DE3938378A1 - System zur elektronischen steuerung und/oder regelung der leistung einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs - Google Patents
System zur elektronischen steuerung und/oder regelung der leistung einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugsInfo
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Description
Die dargestellte Erfindung betrifft ein System zur elektronischen
Steuerung und/oder Regelung der Leistung einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP-A 1 21 937 ist auf dem Gebiet der elektronischen Steuerung
einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt, eine Drossel
klappe im Ansaugrohrsystem der Brennkraftmaschine durch einen auf
ein elektrisches Steuersignal ansprechendes Stellglied zu betätigen,
wobei das Steuersignal von der Stellung des Fahrpedals abgeleitet
wird. Mit Fahrpedal und Drosselklappe verbundene Potentiometer lie
fern ein Sollwertsignal bzw. ein Istwertrückkopplungssignal. Aus ei
nem Vergleich dieser Signale ergeben sich die Betätigungssignale für
das Stellglied.
Da aus Sicherheitsgründen die Drosselklappe durch eine Feder in
Richtung ihrer Leerlauf- oder vorgegebenen, geschlossenen Position
vorgespannt ist, führt jede Funktionsunterbrechung des Stellglieds
während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine zu einer Bewe
gung der Drosselklappe in Richtung ihrer Leerlauf- oder geschlosse
nen Position mit der Konsequenz, daß die Ausgangsleistung der Brenn
kraftmaschine reduziert wird. Wenn der Fahrer diesen Leistungsver
lust bemerkt, ist seine unmittelbare Reaktion, das Fahrpedal nieder
zudrücken. Ist die Unterbrechung nur von kurzer Dauer, wie z. B. im
Fall eines Wackelkontakts im elektrischen Kreis des Stellglieds,
führt das Stellglied, sobald es wieder in Funktion ist, die Drossel
klappe schnell in eine neue Stellung, die der neuen Stellung des
Fahrpedals entspricht. Dabei findet ein ungewünschter Anstieg der
Motorausgangsleistung über die ursprünglich vom Fahrer gewünschte
hinaus statt. Da der Fahrer auf einen Anstieg der Motorausgangslei
stung nicht vorbereitet ist, insbesondere wenn der Fahrer dadurch
überrascht wurde, kann dies eine Gefahrenquelle darstellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei erkannten elek
trischen Störungen derartige sicherheitskritische Fahrsituation zu
vermeiden. Eine verzögerte, beispielsweise einer vorgegebenen zeit
lichen Funktion folgende Wiederaufnahme der Systemfunktion nach Weg
fall einer zuvor erkannten elektrischen Störung, die eine oben be
schriebene Situation zur Folge haben könnte, stellt ein sicherheits
unkritisches Wiederanfahren des Systems sicher.
Das System gemäß dem kennzeichnend Teil des Patentanspruchs 1
beseitigt die Nachteile und vermeidet die sie begleitenden Risiken.
Jede Unterbrechung der normalen Funktion des Stellglieds während des
normalen Betriebs der Brennkraftmaschine kann durch das in Richtung
eines Wertes, der der Leerlauf - oder vorgegebenen, geschlossenen
Stellung der Drosselklappe entspricht, abnehmende Istwertsignal er
kannt werden,wenn das Sollwertsignal konstant bleibt oder ansteigt,
d. h. mit anderen Worten, ohne entsprechende Abnahme im Sollwertsig
nal. Wenn das Stellglied wieder in Funktion ist, bewegt es die Dros
selklappe unmittelbar und schnell in die dem Sollwertsignal entspre
chende Stellung. Dieser Sollwert kann natürlich größer als der Wert
sein, der vor der Funktionsunterbrechung des Stellglieds angefallen
ist, wenn der Fahrer das Fahrpedal zusätzlich niedergedrückt hat.
Ein plötzliches, schnelles Anwachsen der Motorausgangsleistung könn
te die Folge sein. Die Drosselklappe wird jedoch in diese Position
verzögert einer vorgegebenen zeitlichen Funktion folgend bewegt.
Die Merkmale der Unteransprüche sehen in Verbindung mit der nachfol
genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zweckdienliche Ausge
staltungen der von dem unabhängigen Patentanspruch umrissenen Er
findung vor.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels beschrieben
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei ist Fig. 1
eine schematisierte Darstellung eines Systems zur elektronischen
Steuerung und/oder Regelung der Leistung einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfin
dung, Fig. 2 ist eine grafische Darstellung der Zustände, die im
Betrieb des Systems der Fig. 1 auftreten können, und Fig. 3 ist
ein Flußdiagramm, das die Funktion des Mikrocomputers des Systems
der Fig. 1 illustriert.
