DE3931455A1 - Verfahren zur steuerung der luftzufuhr einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur steuerung der luftzufuhr einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Luftzufuhr zu
einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren zur Regelung der Luftzufuhr ist aus der
US-PS 44 52 200 bekannt. Dort wird ein System vorgeschlagen, das im
Leerlaufzustand aus der Differenz zwischen vorgegebener Soll- und
gemessener Istdrehzahl eine Sollvorgabe für die Position eines die
Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflussenden Stellgliedes bil
det. Dieser Sollvorgabewert wird mit dem gemessenen Positionswert
dieses Stellgliedes verglichen und in Abhängigkeit dieser Differenz
die Position des Stellglieds über einen Steller derart beeinflußt,
daß die Differenz der Positionswerte verringert wird. Der Sollvor
gabewert für die Position des Stellgliedes wird dabei insbesondere
in Abhängigkeit der Drehzahldifferenz variiert, bis diese den Wert
Null angenommen hat. Bei dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine be
einflussenden Stellglied handelt es sich insbesondere um eine die
Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine bzw. die Leistung der Brennkraft
maschine beeinflussende Drosselklappe.
Nachteile der bekannten Anordnung treten jedoch in Situationen zu
tage, in denen der ermittelte Positionssollvorgabewert unterhalb des
den mechanischen Anschlag der Drosselklappe repräsentierenden Posi
tionswertes liegt. Eine derartige Situation kann im Leerlaufzustand
z.B. dadurch auftreten, daß die der Brennkraftmaschine zufließenden
Leckluft infolge Alterungserscheinungen zum Aufrechterhalten der
Leerlaufsolldrehzahl ausreicht und das Regelsystem infolgedessen die
Drosselklappe über ihren mechanischen Anschlag hinaus zu schließen
versucht. Dadurch können elektrische und/oder mechanische Schäden im
Bereich des Stellgliedes und seines Motors auftreten. Eine ähnliche
Situation kann am Vollastanschlag des Stellelements auftreten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Regelungssystem
derart auszugestalten, daß mechanische und elektrische Schäden am
Stellglied und seines Motors im Bereich seiner mechanischen Anschlä
ge wirksam vermieden werden und die Lebensdauer der Stelleinrich
tung erhöht wird. Diese Aufgabe wird entsprechend dem Patentan
spruch 1 dadurch gelöst, daß innerhalb einer vorgegebenen Umgebung
des mechanischen Anschlages der Drosselklappe die Bewegung der Dros
selklappe unter Überwachung des Ansteuersignals in Richtung des me
chanischen Anschlages verzögert erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erzielt einen wirksamen Schutz
der Stelleinrichtung vor mechanischen und/oder elektrischen Schäden,
die auftreten können, wenn die Stelleinrichtung, Drosselklappe und
zugehöriger Stellmotor, mit hoher Geschwindigkeit gegen den mechani
schen Anschlag der Drosselklappe gefahren wird. Die Verzögerung der
Drosselklappenbewegung führt zur Verringerung der Stellgeschwindig
keit im Bereich des mechanischen Anschlages und somit zu einer ge
ringeren mechanischen Beanspruchung der Stelleinrichtung beim Auf
treffen auf den mechanischen Anschlag, während die stattfindende
Überwachung des Stellerstroms auf einen zulässigen Grenzwert elek
trische Schäden der Stelleinrichtung vermeidet.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus
den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unter
ansprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Zeichnungen darge
stellten Ausführungsformen erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Über
sichtsblockschaltbild einer Anordnung zur Steuerung der Luftzufuhr
zur Brennkraftmaschine, in der das erfindungsgemäße Verfahren zur
Wirkung kommt und Fig. 2 eine detailliertere Ausführung eines Teils
dieser Anordnung. Die Fig. 3 und 4 stellen das erfindungsgemäße
Verfahren anhand eines Flußdiagramms (Fig. 3) und eines Zeitdia
gramms (Fig. 4) in einer ersten Ausführungsform, die Fig. 5 und
6 in einer zweiten Ausführungsform dar.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Luftansaugrohr
12, in dem sich eine Drosselklappe 14 zur Steuerung der Luftzufuhr
zur Brennkraftmaschine befindet. Ferner ist eine Steuereinheit 16
vorhanden, die ein Motorsteuerungssystem umfaßt, das außer der
Steuerung der Luftzufuhr auch die nicht dargestellte Steuerung der
Kraftstoffzufuhr und des Zündzeitpunktes zur Aufgabe haben kann.
