-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Steuern
der Drosselöffnung
eines Kraftfahrzeugmotors, und insbesondere auf eine Steuereinrichtung
zum winkelmäßigen Bewegen
eines Drosselventils mit einem Schrittmotor, um die Öffnung des
Drosselventils zu steuern, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Im
allgemeinen sind ein Drosselventil und ein Gaspedal in einem Kraftfahrzeug
betriebsmäßig durch
ein Verbindungselement und/oder ein Kabel miteinander verbunden.
Wenn das Gaspedal durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs niedergedrückt wird, wird
das Drosselventil betätigt
und seine Öffnung wird
durch das Gaspedal gesteuert.
-
Eine
weitere Drosselventilöffnungssteuereinrichtung
verwendet einen mit einem Drosselventil gekoppelten Schrittmotor.
Der Schrittmotor wird in Abhängigkeit
von Motorbetriebszuständen
und davon, wie stark ein Gaspedal niedergedrückt wird, zum Steuern der Drosselöffnung gesteuert.
Eine derartige Drosselöffnungssteuereinrichtung
ist z.B. in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 60-35141 offenbart.
-
Gemäß dieser
offenbarten Einrichtung wird ein Steuerwert in vorbestimmten periodischen
Intervallen in Abhängigkeit
des Niederdrückens
des Gaspedals und von Motorbetriebszuständen berechnet, und eine Anzahl
von Befehlsimpulsen zum Drehen des Schrittmotors wird in jeder der
Perioden abgegeben, um das Drosselventil zu betätigen.
-
Die
offenbarte Einrichtung weist das Problem auf, daß die Einstellung der Ausgabe
der Befehlsimpulse zum Steuern des Schrittmotors nicht festgelegt ist,
und ein nächster
Befehlsimpuls kann ausgegeben werden, während der Schrittmotor durch
vorhergehende Befehlsimpulse gedreht wird. Im allgemeinen kann die
momentane Winkelstellung des Schrittmotors; d.h. die momentane Drosselöffnung,
durch Zählen
der Anzahl der ausgegebenen Befehlsimpulse erfaßt werden. Wenn jedoch ein
nächster
Befehlsimpuls abgegeben wird, während
der Schrittmotor gedreht wird, ist es schwierig die momentane Winkelstellung
des Schrittmotors selbst durch Zählen
der Anzahl der ausgegebenen Befehlsimpulse genau zu erfassen. Um
dieses Problem zu lösen
ist es notwendig, einen Stellungsdetektor und eine durch Rückkopplung
erfaßte
Stellungsinformation zu verwenden.
-
Aus
der
JP 02037133 A ist
eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bekannt. Diese ist dazu ausgebildet, die an den
Schrittmotor abzugebenden Befehlsimpulse in jeder Berechnungsperiode
zu berechnen, die Anzahl der Befehlsimpulse auf eine Anzahl einzuschränken, welche
in einer nächsten
Berechnungsperiode ausgegeben werden kann, und die beschränkte Anzahl
von Befehlsimpulsen in einer Anfangsphase der nächsten Berechnungsperiode auszugeben.
-
Das
vorgeschlagene Verfahren ist in der Lage zu verhindern, daß ein nächster Befehlsimpuls ausgegeben
wird, während
der Schrittmotor betrieben wird, und ermöglicht es, die Winkelstellung
des Schrittmotors auf der Grundlage der ausgegebenen Befehlsimpulse
zu erfassen. Daher kann die Drosselöffnung lediglich auf der Grundlage
der ausgegebenen Befehlsimpulse bestimmt werden, was einen Stellungsdetektor
unnötig
macht und die Steuereinrichtung vereinfacht.
-
Die
JP 03061640 A offenbart
ein System, bei dem ein Mikrocomputer die Zeitdauer zum Antreiben eines
Schrittmotors überwacht.
Wenn diese Zeitdauer mit einer Resonanzzeit des Schrittmotors übereinstimmt,
wird das den Schrittmotor antreibende Ausgangssignal unterdrückt, um
eine Resonanzanregung des Schrittmotors zu verhindern.
-
Die
JP 03061639 A offenbart
ein System, bei dem ein Mikrocomputer eine Zykluszeit oder ein Intervall
zwischen Schaltpunkten von Schrittmotorantriebssignalen überwacht.
Wenn die Zykluszeit mit einer Resonanzzeit des Schrittmotors übereinstimmt, wird
das den Schrittmotor antreibende Ausgangssignal unterdrückt, um
eine Resonanzanregung des Schrittmotors zu verhindern.
-
In
der
JP 03061652 A wird
die Zeitsteuerung zum Erfassen eines aktuellen Drosselventil-Öffnungsgrades
durch die Drosselöffnungs-Erfassungsvorrichtung
und zum Einlesen des erfassten Werts in einen Mikrocomputer synchronisiert
mit der Zeitsteuerung zum Ausgeben eines Schrittmotorantriebssignals,
um die Genaugikeit der Drosselventilsteuerung zu verbessern.