Fig. 1 beschreibt zunächst eine Drosselklappe 11 im Ansaugrohrsy
stem 12 einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt), die durch ein
Stellglied 13 betätigt wird. Ein Sensor 14 in der Form eines Poten
tiometers 15 sieht ein Rückkopplungssignal auf der Leitung 16 zum
Mikrocomputer 17 vor, der über die Leitung 18 ein Sollwertsignal von
einem Potentiometer 19 empfängt, das einen Sensor 20 bildet, der auf
die Position eines Fahrpedals 21 anspricht. Die Drosselklappe 11 ist
durch eine Feder in Richtung ihrer Leerlauf- oder vorgegebenen ge
schlossenen Stellung aus Sicherheitsgründen vorgespannt und stellt
ein Stellorgan dar, das vom Stellglied 13 in Abhängigkeit des aus
dem Niederdrücken des Fahrpedals 21 abgeleiteten Steuersignals betä
tigt wird.
Ein derartiges System kann auch analog ausgeführt sein. Dabei wird
der ggf. digital verarbeitete, vom Fahrpedal 21 abgenommenen Soll
wert in einer analogen Vergleichsstelle mit dem die Stellung der
Drosselklappe repräsentierenden Istwert verglichen und das Ver
gleichsergebnis in einem mit analogen Schaltungselementen ausgeführ
ten Lageregler zur Ansteuerung des Stellglieds 13 verarbeitet.
In normalen Betriebszuständen, wenn das Fahrpedal betätigt ist, wird
ein Sollwertsignal auf Leitung 18 mit einem Istwertsignal auf Lei
tung 16 verglichen und entsprechende Betätigungssignale werden zum
Stellglied 13 gesendet, bis die Drosselklappe in einer derartigen
Stellung ist, daß das Istwertrückkopplungssignal auf Leitung 16 mit
dem Sollwertsignal übereinstimmt. Den Änderungen im Sollwertsignal
wird durch Bewegung der Drosselklappe 11 schnell gefolgt, obwohl na
türlich eine unbedeutende Zeitverzögerung vorhanden ist, bevor die
Drosselklappe 11 tatsächlich die gewünschte Position erreicht. Solch
ein normales Betriebsverhalten ist grafisch anhand des Beispiels auf
der linken Seite von Fig. 2 dargestellt, in welcher die horizontale
Achse die Zeit und die vertikale Achse Soll- und Istwertsignale als
Spannungswerte repräsentiert. Das Symbol VD bezeichnet das Sollwert
signal, während das Symbol VA das Istwertsignal bezeichnet. Auf die
anfängliche Betätigung des Fahrpedals 21 steigt das Sollwertsignal,
zur Zeit t 1, auf den Wert VD 1 und das Istwertsignal auf den korre
spondierenden Wert VA 1 mit einer unbedeutenden Zeitverzögerung an.
Der Sollwert steigt, nachdem er auf dem Spannungswert VD 1 bis zur
Zeit t 2 konstant geblieben ist, auf den Wert VD 2 zur Zeit t 3 an,
bleibt konstant bis zur Zeit t 4 und nimmt dann zur Zeit t 5 auf den
Wert VD 3 ab. Das Istwertsignal folgt auf VA 2 zu einem Zeitpunkt, der
gerade nach der Zeit t 3 liegt und fällt auf VA 3 zu einem Zeitpunkt,
der gerade nach der Zeit t 5 liegt. Während diesem normalen Betriebs
verhalten hat die unbedeutende Abweichung zwischen Sollwertsignal VD
und Istwertsignal VA, die zeitweise auftreten kann, keine Konsequen
zen und befindet sich innerhalb der normalen Betriebstoleranz.
