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Dokumentenidentifikation DE102007003257A1 15.11.2007
Titel Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
Anmelder Mitsubishi Electric Corp., Tokyo, JP
Erfinder Tanaka, Toru, Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 23.01.2007
DE-Aktenzeichen 102007003257
Offenlegungstag 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse F02D 41/02(2006.01)A, F, I, 20070123, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Drosselventil-Ansteuermittel 13 zum Evaluieren einer manipulierten Variable 17 durch eine Rückkopplungssteuerung, die die Funktion zum Integrieren einer Abweichung zwischen einem Zielöffnungsgrad 10 und einem tatsächlichen Öffnungsgrad 11 eines Drosselventils 2 enthält, und zum Steuern des Öffnungsgrades des Drosselventils in Übereinstimmung mit der manipulierten Variable, und ein Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 zum Entscheiden als einen Nachlaufzustand eines Falls, wo für eine vorbestimmte Zeitperiode fortgesetzt wird, dass der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils ohne Änderung konstant ist und dass ein Ausgabewert der Integrationsfunktion oder die manipulierte Variable nur eine Erhöhung oder nur eine Verringerung aufweist, wobei das Drosselventil-Ansteuermittel ein Ausgabekorrekturmittel 20 zum Korrigieren des Ausgabewertes der Integrationsfunktion oder der manipulierten Variable enthält, um so zu verhindern, dass das Drosselventil nachläuft, wenn der Nachlaufzustand durch das Ventilverhaltensentscheidungsmittel entschieden wurde. Egal welcher Drehmomentänderung das Drosselventil unterzogen wurde, das Auftreten des Nachlaufs wird in einer kurzen Zeit erfasst, und das Verhalten des Drosselventils kann stabilisiert werden.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei der Öffnungsgrad eines Drosselventils durch Ansteuern z.B. eines Motors in Übereinstimmung mit dem Trittbetrag eines Gaspedals gesteuert wird.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Bisher war eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, wie sie ein "elektronisches Drosselsystem" genannt wird, wobei ein Motor in Übereinstimmung mit dem Trittbetrag eines Gaspedals so angesteuert wird, um den Öffnungsgrad eines Drosselventils zu steuern.

In der Drosselsteuervorrichtung für den Verbrennungsmotor wird, indem veranlasst wird, dass ein Strom durch diesen Motor fließt, der Motor so angesteuert, um mit einem Signal von einem Gaspedalöffnungsgradsensor, der den Gaspedalöffnungsgrad entsprechend dem Trittbetrag des Gaspedals erfasst, oder mit dem Zielöffnungsgrad des Drosselventils, der durch die interne Kalkulation eines Mikrocomputers erhalten wurde, übereinzustimmen. Somit wird das Drosselventil geöffnet oder geschlossen, und es wird eine Ansaugluftmenge gesteuert.

10 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Beispiel der Drosselsteuervorrichtung vom Stand der Technik zeigt, wie z.B. in JP-A-2004-11564 angegeben.

Bezug nehmend auf 10 ist ein Drosselventil 2, das in einem Ansaugrohr 1 angeordnet ist, ein Butterfly-Ventil, und es wird durch einen Motor 4 durch ein Untersetzungsgetriebe 3 angesteuert. Das Drosselventil 2 stimmt angemessen Luft ab, die von einem Luftreiniger, nicht gezeigt, einströmt, und es speist die Luft in einen Motor ein, der auch nicht gezeigt wird.

Eine Feder 5, die an der Rotationswelle des Drosselventils 2 angebracht ist, ist so eingestellt, dass das Drosselventil 2 zu einem gewissen Öffnungsgrad zurückkehren kann, es sei denn, der Motor 4 generiert ein beliebiges Drehmoment. Selbst in einem Fall, wo eine Motorsteuereinheit (hierin nachstehend als "ECU" abgekürzt) 6 irgendeine Anomalie erfasst hat, um eine Motoransteuerschaltung 7 auszuschalten, wird somit eine vorbestimmte Luftmenge sichergestellt um zu verhindern, dass der Motor stoppt oder sich anomal hohen Umdrehungen pro Minute zu unterziehen, und um eine ausfallsichere Funktion zu realisieren, die erlaubt, dass ein Fahrzeug zur nächsten Werkstatt fährt oder dergleichen.

