DE4036566A1 - Vorrichtung zur steuerung und/oder regelung einer betriebsgroesse einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Rege­ lung einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der Veröffentlichung "Elektro­ nische Motorsteuerung für Kraftfahrzeuge" Motortechnische Zeit­ schrift, 46. Jahrgang, Heft 4/1985 bekannt. Dort wird eine elektro­ nische Motorsteuerung mit einer elektronischen Steuer-/und Regelein­ heit beschrieben, die abhängig von Betriebsgrößen der Brennkraft­ maschine bzw. des Kraftfahrzeugs auf die zu steuernde oder zu re­ gelnde Betriebsgröße über ein elektrisch betätigbares Stellelement einwirkt. Da es sich bei diesem Stellelement um ein die Leistung der Brennkraftmaschine bestimmendes Stellglied, insbesondere die Dros­ selklappe oder die Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine, handelt, sind mit dem Stellglied Sicherheitsmittel verbunden, die abhängig von der jeweiligen Stellung des Stellelementes ihren Signalzustand ändern, d. h. deren Ausgangssignal in einer oder mehreren bestimmten Positionen des Stellelements einen sprungförmigen Verlauf in Form einer Schaltfunktion aufweist. Diese Sicherheitsmittel sind als Schalter dargestellt, wobei die Signalzustandsänderung durch eine Schaltzustandsänderung bewirkt wird.

Aus einem Vergleich der Signalzustände und/oder aus dem Vergleich der Signalzustände mit anderen Betriebsgrößen werden Fehlerzustände der elektronischen Motorsteuerung abgeleitet. Die Stellung des Stellelements, bei der eine Änderung des Signalzustandes stattfin­ det, ist jedoch mechanischen und/oder elektrischen Toleranzen und Alterungserscheinungen unterworfen. Dadurch ist es in einem ungün­ stigen Fall möglich, daß die Signalzustandsänderungen derart aus der vorbestimmten Stellung des Stellelements, bei der normalerweise die Signalzustandsänderung hätte stattfinden sollen, verschoben sind, daß in fehlerhafter Weise ein Fehlerzustand der elektronischen Mo­ torsteuerung erkannt bzw., im umgekehrten Fall, nicht erkannt wird. Dadurch wird Verfügbarkeit bzw. Betriebssicherheit der elektroni­ schen Motorsteuerung eingeschränkt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe die Verfügbarkeit und Betriebssicherheit einer elektronischen Motorsteuerung verbessert werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen sind, die das Stellelement unabhängig von den Betriebsgrößen der Brennkraft­ maschine und/oder des Kraftfahrzeugs zur Erfassung der Position der Signalzustandsänderung steuern.

Aus der DE-Patentanmeldung P 40 05 593 ist ein elektro-mechanisches Gaspedal bekannt, welches einen sogenannten mitgeführten Sicher­ heitskontakt aufweist. Im wesentlichen besteht das elektro-mechani­ sche Gaspedal aus einer mit dem leistungsbestimmenden Element fest verbundenen Achse, mit der der mitgeführte Sicherheitskontakt gekop­ pelt ist, so daß dieser den Bewegungen der Achse unmittelbar folgt. Diese Achse kann von einem elektrischen Stellglied in Abhängigkeit eines aus Betriebsgrößen, insbesondere der Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements, gebildeten Soll- und einen die Stellung des leistungsbestimmenden Elements repräsentierenden Istwert ge­ steuert werden. Der Bewegungsbereich der elektrischen Steuerung wird von einem mechanischen Element vorgegeben, welches mit dem vom Fah­ rer betätigbaren Bedienelement zur Steuerung der Leistung der Brenn­ kraftmaschine verbunden ist. Im Normalbetrieb ist der mitgeführte Sicherheitskontakt geschlossen, so daß die elektronische Steuer- und Regeleinheit die korrekte Funktion des Systems erkennt. Wird entge­ gen dem über das mechanische Element anliegenden Fahrerwunsch das leistungsbestimmende Element vom elektrischen Stellglied in Richtung Öffnung betätigt, so daß ein ungewollter Betriebszustand auftreten kann, wird durch einen entsprechenden Anschlag am mechanischen Ele­ ment der Sicherheitskontakt geöffnet. Aufgrund des geänderten Sig­ nalzustandes des Sicherheitsmittels erkennt die elektronische Steu­ er- und Regeleinheit, daß ein Fehlerzustand vorliegt.

Durch Toleranzerscheinungen kann insbesondere im Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine, d. h. wenn sowohl das mechanische Element als auch die durch das elektrische Stellglied betätigbare Achse sich in ihrer Vollaststellung befinden, der mitgeführte Sicherheitskontakt möglicherweise auch bei nicht vorliegendem Fehlerzustand geöffnet werden, so daß die entsprechenden Maßnahmen, wie Notlauf oder Stillegung des Kraftfahrzeugs ungewollt ergriffen werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Maßnahmen, das Stellelement in vorgegebenen Be­ triebszuständen unabhängig von den steuernden Betriebsgrößen zur Er­ fassung der Signalzustandsänderung des Sicherheitsmittels zu steu­ ern, erhöht die Verfügbarkeit und Betriebssicherheit der Brennkraft­ maschine bzw. des Kraftfahrzeugs.