Wenn beispielweise die Funktion des Stellglieds 13 unterbrochen ist,
bewegt sich die Drosselklappe 11 in Richtung ihrer Leerlauf- oder
vorgegebenen geschlossenen Stellung. Dies ist im Mittelteil von Fig. 2
dargestellt, wobei zu bemerken ist, daß das Sollwertsignal
beispielsweise als auf VD 4 konstant bleibend vom Zeitpunkt t 6 bis
zum Zeitpunkt t 10 angenommen wird. Das Istwertsignal VA dagegen ist
zum Zeitpunkt t 6 auf VA 4, zum Zeitpunkt t 7 ist die Funktion des
Stellglieds 13 unterbrochen und da die Drosselklappe 11 sich in
Richtung ihrer Leerlauf- oder vorgegebenen geschlossenen Stellung
bewegt, nimmt das Istwertsignal ab und erreicht den Wert VA 5 zum
Zeitpunkt t 8. Unter der Annahme, daß zu diesem Zeitpunkt t 8 die
Funktion des Stellglieds 13 wieder hergestellt ist, würde bei norma
lem Betriebsverhalten das Stellglied 13 unmittelbar und sofort die
Drosselklappe 11 derart auf eine Stellung bewegen, daß das Istwert
signal sehr schnell zum Wert VA 4 anwachsen würde. Dies würde den Ef
fekt zur Folge haben, daß ein plötzliches Anwachsen der Motoraus
gangsleistung erzeugt wird, das auf ein relativ langsames Abfallen
der Motorausgangsleistung folgt. Ferner würde die unmittelbare, in
stinktive Reaktion des Fahrers ein weiteres Niederdrücken des Fahr
pedals sein, wenn er einen derartigen Abfall in der Motorausgangs
leistung erkennt. Diese Umstände würden Anlaß geben zu einem sehr
schnellen Ansteigen der Motorausgangsleistung, zu einem Wert, der
höher als der durch den Fahrer gewünschte ist. Das System der darge
stellten Erfindung vermeidet diese Schwierigkeit, da der Mikrocompu
ter 17 in derartiger Weise arbeitet, daß die Betätigungssignale des
Stellglieds 13 nur so gestaltet sind, daß die Drosselklappe sich
zeitlich verzögert zum Zeitpunkt t 9 in die passende Position bewegt,
wie grafisch in Fig. 2 angedeutet ist.
Eine Fehlfunktion der Drosselklappe 11 bei Steuerung durch das
Stellglied 13 kann ebenso die Form annehmen, daß das Istwertsignal
und das Sollwertsignal in entgegengesetzten Richtungen sich bewegen,
z. B. kann der Fahrer das Fahrpedal niederdrücken, um ein Anwachsen
des Sollwertsignals zu erzeugen, während die Drosselklappe in die
entgegengesetzte Richtung sich bewegt und ein abnehmendes Ist-Posi
tionssignal hervorruft. Auch dies kann erkannt werden und wird auf
der rechten Seite der Fig. 2 dargestellt. Zum Zeitpunkt t 10 wächst
das Sollwertsignal VD von VD 4 auf VD 5 zum Zeitpunkt t 11, während das
Istwertsignal VA von VA 4 zum Zeitpunkt t 10 auf den niedrigeren Wert
zum Zeitpunkt t 11 abfällt. Dies kann als ein Ergebnis einer Funk
tionsunterbrechung des Stellglieds 13 angenommen werden, der zum
Zeitpunkt t 11 noch einmal betriebsfähig wird. Dann bewegt das Stell
glied 13 die Drosselklappe 11 nicht unmittelbar und sehr schnell in
die Stellung, die dem Sollwertsignal VD 5 entspricht, sondern derart
zeitlich verzögert, daß das Istwertsignal VA den entsprechenden Wert
VA 5 zum Zeitpunkt t 12 erreicht.
Die Art und Weise, in der der Mikrocomputer 17 arbeitet, kann anhand
des Flußdiagramms von Fig. 3 beschrieben werden. Die Soll- und Ist
wertsignale werden in 22 a aus einer analogen in eine digitale Form
zur weiteren Verarbeitung umgewandelt und die digitalen Signale VA
und VD werden in 22 miteinander verglichen. Wenn diese Signale in
nerhalb eines von der Einstellzeit des Stellglieds 13 und der Dros
selklappe abhängigen Zeitfensters übereinstimmen, werden die Fehler
bits in 23, die dem Fehlerzustand "Drosselklappe klemmt" und "elek
trische Störung" entsprechen, gelöscht. Es ist aber anzumerken, daß
bei normalen Betriebsbedingungen diese Fehlerbits nicht gesetzt
sind, und das Hauptprogramm fährt dann auf normale Weise fort.
Wenn jedoch die Werte von Soll- und Istwert innerhalb der Einstell
zeit nicht übereinstimmen, wird eine Abfrage in 24 durchgeführt, ob
der Istwert der Stellgliedposition sich in Richtung des vorgegebenen
Wertes (Sollwerts) verändert. Ist dies nicht der Fall, wird ein Un
terprogramm zur Fehlerzuordnung eingeleitet und in 25 eine Abfrage
durchgeführt, ob der gemessene Istwert der Stellgliedposition fal
lende Tendenz zeigt. Diese Situation charakterisiert eine elektri
sche Störung, die zu einer Bewegung des Stellglieds in Richtung sei
ner Leerlauf- bzw. vorgegebenen geschlossenen Position führt, obwohl
der vorgegebene Wert steigt oder gleichbleibt. Ein Beispiel für ei
nen derartigen Fehlerzustand ist eine Unterbrechung im Bereich der
Ansteuerung des Stellglieds. Durch Setzen des Fehlerbits in 27, das
eine derartige elektrische Störung bezeichnet, wird dieser Fehlerzu
stand angezeigt.