-
Die
JP 61138855 A beschreibt
eine Vorrichtung, bei der die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl
und der Ziel-Drehzahl
die Grundlage für die
Ansteuerung eines Schrittmotors bildet, wenn die Ist-Drehrichtung
der Ziel-Drehrichtung entspricht. Ist die Ist-Drehrichtung der Ziel-Drehrichtung
entgegengesetzt, wird die Ziel-Drehzahl auf null gesetzt.
-
Die
EP 0 465 857 A2 offenbart
ein Drossel-System, bei dem für
die Erzeugung einer virtuellen Drosselklappenstellung ein Auf-/Ab-Zähler eingesetzt
wird, wobei diese Stellung in einem Regelkreis anstatt der tatsächlichen
Stellungsrückkopplung durch
einen Positionssensor verwendet werden kann. Im Speziellen erzeugt
ein Oszillator ein periodisches Taktsignal, das in einen Folgeregler
eingegeben wird. Der Folgeregler empfängt ferner ein Richtungssignal,
das gemeinsam mit dem periodischen Taktsignal dem Folgeregeler den
Befehl erteilt, einen an einer Drosselklappe angebrachten Schrittmotor über eine
bestimmte Anzahl von Schritten in eine angezeigte Richtung zu bewegen.
Das Richtungssignal und das Taktsignal werden ferner von dem Auf-/Ab-Zähler empfangen,
der ein digitales Wort erzeugt, das in die durch das Richtungssignal
angezeigte Richtung aktualisiert ist und das durch das Taktsignal
getaktet wird. Dieses digitale Wort wird zur Erzeugung des Richtungssignals
durch einen Komparator mit einem elektrischen Drosselklappen-Steuersignal
verglichen. Die Drosselklappe bewegt sich in der Folge als Reaktion
auf das elektrische Steuersignal.
-
Die
US 4,765,295 offenbart ein
System, bei welchem eine Referenz-Drosselventilöffnung in Abhängigkeit
der Gaspedalstellung und einer Referenzöffnungsgröße festgelegt wird. Eine Grenz-Drosselventilöffnung wird
in Abhängigkeit
der Gaspedalstellung und wenigstens eines oberen Grenzöffnungskennwerts
und eines unteren Grenzöffnungskennwerts
festgelegt. Eine Ziel-Drosselventilöffnung wird aufgrund
der Beziehung zwischen der Referenz-Drosselventilöffnung und
einer Grenz-Drosselventilöffnung in
Verbindung mit dem Inhalt eines beliebig wählbaren Kennwertbefehls berechnet.
Hierdurch wird das Drosselventil derart angetrieben, dass es die
Abweichung zwischen der tatsächlichen
Drosselventilöffnung
und der Ziel-Drosselventilöffnung verkleinert.
-
Schrittmotoren
weisen aufgrund ihres Aufbaus den Nachteil einer mechanischen Resonanz
bei einer bestimmten Frequenz auf. Wie in 8 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt,
verliert der Schrittmotor Schritte, das heisst, dass nicht alle
dem Schrittmotor befohlenen Schritte ausgeführt werden, und sein Drehmoment
T fällt
steil ab, wenn die Frequenz f der an den Schrittmotor angelegten
Befehlsimpulse mit einer Resonanzfrequenz f1 übereinstimmt. Um zu verhindern,
daß der
Schrittmotor Schritte verliert, wird das Intervall der Befehlsimpulse derart
ausgewählt,
daß die
Frequenz f der Befehlsimpulse sich von der Resonanzfrequenz f1 unterscheidet.
-
Wie
oben beschrieben, wird das Intervall der Befehlsimpulse derart ausgewählt, daß die Frequenz f
der Befehlsimpulse sich von der Resonanzfrequenz f1 unterscheidet.
In dem Fall, in dem die Befehlsimpulse in jeder Berechnungsperiode
berechnet werden und in einer Anfangsphase einer nächsten Berechnungsperiode
ausgegeben werden, wird jedoch während
der Zeitdauer ab dem Beenden des Ausgebens der Steuerimpulse in
einer Berechnungsperiode bis zum Beginn des Ausgebens der nächsten Befehlsimpulse
in einer nächsten
Berechnungsperiode keine Steuerung durchgeführt. Diese Zeitdauer ist gleich
der Differenz zwischen der Länge
einer Berechnungsperiode und einer Zeit, die erforderlich ist, um
die Befehlsimpulse während
der Berechnungsperiode auszugeben, und ändert sich mit der Anzahl der Befehlsimpulse.
Daher kann die der Zeitdauer entsprechende Frequenz mit der Resonanzfrequenz des
Schrittmotors übereinstimmen.