Fehlermeldungen, die nur auf Toleranz- und Alterungserscheinungen beruhen, werden durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wirkungsvoll ausgeblendet. Dadurch wird die Verfügbarkeit des Kraftfahrzeugs ver­ bessert.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise vermeidet ferner wirkungsvoll, daß aufgrund von Toleranz- oder Alterungserscheinungen im Bereich des Sicherheitsmittel bzw. des mit diesem verbundenen Elements Feh­ lermeldungen ausbleiben, und verbessert daher die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs.

Durch die genaue Erfassung der Signalzustandsänderung wird es ermög­ licht, vorzugsweise durch entsprechende Anpassung der Sicherheits­ überwachung oder im Falle des oben beschriebenen elektro-mechani­ schen Gaspedals durch Begrenzung der Drosselklappenstellung bei Vollastwunsch, die Sicherheitsüberwachung den Toleranz- und Alte­ rungserscheinungen anzupassen und so die Betriebssicherheit und Ver­ fügbarkeit der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs zu verbes­ sern.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsformen erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Über­ sichtsblockschaltbild einer elektronischen Motorsteuerung bzw. eines elektro-mechanischen Gaspedals mit ihren Signalzustand ändernden Si­ cherheitsmittel. Fig. 2 stellt ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise dar, während Fig. 3 ein Zeit­ diagramm der durch diese beeinflußten Signalverläufe zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Motorsteuerungssystem 10, welchem von Meßeinrichtungen 12 bis 14 über die Leitungen 16 bis 18 Be­ triebsgrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs zu­ geführt werden. Ferner ist eine Meßeinrichtung 20 vorgesehen, die über eine starre Verbindung 22 mit einem vom Fahrer betätigbaren Be­ dienelement 24 verbunden ist. Eine Leitung 26 verbindet die Meßein­ richtung 20 mit der elektronischen Motorsteuerung 10. Ferner sind im Block 28 Meßeinrichtungen zusammengefaßt, die über Leitungen 30 an die elektronische Motorsteuerung 10 Signale über den Betriebszustand weiterer Motorsteuerungssysteme, wie Fahrgeschwindigkeitsregler oder Motorschleppmomentregelung (MSR) und/oder Informationen über den Be­ triebszustand der Brennkraftmaschine, wie Start-, Nachstartphase und/oder Notfahrbetriebszustand abgeben. Weitere Eingänge der elek­ tronischen Motorsteuerung 10 bilden die Leitungen 32, die die elek­ tronische Motorsteuerung 10 mit dem Sicherheitsmittel 34 verbindet sowie die Leitung 36, die die elektronische Motorsteuerung 10 mit einer Meßeinrichtung 38 verknüpft, welche über die starre Verbindung 40 mit dem leistungsbestimmenden Stellelement der Brennkraftmaschine verbunden ist.

Die elektronische Motorsteuerung 10 besteht im wesentlichen aus ei­ ner Sollwertbildungseinheit 42, einer Regeleinheit 44, einer Sicher­ heitsüberwachungseinrichtung 46 sowie einem Steuerungsblock 48, des­ sen Funktion weiter unten erklärt wird. Die Leitungen 16 bis 18 so­ wie die Leitung 26 werden, wie auch die Leitung 36 über nicht dar­ gestellte A/D-Wandler der Sollwertbildungseinheit 42 zugeführt. De­ ren Ausgang 50 verbindet die Sollwertbildungseinheit 42 mit der Re­ geleinheit 44, der darüber hinaus die Leitung 36 zugeleitet ist. Ferner verbindet eine Leitung 52 die Sicherheitsüberwachungseinheit 46 mit der Regeleinheit 44. Der Ausgang der Regeleinheit 44 wird von der Verbindungsleitung 54 gebildet, welche über eine nicht darge­ stellte D/A-Wandler-Stufe die Regeleinheit 44 mit einer Endstufe 56 verbindet. Die Ausgangsleitung 58 der Endstufe 56, die gleichzeitig die Ausgangsleitung der elektronischen Motorsteuerung 10 ist, ver­ bindet diese mit einem elektrisch betätigbaren Stellelement 60, wel­ ches einen Stellmotor 61, ein leistungsbestimmendes Element 64 der Brennkraftmaschine, vorzugsweise eine Drosselklappe oder eine Die­ seleinspritzpumpe und eine starre Verbindung 62 umfaßt, welche Stellmotor 61 und Element 64 verbindet. Ferner ist mit der starren Verbindung 62 über eine Verbindung 66 ein Sicherheitsmittel 34 fest verknüpft. Bei dem Sicherheitsmittel 34 handelt es sich vorzugsweise um einen Schalter oder eine mittels eines Stellungsgebers erzeugte Schaltfunktion, der bzw. die in einer oder mehreren vorbestimmten Positionen des Stellelements 60 bzw. des leistungsbestimmenden Ele­ ments 64 ihren Schalt- bzw. Signalzustand ändert.

Ferner kann eine mechanische Verbindung 68 zwischen dem Bedienele­ ment 34 und dem leistungsbestimmenden Element 64 vorhanden sein. Be­ züglich der Ausgestaltung der mechanischen Verbindung 68 sowie des Stellelements 60 und des Sicherheitsmittels 34 wird für ein elek­ tro-mechanisches Gaspedal auf die deutsche Patentanmeldung P 40 05 593 verwiesen, deren Gegenstand hinsichtlich dieser Punkte als zur Offenbarung gehörig betrachtet wird.

Sollwertbildungseinheit 42, Regeleinheit 44, Überwachungseinheit 46 und Steuerungsblock 48 sind vorzugsweise Bestandteil eines Rechner­ systems.

Ferner ist in Fig. 1 eine Sicherheitsüberwachungseinheit 46 darge­ stellt, der eine im Verknüpfungspunkt 70 aus der Leitung 36 abgelei­ tete Leitung 72, eine im Verknüpfungspunkt 74 aus der Leitung 26 ab­ geleitete Verbindungsleitung 76 sowie über den Verbindungspunkt 78 die Leitung 32 zugeführt wird. Die Ausgangsleitung der Sicherheits­ überwachungseinheit 46 bildet die Leitung 52, die im Verknüpfungspunkt 80 geteilt und der Sollwertbildungseinheit 42, der Regelein­ heit 44 und/oder der Endstufe 56 zugeführt wird. Der Steuerungsblock 48 besitzt als Eingangssignale die Leitung 30, die im Verbindungs­ punkt 78 aus der Leitung 32 abgeleitete Verbindungsleitung 82, die im Verknüpfungspunkt 84 aus der Leitung 50 abgeleitete Verbindungs­ leitung 86 sowie die im Verknüpfungspunkt 92 aus der Leitung 72 ab­ geleitete Leitung 94. Die Ausgangsleitung 88 des Steuerungsblocks 48 verbindet diesen mit der Sicherheitsüberwachungseinheit 46, während eine zweite Ausgangsleitung 90 den Steuerungsblock 48 mit der Soll­ wertbildungseinheit 42 verknüpft.

Die Funktionsweise des Blockschaltbilds nach Fig. 1 ergibt sich aus der folgenden Beschreibung. Die Sollwertbildungseinheit 42 bildet in Abhängigkeit ihrer Eingangssignale, insbesondere die über die Lei­ tung 26 von der Meßeinrichtung 20 übermittelte Stellung des vom Fah­ rer betätigbaren Bedienelements, einen Sollwert für die Lage des leistungsbestimmenden Elements 64 bzw. des Stellelements 60, der über die Leitung 50 der Regeleinheit 44 zugeführt wird. Weitere Be­ triebsgrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs, die bei der Bildung des Sollwerts Berücksichtigung finden, werden von den Meßeinrichtungen 12 bis 14 über die Leitungen 16 bis 18 der Sollwertbildungseinheit 42 zugeführt. Diese Betriebsgrößen sind ins­ besondere Drehzahl, Motortemperatur, Batteriespannung, Steuersignale für einen Antriebsschlupfregel- (ASR) oder Motorschleppmoment­ regel-(MSR)-Eingriff, Fahrzeuggeschwindigkeit etc. Die Regeleinheit 44 empfängt über die Leitung 50 den derart gebildeten Sollwert und vergleicht diesen mit der über die Leitung 36 anliegenden, von der Meßeinrichtung 38 erfaßten Stellung des leistungsbestimmenden Ele­ ments 64 bzw. des Stellelements 60. Abhängig von der Differenz die­ ser beiden Signale bildet die Regeleinheit 44 ein Ansteuersignal im Sinne einer Regelung des Ist- auf den Sollwert, welches über die Leitung 54, die Endstufe 56, die Ausgangsleitung 58 an das elek­ trisch betätigbare Stellelement 60, an den Stellmotor 61, zur Verän­ derung der Stellung des leistungsbestimmenden Elements 64 abgegeben wird.

Im folgenden werden beispielhaft einige vorteilhafte Funktionen der Sicherheitsüberwachungseinheit 46 dargestellt. In weiteren, nicht näher beschriebenen Ausführungen kann es aufgrund anderer Randbedin­ gungen vorteilhaft sein, daß zusätzlich zu den beschriebenen Über­ prüfungen Plausibilitätsvergleiche zwischen geeigneten Signalen zur Überprüfung der korrekten Funktion der elektronischen Motorsteuerung vorgenommen oder einige der in folgenden skizzierten Überprüfungen nicht durchgeführt werden.

Der Sicherheitsüberwachungseinheit 46 nach Fig. 1 werden die Stel­ lung des Stellelements 60 bzw. des leistungsbestimmenden Elements 64, die des vom Fahrer betätigbaren Bedienelements 24 sowie den Sig­ nalzustand des Sicherheitsmittels 34 repräsentierende Signale zuge­ führt, wobei sich der Signalzustand des Sicherheitsmittels in einer vorbestimmten Stellung des Stellelements bzw. im Falle eines elek­ tro-mechanischen Gaspedals der eingangsgenannten Art bei einer be­ stimmten Kombination der Fahrpedal- und Stellelementstellung zu­ einander ändert.

Über ihre Ausgangsleitung 52 gibt die Sicherheitsüberwachungseinheit 46 ein Alarmsignal ab, wenn beispielsweise Stellungssignalwerte des Bedienelements und die des Stellelements bzw. der Signalzustand des­ sen Sicherheitsmittel zueinander nicht plausibel sind, d. h. wenn bei z. B. bei nicht betätigtem Fahrpedal das Stellelement betätigt ist. Ferner wird ein ein Alarmsignal dann abgegeben, wenn der Signalzu­ stand des Sicherheitsmittels mit dem Stellungssignalwert des Stell­ elements nicht plausibel ist, d. h. wenn z. B. der Stellungssignalwert ein betätigtes Stellelement und der Signalzustand des Sicherheits­ mittel ein nicht betätigtes Stellelement anzeigt.

Bei einem elektro-mechanischen Gaspedal mit dem in der DE-Patentan­ meldung P 40 05 593 beschriebenen mitgeführten Sicherheitskontakt wird ein Alarmsignal abgegeben, wenn gegenüber dem Normalbetrieb ein geänderter Signalzustand des Sicherheitsmittels erkannt wurde.

Ein Alarmsignal über die Leitungen 62 führt beispielsweise zum An­ halten der Reglereinheit 44, zu einer Funktionseinschränkung der Sollwertbildungseinheit 42, zum Abschalten der Endstufe 56 und/oder zu anderen, bekannten Notfahr- oder Notabschaltmaßnahmen.

Der Steuerungsblock 48 zur Erfassung der Signalzustandsänderung ist aktiv, wenn keiner der vom Block 28 erfaßten Sonderbetriebszustände vorliegt und Sollwert oder Fahrpedalstellung vorbestimmte Werte an­ genommen haben.

Im Falle eines elektromechanischen Gaspedal mit mitgeführtem Sicher­ heitskontakt wird der Steuerungsblock 48 aktiv, wenn kein MSR-Ein­ griff, keine Fahrgeschwindigkeitsregelung stattfindet, die Brenn­ kraftmaschine nicht im Notfahrbetriebszustand ist und Start- und Nachstartphase abgeschlossen ist. Ferner muß der Sollwert bzw. die Stellung des Bedienelements einen vorgegebenen Schwellwert im Be­ reich der Vollaststellung überschreiten.

Handelt es sich beispielsweise um ein Sicherheitsmittel, welches seinen Signalzustand in einer Teillast- oder Leerlaufstellung des Stellelements 60 ändert, ist anstelle der letzten Bedingung das Vor­ liegen eines Schubbetriebszustandes beispielweise über ein losgelas­ senes Fahrpedal und eine Drehzahlbedingung zu berücksichtigen. Dann kann der Steuerungsblock 48 im Rahmen eines Testzyklus aktiv sein.

Über die Leitung 82 wird der Signalzustand des Sicherheitsmittels übermittelt und bei Aktivierung des Steuerungsblocks 48 über die Leitung 88 die Sicherheitsüberwachungseinheit 46 gesperrt. Die er­ findungsgemäße Vorgehensweise besteht unter anderem darin, die Soll­ wertbildungseinheit 42 so zu beeinflussen, daß das Sicherheitsmittel 34 seinen Signalzustand durch entsprechende Betätigung des Stellele­ ments 60 über den Regler 44 ändert. Wird diese Signalzustandsände­ rung 42 erkannt, so wird zunächst die Sollwertbildungseinheit derart beeinflußt, daß das Stellelement 60 wieder in die Richtung betätigt wird, in der eine erneute Signalzustandsänderung des Sicherheitsmit­ tels 34 zu erwarten ist. Wird die zweite Signalzustandsänderung über die Leitung 82 erkannt, so wird die dann vorliegende Position des Stellelements 60 als Position der Signalzustandsänderung des Sicher­ heitsmittels 34 festgelegt und über die Leitung 88 und die Leitung 90 in der Sicherheitsüberwachungseinheit 46 bzw. der Sollwertbil­ dungseinheit 42 abgespeichert.