Läßt die Abfrage in 25 keine fallende Tendenz des Istwertsignals er
kennen, so zeigt eine nahezu gleichbleibende Stellgliedposition bei
zunehmendem oder fallendem vorgegebenen Sollwert einen mechanischen
Fehler, beispielsweise ein Klemmen des Stellorgans an. In 26 wird
das entsprechende Fehlerbit gesetzt. Zusätzlich besteht die in den
Blöcken 26 und 27 angedeutete Möglichkeit der Einleitung eines Not
fahrbetriebs im Fehlerfall.
Zusätzlich besteht in diesem Zusammenhang die Möglichkeit aus einem
zunehmendem Istwert bei gleichbleibender oder fallender Tendenz im
vorgegebenen Wert einem Fehler des Microcomputers oder einen Kurz
schluß im Bereich der Ansteuerung des Stellglieds zu erkennen. Der
artige Fehler führen nach aus dem Stand der Technik bekannten Ver
fahren zur Einleitung einer Notlauffunktion, die eine Rückführung
des Stellglieds in seine Ruhestellung bewirkt und somit die Charak
teristik der zuerst genannten Fehlerzustands zeigt.
Wird im Abfrageblock 24 ein sich in Richtung auf den vorgegebenen
Wert hin bewegender Istwert der Stellgliedposition erfaßt, können
zwei Gründe für ein derartiges Verhalten sprechen; zum einen besteht
die Möglichkeit, daß der Istwert aufgrund der Einstellzeit des
Stellglieds den vorgegebenen Wert noch nicht eingeholt hat, zum an
deren kann der Istwert der Stellgliedposition im Fall einer elektri
schen Störung wie eine Funktionsunterbrechung des Stellglieds 13
nach Wegfall dieser Störung dem vorgegebenen Wert zu folgen begin
nen. Dieser zweite Zustand kann erkannt werden, da in (im) den vor
hergehenden Programmdurchläufen (-lauf) beim Auftreten beispiels
weise einer Funktionsunterbrechung des Stellglieds das Fehlerbit,
das die elektrische Störung bezeichnet, erfindungsgemäß in 27 ge
setzt wurde. Dies wird in 29 abgefragt und wenn es gesetzt ist, wird
das Stellglied 13 entsprechend Block 30 derart betätigt, daß das
Istwertsignal VA und damit die Stellgliedposition verzögert auf den
vorgegebenen Wert gebracht wird. Beispielweise wird das die Stell
gliedposition beeinflussende Ansteuersignal nach Wegfall des Fehler
zustandes einer zeitabhängig vorgegebenen Funktion folgend auf den
vom Rechner ermittelten Wert geführt. Ein weiterer Realisierungsan
satz ist in einem Filter (z.B. Tiefpaß) zu sehen, der bei Wegfall
des Fehlerzustandes aktiviert das Ansteuersignal verzögert. Dadurch
wird die eingangsgenannte kritische Fahrsituation wirksam vermieden
und ein Überschwingen des Regelsystems nach Wiederaufnahme seiner
Funktion bei Wegfall einer zuvor erkannten elektrischen Störung ver
hindert.
Claims (4)
1. System zur elektronischen Steuerung und/oder Regelung der Lei
stung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem elek
trisch betätigbaren, die Motorleistung beeinflussenden Stellglied,
dessen Einstellung in Abhängigkeit eines vorgegebenen und eines ak
tuellen Wertes erfolgt zur Herstellung einer Übereinstimmung zwi
schen vorgegebenem und aktuellem Wert, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Überprüfung der Veränderung von vorgegebenem und aktuellem Wert
der Stellung des Stellglieds stattfindet und daraus das Vorhanden
sein einer elektrischen Störung und/oder ihr Wegfall abgeleitet wird
und daß nach Wegfall einer zuvor erkannten elektrischen Störung des
Systems dessen Funktion verzögert wiederaufgenommen wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
aus einem sich in Richtung seiner geschlossenen Stellung bewegenden
Stellglied bei sich nicht in gleicher Weise veränderndem Sollwert
eine elektrische Unterbrechung im Ansteuerkreis erkannt wird.
3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die nach Wegfall eines zuvor erkannten Fehlerzustandes
die Regelung derart einsetzt, daß die Stellgliedpositon einer vorge
gebenen zeitlichen Funktion folgend auf die vom Regelsysten vorgege
bene Position gesteuert wird.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei Wegfall einer zuvor erkannter elektrischen Stö
rung, wenn die Stellung des Stellglieds dem vorgegebenen Sollwert zu
folgen beginnt, das Ansteuersignal für das Stellglied derart vorge
geben wird, daß die Stellung des Stellglieds sich zeitlich verzögert
dem vorgegebenen Sollwert nähert.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |