 gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert K2, geht der Steuerablauf zum Schritt A290 über, um einen ausfallsicheren Betrieb zur Behandlung von Hängen der geschlossenen Klappe durchzuführen.
  • Liegt die zweite Drosselklappenöffnung VTPS2 zwischen dem vorbestimmten Wert K1 und vorbestimmten Wert K2, fährt der Steuerablauf mit dem Schritt A300 fort, um einen Luftbypassbetrieb durchzuführen.
  • Im ausfallsicheren Betrieb zur Behandlung von Hängen der offenen Klappe im Schritt A280 wird (1) das Luftbypassventil 12 ausgeschaltet (geschlossen), um die Einlaßluftmenge zu beschränken, (2) der Kraftstoffeinspritzmodus wird auf den ersten Magermodus (Verdichtungstakt-Einspritzmodus) beschränkt, (3) die Kraftstoffzufuhr oder -einspritzung in einen Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder bei einem Sechszylindermotor) wird gestoppt, d. h. eine Kraftstoffabschaltung erfolgt für einen Teil der Zylinder, (4) die AGR-Steuerung wird gestoppt (AGR-Abschaltung), (5) die Kraftstoffzufuhr oder -einspritzung in alle Zylinder wird gestoppt (Kraftstoffabschaltung), wenn die Motordrehzahl Ne in einem bestimmten hohen Drehzahlbereich liegt (Ne ≥ 3000 U/min), was eine übermäßig große Motorausgabe verhindert, und (6) jene vom Motor angetriebenen Zusatzaggregate, die gestoppt werden können, ohne den Motorbetrieb zu beeinträchtigen, werden ausgeschaltet, und ihre Betriebsabläufe werden gestoppt (in dieser Ausführungsform wird die Klimaanlage ausgeschaltet).
  • Hängt in der Steuervorrichtung dieser Ausführungsform die Drosselklappe 15 in einer Position, in der ihre Öffnung größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird der Magermodus ausgewählt, oder die Kraftstoffeinspritzung in eine bestimmte Anzahl von Zylindern wird gestoppt, um so die Ausgabe des Motors mit Sicherheit zu senken und eine übermäßig große Ausgabe zu vermeiden, die vom Fahrer nicht gewünscht wird, was ein stabiles Fahren gewährleistet, das den Forderungen oder Absichten des Fahrers entspricht.
  • Liegt die Motordrehzahl Ne in einem bestimmten hohen Drehzahlbereich (Ne ≥ 3000 U/min), wird die Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern gestoppt (Kraftstoffabschaltung), was eine übermäßige Zunahme der Motordrehzahl und einen übermäßigen Anstieg der Motorausgabe verhindert. Betätigt der Fahrer Bremsen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern, kann dadurch die Häufigkeit der Bremsbetätigung verringert werden, was die Belastung sowohl des Fahrers als auch der Bremsanlage reduziert.
  • Eine Begrenzung der Erhöhung der Motordrehzahl und der Zunahme der Motorausgabe gemäß der vorstehenden Beschreibung ermöglicht auch, den Fahrer über das Auftreten eines Ausfalls zu informieren.
  • Während die Kraftstoffabschaltung realisiert wird, wenn die Motordrehzahl Ne z. B. 3000 U/min oder darüber erreicht, ist die Motordrehzahl, die eine Grundlage für den Beginn der Kraftstoffabschaltung bildet, nicht auf diesen Wert begrenzt, sondern kann je nach Art des Motors u. a. auf einen anderen geeigneten Wert eingestellt sein.
  • Bestimmt die Steuervorrichtung, daß die Drosselklappe 15 in einer Position hängt, in der ihre Öffnung größer als der o. g. erste vorbestimmte Wert ist, wird die Last von Zusatzaggregaten des Motors reduziert, um so eine stabile Verbrennung im Magermodus zu erreichen, was eine stabile Fahrt gewährleistet, während der Fahrer keine Unannehmlichkeiten wegen Schwankungen der Motorausgabe hat.