Eine detailliertere Beschreibung der Funktionsabläufe im Steuerungs­ block 48 am Beispiel eines elektromechanischen Gaspedals im Rahmen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erfolgt anhand des Flußdia­ gramms nach Fig. 2 sowie der Zeitdiagramme nach Fig. 3.

Neben den beschriebenen Funktionen kann in einem Ausführungsbeispiel die elektronische Motorsteuerung 10 auch die aus dem Stand der Tech­ nik bekannten Funktionen, wie Kraftstoffzumessung oder Zündzeit­ punktseinstellung, vornehmen.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Struktur eines Rechen­ programms zur Durchführung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise am Beispiel des aus der deutschen Patentanmeldung P 40 05 593 bekannten Schaltkontakts skizziert, der ungewollt aufgrund von Toleranz- oder Alterungserscheinungen öffnet, wenn sich das System in seiner Vollastposition befindet.

Nach Start bzw. Aufruf dieses Programmteils und Initialisierung der verwendeten Zähler und Parameter wird in einem Abfrageschritt 100 überprüft, ob die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Vorgehens­ weise notwendigen Bedingungen vorliegen. In dem oben genannten, be­ vorzugten Ausführungsbeispiel sind dies die Bedingungen, daß Start- bzw. Nachstartphase abgeschlossen sind, die ggf. vorhandenen Zusatzfunktionen, Motorschleppmomentregelung (MSR) und Fahrgeschwin­ digkeitsregler nicht aktiv sind, daß die Brennkraftmaschine sich nicht aufgrund eines Fehlerzustandes in einem Notfahrbetrieb befin­ det und daß der vom Fahrer vorgegebene Sollwert für die Stellung des leistungsbestimmenden Elements einen vorgegebenen, im Bereich des Vollastanschlages liegenden Grenzwert überschritten hat. Dieser Grenzwert ist derart gewählt, daß die Sollwertvorgabe des Fahrers einen Wert annimmt, der eine Stellung des leistungsbestimmenden Ele­ mentes bzw. des Stellelements zur Folge hat, bei der der Sicher­ heitskontakt im Normalbetrieb unter Berücksichtigung aller Tole­ ranz- oder Alterungserscheinungen sicher nicht öffnet.

Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, so wird der Programmteil been­ det, im anderen Fall wird im Abfrageblock 102 der Schaltzustand des Kontaktes überprüft. Ist der Schalter geschlossen, so besteht beim Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit dem elektro-mechanischen Gaspedal keine Notwendigkeit zur Erfassung der Position der Signal­ zustandsänderung. Der Programmteil wird daher beendet.

Bei Erfassung einer Signalzustandsänderung, die im Teillast- oder Leerlaufbereich stattfindet, kann es wünschenswert sein auf diese Bedingung zu verzichten und den in Fig. 2 geschilderten Programmteil im Rahmen eines Testzyklus, beispielweise im Schubbetrieb, auszufüh­ ren.

Wird in Abfrageschritt 102 festgestellt, daß der Sicherheitsschalter geöffnet ist, und somit möglicherweise ein Fehlerzustand angezeigt wird, wird im Schritt 104 mit dem Blockieren der Reaktion der Si­ cherheitsüberwachung und dem Starten eines ersten Zählers fortgefah­ ren.

Die darauf folgenden Schritte 106 bis 112 beschreiben ein zeitabhän­ giges, rampenförmiges Zurückfahren des Stellelements, bis eine Ände­ rung des Signalzustandes des Sicherheitsschalters erkannt oder der oben geschilderte Schwellwert erreicht worden ist.

Im Schritt 106 wird der Sollwert um einen vorgegebenen Wert Δ 1 er­ niedrigt, wenn ein vorgegebenes Zeitintervall (nt) abgelaufen ist. Im Schritt 108 findet eine erneute Überprüfung der eingangs aufge­ führten Bedingungen statt, wobei bei einer zwischenzeitlich erfolg­ ten Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine der Pro­ grammteil beendet wird. Im gegenteiligen Fall wird im Schritt 110 der Signalzustand des Sicherheitsschalters auf eine zwischenzeitlich erfolgte Änderung überprüft, d. h. ob er vom offenen in den geschlos­ senen Zustand überführt worden ist. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt 112 der aktuelle Sollwert mit einem Schwellwert verglichen, der im Bereich des Vollastwertes liegt und alle Toleranz- oder Alte­ rungserscheinungen berücksichtigt. Hat der Sollwert diesen Wert nicht erreicht, wird mit Schritt 106 der Sollwert erneut um den vor­ gegebenen Wert Δ 1 erniedrigt, wenn das nächste Zeitintervall (nt) abgelaufen ist. Durch diese Maßnahmen entsteht ein schrittweises Verringern des Sollwert und somit der Stellelementposition zu vorge­ gebenen Zeitintervallen, wie es nachfolgend anhand von Fig. 3 dar­ gestellt ist. Hat sich der Signalzustand des Sicherheitsschalters nicht geändert, obwohl der Sollwert die im Schritt 112 vorgegebene Schwelle erreicht oder unterschritten hat, so wird davon ausgegan­ gen, daß ein Fehlerzustand des Systems vorliegt, da der Sicherheits­ schalter sich nicht schließt. Im Schritt 114 wird somit auf Schritt 112 folgend die entsprechend vorgesehene Sicherheitsreaktion durch­ geführt, die in der Regel in einem Abschalten der Kraftstoffzufuhr oder in einer Begrenzung des Sollwertes, der Stellelementstellung und/oder der Kraftstoffmenge auf einen vorgegebenen Wert umfaßt, so daß ein Notfahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird. Nach Schritt 114 wird der Programmteil beendet.

