DE3327376C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Stellung einer Drosselklappe in Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung der Stellung einer Drosselklappe im Ansaugrohr einer Brenn­ kraftmaschine bei Abschaltung der Brennkraftmaschine sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Wird in üblicher Weise eine Brennkraftmaschine abge­ schaltet, so ist die Drosselklappe in ihrer geschlossenen Stellung und verbleibt in dieser. Kühlt die Brennkraft­ maschine nun ab, so besteht die Gefahr, daß die Drossel­ klappe infolge Wärmedehnungen bzw. -Kontraktionen ver­ kantet oder verklemmt und sich beim Wiederanlassen der Brennkraftmaschine nicht oder nur schwer bewegen läßt. Eine Beschädigung der Drosselklappenführung kann auf die Dauer die Folge sein. Um dies zu verhindern, ist bereits vorgeschlagen worden, die Drosselklappe nicht ganz zu schließen. Hierbei besteht die Gefahr unkontrollierter Verbrennungsvorgänge ("Nachdieseln") nach Abschalten der Brennkraftmaschine.

Aus der DE 31 51 134 A1 wird zur Vermeidung des Weiterlaufens der Brennkraftmaschine und zum Sicherstellen eines erneuten Starts vor­ geschlagen, die Drosselklappe nach Abstellen der Brennkraftmaschine für eine vorgegebene Zeit in die vollständig geschlossene Öffnung zu führen und danach in eine Leerlauföffnungsstellung zu bewegen. Maß­ nahmen, welche bei einer Steuereinheit mit Mikroprozessor zur Ein­ stellung der Drosselklappe eine sichere und endgültige Abschaltung der Brennkraftmaschine auch bei nicht korrekt ablaufendem Schließen und Öffnen der Drosselklappe sicherstellen, werden nicht beschrieben.

Aus der DE 31 34 675 A1 bzw. dem US-Patent 3 760 785 sind Vorrich­ tungen zum Schließen und Öffnen einer Drosselklappe einer Brenn­ kraftmaschine auf elektrischem Wege bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, bei welcher nach Abstellen der Brennkraftmaschine ein Schließen und Wiederöffnen ei­ ner Drosselklappe erfolgt, wobei das Abschalten der Brennkraftma­ schine auch im Fehlerfall sicher und endgültig erfolgt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentan­ sprüche 1 und 3 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Verfahren sowie vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens angegeben.

Durch das durch das Abschaltsignal getriggerte Zeitglied wird nach einer vorgebbaren Zeit die Stromversorgung für die elektronische Steuereinheit zum Schließen und Öffnen der Drosselklappe sehr sicher abgeschaltet, wodurch auch bei Störungen in dieser elektronischen Steuereinheit, z. B. Software-Störungen bei einer Ausbildung als Mikrorechner, eine sehr sichere, endgültige Abschaltung erfolgt, auch wenn das Schließen und Öffnen nicht korrekt ablaufen sollte und z. B. noch andauert.

Durch die Ausbildung des bei eingeschalteter Brennkraftmaschine auf einer konstanten Spannung gehaltenen Zeitglieds als RC-Glied, dem ein Schwellwertschalter nachgeschaltet ist, ergibt sich eine sehr einfache und billige Hardware-Lösung, wobei beispielsweise der Schwellwertschalter als Komparator ausgebildet sein kann und ein eventuell ohnehin vorhandener Komparator dazu verwendet werden könnte. Der Bauteileaufwand wird dadurch minimal.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 ein Flußdiagramin zur Erläuterung der Wirkungsweise des Schließens und Öffnens der Drosselklappe nach Abschal­ tung der Brennkraftmaschine.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der positive Pol einer nicht näher dargestellten Kraft­ fahrzeugbatterie ist mit einer Klemme 30 verbunden. Diese Klemme 30 ist über einen Zündschalter 10 mit einer Klemme 15 verbunden, an die der Eingang a eines Mikro­ rechners 11 sowie in nicht näher dargestellter, an sich bekannter Weise die Zündanlage einer Brennkraft­ maschine angeschlossen sind. Die Klemme 15 ist über die Reihenschaltung eines Widerstands 12, einer Ent­ kopplungsdiode 13 sowie eines Kondensators 14 an Masse angeschlossen. Parallel zur Reihenschaltung der Ent­ kopplungsdiode 13 mit dem Kondensator 14 ist eine Z- Diode 16 geschaltet. Dadurch wird im Moment des Abschal­ tens der Klemme 15 ein kurzzeitiges Entladen des Kon­ densators 14 über die Z-Diode 16 verhindert. Parallel zum Kondensator 14 liegt ein Entladewiderstand 17.