  • Im Fall anderer Arten von Ausfällen der Drosselklappe (u. a. Hängen der Klappe in ihrer geschlossenen Position) wird der zuvor beschriebene Luftbypassbetrieb mit Hilfe des Luftbypassventils 12 durchgeführt, um eine ausreichende Einlaßluftmenge zu gewährleisten.
  • Im Luftbypassbetrieb, der bei einem Ausfall der Drosselklappe durchgeführt wird, während das Fahrzeug vorwärts fährt, wird der Kraftstoff in alle Zylinder eingespritzt, wenn der Betätigungsbetrag des Gaspedals gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder wird gestoppt, wenn der Betätigungsbetrag des Gaspedals kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
  • Fordert bei dieser Anordnung der Fahrer keine Erhöhung des Motordrehmoments, wird die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (drei Zylinder von sechs Zylindern in dieser Ausführungsform) gestoppt, um die Motorausgabe zu senken. Fordert der Fahrer dagegen eine Motordrehmomenterhöhung, wird der o. g. Betrieb zum Stoppen der Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder nicht durchgeführt, d. h. der Kraftstoff wird in alle Zylinder eingespritzt, um eine ausreichend große Motorausgabe zu gewährleisten, so daß die resultierende Motorausgabe die Forderung des Fahrers nach einer Erhöhung der Ausgabe widerspiegelt.
  • Während das Fahrzeug rückwärts fährt, wird die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (drei Zylinder von sechs Zylindern in dieser Ausführungsform) immer gestoppt, so daß die Motorausgabe mit Sicherheit reduziert werden kann oder verhindert wird, daß die Motorausgabe übermäßig groß ist, was es dem Fahrer erleichtert, das Fahrzeug beim Rückwärtsfahren zu betreiben. Das heißt, das Fahrverhalten ist bei der Rückwärtsfahrt verbessert.
  • Bestimmt die Steuervorrichtung, daß die Drosselklappe 15 in einer Position hängt, in der ihre Öffnung kleiner als der o. g. zweite vorbestimmte Wert ist, wird der Magermodus gesperrt, um eine ausreichend große Ausgabe des Motors zu gewährleisten, was eine solche Situation verhindert, daß der Motor keine Ausgabe gemäß dem Wunsch des Fahrers erzeugen kann, und somit stabiles Fahren sicherstellt, das den Anforderungen des Fahrers entspricht.
  • Auch wenn kein Ausfall des elektronischen Drosselklappensteuergeräts durch die Ausfalldetektionseinrichtung 70 detektiert wird, wird die Öffnung der Drosselklappe 15 auf einen bestimmten kleinen Wert gesteuert, und die Auswahl des Magermodus wird unterbunden, wenn ein Ausfall der Gaspedalpositions-Detektionseinrichtung durch die Gaspedalpositions-Ausfalldetektionseinrichtung detektiert wird. Dies verhindert auch instabile Verbrennung und gewährleistet stabile Fahrt, während sich der Fahrer nicht unbehaglich zu fühlen braucht.
  • Im Verbrennungsmotor dieser Ausführungsform wird der ausfallsichere Betrieb zur Behandlung von Hängen der offenen Klappe durchgeführt, wenn bestimmt wird, daß die Drosselklappe in ihrer offenen Position hängt, und der ausfallsichere Betrieb zur Behandlung von Hängen der geschlossenen Klappe wird durchgeführt, wenn bestimmt wird, daß die Drosselklappe in ihrer geschlossenen Position hängt. Allerdings kann nur einer dieser Betriebsabläufe durchgeführt werden.
  • 5 zeigt eine Routine des im Schritt A300 durchgeführten Luftbypassbetriebs.
  • Zunächst wird im Schritt B10 der Magermodus gesperrt. Das heißt, der Magermodus, der eine hochgenaue Drosselklappensteuerung erfordert, wird vermieden, um so eine stabile Verbrennung durch herstellen eines stöchiometrischen Verbrennungsmodus oder anderen Modus zu erreichen.