Wurde im Laufe der Schleife der Schritte 106 bis 112 im Abfrage­ schritt 110 eine Änderung des Signalzustandes des Sicherheitsschal­ ters erkannt, so wird durch Schritt 115 abgefragt, ob die Stellung des Stellelements der durch den Sollwert vorgegebenen entspricht. Ist dies der Fall, wird im Schritt 116 ein zweiter Zähler (T) ge­ startet und eine zweite Schleife, welche die Schritte 118 bis 122 umfaßt, eingeleitet. Diese Schleife führt zu einer zeitabhängigen schrittweisen Annäherung des Sollwerts bzw. der Stellelementposition an die Position, bei der sich eine Änderung des Schaltzustandes des Schalters vom geschlossenen in den offenen Zustand ereignet. In Schritt 118 wird die Position des Stellgliedes um einen vorgegebenen Wert Δ 2, der vorteilhafterweise kleiner als der Wert Δ 1 ist, er­ höht, wenn ein vorgegebenes Zeitintervall (NT) abgelaufen ist. Dabei ist zu beachten, daß infolge der Systemverzögerungszeit das Zeitin­ tervall NT länger als das Zeitintervall nt ist, so daß das Stell­ glied der zeitabhängigen stufenförmigen Veränderung des Sollwertes synchron folgt. In Schritt 120 findet entsprechend Schritt 100 oder 108 die Überprüfung der Bedingungen zur Durchführung der erfindungs­ gemäßen Vorgehensweise statt. Sind diese Bedingungen nicht mehr er­ füllt, wird der Programmteil beendet. Im anderen Fall wird im Schritt 122 die Änderung des Signalzustandes des Schalters erfaßt. Befindet sich der Schalter noch im geschlossenen Zustand, d. h. hat sich gegenüber der Situation nach Schritt 112 nichts geändert, so wird die Schleife der Schritte 118 bis 122 wiederholt. Hat eine Sig­ nalzustandsänderung stattgefunden, so wird im Schritt 124 Sollwert und/oder die Position des Stellelements bei Änderung des Signalzu­ standes abgespeichert, und die Vollastposition des Stellelements auf einen Wert begrenzt, der um Δ 2 unterhalb der Position liegt, die die Drosselklappe hatte, als die Signalzustandsänderung erkannt wur­ de. Ferner wird aus Diagnosegründen eine Marke gesetzt, die anzeigt, daß der Sicherheitsschalter aufgrund von Toleranz- oder Alterungser­ scheinungen geöffnet wurde. Nach Schritt 124 wird der Programmteil beendet.

Die Schritte 108 und 120 sind in einem weiteren Ausführungsbeispiel nicht vorhanden.

Wie anhand Fig. 3 dargestellt, ist die mittlere Steigung der Rampe beim Zurückfahren der Drosselklappe steiler als beim Wiederanfahren des Schaltpunktes des Sicherheitsschalters. Dies liegt darin begründet, daß das Zurückfahren, d. h. das Schließen des Sicherheitsschal­ ters, aus Sicherheitsgründen schneller erfolgen muß, so daß bei einem möglicherweise vorhandenen Fehlverhalten des Systems eine Sicher­ heitsreaktion nach Ablauf einer gewissen Zeit erfolgen kann. Das Wiederöffnen des Stellgliedes muß dagegen so langsam erfolgen, daß ein genaues Erfassen der Signalzustandsänderung bzw. Schaltpunktes möglich ist. Die mittlere Steigung dieser Rampe ist daher so zu wäh­ len, daß die Position des Stellgliedes den vorgegebenen Änderungen der Sollwertvorgabe folgen kann. D.h. das Zeitintervall NT muß so gewählt werden, daß eine Änderung der Stellelementposition erst dann erfolgt, wenn die aktuelle Stellelementposition die vorgegebene, ge­ änderte Position erreicht hat.

Fig. 3 veranschaulicht die erfindungsgemäßen Maßnahmen und die Wir­ kungsweise des Flußdiagramms nach Fig. 2 anhand von charakteristi­ schen Signalverläufen, die in Fig. 3 nicht maßstäblich aufgezeich­ net sind.

Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm, bei welchem auf der vertikalen Achse Stellgliedstellung und Sollwert repräsentierende Werte (α) aufge­ tragen sind, während auf der horizontalen Achse die Zeit aufgetragen ist. Dabei zeigt die gestrichelte Linie den vom Fahrer über das be­ tätigbare Bedienelement vorgegebenen Sollwert, d. h. den Fahrer­ wunsch. Die obere strichpunktiert dargestellte Linie stellt die Schaltschwelle des Sicherheitskontaktes dar, welche zur Verdeutli­ chung eingezeichnet ist. Die untere, strichpunktierte Linie repräsentiert die im Schritt 110 überprüfte Toleranzschwelle des Sollwer­ tes. Die durchgezogene Linie entspricht der aktuellen Stellelemente­ position, während der gepunktete Signalverlauf den zeitlichen Ver­ lauf des beeinflußten Sollwertes darstellt.

Nachdem der Fahrer durch Betätigung des Bedienelementes den Sollwert auf seinen Vollastwert eingestellt hat und das Stellelement diesem Fahrerwunsch folgt, wird zum Zeitpunkt t₀ das Öffnen des Sicher­ heitsschalters erkannt. Dies hat zur Folge, daß, unter der Voraus­ setzung, daß die oben genannten Bedingungen vorliegen, der Sollwert des Systems derart gesteuert wird, daß das Stellelement im Sinne ei­ nes Schließens beeinflußt wird. Wie oben geschildert wird der Soll­ wert zeitlich in Stufen um einen vorgegebenen Wert Δ 1 je Zeitin­ tervall nt reduziert. Die Systemverzögerung führt zu einem zeitver­ zögerten Nachlaufen des Stellelements. Zum Zeitpunkt t₁ wird ein erneutes Schließen des Sicherheitsschalters erkannt und die Manipu­ lation des Sollwertes gestoppt. Zum Zeitpunkt t₂ erreicht die ak­ tuelle Position des Stellelements den Sollwert. Danach wird gemäß Fig. 2 das Stellelement wieder im Sinne einer Öffnung beeinflußt. Mit Ablauf von Zeitintervallen NT, welche wesentlich länger als die Zeitintervalle nt sind, wird der Sollwert um einen vorgegebenen Wert Δ 2 erhöht. Die Stellelementeposition folgt der veränderten Vorgabe des Sollwertes, so daß nach Beendigung eines jeden Zeitin­ tervalls NT die aktuelle Stellelementeposition der vorgebenen ent­ spricht. Zum Zeitpunkt t₃ wird ein erneutes Öffnen des Schalters erkannt. Aufgrund der geeigneten Wahl des Zeitintervalls NT sowie des Inkrements Δ 2 kann davon ausgegangen werden, daß bei der zum Zeitpunkt t₃ vorliegende Stellelementeposition die Signalzustands­ änderung des Sicherheitsmittels stattfindet. Dieser Wert wird daher als Schaltpunkt des Sicherheitsmittels abgespeichert. Ferner wird nach Ablauf des gegenwärtigen Zeitintervalls NT der Sollwert um Δ 2 erniedrigt, und die Stellelementeposition bzw. der Sollwert auf die­ sen Wert begrenzt. Ein Überschreiten dieses Grenzwerts durch den Fahrerwunsch wird daher unmöglich. Das Stellelement kann daher wäh­ rend dieses Betriebszyklus den vorgegebenen Begrenzungswert nicht überschreiten, d. h. der Schalter kann aufgrund von Toleranz- und Alterungserscheinungen nicht öffnen.

Wird in einem der nächsten Betriebszyklen der Brennkraftmaschine dieser Begrenzungswert erreicht, so wird das Öffnen des Stellele­ ments fortgesetzt, um eine möglicherweise zwischenzeitliche Verände­ rung der Signalzustandsänderungsposition zu erfassen. Weicht der auf die oben geschilderte Weise erfaßte Begrenzungswert in einem späte­ ren Betriebszyklus vom gespeicherten um einen vorgegebenen Wert ab, so wird der gespeicherte durch den neuen ersetzt.

Befindet sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand, der durch eine abgesunkene Batteriespannung gekennzeichnet ist, so er­ gibt sich eine vergrößerte Verzögerungszeit zwischen Sollwertände­ rung und Stellelementepositionsänderung. Daher sind in einem derar­ tigen Betriebszustand zusätzliche Maßnahmen vorzunehmen. Diese be­ stehen vorzugsweise darin, den Sollwert des Systems auf den in Fig. 3 eingezeichneten unteren Schwellwert, der unter Berücksichtigung für Toleranzen- und Alterungserscheinungen vorgegeben wurde, zu be­ grenzen. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit ist, die Steigungs­ änderung des Sollwertes oberhalb dieser Schwelle derart zu begren­ zen, daß eine zu große Differenz zwischen Sollwertverlauf und Stell­ elementepositionsverlauf vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist vorstehend anhand des aus der deutschen Patentanmeldung P 40 05 593 bekannten Sicherheits­ schalters, der aus Toleranz- und Alterungserscheinungen in der Vollastposition des Stellgliedes ungewollt öffnen kann, beschrieben.