Die Steuereinheit 16 umfaßt einen Lageregler 18, dem über die Ver
bindungsleitung 20, die ihn mit einem Drosselklappenpositionssensor
22 verbindet, ein die Drosselklappeniststellung repräsentierendes
Signal zugeführt wird. Über die Verbindungsleitung 24, die den Lage
regler 18 mit einem Sollwertbildner 26 verbindet, liegt dem Lagereg
ler 18 ein Sollvorgabewert für die Drosselklappenposition vor. In
Abhängigkeit von Soll- und Istposition der Drosselklappe 14 ermit
telt der Lageregler 18 eine Stellgröße für die Drosselklappe 14, die
mittels einer Verbindungsleitung 28 über die Treiberstufe 30 an ei
nen Stellmotor 32 für die Drosselklappe 14 übermittelt wird, wobei
der Stellmotor 32 über eine mechanische Verbindung 34 mit der Dros
selklappe 14 verbunden ist.
Der Sollwertbildner 26 erhält über seine Eingangsleitung 36 Informa
tionen über die Stellung eines nicht dargestellten Fahrpedals, die
in einem Fahrpedalpositionsgeber 38 gewonnen werden, über die Ein
gangsleitung 40 ein den Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine re
präsentierendes Signal, das mittels eines Leerlaufsensors 42, der
entweder als Schalter an der Drosselklappe 14 oder am Fahrpedal an
gebracht ist und/oder wenigstens einem der entsprechenden Positions
gebers 22, 38 entspricht, erzeugt wird. Ferner werden dem Sollwert
bildner 26 von einem Drehzahlsensor 44 über die Eingangsleitung 46
ein Istdrehzahlsignal zugeführt und über die weiteren Eingangslei
tungen 48, die hier symbolisch als Einzelleitung dargestellt sind,
von entsprechenden Meßeinrichtungen 50 Betriebsparameter wie z.B.
Motortemperatur, Batteriespannung, Fahrgeschwindigkeit und/oder Ge
triebestellung zur Bildung des Sollwertes zugeführt. Ferner wird dem
Sollwertbildner 26 über die Verbindungsleitungen 52, die den Soll
wertbildner 26 mit der Verbindungsleitung 28 zwischen Lageregler 18
und Treiberstufe 30 bzw. zwischen Treiberstufe 30 und Stellmotor 32
verbindet, das Lagereglerausgangssignal bzw. alternativ das Ansteu
ersignal des Stellmotors 32 zugeführt.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung dient zur Regelung der Dreh
zahl bzw. Leistung der Brennkraftmaschine über die Position der
Drosselklappe 14, wobei im Sollwertbildner 26 ein Drosselklappen
positionssollwert in Abhängigkeit der Eingangsgrößen gebildet wird.
Der Sollpositionswert wird im Lageregler 18 mit dem zurückge
führten Istpositionswert verglichen und ein entsprechendes Ausgangs
signal erzeugt, das über die Treiberstufe 30 den Stellmotor 32 und
damit die Drosselklappe 14 derart steuert, daß die Differenz zwi
schen Soll- und Istwert verringert wird. Das Reglerausgangssignal
und bzw. das Ansteuersignal des Stellmotors 32 wird in den Sollwert
bildner 26 zur Überwachung des Ansteuersignals zurückgeführt.
Eine detailliertere Ausgestaltung des Sollwertbildners 26 wird in
Fig. 2 dargestellt. Elemente der Fig. 2, die bereits in Fig. 1
mit identischer Funktion beschrieben wurden, tragen in Fig. 2 iden
tische Bezugszeichen und werden nicht näher ausgeführt. Die strich
liert dargestellten, das Blockschaltbild der Fig. 2 erweiternde
Elemente stellen ein zweites, alternatives Ausführungsbeispiel dar.
Der strichliert punktierte dargestellte Sollwertbildner 26 umfaßt
eine Einheit zur Bildung des Drosselklappensollwinkels 100, deren
Eingänge die in Fig. 1 beschriebenen Leitungen 36, 40, 46 und 48
darstellen und deren Ausgangsleitung 102 die Einheit 100 mit einer
Maximalwertauswahlstufe 108 verbindet. Deren zweiter Eingang ist mit
einer Rampenberechnungseinheit 110 über die Leitung 112 verbunden,
während ihr erster Ausgang über die Leitung 114 einerseits mit der
Rampenberechnungseinheit 110 andererseits mit einer logischen
UND-Element 116 und ihr zweiter Ausgang über die Leitung 118 mit ei
ner Additionsstelle 120 verknüpft ist. Die weiteren Eingänge der
Rampenberechnungseinheit 110 bilden die Leitung 122, die die Einheit
110 mit einem Speicherelement 124 verbindet, während ein zweiter,
weiterer Eingang mit der Verbindungsleitung 52 beaufschlagt ist.
Ferner ist die Berechnungseinheit 110 mit dem logischen UND-Element
116 über die Verbindungsleitung 126 verknüpft. Dieses logische
UND-Element 116 ist an seinem dritten, invertierend ausgeführten
Eingang mit der Verbindungsleitung 52 beschaltet, sein Ausgang 128
verknüpft es mit einem Offsetgenerator 130, dessen Ausgangssignal
wiederum über eine Verbindungsleitung 132 auf die Additionsstelle
120 geführt ist. Die Additionsstelle 120 ist zur Abgabe des Summa
tionsergebnisses über die Leitung 24 mit dem Regler 18 verknüpft.
Erweiternd wird für ein zweites Ausführungsbeispiel ein zweites
Speicherelement 140 vorgesehen. Dieses Speicherelement 140 ist über
Leitung 114 mit der Maximalwertauswahlstufe 108 über die Verbindung
leitung 142 mit der Leitung 118, dem Ausgang der Maximalwertauswahl
stufe 108, über die Verbindungsleitung 144 mit dem Offsetgenerator
130 und mit der Verbindungsleitung 52 verbunden. Den Ausgang des
Speicherelements 140 bildet die Leitung 146, die das Speicherelement
140 mit dem Speicherelement 124 verbindet. In diesem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel ist die Verbindungsleitung 126 nicht vorhanden.
Die Funktionsweise der Anordnung nach Fig. 2 ergibt sich wie folgt.
Die Einheit zur Bildung des Drosselklappensollwertes 100 berechnet
in Abhängigkeit der über die Eingangsleitungen 40 bis 48 zugeführten
Betriebsparameterwerte der Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand,
bzw. außerhalb dieses zusätzlich in Abhängigkeit der über die Lei
tung 36 zugeführten Fahrpedalauslenkung einen Sollwert αs für die
Position der Drosselklappe, den die Einheit 100 über die Leitung 102
abgibt. Beim Start des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im auf
grund von Leerlaufsignal, Drehzahl, Fahrgeschwindigkeit etc. erkann
ten Leerlaufzustand die Rampenberechnungseinheit 110 mit einem über
die Leitung 122 aus dem Speicherelement 124 zugeführten, vorgegebe
nen Startwert αO geladen und berechnet bei Vorliegen bestimmter
Bedingungen einen zeitlich schrittweise kleiner werdenden Drossel
klappenwinkelrampenwert αR. Die Rampenberechnungseinheit 110 wird
aktiviert, wenn über die Verbindungsleitung 114 ein Signal von der
Maximalwertauswahlstufe 108 vorliegt, daß der Drosselklappen
sollwert αS kleiner als der Drosselklappenrampenwert αR ist.
Ferner wird das Reglerausgangs- bzw. Ansteuersignal dahingehend ver
wertet, daß die Rampenberechnungseinheit 110 ihre Funktion dann un
terbricht, wenn das Reglerausgang- bzw. Ansteuersignal des Stell
gliedes einen zulässigen Grenzwert erreicht bzw. überschritten hat.