  • Im nächsten Schritt B20 wird das Motorrelais (Stromversorgungsrelais) 62 ausgeschaltet. Dadurch wird kein Strom zur Drosselklappensteuerung 160 geführt, und die Drosselklappe 15 wird nicht mehr mit Hilfe der Drosselklappensteuerung 160 gesteuert. Somit wird nur das Luftbypassventil 12 gesteuert, um die Einlaßluftmenge einzustellen.
  • Im Schritt B30 wird bestimmt, ob der Bremsschalter eingeschaltet ist, d. h. ob eine Bremse betätigt wird. Ist der Bremsschalter eingeschaltet, wird der Schritt B40 abgearbeitet, um das Luftbypassventil 12 mit einer bestimmten Einschaltdauer für eine vorbestimmte Zeit (z. B. 2 Sekunden) zu steuern.
  • Obwohl das Luftbypassventil 12 ein EIN/AUS-Ventil ist, das normalerweise in einer EIN- oder AUS-Position plaziert ist, kann dieses Ventil 12, das ein magnetgesteuertes Ventil ist, auch mit einer bestimmten Einschaltdauer gesteuert werden. In dieser Ausführungsform wird die Öffnung des Luftbypassventils 12 durch Einstellen der Einschaltdauer auf etwa 50 % begrenzt, um die in den Bypasskanal 13 strömende Luftmenge zu reduzieren, was den Unterdruck des Einlaßkrümmers 9 erhöht, um einen ausreichenden Bremskraft-Unterdruck sicherzustellen. Folglich kann ein ausreichend großer Bremskraft-Unterdruck auch bei Betätigung von Bremsen im Luftbypassbetrieb erhalten werden, was im wesentlichen die gleiche Bremskraft wie in den normalen Betriebsabläufen gewährleistet.
  • Der Betrieb des Schritts B40 reicht aus, wenn er eine vorbestimmte Zeit (2 Sekunden in dieser Ausführungsform) nach Bremsbeginn dauert, und die Steuerung der Einschaltdauer wird nach Ablauf der vorbestimmten Zeit beendet. Durch Begrenzen der Steuerung der Einschaltdauer des Luftbypassventils 12 auf den Bereich innerhalb der vorbestimmten Zeit zeigt der Magnet des Ventils 12 hohe Dauerbeständigkeit.
  • Ist der Bremsschalter ausgeschaltet, wird anschließend der Schritt B50 durchgeführt, um das Luftbypassventil 12 in den EIN-Zustand zu versetzen.
  • Nach Durchlaufen des Schritts B40 oder B50 fährt der Steuerablauf mit dem Schritt B60 fort, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug vorwärts bewegt.
  • Bewegt sich das Fahrzeug nicht vorwärts, d. h. fährt das Fahrzeug rückwärts, wird die Kraftstoffabschaltung immer für einen Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder von sechs Zylindern) durchgeführt, um die Motorausgabe zu beschränken (Schritt B110). Dadurch wird verhindert, daß die Motorausgabe bei Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs übermäßig groß ist, wenn es geparkt oder in eine Garage gefahren wird.
  • Fährt das Fahrzeug vorwärts, geht dagegen der Steuerablauf zum Schritt B70 über, um zu bestimmen, ob der Ausgangswert des zweiten Gaspedal-Positionssensors (APS2) 51B gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist ((5 V – VAPS2) > 1,5 V oder (5 V – VAPS2) ≤ 1,5 V)).
  • Ist (5 V – VAPS2) gleich oder kleiner als 1,5 V, wird anschließend der Schritt B110 abgearbeitet, um die Kraftstoffzufuhr zu einem Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder von sechs Zylindern) abzuschalten oder zu stoppen, um so die Motorausgabe zu beschränken. Ist (5 V – VAPS2) größer als 1,5 V, wird der Schritt B80 abgearbeitet, um zu bestimmen, ob der zweite Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B ausgefallen ist. Die Diagnose dieses Ausfalls erfolgt auf die zuvor beschriebene Weise.