Diese Vorgehensweise ist in vorteilhafter Weise zur genauen Bestim­ mung einer Signalzustandsänderung eines Schalters, welcher als Si­ cherheitsmittel in einem elektronischen Motorsteuerungssystem dient, übertragbar. Die oben geschilderte Vorgehensweise ist dann beispiels­ weise im Rahmen eines Testzyklus im Schubbetrieb der Brennkraft­ maschine durchzuführen, wobei die einzelnen Schritte entsprechend abzuwandeln sind, und der gespeicherte Wert der tatsächlichen Signal­ zustandsänderung bei Plausibilitätsvergleichen des Signalzustandes mit einem entsprechenden Stellungssignal berücksichtigt wird, indem der Stellungswert, bei dem eine Signalzustandsänderung stattfinden sollte, entsprechend korrigiert wird.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme ergibt sich im Zusammenhang mit dem Fahrpedalstellungsgeber mit Si­ cherheitsmitteln bei deren Einstellung am Ende des Herstellungs­ prozesses eines Kraftfahrzeugs.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine,

• - mit einer elektronischen Steuer-/und Regeleinheit,
• - mit einem betätigbaren, auf die Betriebsgröße einwirkendem Stell­ element, welches abhängig von wenigstens einer Betriebsgröße durch die elektronische Steuer-/und Regeleinheit beeinflußt wird,
• - mit wenigstens einem Sicherheitsmittel, das in vorbestimmten Posi­ tionen des Stellelements seinen Signalzustand ändert,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - Mittel vorgesehen sind, welche in vorgegebenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs die Position des Stellelements zur Erfassung der Signalzustandsänderung des Si­ cherheitsmittels unabhängig von der die Position des Stellelements festlegende, wenigstens eine Betriebsgröße steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Si­ cherheitsmittel mit dem Stellelement einer elektronischen Motor­ leistungssteuerung verbunden ist und in einer bestimmten Position des Stellelements seinen Signalzustand in Form einer Schaltfunktion ändert.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sicherheitsmittel mit dem Stellelement eines elektromechanischen Gaspedals verbunden sind und bei einer bezüglich der Stellung des Fahrpedals vorgegebenen Stellung des Stellelements ihren Signalzustand in Form einer Schaltfunktion ändern.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vorgesehenen Mittel folgende Schritte durch­ führen:

• - Steuern des Stellelements im vorgegebenen Betriebszustand im Sinne einer Änderung des Signalzustands des Sicherheitsmittels,
• - Erkennen der Signalzustandsänderung,
• - Steuern des Stellelements im Sinne einer erneuten Signalzustands­ änderung,
• - Erkennen dieser Signalzustandsänderung,
• - Festhalten des dann vorliegenden Positionswertes.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel bei erkannter Änderung des Signalzu­ standes die Position des Stellelements unabhängig von der wenigstens einen Betriebsgröße im Sinne einer erneuten Änderung des Signalzu­ standes verändern und bei erkannter erneuter Änderung das Stellele­ ment im Sinne einer dritten Signalzustandsänderung steuern und die Position des Stellelements bei erkannter dritter Signalzustandsände­ rung festhalten.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung des Stellelements durch entsprechende Beeinflussung des Sollwertes erfolgt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der vorbestimmte Betriebszustand der Schub- und/oder der Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung der Stellelementeposition durch zeitabhängige Rampen und/oder stufenförmig erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung der Stellelementeposition im Sinne der Herbeiführung der ersten bzw. zweiten Signalzustandsänderung mit unterschiedlicher Rampensteigung und/oder unterschiedlicher Stufenform, -höhe und -länge erfolgt als die Steuerung zum Herbeiführen der zweiten bzw. dritten Signalzustandsänderung.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Zusammenhang mit einem elektromechanischen Gas­ pedal, welches über einen mitgeführtem Sicherheitskontakt verfügt, der in einem Signalzustand ein Fehlverhalten anzeigt, die Steuerung des Stellelements im Vollastbetriebszustand erfolgt, wenn dieser Signalzustand vorliegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwelle definiert ist, bei deren Erreichen ohne Erkennen einer Sig­ nalzustandsänderung ein Notfahrbetrieb eingeleitet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert auf den festgehaltenen Positionswert begrenzt wird und daß bei Erreichen dieses Begrenzungwerts in einem darauffolgenden Be­ triebszyklus eine erneute Erfassung der Signalzustandsänderung durchgeführt wird, wobei ein neuer Wert festgehalten wird, wenn die­ ser neue Wert vom festgehaltenen abweicht.