Wenn die der Zeitdauer entsprechende Frequenz mit der Resonanzfrequenz übereinstimmt,
kann der Schrittmotor Schritte verlieren und kann daher nicht zufriedenstellend
gesteuert werden.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung derart
weiterzubilden, dass bei der Durchführung von Drossel-Stellvorgängen die Ausgabe
von Impulsen während
eines Befehlsintervalls an einen bezüglich der Drosselklappe angeordneten
Schrittmotor derart gesteuert wird, dass der Schrittmotor alle Impulse
im Befehlsintervall vollständig
verarbeiten kann.
-
Um
die Aufgabe zu lösen,
wird eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen.
-
Um
die Drosselöffnung
mit der Drosselöffnungssteuereinrichtung
zu steuern, wird eine Ziel-Drosselöffnung auf der Grundlage der
von dem Gashebelbetätigungserfassungsmittel
und dem Motorbetriebszustandserfassungsmittel erfaßten Werte
aufgestellt, und dann werden in jeder Berechnungsperiode an den
Schrittmotor anzulegende Befehlsimpulse berechnet, welche erforderlich
sind, um eine momentane Drosselöffnung
der Ziel-Drosselöffnung
anzugleichen. Danach wird ein Zeitintervall berechnet, welches vom
Beenden des Ausgebens der berechneten Befehlsimpulse, welche seit
dem Beginn einer nächsten
Berechnungsperiode ausgegeben worden sind, bis zu dem Ende der Berechnungsperiode
dauert. Insbesondere wird ein Zeitintervall von einem letzten Impuls
der Befehlsimpulse bis zu einem ersten Impuls der nächsten Befehlsimpulse berechnet.
-
Dann
wird bestimmt, ob das berechnete Zeitintervall einen Wert aufweist,
welcher innerhalb des vorbestimmten Zeitbereichs liegt, in welchem
der Schrittmotor Schritte verlieren würde. Wenn das berechnete Zeitintervall
einen Wert aufweist, welcher innerhalb des Zeitbereichs liegt, dann
werden die Befehlsimpulse derart korrigiert, daß das berechnete Zeitintervall
auf einen Wert korrigiert wird, welcher außerhalb des vorbestimmten Zeitbereichs
liegt. Die korrigierten Befehlsimpulse werden in einer Anfangsphase
der nächsten
Berechnungsperiode ausgegeben. Der vorbestimmte Zeitbereich ist
ein Zeitbereich, welcher einem Resonanzfrequenzbereich entspricht,
in welchem der Schrittmotor Schritte verlieren würde. Wenn die Befehlsimpulse
derart korrigiert werden, wird verhindert, daß die Frequenz von dem letzten
Impuls der Befehlsimpulse zu dem ersten Impuls der nächsten Befehlsimpulse
einen Wert aufweist, der gleich oder nahe bei der Resonanzfrequenz
ist, so daß zuverlässig verhindert
wird, daß der Schrittmotor
Schritte verliert.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert, welche
anhand eines Beispiels eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellen.
-
1 ist
ein Konzept-Blockdiagramm einer Drosselöffnungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
2 ist
ein Blockdiagramm der Drosselöffnungssteuereinrichtung,
-
3 ist
ein Blockdiagramm einer Steuereinheit der Drosselöffnungssteuereinrichtung;
-
4 bis 6 sind
ein Flußdiagramm
einer Steuerabfolge, welche durch die Drosselöffnungssteuereinrichtung ausgeführt wird;
-
7 ist
ein Zeitdiagramm, welches die Art und Weise darstellt, in welcher
sich ein Steuerwert in der Steuerabfolge verändert; und
-
8 ist
ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Frequenz von einem
Schrittmotor zugeführten
Steuerbefehlen und dem durch den Schrittmotor erzeugten Drehmoment
darstellt.
-
Wie
in 2 dargestellt, wird eine Drosselöffnungssteuereinrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
dazu verwendet, die Drosselöffnung
eines Kraftfahrzeugmotors E zu steuern.
-
Der
Kraftfahrzeugmotor E weist eine Einlaßleitung 11 und eine
Auslaßleitung 12 auf,
welche mit einer Zylinderkammer verbunden sind. Ein Luftfilter 13 ist
am äußeren Ende
der Einlaßleitung 11 vorgesehen,
welche ein in einem Zwischenbereich derselben zum Steuern der Öffnung durch
die Einlaßleitung 11 angeordnetes
Drosselventil 1 aufweist. Ein Kraftstoffeinspritzventil 15 ist
in der Einlaßleitung 11 nahe ihrem
der Zylinderkammer nahegelegenen Ende angebracht. Durch den Luftfilter 13 in
die Einlaßleitung 11 angesaugte
Luft wird durch ein Drosselventil 1 reguliert. Ein Kraftstoffnebel
wird dann von dem Einspritzventil 15 dem Luftfluß in der
Einlaßleitung 11 zugeführt. Das
Luft-Kraftstoff-Gemisch strömt
dann in die Zylinderkammer, in welcher es gezündet und verbrannt wird. Auspuffgase
werden dann von der Zylinderkammer in die Auslaßleitung 12 ausgelassen.