  • Ist der zweite Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B ausgefallen, wird der Schritt B110 abgearbeitet, um die Kraftstoffzufuhr zu einem Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder von sechs Zylindern) abzuschalten oder zu stoppen, um so die Motorausgabe zu beschränken. Ist der zweite Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B nicht ausgefallen, wird der Schritt B90 durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Bremsschalter eingeschaltet ist, d. h. ob eine Bremse betätigt wird.
  • Ist der Bremsschalter eingeschaltet, wird der Schritt B110 abgearbeitet, um die Kraftstoffzufuhr zu einem Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder von sechs Zylindern) zu stoppen, um so die Motorausgabe zu beschränken. Ist der Bremsschalter nicht eingeschaltet, wird anschließend der Schritt B100 durchlaufen, um den Kraftstoff in alle Zylinder einzuspritzen und eine ausreichend große Ausgabe des Motors zu gewährleisten.
  • Während des Luftbypassbetriebs ist eine Warnleuchte 180 eingeschaltet.
  • Im zuvor beschriebenen Luftbypassbetrieb wird die Kraftstoffabschaltung nicht durchgeführt, wenn der Betätigungsbetrag des Gaspedals gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, während kein Ausfall des zweiten Gaspedal-Positionssensors (APS2) 51B detektiert wird (d. h. die vom Fahrer angeforderte Fahrzeuggeschwindigkeit kann aus den Informationen vom Sensor APS2 abgeleitet werden) und keine Bremse betätigt wird. Bewegt sich das Fahrzeug rückwärts oder ist der zweite Gaspedal-Positionssensor (APS2) 51B ausgefallen oder ist der Betätigungsbetrag des Gaspedals kleiner als der vorbestimmte Wert (d. h. fordert der Fahrer keine Erhöhung der Motorausgabe an), wird die Kraftstoffabschaltung für einen Teil der Zylinder (z. B. drei Zylinder von sechs Zylindern) als Sicherheitsmaßnahme durchgeführt, um die Motorausgabe zu beschränken.
  • Auch in dem Fall, in dem die Drosselklappe 15 (oder das DBW-System) ausgefallen ist, kann der Kraftstoffabschaltbetrieb in Abhängigkeit von der Gaspedalposition selektiv durchgeführt werden, wenn der Gaspedal-Positionssensor die Gaspedalposition (oder den Betätigungsbetrag des Gaspedals) richtig detektieren kann. Das heißt, ist der Betätigungsbetrag des Gaspedals relativ klein, was bedeutet, daß der Fahrer keine Erhöhung des Motordrehmoments (Motorausgabe) wünscht, wird die Kraftstoffeinspritzung in einen Teil der Zylinder (drei Zylinder von sechs Zylindern in dieser Ausführungsform) unabhängig vom derzeitigen Betriebsbereich des Fahrzeugs gestoppt (Kraftstoffabschaltung), um so die Motorausgabe zu reduzieren. Ist der Betätigungsbetrag des Gaspedals relativ groß, was bedeutet, daß der Fahrer eine Erhöhung des Motordrehmoments (Motorausgabe) anfordert, erfolgt keine Kraftstoffabschaltung, d. h. der Kraftstoff wird in alle Zylinder eingespritzt, um so eine ausreichend große Motorausgabe zu gewährleisten.
  • Wenn also die Gaspedalposition (Betätigungsbetrag des Gaspedals) auch während eines Ausfalls der Drosselklappe (oder des DBW-Systems) detektiert werden kann, vermag der Fahrer, die Motorausgabe zu steigern und dadurch das Fahrzeug zu beschleunigen, indem er den Betätigungsbetrag des Gaspedals (oder den Winkel des Gaspedals relativ zu seiner voll losgelassenen Position) erhöht. Wird der Betätigungsbetrag des Gaspedals reduziert, kann die Motorausgabe verringert werden, wodurch die Fahrzeuggeschwindigkeit gehalten oder reduziert wird. Das Fahrzeug kann auch abgebremst oder gestoppt werden, wenn eine Bremse betätigt wird, und die Fahrzeuggeschwindigkeit kann geeignet gesteuert werden, um die Absichten des Fahrers widerzuspiegeln, auch wenn das Einlaßsystem ausgefallen ist.