Übrigens ist ein Positionssensor 8 zum Erfassen des Öffnungsgrades des Drosselventils 2 an der Rotationswelle dieses Drosselventils montiert, und er ist mit der ECU 6 verbunden. Die ECU 6 kann den vorliegenden (gegenwärtigen) Öffnungsgrad des Drosselventils 2 erfassen, indem das Signal des Positionssensors 8 A/D-Wandlung unterzogen wird. Übrigens wandelt die ECU 6 das Signal des Positionssensors 9 eines Gaspedals, das dazu verbunden ist, von analog zu digital, um so das gewandelte Signal für die Kalkulation eines Zielöffnungsgrades zu verwenden.

Als Nächstes wird eine Verarbeitung in der ECU 6 als ein Blockdiagramm in 11 gezeigt.

Wenn eine vorbestimmte Verarbeitungszeitsteuerung erreicht ist, unterzieht ein Mikrocomputer innerhalb der ECU 6 die Signale des Positionssensors 9 des Gaspedals und des Positionssensors 8 des Drosselventils 2 zuerst A/D-Wandlungen.

Anschließend kalkuliert der Mikrocomputer den Öffnungsgrad des Drosselventils 2 als ein Ziel, in Übereinstimmung mit dem Laufzustand des Motors, um so einen Zielöffnungsgrad 10 einzustellen. Wenn das Signal des Positionssensors 8 des Drosselventils 2 von analog zu digital gewandelt wurde, bevor es als ein tatsächlicher Öffnungsgrad 11 eingestellt ist, wird ein Wert mit dem tatsächlichen Öffnungsgrad 11, der von dem Zielöffnungsgrad 10 subtrahiert wird, durch ein Abweichungskalkulationsmittel 12 kalkuliert und wird als eine Abweichung eingestellt.

In einem nachfolgenden Drosselventil-Ansteuermittel 13 werden, um die Abweichung zu verringern, die jeweiligen Kalkulationen eines Proportionalterms (P-Term) 14, eines Integralterms (I-Term) 15 und eines Differenzialterms (D-Term) 16 in Entsprechung mit einer PID-Steuerung ausgeführt, und die Ergebnisse davon werden aufaddiert, um dadurch eine manipulierte Variable 17 zu erhalten, woraufhin ein PWM-Signal, das zu der Ansteuerschaltung 7 zu geben ist, durch eine PWM-Wandlungseinheit 18 generiert wird. Das PWM-Signal wird von der ECU 6 zu der Ansteuerschaltung 7 übertragen, und die Ansteuerschaltung 7 verstärkt das PWM-Signal so, um den Motor 4 anzusteuern.

Ein Beispiel der PID-Steuerung wird in 12 gezeigt.

Die Abweichung in dem vorliegenden Zeitpunkt, wie sie durch Subtrahieren des tatsächlichen Öffnungsgrades 11 von dem Zielöffnungsgrad 10 erhalten wird, wird zu dem Proportionalterm 14, dem Integralterm 15 bzw. dem Differenzialterm 16 eingegeben. Die jeweiligen Terme haben eine P-Term-Verstärkung KP, eine I-Term-Verstärkung KI und eine D-Term-Verstärkung KD, die Steuerkonstanten sind. So werden in dem Proportionalterm 14 die vorliegende Abweichung und die P-Term-Verstärkung multipliziert. Übrigens wird in dem Integralterm 15 die vorliegende Abweichung mit der I-Term-Verstärkung multipliziert, und es wird eine Abweichung in dem letzten Zeitpunkt zu dem Produkt addiert. Ferner wird in dem Differenzialterm 16 die letzte Abweichung von der vorliegenden Abweichung subtrahiert, und die Differenz wird mit der D-Term-Verstärkung multipliziert. Die Ausgaben des Proportionalterms 14, des Integralterms 15 und des Differenzialterms 16, wie sie auf diese Weise erhalten werden, werden aufaddiert, um dadurch die manipulierte Variable 17 zu erhalten.