-
Ein
Gaspedal 5, welches am Boden vor dem Fahrersitz eines Kraftfahrzeugs
angeordnet ist, wird normalerweise durch eine Feder (nicht dargestellt)
in einer Leerlaufstellung gehalten. Das Gaspedal 5 kann
winkelmäßig gegen
die Vorspannung der Feder bewegt werden, wenn es durch den Fahrer
betätigt, d.h.
niedergedrückt,
wird. In der dargestellten Ausführungsform
sind das Gaspedal 5 und das Drosselventil 1 nicht
mechanisch miteinander gekoppelt, sondern sind elektrisch miteinander
verbunden. Ein Schrittmotor 3 ist mechanisch mit dem Drosselventil 1 durch
eine Kopplungseinrichtung verbunden, welche eine Kupplungseinrichtung
und eine Drehzahluntersetzungsgetriebeeinrichtung umfaßt. Wenn
der Schrittmotor 3 betrieben wird, kann er das Drosselventil 1 öffnen und
schließen.
Der Schrittmotor 3 wird elektrisch in Abhängigkeit
des Niederdrückens
des Gaspedals 5 und weiterer Zustände gesteuert.
-
Das
Drosselventil 1 weist eine Rückführfeder (nicht dargestellt)
auf, welche das Drosselventil 1 normalerweise immer in
eine vollkommen geschlossene Richtung drückt. Dem Drosselventil 1 ist
ein Drosselsensor 23 zugeordnet, welcher ein Potentiometer
zum Erfassen der Winkelverschiebung des Drosselventils 1 umfaßt. Daher
kann die Öffnung
des Drosselventils 1 durch den Drosselsensor 23 erfaßt werden.
-
Ein
Einlaßdrucksensor 24 zum
Erfassen des Absolutdrucks der Einlaßluft ist mit der Einlaßleitung 11 stromabwärts des
Drosselventils 1 gekoppelt, und ein Einlaßtemperatursensor
zum Erfassen der Temperatur der Einlaßluft ist mit der Einlaßleitung 11 stromabwärts des
Einlaßdrucksensors 24 gekoppelt. Ein
Atmosphärendrucksensor 22 zum
Erfassen des Atmosphärendrucks
ist außerhalb
der Einlaßleitung 11 angeordnet.
Der Atmosphärendrucksensor 22 kann
in der Einlaßleitung 11 stromaufwärts des
Drosselventils 1 angeordnet sein.
-
Dem
Gaspedal 5 ist ein Gaspedalsensor 21 zum Erfassen
des Betrags der Betätigung
(des Betrags des Niederdrückens)
des Gaspedals 5 zugeordnet. Der Motor E selbst weist einen
Kühlmitteltemperatursensor 22 zum
Erfassen der Temperatur eines Motorkühlmittels, sowie einen Kurbelwinkelsensor 27 zum
Erfassen der Winkelmbewegung eines Verteilers auf, um einen Kurbelwellenwinkel
zu erfassen. Ein Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen
der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit
eines direkt mit den Straßenrädern des
Kraftfahrzeugs gekoppelten drehbaren Elements, ist mit einem mit dem
Motor E verbundenen Getriebe verbunden.
-
Von
den Sensoren 21 bis 28 erfaßte Signale werden einer Steuereinrichtung
CU zugeführt.
-
Der
Steuereinrichtung CU werden ferner Signale zugeführt, welche von einem ACG-Sensor 31 ausgegeben
werden, welcher den Feldstrom eines Wechselstromerzeugers (nicht
dargestellt) erfaßt, von
einem Servolenkungsschalter 32, welcher erfaßt, ob eine
Servolenkeinrichtung (nicht dargestellt) arbeitet oder nicht, von
einem Klimaanlagenschalter 33, welcher erfaßt, ob eine
Klimaanlage (nicht dargestellt) arbeitet oder nicht, von einem Anlasserschalter 34,
welcher erfaßt,
ob ein Motoranlasser (nicht dargestellt) arbeitet oder nicht, von
einem Batteriespannungssensor 35, welcher die Spannung
einer Batterie (nicht dargestellt) erfaßt, von einem Bereichsauswahlschalter 36,
welcher die ausgewählte
Bereichsstellung eines Schalthebels (nicht dargestellt) erfaßt, von
einem Schaltstellungsschalter 37, welcher die Schaltstellung
(Gangstellung) des Schalthebels durch Beziehen auf ein Magnetspulenerregungssignal
einer Getriebesteuereinheit erfaßt.
-
Das
Kraftfahrzeug weist eine Automatik-Reisesteuereinrichtung mit einem
Bremsschalter 41, einem Hauptschalter 42, einem
Setzschalter 43 und einen Wiederaufnahmeschalter 44 auf.