  • Auch wenn die Gaspedalposition (oder der Betätigungsbetrag des Gaspedals) nicht detektiert werden kann, vermag der Fahrer, eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen, wenn er keine Bremse betätigt. Wird eine Bremse betätigt, kann das Fahrzeug verlangsamt oder gestoppt werden. Ferner kann während eines Ausfalls des Einlaßsystems die Fahrzeuggeschwindigkeit immer noch in bestimmtem Grad so gesteuert werden, daß sie den Absichten des Fahrers entspricht, was auf den Informationen über das Bremsen beruht, die ein übriger Weg zur Bestimmung der Fahrerabsichten sind.
  • Während die Steuervorrichtung dieser Ausführungsform die Kraftstoffzufuhr zu einem Teil der Zylinder stoppt (Kraftstoffabschaltung), um die Motorausgabe zu reduzieren, kann die den Zylindern zugeführte Kraftstoffmenge reduziert wer den, statt den Kraftstoff abzuschalten, sofern die Verbrennung des resultierenden Gemischs möglich ist.
  • In der Steuervorrichtung dieser Ausführungsform ist die Einrichtung zur Reduzierung der Motorausgabe geeignet, den Verdichtungstakt-Einspritzmodus (erster Magermodus) als einen von Magermodi auszuwählen. In einem Motor mit lediglich einem Ansaugtakt-Einspritzmodus (zweiter Magermodus) als Magermodus kann aber die Motorausgabe durch Auswählen dieses Ansaugtakt-Einspritzmodus verringert werden.
  • Allerdings treten Schwankungen des Verbrennungszustands im zweiten Magermodus leicht auf, weshalb bevorzugt ist, die Motorausgabe nach Möglichkeit durch Auswählen des ersten Magermodus (Verdichtungstakt-Einspritzmodus) zu reduzieren.
  • Im folgenden werden Rücksetzbedingungen beim Diagnostizieren von Ausfällen kurz beschrieben. Zu den Rücksetzbedingungen können gehören: 1) die AUS-Position des Zündschlüssels, 2) der AUS-Zustand der Batterie usw. Die zuvor beschriebene Steuerung (Diagnose von Ausfällen) wird wiederholt, wenn das Fahrzeug wieder zu fahren beginnt, und bestimmt die Steuervorrichtung, daß das DBW-System normal arbeitet, wird es normal gesteuert. Kann der Inhalt von Ausfällen als Ausfallinformationen in einem Rechner (ESG oder Steuerung) gespeichert werden, läßt sich das DBW-System bei der Fahrzeuginspektion nachprüfen.
  • Während die Steuervorrichtung dieser Ausführungsform zuvor als Steuervorrichtung erläutert wurde, die in einen Verbrennungsmotor mit Zylindereinspritzung einzubauen ist, ist die Steuervorrichtung der Erfindung nicht auf den Gebrauch in dieser Motorart beschränkt, sondern kann in einer anderen Motorart eingesetzt werden, in der sie einen Magermodus und einen anderen Modus (z. B. stöchiometrischen Verbrennungsmodus) auswählen kann.
  • Während das Automatikgetriebe mit der Steuervorrichtung der Erfindung verwendet wird, kann die Erfindung auf eine Steuervorrichtung Anwendung finden, die mit einer anderen Art von Getriebesystem verwendet wird, z. B. einem Handschaltgetriebe.
  • Während der Bypasskanal 13 zur Gewährleistung einer gewünschten Einlaßluftmenge im Fall eines Ausfalls in der dargestellten Ausführungsform vorgesehen ist, kann ein zweiter Steller zum Ansteuern der Drosselklappe anstelle des Bypasskanals 13 vorgesehen sein.