In der Maximalwertauswahlstufe 108 wird der jeweils größere der bei
den Werte, Drosselklappensollwinkel αS und Drosselklappenrampen
wert αR über die Verbindungsleitung 118 an die Additionsstelle
120 abgegeben. Dort wird zur Bildung des Drosselklappenwinkelaus
gangswertes αA, der dem Drosselklappenwinkelsollwert für den La
geregler 18 entspricht, der Ausgangswert der Maximalwertauswahlstufe
108 mit einem im Offsetgenerator 130 erzeugten vorgegebenen Offset
wert αF beaufschlagt. Dieser Offsetwert führt dazu, daß der Dros
selklappenwinkelausgangswert um einen vorgegebenen Wert größer als
der von der Maximalwertauswahlstufe 108 abgegebenen Wert ist. Der
Offsetgenerator 130 wird zur Ausgabe des Offsetwertes 0 gesperrt,
wenn die Bedingungen "Drosselklappenwinkelsollwert kleiner Drossel
klappenrampenwert" (über Verbindungsleitung 114), "Reglerausgangs
signal unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes" (über Leitung 52)
und "erfindungsgemäße Verfahren in diesem Betriebszyklus bereits
durchgeführt" (über Leitung 126), vorliegen, wobei das Vorliegen der
Bedingungen mit Hilfe der logischen UND-Einheit 116 erfaßt und über
die Leitung 128 der Offsetgenerator 130 gesperrt wird.
In einem erweiterten Ausführungsbeispiel wird auf die letzte der
obengenannten Bedingungen verzichtet und eine Speichereinheit 140
vorgesehen, die das Ausgangssignal der Maximalwertauswahlstufe 108,
das in diesem Fall der Drosselklappenistposition αI entspricht,
dann abspeichert, wenn das Reglerausgangssignal den Grenzwert er
reicht und der Drosselklappenwinkelsollwert unterhalb des Drossel
klappenrampenwertes liegt. Der gespeicherte Wert αM repräsentiert
die Drosselklappenposition am mechanischen Anschlag, wie weiter un
ten näher ausgeführt wird. In Abhängigkeit des gespeicherten Ergeb
nisses αM werden die Offsetwerte αF und die Startwerte αO
variiert.
Im Flußdiagramm der Fig. 3 ist die Funktion des Sollwertbildners 26
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Nach Start
dieses Programmteils zu Beginn eines Betriebszyklus des Kraftfahr
zeugs wird im Funktionsblock 200 der Drosselklappenrampenwert AR
auf seinen Startwert αO gesetzt und ein Flag F, das einen voll
ständigen Programmdurchlauf kennzeichnet, mit dem Wert 0 belegt. Der
Startwert entspricht beispielsweise einem Drosselklappenwinkel von
etwa 1,5°. Er ist so gewählt, daß er oberhalb dem unteren mechani
schen Anschlag der Stelleinrichtung liegt. In einem Abfrageblock 202
wird überprüft, ob der berechnete Drosselklappensollwinkel αS
kleiner als der anliegende Drosselklappenrampenwert αR ist. Ist
dies nicht der Fall, wird der Drosselklappenausgangswert im Block
204 auf den Wert des Drosselklappensollwinkels addiert mit dem Off
setwert αF gesetzt und der Programmteil endet.
Wird z.B. infolge einer erhöhten Leckluftzufuhr zur Brennkraft
maschine im Abfrageblock 202 festgestellt, daß der Drosselklappen
sollwinkel unter dem Drosselklappenrampenwert liegt, so wird in
Funktionsblock 206 überprüft, ob während dieses Betriebszyklus be
reits ein vollständiger Durchlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
stattgefunden hat.
Wird im Block 206 erkannt, daß noch kein vollständiger Durchlauf
stattgefunden hat, wird in Block 210 das Reglerausgangs- bzw. das
Ansteuersignal A mit einem zulässigen Grenzwert A0 verglichen.