Das Reaktionsvermögen des Drosselventils 2 wird durch die Verstärkungen der PID-Steuerung bestimmt. Die Werte der Verstärkungen werden so eingestellt, um den gleichen Grad eines hohen Reaktionsvermögens wie den eines mechanischen Drosselventils zu realisieren, damit der Fahrer des Fahrzeugs nicht das unruhige Gefühl einer Beschleunigung oder einer Abbremsung während der Fahrt verspürt. Andererseits werden diese Werte so eingestellt, dass während Leerlauf eine Genauigkeit zum Abstimmen der Luftmenge der Genauigkeit wie sie einem konventionellen Umgehungsventil äquivalent ist zum Steuern von Leerlaufumdrehungen pro Minute durch Einsetzen des Drosselventils erzielt werden kann. In der PID-Steuerung muss deshalb selbst die geringe Differenz zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad durch Rückkopplung gesteuert werden, um die Anforderungen zu erfüllen. Außerdem werden die Steuerverstärkungen auf große Werte eingestellt, um so die manipulierte Variable unverzüglich zu ändern.

Übrigens werden die Verstärkungen in Entsprechung zu der gesamten Drehmomentcharakteristik des Drosselventils eingestellt. Ein wesentliches Element für eine Bestimmung der Drehmomentcharakteristik ist die Charakteristik der Feder 5, die an der Rotationswelle des Drosselventils 2 angebracht ist. Ein Beispiel der Federcharakteristik wird in 13 gezeigt.

Die Feder 5 ist vorgespannt, und das Vorzeichen eines Drehmomentes, das in dem Drosselventil 2 ausgeübt wird, wird mit einer Grenze in einem Vorgabeöffnungsgrad umgekehrt. Während der Öffnungsgrad von dem Vorgabeöffnungsgrad weiter wegkommt, wird das Drehmoment größer. Im Grunde belegt das vorgespannte Drehmoment das meiste des Drehmomentes basierend auf der Feder 5.

Als ein ganzes kann das Drosselventil entsprechend so angesteuert werden, um die Anforderungen zu erfüllen. Unterdessen weist der Körper des Drosselventils eine nichtlineare Drehmomentänderung auf, die einer Reibung, einer Hysterese oder einer Drehmomentwelligkeit zuzuschreiben ist. Insbesondere in dem Vorgabeöffnungsgrad wird die Rotationsrichtung des Motors 4 wie oben angegeben umgekehrt, und daher ist die Änderung des Drehmomentes groß.

Selbst wenn beabsichtigt ist, das Drosselventil 2 in einem gewissen Drosselöffnungsgrad zu halten, tritt deshalb die Erscheinung eines sogenannten "Nachlaufs" ("hunting"), in der das Drosselventil 2 in einer tiefen Frequenz (1 Hz – mehrere Hz) geöffnet und geschlossen wird und ein winziger Winkel (ungefähr 0,1°) entsteht, wegen einer derartigen nichtlinearen Drehmomentänderung in einigen Fällen auf.

Insbesondere in dem Vorgabeöffnungsgrad ist die Größe der Drehmomentänderung groß, und daher ist es wahrscheinlich, dass Nachlauf auftritt.

Hier wird der Mechanismus des Auftretens vom Nachlauf erläutert.

Da die Steuerverstärkung so eingestellt ist, um zu der gesamten Drehmomentcharakteristik des Drosselventils zu passen, konvergiert der tatsächliche Öffnungsgrad in den meisten Fällen zu dem Zielöffnungsgrad. In einigen Fällen wird jedoch der tatsächliche Öffnungsgrad mit einer zurückgelassenen leichten Abweichung gestoppt, wegen der nichtlinearen Drehmomentänderung, die sich abhängig von dem Öffnungsgrad unterscheidet.