Claims (20)

  1. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, der mit einem elektronischen Steuergerät ausgestattet ist, das eine in einem Einlaßkanal angeordnete Drosselklappe mit Hilfe eines Stellers elektrisch ansteuert, mit: einem Verbrennungsmodus-Steuergerät, das einen Verbrennungsmodus aus einem normalen Verbrennungsmodus, in dem ein in einem Brennraum gebildetes Luft/Kraftstoff-Gemisch ein erstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis hat, und einem Magermodus, in dem das Luft/Kraftstoff-Gemisch im Brennraum ein zweites Luft/Kraftstoff-Verhältnis hat, das größer als das erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Motors auswählt; und einer Störfalldetektionseinrichtung zum Detektieren eines Störfalls des elektronischen Steuergeräts, wobei das Verbrennungsmodus-Steuergerät den Magermodus unabhängig vom Betriebszustand des Motors auswählt, wenn die Störfalldetektionseinrichtung bestimmt, daß die Drosselklappe in einer Position hängt, in der eine Öffnung der Drosselklappe gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert ist.
  2. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, wobei das Verbrennungsmodus-Steuergerät den Magermodus unabhängig vom Betriebszustand des Motors unterbindet, wenn die Störfalldetektionseinrichtung bestimmt, daß die Drosselklappe in einer Position hängt, in der eine Öffnung der Drosselklappe gleich oder kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert ist.
  3. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verbrennungsmodus-Steuerge rät einen ausgewählten Modus aus dem Normalmodus, in dem Kraftstoff einem gesamten Raum des Brennraums zugeführt wird, so daß ein Luft/Kraftstoff-Gemisch gleichmäßig verbrannt wird, und dem Magermodus herstellt, in dem der Kraftstoff einer Umgebung einer Zündkerze im Brennraum zugeführt wird, so daß das Luft/Kraftstoff-Gemisch eine Schichtladeverbrennung erfährt.
  4. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das elektronische Steuergerät den Steller so steuert, daß eine Öffnung der Drosselklappe gleich einer Soll-Öffnung wird, die mindestens auf der Grundlage eines Betätigungsbetrags eines Gaspedals bestimmt wird, und die Steuervorrichtung des Weiteren eine Einlaßluft-Zufuhreinrichtung zum Zuführen einer vorbestimmten Einlaßluftmenge zum Motor aufweist wobei die Steuervorrichtung die Einlaßluft-Zufuhreinrichtung betätigt, wenn ein durch die Störfalldetektionseinrichtung detektierter Störfall ein anderer als ein Störfall ist, der detektiert wird, wenn die Drosselklappe in einer Position hängt, in der eine Öffnung der Drosselklappe gleich oder größer als der erste vorbestimmte Wert ist.
  5. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 4, ferner mit: einer Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung zum Detektieren einer Anforderung eines Fahrers an eine Ausgabe des Motors; wobei die Steuervorrichtung die Kraftstoffzufuhr zum Motor während eines Betriebs der Einlaßluft-Zufuhreinrichtung begrenzt, wenn die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung nicht die Fahreranforderung an die Ausgabe des Motors detektiert, und die Begrenzung der Kraftstoffzufuhr stoppt, wenn die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung die Fahreranforderung an die Ausgabe des Motors detektiert.
  6. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 5, wobei die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Detektieren aufweist, ob ein Bremspedal betätigt ist.
  7. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Detektieren aufweist, ob ein Gaspedal betätigt ist.
  8. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Detektieren einer Schaltposition eines Getriebes aufweist.
  9. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Einlaßluft-Zufuhreinrichtung aufweist: einen Bypasskanal, der mit dem Einlaßkanal auf einer Stromaufwärtsseite und einer Stromabwärtsseite der Drosselklappe kommuniziert, und ein Bypassventil, das im Bypasskanal angeordnet ist.
  10. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Einlaßluft-Zufuhreinrichtung eine Ansteuereinrichtung als vom Steller getrenntes Teil zum Erzwingen einer Verlagerung der Drosselklappe so aufweist, daß die Drosselklappe eine dritte vorbestimmte Öffnung erreicht.