Ausgangssignale von diesen Sensoren werden ebenso der Steuereinrichtung
CU zugeführt.
-
Die
Steuereinrichtung CU ist in 3 detailliert
dargestellt.
-
Wie
in 3 dargestellt, sind diejenigen Sensoren und Schalter,
welche mit der Steuereinrichtung CU verbunden sind, und erfaßte Analogsignale ausgeben,
d.h. der Gashebelsensor 21, der Atmosphärendrucksensor 22,
der Drosselsensor 23, der Einlaßdrucksensor 24, der
Einlaßtemperatursensor 25,
der Kühlmitteltemperatursensor 26,
der ACG-Sensor 31 und der Batteriespannungssensor 35 mit
einem Pegelwandler 51 verbunden. Der Pegelwandler 51 wandelt
die Pegel der zugeführten analogen
Signale in geeignete Pegel um. Die Signale werden dann einem Mikrocomputer 60 zugeführt, in welchem
sie durch einen A/D-Wandler 61 in digitale Signale umgewandelt
werden, welche, wenn nötig, zwischenzeitlich
in einem RAM 66 gespeichert werden können.
-
Diejenigen
Sensoren und Schalter, welche im Gegensatz zu den Sensoren zum Erzeugen
analoger Signale digitale Signale abgeben, z.B. der Kurbelwinkelsensor 27,
sind mit einem Wellenformformer 52 verbunden. Die Wellenformen
der zugeführten
digitalen Signale werden durch den Wellenformformer 52 geformt,
und die Signale werden dann an einen Eingangsanschluß 62 des
Mikrocomputers 60 angelegt, in welchem sie, wenn nötig, zwischenzeitlich
in dem RAM 66 gespeichert werden können.
-
Der
Mikrocomputer 60 weist eine CPU 63 zum Berechnen
eines Steuerwerts auf der Grundlage der von den Sensoren und Schaltern
zugeführten
Signale entsprechend einem in einem ROM 65 gespeichertem
Programm auf, und sendet den berechneten Steuerwert durch einen
Ausgangsanschluß 64 zu
einer Ausgangsschaltung 53. Die Ausgangsschaltung 53 überträgt den Steuerwert
auf eine Betätigungseinrichtung 54,
welche Transistoren umfaßt.
In Antwort auf den Steuerwert, betätigt die Betätigungseinrichtung 54 den
Schrittmotor 3, um die Öffnung
des Drosselventils 1 zu steuern, d.h. um das Drosselventil 1 zu öffnen und
zu schließen.
-
Die
Sensoren und Schalter, mit Ausnahme des Gashebelsensors 21,
entsprechen dem Motorbetriebszustandserfassungsmittel b und der Mikrocomputer 60 dient
als das Mittel d zum Einstellen der Ziel-Drosselöffnung, das Mittel e zum Berechnen
der Grund-Befehlsimpulse und das Mittel f zum Berechnen der korrigierten
Befehlsimpulse, d.h. als die Steuereinrichtung c.
-
Eine
Steuerabfolge der Drosselöffnungssteuereinrichtung
wird nachfolgend mit Bezug auf die 4 bis 6 beschrieben.
Das durch das in den 4 bis 6 wiedergegebene
Programm wird in jeder vorbestimmten Zeitperiode, z.B. 10 ms, wiederholt.
-
Ein
vorher berechneter Befehlswert ΘCMDn-1,
welcher durch eine Anzahl von Befehlsimpulsen (Winkelverschiebung)
wiedergegeben ist, wird in einen Schritt S10 ausgegeben. Gemäß der Steuerabfolge
sind, wie in 7 dargestellt, die Berechnungsperioden
relativ kurze konstante Perioden von 10 ms, und ein berechneter
Befehlswert wird nicht unmittelbar nachdem er in einer Berechnungsperiode
berechnet worden ist ausgegeben, sondern er wird zwischenzeitlich
gespeichert und in einer Anfangsphase einer nächsten Berechnungsperiode ausgegeben.
-
Dann
werden in einem Schritt S12 nacheinander Steuerparameter, umfassend
eine Motordrehzahl Ne, eine Gasöffnung
(Gaspedalöffnung) ΘAP, etc.
gelesen und in dem RAM 66 gespeichert. Eine Referenzöffnung ΘTHM für das Drosselventil 1 wird aus
einer in dem ROM 65 auf der Grundlage der Motordrehzahl
Ne und der Gasöffnung ΘAP gespeicherten
Tabelle in einem Schritt S14 bestimmt.