Bei dieser Gelegenheit wird der Proportionalterm ein gewisser geringer Wert, da die Abweichung klein ist, und da der tatsächliche Öffnungsgrad gestoppt wird, werden die Differenzialterme Null. Um die Abweichung zu korrigieren, erhöht sich deshalb der Integralterm monoton (oder verringert sich in dem Fall, dass der Zielöffnungsgrad < dem tatsächlichen Öffnungsgrad ist), um die manipulierte Variable ähnlich monoton zu erhöhen oder zu verringern. Da das Butterfly-Ventil in einem Stopp ist, muss sich die manipulierte Variable ändern, bis eine Drehmomentkomponente, die der statischen Reibung zuzuschreiben ist, überwunden ist zusätzlich zu der nichtlinearen Drehmomentänderungsgröße, für den Zweck einer Bewegung des Butterfly-Ventils so, um die Abweichung Null zu machen. Wenn die manipulierte Variable einen derartigen Drehmomentwert überschreitet, wird das Drosselventil bewegt. Die Drehmomentkomponente, die der statischen Reibung zuzuschreiben ist, wird jedoch übermäßig, und es gibt auch eine nichtlineare Drehmomentänderung in dem geänderten Öffnungsgrad, sodass das Drosselventil in einer Position über den Zielöffnungsgrad hinaus gestoppt wird. Dann ändert sich der Integralterm zu dieser Zeit monoton in der entgegengesetzten Richtung. Wenn die manipulierte Variable die statische Reibung überschritten hat, wird unterdessen das Drosselventil so bewegt um zurückzukehren, aber das Drosselventil wird erneut zu einer Position über den Zielöffnungsgrad hinaus bewegt. Die Wiederholung derartiger Bewegungen erscheint als der Nachlauf in der tiefen Frequenz.

Um zu verhindern, dass der Nachlauf wegen der nichtlinearen Änderung des Drehmomentes auftritt, wie oben angegeben, wurden bisher Erfindungen für eine Lösung des Problems vorgenommen. Die Erfindungen werden im breiten Sinn in einen aktiven Typ und einen passiven Typ klassifiziert.

In dem aktiven Typ wird eine Situation, in der der Nachlauf zum Auftreten neigt, im voraus bestimmt, und das Auftreten des Nachlaufs wird durch eine derartige Technik wie eine Unterdrückung der Kalkulation des Integralterms, der den Faktor des Nachlaufs bildet, in der Situation verhindert.

Als ein Beispiel schlägt JP-A-2004-11564 (Patentliteraturstelle 1) vor, die Kalkulation des Integralterms zu stoppen, wenn die Abweichung zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad klein wird. Übrigens schlägt JP-A-9-72231 (Patentliteraturstelle 2) vor, die Erfassung des Öffnungsgrads besonders zu dem Vorgabeöffnungsgrad zu begrenzen, und in dem Vorgabeöffnungsgrad die Verstärkung abzusenken oder die Rückkopplungssteuerung zu sperren.

Andererseits nutzt der passive Typ eine derartige Technik wie eine Unterdrückung der Kalkulation des Integralterms, der den Faktor des Nachlaufs bildet, nachdem das Auftreten des Nachlaufs tatsächlich erfasst wurde, und er verhindert, dass sich der Nachlauf noch weiter fortsetzt. Als ein Beispiel schlägt JP-A-9-151766 (Patentliteraturstelle 3) vor, das Auftreten des Nachlaufs aus dem Integral der Abweichung zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad, der Zahl von Malen der Umkehrungen des tatsächlichen Öffnungsgrades oder dergleichen zu erfassen, und die Versatzsteuervariablen zu verringern, die der PID-Steuerung beigefügt sind.