Die Kondensatorspannung ist dem nichtinvertierenden Eingang eines als Schwellwertschalter geschalteten Komparators 18 zugeführt. Eine aus der Batteriespan­ nung (Klemme 30) abgeleitete stabilisierte Spannungs­ quelle Ustab ist über einen aus zwei Widerständen 19, 20 bestehenden Spannungsteiler an Masse angeschlossen, wobei der Abgriff des Spannungsteilers 19, 20 mit dem invertierenden Eingang des Komparators 18 verbunden ist. Die Reihenschaltung eines Widerstands 21 und einer Z-Diode 22 ist zwischen die Klemme 30 (über eine Schalt­ strecke 33) und Masse geschaltet, wobei der Verknüp­ fungspunkt der Bauteile 21, 22 sowohl mit dem Ausgang des Komparators 18, wie auch mit der Basis eines Tran­ sistors 23 wie auch über die Reihenschaltung einer Diode 8 und einem Widerstand 9 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 18 verbunden ist. Der Wider­ stand 9 zusammen mit der Diode 8 sorgen dafür, daß beim Schalten des Ausgangs des Komparators auf Masse (0-Signal) der Kondensator 14 schlagartig entladen und somit ein Mehrfachschalten des Komparators vermieden wird. Der Kollektor des Transistors 23 ist über einen Widerstand 24 mit Ustab verbunden. Eine weitere, aus einem Widerstand 25 und einer Diode 26 bestehende Reihenschaltung ist zwischen die Klemme 15 und Masse geschaltet, wobei der Verknüp­ fungspunkt der Bauteile 25, 26 sowohl an den Emitter des Transistors 23, wie auch an die Basis eines weiteren Transistors 27 angeschlossen ist. Der Emitter des Tran­ sistorstors 27 liegt an Masse, während der Kollektor über die Magnetwicklung 28 eines Relais 29 mit der Klemme 30 verbunden ist. Die Basis des Transistors 27 ist sowohl über einen Widerstand 31 mit Masse, wie auch über eine Z-Diode 32 mit dem Kollektor dieses Tran­ sistors 27 verbunden. Die Schaltstrecke 33 des Relais 29 verbindet die Klemme 30 mit einem Eingang b das Mikrorechners 11 (Plus-Versorgung des Steuergeräts). Ausgansseitig steuert der Mikrorechner 11 eine elek­ trische Stellvorrichtung 34, durch die eine Drosselklappe 35 im Saugrohr 36 der Brennkraftmaschine in eine vorge­ sehene Stellung bewegbar ist. Die elektrische Stell­ vorrichtung 34 kann ein Stellmotor, ein Stellmagnet oder eine über elektrische Ventile gesteuerte pneuma­ tische oder hydraulische Vorrichtung sein.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels soll im Folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramms erläutert werden. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine wird die Drosselklappe 35 für die elektrische Stellvorrichtung 34 während des Fahrbetriebs jeweils in eine Stellung bewegt, die ab­ hängig von der Stellung eines mit dem Mikrorechner 11 verbundenen Fahrpedals und gegebenenfalls vorgegebenen Funktionen im Mikrorechner 11 ist. Eine solche Anordnung ist beispielsweise bei elektronisch gesteuerten Vergasern bekannt. Alternativ hierzu kann natürlich das Fahrpedal 37 auch direkt mechanisch auf die Drosselklappe 35 als Begrenzungswinkel einwirken, während der Stellmotor 34 die Nachführung in diese Grenzstellung bewirkt.