Beim Signal A kann es sich vorzugsweise um den Ansteuerstrom für den
Stellmotor der Stelleinrichtung handeln, wobei der zulässige Grenz
wert A0 dann den maximal zulässigen Strom bezeichnet. Ferner ist
in diesem Zusammenhang auch ein aus der Ansteuerspannung gewonnenes
Signal oder ein von einem getakteten Ansteuersignal abgeleitetes
Mittelwertsignal denkbar. Ist im vorliegenden Fall das Signal A
unterhalb seines zulässigen Grenzwertes, so wird der Drosselklappen
rampenwert um einen vorgegebenen Wert erniedrigt, was in Block 212
symbolisch als Substraktion des Wertes 1 dargestellt ist. Der Dros
selklappenausgangswert folgt dann entsprechend dem Block 214 dem
sich verändernden Drosselklappenrampenwert, womit der Programmteil
beendet ist. Die Drosselklappenistposition entspricht dabei dem Aus
gangswert, was zu einer Verzögerung der Drosselklappenbewegung führt.
Hat das Signal A seinen zulässigen Grenzwert erreicht bzw. über
schritten, wird entsprechend Block 216 ein vollständiger Programm
durchlauf definiert und das Flag F auf den Wert 1 gesetzt, der Dros
selklappenausgangswert nimmt dann einen Wert an, der der Summe des
aktuellen Drosselklappenrampenwertes und des Offsetwertes entspricht
(Block 218). Dabei liegt der Offsetwert αF in der Regel im Be
reich zwischen 0,1° und 0,3°. Bei Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens muß der Offsetwert größer als die Differenz zweier nach
folgenden Rampenwerten sein.
Ist entsprechend Block 206 bereits ein derartiger Durchlauf erfolgt,
so wird, wie in Block 208 gezeigt wird, der Drosselklappenausgangs
wert auf einen Wert bestimmt, der der Summe des Drosselklappenram
penwertes und des Offsetwertes entspricht. Danach wird der Programm
teil beendet, bzw. neu gestartet.
Im Zeitdiagramm nach Fig. 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren an
hand des zeitlichen Verlaufes des Drosselklappensollwertes und damit
des Drosselklappenwinkels α sowie des Ansteuersignals A des Stell
motors der Stelleinrichtung dargestellt. Dabei ist die Zeitachse in
5 Phasen eingeteilt. Fig. 4a zeigt den Zeitverlauf des Drosselklap
penwinkels α, wobei die gestrichelt gezeichnete Linie den mechani
schen Anschlag der Stelleinrichtung bezeichnet, während die punk
tiert gezeichnete Linie den Drosselklappenwinkelsollwert αS, die
strichliert punktiert gezeichnete Linie den Drosselklappenwinkelram
penwert αR und die durchgezogene Linie den Drosselklappenwinkel
ausgangswert αA kennzeichnet. In Fig. 4b ist das Ansteuersignal
A der Stelleinrichtung über der Zeit aufgetragen, wobei die gestri
chelte Linie den maximal zulässigen Grenzwert des Signales A be
zeichnet.
In Phase I wird ein Absinken des Drosselklappensollwinkels auf einen
Wert unterhalb des den mechanischen Anschlag repräsentierenden dar
gestellt. Der Drosselklappenrampenwert ist in dieser Phase auf sei
nem Startwert festgelegt. Der Drosselklappenwinkelausgabewert folgt
im Abstand des Offsetwertes dem entsprechend einem digitalen System
gekennzeichneten Drosselklappenwinkelsollwert. In diesem Zusammen
hang sei erwähnt, daß selbstverständlich der erfindungsgemäße Gegen
stand nicht auf digitale Signalvorläufe, sondern auch auf konti
nuierliche anwendbar ist. Das Signal A besitzt in Phase I einen
mittleren Wert, derart, daß die Position der Drosselklappe entspre
chend dem Ausgangswert eingehalten wird.