Der oben angegebene aktive Typ behandelt nur die Situation, die zuvor bezeichnet wurde, in der es die Möglichkeit des Auftretens des Nachlaufs gibt, und er ist deshalb nicht dazu fähig, den Nachlauf unter einer Bedingung zu verhindern, die zur Zeit der Gestaltung nicht vorausgesetzt wurde. Die Patentliteraturstelle 2 bewältigt jene nichtlinearen Änderungen des Drehmomentes nicht, die auch in Öffnungsgraden außer dem zwischenliegenden Öffnungsgrad existieren, und sie ist deshalb nicht dazu fähig, Nachlauf zu verhindern, der in den anderen Öffnungsgraden auftreten kann. Wenn irgend eine Möglichkeit des Auftretens des Nachlaufs behandelt wird, wird im Gegensatz dazu die Kalkulation des Integralterms sogar in einem Fall unterdrückt, wo der Nachlauf nicht auftritt, und ein Konvergenzvermögen etc. werden nachteilig beeinflusst. Selbst wenn der Nachlauf nicht auftreten kannt, wird in der Patentliteraturstelle 1 die Kalkulation des Integralterms bedingungslos in einem Fall gestoppt, wo die Abweichung zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad klein ist, mit dem Ergebnis, dass sich das Konvergenzvermögen zu dem Zielöffnungsgrad verschlechtert. Übrigens kann in beiden der Beispiele nur die Änderung, die im voraus bezeichnet wird, bewältigt werden, und die Änderung des Drehmomentes, die einer säkularen Änderung zugeschrieben wird, kann nicht bewältigt werden.

Andererseits ist es in dem passiven Typ problematisch, dass eine Zeitperiode, die sich in der Erfassung ausdehnt, lang wird. In der Patentliteraturstelle 3 kann das Auftreten des Nachlaufs nicht erfasst werden, bevor der Nachlauf mindestens mehrere Male auftritt, und Einflüsse, wie etwa die Schwankungen von Motorendrehungen pro Minute sind bis zu der Erfassung unvermeidbar.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung wird unternommen, um die Probleme des Standes der Technik, wie oben angegeben, zu lösen, und es ist ihr Ziel, eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, die zu dem passiven Typ gemacht wird, um fähig zu sein, alle Nachläufe zu erfassen, und die das Verhalten einer Rückkopplungssteuerung in der Anfangsstufe des Auftretens des Nachlaufs erfasst, wodurch der Nachlauf erfasst werden kann, bevor er einmal auftritt, und das Problem der langen Erfassungszeit gelöst werden kann.

Diese Erfindung besteht aus einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Motor auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Zielöffnungsgrad eines Drosselventils, wie sich in Übereinstimmung mit einem Trittbetrag eines Gaspedals ergibt, oder dergleichen und einem tatsächlichen Öffnungsgrad des Drosselventils angesteuert und kontrolliert wird, und der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils über Rückkopplung zu dem Zielöffnungsgrad davon gesteuert wird; umfassend ein Abweichungskalkulationsmittel zum Kalkulieren der Abweichung, die eine Differenz zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ist, ein Drosselventil-Ansteuermittel zum Evaluieren einer manipulierten Variable durch die Rückkopplungssteuerung, die mindestens eine Funktion zum Integrieren der Abweichung enthält, und zum Ansteuern des Motors in Übereinstimmung mit der manipulierten Variable so, um den Öffnungsgrad des Drosselventils zu steuern, und ein Ventilverhaltensentscheidungsmittel zum Feststellen als einen Nachlauf zustand, einen Fall bei dem sich für eine vorbestimmte Zeitperiode fortsetzt, dass der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils ohne Änderung konstant ist und dass ein Ausgabewert der Integrationsfunktion oder die manipulierte Variable nur eine Erhöhung oder nur eine Verringerung aufweist, wobei das Drosselventil-Ansteuermittel ein Ausgabekorrekturmittel zum Korrigieren des Ausgabewertes der Integrationsfunktion oder der manipulierten Variable enthält, um so zu verhindern, dass das Drosselventil nachläuft, wenn der Nachlauf zustand durch das Ventilverhaltensentscheidungsmittel entschieden wurde.