-
Ein
Schritt S16 bestimmt dann auf der Grundlage eines Anlasserschaltersignals,
eines Bereichsauswahlsignals, einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit,
eines Einlaßdrucks,
einer Drosselöffnung
und einer Motordrehzahl ob der Motor E in einem Leerlaufsteuerbereich
ist oder nicht. Der Motor E ist in dem Leerlaufsteuerbereich, wenn
die Motordrehzahl kleiner oder gleich einer vorgegebenen Verzögerungsdrehzahl
ist, und größer oder
gleich einer Drehzahl ist, welche einen Leerlaufzustand bestimmt. Wenn
der Motor E in dem Leerlaufsteuerbereich ist, geht die Steuerung
zu einem Schritt S18, welcher eine Drosselöffnung Θidle für die Leerlaufsteuerung bestimmt.
-
Wenn
der Motor E in dem Schritt S16 nicht in dem Leerlaufsteuerbereich
ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 520, in welchem
eine Leerlaufdrosselöffnung Θidle auf
eine vorbestimmte Drosselöffnung Θidleref
gesetzt wird. Die vorbestimmte Drosselöffnung Θidleref kann z.B. 10 Grad sein,
was ein oberer Grenzwert für
den Leerlaufsteuerbereich ist (WOT (volle Drosselöffnung)
= 84 Grad).
-
Danach
bestimmt ein Schritt S22 auf der Grundlage von Ausgangssignalen
von dem Bremsschalter 41 dem Hauptschalter 42 etc.,
ob der Motor E in einem Automatik-Reisesteuerbereich ist. Wenn der
Motor E in dem Automatik-Reisesteuerbereich ist, dann geht die Steuerung
zu einem Schritt S24, welcher eine Automatik-Reise-Drosselöffnung Θcru berechnet,
um eine vorbestimmte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit beizubehalten.
Wenn der Motor E nicht in dem Automatik-Reise-Steuerbereich ist,
dann geht die Steuerung zu einem Schritt S25, in welchem die Automatik-Reise-Drosselöffnung auf
Null gesetzt wird.
-
Eine
Ziel-Drosselöffnung ΘTHO wird
danach in einem Schritt S28 berechnet. Insbesondere wird der maximale
Wert aller bisher berechneten Öffnungen,
d.h. der Referenzdrosselöffnung ΘTHM, der Leerlaufdrosselöffnung Θidle, und
der Automatik-Reise-Drosselöffnung Θcru, als
die Ziel-Drosselöffnung ΘTHO ausgewählt. Da
die Ziel-Drosselöffnung ΘTHO gleich
dem maximalen Wert aller berechneten Öffnungen ist, ist es möglich, z.B.
im Leerlaufsteuerbereich und dem Automatik-Reise-Steuerbereich die
Drosselöffnung
zu optimieren, während es
möglich
ist, daß diese
Steuerbereiche gleichzeitig wirksam sind. Insofern, als der maximale
Wert durch eine Drosselöffnung
wiedergegeben ist, wird er durch eine vorbestimmte Zahl dividiert,
d.h. eine Drosselöffnung
pro Impuls, zur Umwandlung in eine Anzahl von Befehlsimpulsen.
-
Dann
wird in einem Schritt S30 der vorher berechnete Befehlswert ΘCMDn-1,
welcher in dem Schritt S10 ausgegeben worden ist, zu einer vorherigen
Drosselöffnung ΘTHPn-1 (Absolutzahl
von Befehlsimpulsen) addiert, um eine momentane Drosselöffnung,
genauer gesagt eine momentane, tatsächliche Drosselöffnung ΘTHPn, zu
bestimmen. Ein Schritt S32 berechnet die Differenz zwischen der Ziel-Drosselöffnung ΘTHO und
der tatsächlichen Drosselöffnung ΘTHPn, um
einen momentanen Grund-Befehlswert ΘCMDn zu bestimmen (Änderung
der Anzahl von Befehlsimpulsen).
-
Ein
Schritt S34 bestimmt, ob der Absolutwert des tatsächlichen
Grund-Befehlswerts, unabhängig von
der Richtung, in welcher der Schrittmotor 3 zu drehen ist,
größer als
ein oberer Grenzwert ΘMAX der
Drosselöffnung
ist. Wenn er größer ist,
wird der Steuerwert in Abhängigkeit
der Richtung, in welcher der Schrittmotor 3 zu drehen ist,
in den Schritten S36, S38, S40 auf den oberen Grenzwert ΘMAX beschränkt.
-
Der
obere Grenzwert ΘMAX
weist einen Wert auf, welcher der Anzahl von Befehlsimpulsen entspricht,
die innerhalb der Berechnungsperiode von 10 ms komplett ausgegeben
werden können. Wenn
Befehlsimpulse nacheinander über
zwei oder mehrere Perioden ausgegeben werden würden, wäre es nicht möglich, die
momentane Drosselöffnung
in dem Schritt S30 exakt zu berechnen. Der obere Grenzwert ΘMAX wird
dazu verwendet, einen derartigen Zustand zu vermeiden. Mit einem
derart verwendeten oberen Grenzwert ΘMAX ist es möglich, Steuerimpulse
innerhalb einer einzigen Periode vollständig auszugeben, und die momentane Öffnung kann
genau bestimmt werden.