In Phase II fällt der Drosselklappensollwert unter den den mechani
schen Anschlag repräsentierenden Wert, was entsprechend dem erfin
dungsgemäßen Verfahren dazu führt, daß der Drosselklappenwinkelram
penwert schrittweise reduziert wird. Dies führt zu einer schritt
weisen Abnahme des Drosselklappenwinkelausgabewertes, der in dieser
Phase dem Drosselklappenwinkelrampenwert entspricht. Die Drossel
klappe folgt zunächst dem fallenden Sollwert, bis dieser den Start
wert αO erreicht hat. Dann wird die Drosselklappe "abgefangen",
ihre Bewegung in Richtung des mechanischen Anschlags verzögert, die
Stellgeschwindigkeit durch die schrittweise Abnahme des Rampenwertes
verringert. Das Signal A befindet sich in Phase II unterhalb des ma
ximal zulässigen Grenzwertes. Ein den Sollwert erhöhendes Ereignis
tritt am Ende der Phase II ein, wodurch der Drosselklappenwinkel
sollwert über den dem mechanischen Anschlag entsprechenden Wert
steigt. Diese Veränderung folgt der Drosselklappenwinkelausgabewert,
so daß er einen um den Offsetwert gegenüber dem Drosselklappenwin
kelsollwert erhöhten Wert einnimmt. Der Drosselklappenrampenwert
bleibt in diesem Ausführungsbeispiel auf seinem am Ende der Phase II
erreichten Wert stehen. Würde der Rampenwert den Sollwert erreichen,
wenn letzerer, oberhalb des mechanischen Anschlags liegen würde,
würde der Ausgangswert ebenfalls den Wert αS + αF einnehmen.
Zum Beginn der Phase III wird durch einen entsprechenden Eingriff in
die Sollwertbildung der Drosselklappenwinkelsollwert wieder entspre
chend Phase II derart erniedrigt, daß er unterhalb den dem mechani
schen Anschlag entsprechenden Wert sinkt. Ausgehend von dem Wert am
Ende der Phase II wird der Drosselklappenrampenwert und damit der
Drosselklappenwinkelausgabewert schrittweise erniedrigt. Das Verhal
ten der Drosselklappe entspricht in Phase III dem von Phase II. Wäh
rend der Phase III besitzt das Signal A einen Wert, der kleiner als
der maximal zulässige Grenzwert ist.
Beim Übergang von Phase III auf Phase IV fällt der Drosselklappen
rampenwert und somit der Drosselklappenwinkelausgabewert unter den
Wert des mechanischen Anschlages. Dies bedeutet, daß der Regler
nicht mehr in der Lage ist, die Soll-Ist-Differenz auszugleichen, da
die Stelleinrichtung nicht über den mechanischen Anschlag bewegt
werden kann. Dies hat ein Ansteigen des Betrages des Signals A zur
Folge. Zu einem Zeitpunkt TO erreicht der Betrag des Signals A sei
nen maximal zulässigen Grenzwert. Dies wird erkannt, worauf der
Drosselklappenwinkelausgabewert um den Offsetwert erhöht und somit
über den mechanischen Anschlagswert ansteigt. Der Drosselklappen
rampenwert bleibt unterhalb des Wertes des mechanischen Anschlages
stehen. Da nun das Führungssignal des Lagereglers oberhalb des me
chanischen Anschlages liegt, ist der Regler in der Lage, die Regel
differenz auszugleichen, worauf der Betrag des Signals A bis zum
Ende der Phase IV auf den ursprünglichen Wert abfällt.
Nach einer erneuten, betriebsparameterbestimmten Erhöhung des Dros
selklappenwinkelsollwertes am Ende von Phase IV und einer ebensol
chen Erniedrigung des Drosselklappenwinkelsollwertes zu Beginn der
Phase V zeigt sich, daß der Drosselklappenwinkelausgabewert und da
mit die Position der Drosselklappe selbst unverzögert nur bis zu dem
Wert abfällt, den er/sie am Ende der Phase IV eingenommen hat. Da
durch wird eine minimal zulässige Drosselklappenposition definiert
und wirksam verhindert, daß der Stellmotor infolge der Regelfunktio
nen mit hoher Geschwindigkeit gegen die mechanischen Anschläge der
Stelleinrichtung getrieben wird, was zu mechanischen und elektri
schen Schäden in der Stelleinrichtung führen kann. In einer anderen
Interpretation kann dieses Verfahren auch als ein Lernen des mecha
nischen Leerlaufanschlages verstanden werden. Für den weiteren Be
triebszyklus wird der Drosselklappenrampenwert und damit der Dros
selklappenwinkelausgabewert nicht mehr verändert. Das schrittweise
Annähern der Drosselklappe an ihren mechanischen Anschlag entspre
chend Phase II und III vermeidet, daß infolge zu hoher Geschwindig
keit der Stellmotor bzw. die Stelleinrichtung beim Auftreffen auf
den mechanischen Anschlag Schaden nimmt.