Wird die Brennkraftmaschine nun abgeschaltet, was durch Öffnen des Zündschalters 10 und damit durch Abschaltung der Zündsignale erfolgen kann, so liegt keine Spannung mehr am Eingang a des Mikrorechners 11) an. Da der Mikro­ rechner in einer Schleife 38 zyklisch die Spannung Ua am Eingang a abfragt, erkennt er den Abschaltvorgang der Brennkraftmaschine. In einem ersten Verfahrens­ schritt 39 wird über die elektrische Stellvorrichtung 34 die Drosselklappe 35 in ihre geschlossene Stellung bewegt, sofern sie nicht bereits geschlossen ist. In dieser Stellung wird sie für eine vorbestimmte Zeit, z. B. 3 sec gehalten (Verfahrensschritt 40). Danach wird sie in einem weiteren Verfahrensschritt 41 wieder in eine geöffnete, vorbestimmte Stellung bewegt. Dies hat den Zweck, zunächst durch Schließen der Drossel­ klappe 35 unkontrollierte Verbrennungen nach Abschalten der Zündung zu vermeiden. Durch das anschließende Wiederöffnen der Drosselklappe 35 wird verhindert, daß bei der Abkühlung der Brennkraftmaschine durch Aus­ dehnungs- bzw. Kontraktionsvorgänge ein Klemmen oder Verkanten der Drosselklappe eintritt.

Um das Schließen und Wiederöffnen der Drosselklappe 35 nach Öffnen des Zündschalters 10 zu gewährleisten, ist es notwendig, die Spannungsversorgung für den Mikrorechner 11 noch für eine ausreichende Zeit zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus wird nach Ablauf dieser Zeit gewährleistet, daß durch Abschalten der Spannungsversorgung des Mikrorechners 11 auf jedem Fall die Drosselklappe 35 zum Stillstand kommt, auch wenn durch fehlerhafte Funktionen im Mikrorechner 11 die Bewegung der Drosselklappe 35 fortdauern würde. Zu diesem Zweck dient das zeitgesteuerte Öffnen des Schaltkontakts 33 des Relais 29.

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine ist der Zündschalter 10 geschlossen und der Kondensator 14 über den Widerstand 12 und die Entkopplungsdiode 13 ständig im wesentlichen auf der Z-Spannung der Z-Diode 16 gehalten. Diese Z-Spannung ist höher als die durch den Spannungstei­ ler 19, 20 vorgegebene Spannung am invertierenden Eingang des Komparators 18, so daß am Ausgang dieses Komparators 18 ein 1-Signal vorliegt, das den Transistor 23 im stromleitenden Zustand hält. Dadurch wird auch dem Transistor 27 im stromleitenden Zustand gehalten, wo­ durch die Schaltstrecke 33 des Relais 29 geschlossen gehalten wird. Am Eingang b des Mikrorechners 11 liegt daher die Versorgungsspannung von der Klemme 30 an. Auch ohne den Transistor 23 würde der Transistor 27 im stromleitenden Zustand sein, da seine Basis zu­ sätzlich über den Widerstand 25 mit der Klemme 15 ver­ bunden ist. Die Dioden 22, 26 dienen dabei als Schutz­ dioden, während die Diode 32 als Klammerdiode zum Schutz des Transistors 25 beim Abschalten dient. Wird nun die Brennkraftmaschine durch Öffnen des Schalters 10 abgeschaltet, so beginnt der Mikrorechner 11 den in Fig. 2 dargestellten und bereits beschriebenen Ver­ fahrensablauf durchzuführen. Gleichzeitig beginnt sich der Kondensator 14 über den Widerstand 17 zu entladen. Der Transistor 27 wird nunmehr ausschließlich über den Transistor 23 im stromleitenden Zustand gehalten. Dies dauert solange, bis die Kondensatorspannung des Konden­ sators 14 unter die am invertierenden Eingang des Kom­ parators 18 anliegende Spannung abgesunken ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor 23 durch das 0-Signal am Ausgang des Komparators 18 gesperrt, wodurch wiederum über den Transistor 27 das Relais 29 stromlos geschaltet wird. Die Schaltstrecke 33 wird geöffnet, und der Mikrorechner 11 stromlos, wodurch eine eventuell noch andauernde Bewegung der Drosselklappe 30 beendet wird. Die Haltezeit des durch die Bauteile 14, 17 bis 20 gebildeten Zeitglieds ist dabei so eingestellt, daß bei regulärer Funktion der Bewegungsablauf der Drosselklappe 35 innerhalb dieser Haltezeit abge­ schlossen ist. Die Haltezeit kann dafür z. B. 7 sec betragen.