-
Danach
wird der Befehlswert ΘCMDn
bezüglich
seines Grenzwertes in einem Schritt S42 überprüft, um zu bestimmen, ob das
Drosselventil 1 wie befohlen bewegt werden kann oder nicht.
Der Schritt 42 überprüft den Grund-Befehlswert ΘCMDn bezüglich der
Richtung, in welcher das Drosselventil 1 gedreht werden
soll. Wenn der Grund-Befehlswert ΘCMDn eine Ventilöffnungsrichtung
angibt, geht die Steuerung zu einem Schritt 544, welcher
einen Steuerwert in einem Bereich, über welchen das Drosselventil 1 der Öffnungsrichtung
bewegbar ist, setzt. Insbesondere wird, da das Drosselventil 1 in
der Öffnungsrichtung
nicht über
die volle Drosselöffnung (WOT)
hinausbewegt werden kann, der Steuerwert derart gesetzt, daß kein Motorantriebsbefehl
ausgegeben wird, welcher das Drosselventil 1 in der Öffnungsrichtung über die
volle Drosselöffnung
hinaus bewegt.
-
Insbesondere
wird der Befehlswert ΘCMDn mit
der Differenz (ΘTHMAX – ΘTHPn) zwischen
einem oberen Drosselöffnungsgrenzwert ΘTHMAX (absolute
Anzahl von Befehlsimpulsen), welcher der vollen Drosselöffnung (WOT)
entspricht, und der momentanen Drosselöffnung ΘTHPn verglichen, und der kleinere
Wert wird als der Steuerwert ausgewählt. Dies wird in Anbetracht
des Problems durchgeführt, welches
aus dem federvorbelasteten Drosselventil 1 erwächst. Insbesondere
verliert der Schrittmotor 3 Schritte, wenn das Drosselventil 1 gegen
einen Stopper anschlägt,
wenn ein Befehlswert an den Schrittmotor 3 ausgegeben wird,
welcher einer vollen Drosselöffnung
entspricht, da das Drosselventil 1 durch die Rückführfeder
normalerweise in die voll geschlossene Richtung gedrückt ist.
Das Drehmoment des Schrittmotors 3 wird dann verringert,
wodurch es dem Drosselventil 1 möglich ist, sich unter der Vorspannung
der Rückführfeder
schnell in seine vollkommen geschlossene Stellung zu bewegen.
-
Wenn
der Befehlswert einen Wert aufweist (negativer Wert), welcher eine
Ventilschließrichtung angibt,
dann werden der Absolutwert des Befehlswerts und die momentane Drosselöffnung miteinander
verglichen, und der kleinere Wert wird in einem Schritt S46 als
der Steuerwert in der Ventilschließrichtung ausgewählt. Dies
wird durchgeführt,
da die momentane Drosselöffnung
einen positiven Wert aufweist, welcher mit der voll geschlossenen
Stellung als Null berechnet worden ist.
-
Da
das Drosselventil 1 durch die Rückführfeder in die voll geschlossene
Richtung gedrückt
ist, würde
durch das Anlegen eines Befehls an den Motor 3 zum Schließen des
Drosselventils 3 in der Ventilschließrichtung über die voll geschlossene Stellung hinaus
kein Problem entstehen. Wenn jedoch kein Befehl zum Bewegen des
Drosselventils 1 in der Ventilschließrichtung über die voll geschlossene Stellung hinaus
an den Schrittmotor 3 angelegt wird, werden unabhängig vom
Betrieb des Drosselventils 1 keine Befehlsimpulse ausgegeben,
und daher werden die Berechnungsgeschwindigkeit und das Steueransprechen
der Steuereinrichtung CU erhöht.
-
Nachdem
der Grund-Befehlswert gesetzt ist, wird ein korrigierter Befehlswert
berechnet.
-
Insbesondere
wird in einem Schritt S46 ein Impuls-Ruhezeitintervall tr berechnet.
Wie oben beschrieben, werden die Befehlswerte in jeder Berechnungsperiode
ausgegeben. Da Impulsintervalle bestimmt werden, kann das Impuls-Ruhezeitintervall
tr durch Subtrahieren eines Zeitintervalls ta, in welchem der Grund-Befehlswert ΘCMDn als
Befehlsimpulse ausgegeben wird, von der Berechnungsperiode tO bestimmt
werden (siehe 7).
-
Dann
bestimmt ein Schritt S48 ob das berechnete Impuls-Ruhezeitintervall
tr in den Zeitbereich fällt,
in welchem der Schrittmotor 3 Schritte verliert. Da der
Schrittmotor 3 bei der Frequenz f1 mitschwingt und Schritte
verliert, wie in 8 dargestellt, wird ein Frequenzbereich,
welcher sich von einer Frequenz fa über die Frequenz f1 zu einer
Frequenz fb erstreckt, als verbotener Frequenzbereich aufgestellt.