Ein zweites, vorteilhaftes Ausführungsbeispiel wird anhand des Fluß
diagrammes von Fig. 6 beschrieben.
Nach Start des Programmteils zu Beginn des Betriebszyklus des Kraft
fahrzeugs wird entsprechend Block 300 der Drosselklappenrampenwert
αR mit seinem Startwert αO belegt und in der Abfrage 302
geprüft, ob der Drosselklappensollwinkel kleiner als der Dros
selklappenrampenwert ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Dros
selklappenausgabewert als die Summe des Drosselklappensollwinkels
und des Offsetwertes in Block 304 festgesetzt und der Programmteil
erneut gestartet. Wird in 302 jedoch erkannt, das der Drosselklap
pensollwinkel kleiner als der Drosselklappenrampenwert ist, so wird
entsprechend Block 306 der Drosselklappenrampenwert schrittweise er
niedrigt, was auch hier entsprechend Fig. 3 symbolisch durch Sub
straktion mit 1 dargestellt ist. Der Drosselklappenausgabewert ent
spricht dann dem jeweiligen Drosselklappenrampenwert (Block 308).
Die Abfrage 310 überprüft, ob der Drosselklappenrampenwert dem Dros
selklappensollwinkel entspricht. Ist dies nicht der Fall, geht das
Programm weiter zum Abfrageblock 312 der entsprechend Fig. 3 das
Signal A dahingehend überprüft, ob es unterhalb seines zulässigen
Grenzwertes A0 liegt. Ist dies der Fall, wird der Programmteil ab
Block 306 wiederholt. Wird in Block 310 die Gleichheit von Drossel
klappenrampenwert und Drosselklappenwinkelsollwert festgestellt,
wird diese Schleife verlassen und der Drosselklappenausgangswert auf
die Summe von Rampenwert und Offsetwert festgelegt, und der Prog
rammteil erneut gestartet.
Wird im Block 312 erkannt, daß der Betrag des Signals A seinen zu
lässigen Grenzwert A0 erreicht bzw. überschritten hat wird die
Programmschleife ebenfalls verlassen und entsprechend Block 316 der
aktuelle Drosselklappenrampenwert als mechanischer Anschlagswert ge
speichert, in Block 318 wird der Startwert αO als Funktion des
gespeicherten mechanischen Anschlagwertes αM festgestellt und in
Block 320 der Drosselklappenausgabewert als Summe aus aktuellem
Drosselklappenrampenwert und Offsetwert ausgegeben. Danach wird der
Programmteil erneut gestartet.
Fig. 6 zeigt ständig ein Zeitdiagramm des Drosselklappenwinkels
(Fig. 6a) und des Signals A (Fig. 6b). Dabei entspricht das Zeit
diagramm im wesentlichen dem Zeitdiagramm nach Fig. 4 lediglich
Fig. 6a unterscheidet sich am Ende von Phase II, in Phase IV und in
Phase V von dem Zeitdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels ent
sprechend Fig. 4a. Im folgenden wird deswegen nur noch auf diese
unterschiedlichen Zeitpunkte eingegangen.
Nach dem der Drosselklappensollwinkel am Ende von Phase II wieder
einen Wert angenommen hat, der oberhalb dem mechanischen Anschlag
liegt, wird entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.
5 der Drosselklappenrampenwert auf seinen Startwert gesetzt. Dadurch
liegt zu Beginn der Phase III ein höherer Ausgangswert beim schritt
weisen verringern des Drosselklappenwinkels in Richtung des mechani
schen Anschlages vor. Wird in Phase IV erkannt, daß der Betrag des
Signals A seinen zulässigen Grenzwert erreicht bzw. überschritten
hat, wird entsprechend diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Dros
selklappenrampenwert beim erneuten Starten des Programmteils auf den
Startwert αO gesetzt, der eine Funktion des gespeicherten me
chanischen Anschlagswertes dargestellt. Dadurch wird erreicht, daß
zu Beginn der Phase V der Drosselklappenwinkel erneut verzogert an
den mechanischen Anschlag herangeführt wird, so daß im Falle des
zweiten Ausführungsbeispieles bei jedem Annähern an den mechanischen
Anschlag eine Verzögerung der Drosselklappenbewegung und somit ein
Lernen des mechanischen Anschlages stattfindet.