  11. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 10, wobei die Ansteuereinrichtung eine Feder aufweist, die die Drosselklappe so vorspannt, daß die Drosselklappe die dritte vorbestimmte Öffnung erreicht.
  12. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Ansteuereinrichtung einen zweiten Steller aufweist, der die Drosselklappe so an steuert, daß die Drosselklappe die dritte vorbestimmte Öffnung erreicht.
  13. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Steuervorrichtung ferner ein Einlaßluftgerät, das einen Bypasskanal aufweist, der die Drosselklappe umgeht, und ein im Bypasskanal vorgesehenes Steuerventil aufweist, wobei das Steuerventil geöffnet wird, um eine bestimmte Einlaßluftmenge unabhängig von einem Zustand der Drosselklappe bereitzustellen, wobei das Verbrennungsmodus-Steuergerät den Magermodus unabhängig vom Betriebszustand des Motors auswählt, wenn ein Störfall des Steuerventils durch die Störfalldetektionseinrichtung detektiert wird.
  14. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 13, wobei das Verbrennungsmodus-Steuergerät einen ausgewählten Modus aus dem Normalmodus, in dem Kraftstoff einem gesamten Raum des Brennraums so zugeführt wird, daß ein Luft/Kraftstoff-Gemisch gleichmäßig verbrannt wird, und dem Magermodus herstellt, in dem der Kraftstoff einer Umgebung einer Zündkerze im Brennraum so zugeführt wird, daß das Luft/Kraftstoff-Gemisch eine Schichtladeverbrennung erfährt.
  15. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Steuervorrichtung ferner ein Bypass-Steuergerät, das einen Bypasskanal aufweist, der die Drosselklappe umgeht, und ein im Bypasskanal vorgesehenes Steuerventil aufweist, wobei das Steuerventil geöffnet wird, um eine bestimmte Einlaßluftmenge bereitzustellen, wenn ein Störfall des elektronischen Steuergeräts durch die Störfalldetektionseinrichtung detektiert wird: einer Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung zum Detektieren einer Anforderung eines Fahrers an eine Ausgabe des Motors; und einer Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu mehreren Zylindern des Motors, wobei die Kraftstoffzufuhreinrichtung die Kraftstoffzufuhr zu mindestens einem der mehreren Zylinder stoppt, wenn die Störfalldetektionseinrichtung einen Störfall des elektronischen Steuergeräts detektiert und die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung keine Anforderung des Fahrers an die Ausgabe des Motors detektiert.
  16. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 15, wobei die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Detektieren aufweist, ob ein Bremspedal betätigt wird.
  17. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Detektieren aufweist, ob ein Gaspedal betätigt wird.
  18. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Fahreranforderungs-Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Detektieren einer Schaltposition eines Getriebes aufweist.
  19. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Steuervorrichtung ferner ein Bypass-Steuergerät, das einen Bypasskanal aufweist, der eine Drosselklappe umgeht, und ein im Bypasskanal angeordnetes Steuerventil aufweist, wobei das Bypass-Steuergerät das Steuerventil öffnet, um eine bestimmte Einlaßluftmenge bereitzustellen, wenn die Störfalldetektionseinrichtung einen Störfall des elektronischen Steuergeräts detektiert; und einer Bremsdetektionseinrichtung zum Detektieren eines Betätigungszustands eines Bremspedals, wobei das Bypass-Steuergerät das Steuerventil steuert, um eine den Bypasskanal durchströmende Einlaßluftmenge zu begrenzen, wenn die Störfalldetektionseinrichtung einen Störfall des elektronischen Steuergeräts detektiert und die Bremsdetektionseinrichtung bestimmt, daß das Bremspedal betätigt wird.
  20. Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 19, wobei das Bypass-Steuergerät die den Bypasskanal durchströmende Einlaßluftmenge durch Steuern einer Einschaltdauer des Steuerventils steuert.
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