Der Zeitbereich, in welchem der Schrittmotor 3 Schritte
verliert, entspricht dem verbotenen Frequenzbereich fa – fb, und
ist durch einen Bereich von A bis B bezeichnet. Daher bestimmt der
Schritt S48, ob das berechnete Impuls-Ruhezeitintervall tr in den
Bereich A – B
fällt oder
nicht.
-
Wenn
A < tr < B, dann ist es
wahrscheinlich, daß der
Schrittmotor 3 Schritte verliert, da an die dem Impuls-Ruhezeitintervall
tr entsprechende Frequenz in den verbotenen Frequenzbereich fa – fb fällt. Die Steuerung
geht zu einem Schritt S50, in welchem ein Zeitintervall C, in dem
ein Impuls ausgegeben wird, von dem Zeitintervall ta subtrahiert
wird, wodurch ein korrigiertes Befehlsimpulsausgabezeitintervall
ta' erzeugt wird.
-
Danach
wird in einem Schritt S52 ein korrigierter Befehlswert Θ'CMDn, welcher dem
korrigierten Befehlsimpulsausgabezeitintervall ta' entspricht, berechnet,
und dieser ersetzt den Grund-Befehlswert ΘCMDn in einem Schritt S54.
Das Verwenden des korrigierten Befehlswert Θ'CMDn verhindert, daß der Schrittmotor 3 Schritte
verliert.
-
Wenn
das Impuls-Ruhezeitintervall tr nicht in dem Bereich A – B ist,
wird nicht verursacht, daß der Motor
durch den Befehlswert Schritte verliert, da die dem Impuls-Ruhezeitintervall
tr entsprechende Frequenz außerhalb
des verbotenen Frequenzbereichs fa – fb liegt. Daher wird in einem
Schritt S56 der Grund-Befehlswert ΘCMDn als ein korrigierter Befehlswert
ausgegeben.
-
Der
korrigierte Befehlswert, welcher in jeder Berechnungsperiode entsprechend
der oben angegebenen Steuerabfolge berechnet wird, wird in einer Anfangsphase
einer nächsten
Berechnungsperiode ausgegeben, und der Schrittmotor 3 wird
in der nächsten
Berechnungsperiode auf der Grundlage des ausgegeben Befehlswerts
gesteuert.
-
Insofern
der korrigierte Befehlswert auf einen Wert eingeschränkt ist,
welcher innerhalb der nächsten
Berechnungsperiode vollständig
ausgegeben werden kann, ist es möglich,
auf der Grundlage der ausgegebenen Befehlsimpulse die momentane Drosselöffnung genau
zu bestimmen.
-
Das
Impuls-Ruhezeitintervall tr wird auf einen Wert korrigiert, welcher
außerhalb
des Zeitbereichs liegt, der dem verbotenen Frequenzbereich entspricht,
welcher aufgestellt wird, um zu verhindern, daß der Schrittmotor 3 Schritte
verliert. Daher wird zuverlässig
verhindert, daß der
Schrittmotor 3 Schritte verliert, und er kann zum Steuern
der Drosselöffnung
genau gesteuert werden.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
sind das Gaspedal 5 und das Drosselventil 1 nicht
mechanisch miteinander gekoppelt, und das Drosselventil 1 wird
nur durch den Schrittmotor 3 betätigt. Die Drosselöffnungssteuereinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist jedoch ebenso bei einer Anordnung anwendbar, in welcher
das Gaspedal und das Drosselventil mechanisch durch einen Draht
o. dgl. miteinander gekoppelt sind, und ein Schrittmotor zur Steuerung
des Drosselventils hinzugefügt
ist.
-
Obwohl
eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung detailliert dargestellt und beschrieben
worden ist, ist es selbstverständlich,
daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen derselben ausgeführt werden können, ohne vom
Umfang der beiliegenden Ansprüche
abzuweichen.
-
Zusammenfassend
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuereinrichtung
zum Steuern der Drosselöffnung
eines Kraftfahrzeugmotors, welche einen Schrittmotor zum Betätigen eines in
einer Einlaßleitung
des Motors angeordneten Drosselventils aufweist, um die Drosselöffnung zu steuern,
sowie eine Gashebelbetätigungserfassungseinheit
zum Erfassen des Betrags der Betätigung
eines Gaspedals, welches durch den Kraftfahrzeugfahrer betätigt wird,
eine Motorbetriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines
Betriebszustands des Motors, und eine Steuereinrichtung zum Steuern
des Schrittmotors auf der Grundlage von von der Gashebelbetätigungserfassungseinrichtung
und der Motorbetriebszustandserfassungseinrichtung erfaßten Werten.