Anstelle der Drosselklappe eines Otto-Motors ist das erfindungsge
mäße Verfahren auch auf andere Leistungsstellelemente, wie z. B. die
Regelstange der Kraftstoffpumpe eines Dieselmotors oder ein
Bypassstellelement, anwendbar.
Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich
im Bereich des oberen mechanischen Anschlags des Stellelements. Da
bei wird ein Überschreiten eines vorgegebenen oberen Rampenwerts
durch den vom Fahrpedal ermittelten Sollwert erkannt und der Rampen
wert dem oberen mechanischen Anschlag angenähert. Das Ergebnis des
durchgeführten, erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend den Be
schreibung zu den Fig. 3 bis 6 ist nach erstmaligem Erreichen des
Anschlags ein Maximalwert der Stellgliedposition unterhalb des obe
ren mechanischen Anschlags zum wirksamen Schutz der Stelleinrichtung
vor Beschädigungen am mechanischen Anschlag.
Claims (11)
1. Verfahren zur Steuerung der Luftzufuhr zu einer Brennkraftmaschi
ne eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Leerlaufzustand, mit einem
die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine beeinflussenden Stellelement,
das wenigstens einen mechanischen Endanschlag besitzt und das in Ab
hängigkeit eines Steuersignals betätigbar ist und durch das die
Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine und/oder die Position des
Stellelements regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung
des Stellelements im Leerlaufzustand und/oder im Vollastzustand in
nerhalb einer vorgegebenen Umgebung dieses mechanischen Anschlages
verzögert erfolgt, wenn die Betätigung des Stellelements eine Bewe
gung des Stellelements in Richtung des mechanischen Anschlages zur
Folge hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzö
gerung der Bewegung durch schrittweises Annähern an den mechanischen
Anschlag erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Erreichen des mechanischen Endanschlags durch das Stellelement durch
Überprüfung des Ansteuersignals des Stellelements auf Einhaltung
seiner zulässigen Grenzwerte erkennbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das An
steuersignal der Ansteuerstrom des Stellmotors, ein Signal, das aus
der Ansteuerspannung des Stellelementes gewonnen wird oder ein Sig
nal, das einen Mittelwert eines getakteten Ansteuersignals ent
spricht, ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß bei Erreichen des mechanischen Anschlages der je
weilige Positionswert des Stellgliedes als mechanischer Anschlags
wert gespeichert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Verzögerung der Betätigung des Stellelementes
dann aktiviert wird, wenn der berechnete Sollwert für die Position
des Stellelementes unter einen vorgegebenen Wert erniedrigt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Wert, der die vorgegebene Umgebung den mecha
nischen Anschlag bestimmt, abhängig vom gespeicherten den mechani
schen Anschlag repräsentierenden Wert ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Errei
chen des mechanischen Anschlages des Stellelementes das Stellelement
sprungförmig in eine Position bewegt wird, die einem vorgegebenen
Wert oberhalb des mechanischen Anschlages entspricht.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß nach erstmaligem Erreichen des mechanischen An
schlages ein Minimalwert der Position des Stellgliedes vorgegeben
wird, der um einen vorgegebenen Wert oberhalb des mechanischen An
schlages liegt, der als Begrenzung der Position des Stellelements
wirkt und die minimal zulässige Position der Stellelemente bezeich
net.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem mechanischen Anschlag ein minimaler Positions
wert des Stellelementes, insbesondere der Drosselklappe einer Brenn
kraftmaschine, entspricht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß der mechanische Anschlag der Vollastanschlag des Stellele
ments, insbesondere einer Drosselklappe ist, und daß nach erstmali
gem Erreichen des Anschlags ein Maximalwert vorgegeben wird, der un
terhalb des mechanischen Anschlags liegt.
Priority Applications (3)
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DE19893931455 DE3931455A1 (de) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | Verfahren zur steuerung der luftzufuhr einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs |
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