Es versteht sich, daß im Mikrorechner 11 noch andere Funktionen der Brennkraftmaschine und des Kraftfahr­ zeugs, wie z. B. die Zündsteuerung, die Einspritz- Steuerung, die Getriebesteuerung usw. mit enthalten sein können.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung der Stellung einer Drosselklappe im An­ saugrohr einer Brennkraftmaschine bei Abschalten der Brennkraftma­ schine,

• - wobei die Drosselklappenstellung elektrisch gesteuert wird
• - und die Drosselklappe (35) zunächst für eine festgelegte Zeit in eine geschlossene Stellung gefahren (39, 40) und danach wieder ge­ öffnet wird (41),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Drosselklappenstellung durch einen Mikroprozessor (11) elek­ trisch gesteuert wird,
• - beim Abschalten der Brennkraftmaschine durch Betätigen des Zünd­ schalters (10) die Stromversorgung für den Mikroprozessor (11) für eine vorgegebene Zeit aufrechterhalten wird (29, 33),
• - während dieser Zeit die Drosselklappe in die geschlossene Stellung gefahren und danach wieder geöffnet wird,
• - und nach Ablauf dieser vorgegebenen Zeit die Stromversorgung zum Mikroprozessor (11) unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ab­ schalten durch Betätigen des Zündschalters (10) ein Abschaltsignal erzeugt wird, durch das Abschaltsignal ein Zeitglied (14, 17 bis 20) getriggert wird, welches den Mikroprozessor für eine vorgegebene Zeit mit Spannung versorgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - Mittel (14, 17 bis 20, 29) vorgesehen sind, welche den Mikro­ prozessor (11) für eine festgelegte Zeit nach Betätigung des Zünd­ schalters (10) und Abschalten der Brennkraftmaschine an die Versor­ gungsspannung anschließen,
• - der Mikroprozessor (11) während dieser Zeit die Drosselklappe schließt und öffnet,
• - die Mittel nach Ablauf dieser Zeit den Mikroprozessor (11) von der Versorgungsspannung trennen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitglied (14, 17 bis 20) vorgesehen ist, welches mit dem Ausgang eines Schalters (29), welcher den Mikroprozessor (11) mit der Ver­ sorgungsspannung verbindet, verbunden ist, und daß ein durch Betäti­ gung des Zündschalters erzeugtes Abschaltsignal sowohl dem Eingang des Zeitgliedes als auch dem Mikroprozessor (11) zugeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied aus einem bei eingeschalteter Brennkraftmaschine auf einer konstanten Spannung gehaltenen Kondensator (14) besteht, der mit einem Entladewiderstand (17) und einem Schwellwertschalter (18 bis 20) verbunden ist, dessen Ausgang bei Unterschreiten der Schwellspannung den Schalter (29) öffnet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kon­ stante Kondensatorspannung durch eine parallel geschaltete Zener­ diode (16) einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalter (29) ein Relais ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Re­ lais (29) über einen Transistor (27) steuerbar ist, dessen Steuer­ eingang sowohl mit dem Zündschalter (10) wie auch mit dem Ausgang der Schwellwertstufe (18 bis 20) verbunden ist.