Übrigens besteht diese Erfindung aus einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Motor auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Zielöffnungsgrad eines Drosselventils, wie sich in Übereinstimmung mit einem Trittbetrag eines Gaspedals ergibt, oder dergleichen und einem tatsächlichen Öffnungsgrad des Drosselventils angesteuert und kontrolliert wird, und der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils über Rückkopplung zu dem Zielöffnungsgrad davon gesteuert wird; umfassend ein Abweichungskalkulationsmittel zum Kalkulieren der Abweichung, die eine Differenz zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ist, ein Drosselventil-Ansteuermittel zum Evaluieren einer manipulierten Variable durch die Rückkopplungssteuerung, die mindestens eine Funktion zum Integrieren der Abweichung enthält, und zum Ansteuern des Motors in Übereinstimmung mit der manipulierten Variable so, um den Öffnungsgrad des Drosselventils zu steuern, und ein Ventilverhaltensentscheidungsmittel zum Feststellen als einen Nachlaufzustand, einen Fall bei dem sich für eine vorbestimmte Zeitperiode fortsetzt, dass eine Differenz zwischen einem Wert eines Ausgabewertes der Integrationsfunktion oder der manipulierten Variable in einer Zeit fortsetzt, wenn der tatsächliche Öffnungsgrad konstant geworden ist und ein Wert davon in einem vorliegenden Zeitpunkt einen vorbestimmten Wert überschreitet, und dass der tatsächliche Öffnungsgrad ohne Änderung konstant ist, wobei das Drosselventil-Ansteuermittel ein Ausgabekorrekturmittel zum Korrigieren des Ausgabewertes der Integrationsfunktion oder der manipulierten Variable enthält, um so zu verhindern, dass das Drosselventil nachläuft, wenn der Nachlaufzustand durch das Ventilverhaltensentscheidungsmittel entschieden wurde.

Gemäß der Drosselsteuervorrichtung dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor kann der Nachlaufzustand in dem Verlauf entschieden werden, in dem sich der Ausgabewert der Integrationsfunktion oder die manipulierte Variable monoton erhöht oder verringert, bevor das Drosselventil den Nachlauf erreicht. Deshalb können alle Nachläufe in kurzen Zeiten erfasst werden, ohne auf den Nachlauf unter einer Bedingung eingeschränkt zu sein, die in dem Zeitpunkt einer Gestaltung angenommen wird, wie in der Vorrichtung des Standes der Technik, und der Nachlauf kann durch Korrigieren des Ausgabewertes der Integrationsfunktion oder der manipulierten Variable unverzüglich unterdrückt werden.

Außerdem kann gemäß der Drosselsteuervorrichtung dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor der Nachlaufzustand sogar in einem Fall entschieden werden, wo sich der Ausgabewert der Integrationsfunktion oder die manipulierte Variable während einer Schwankung erhöht oder verringert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Blockdiagramm, das die wesentliche Konfiguration einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor in Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt;

2 ist ein Flussdiagramm, das die Kalkulationsverarbeitung eines Ventilverhaltensentscheidungsmittels in Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt;

3 ist ein Flussdiagramm, das die Kalkulationsverarbeitung eines Ausgabekorrekturmittels in Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt;

4 ist ein Blockdiagramm, das die wesentliche Konfiguration eines Aspektes einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor in Ausführungsform 2 dieser Erfindung zeigt;

5 ist ein Blockdiagramm, das die wesentliche Konfiguration eines anderen Aspektes der Drosselsteuervorrichtung für den Verbrennungsmotor in Ausführungsform 2 dieser Erfindung zeigt;

6 ist ein beispielhaftes Diagramm, das einen tatsächlichen Öffnungsgrad und einen Zielöffnungsgrad, und das Verhalten einer manipulierten Variable in dem Fall zeigt, wo das Drosselventil-Ansteuermittel eine Schwankungssteuerung in einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor durchführt;

7 ist ein Flussdiagramm, das die Kalkulationsverarbeitung eines Ventilverhaltensentscheidungsmittels in Ausführungsform 3 dieser Erfindung zeigt;

8 ist ein Flussdiagramm, das die Kalkulationsverarbeitung eines Ventilverhaltensentscheidungsmittels in Ausführungsformen 4-7 dieser Erfindung zeigt;

9 ist ein Flussdiagramm, das die Kalkulationsverarbeitung eines Ventilverhaltensentscheidungsmittels in Ausführungsform 8 dieser Erfindung zeigt;

10 ist eine schematische Ansicht, die die allgemeine Konfiguration einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor zeigt;

11 ist ein Blockdiagramm, das die wesentliche Konfiguration einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor im Stand der Technik zeigt;

12 ist ein Blockdiagramm, das die Kalkulationsformel der PID-Steuerung der Drosselsteuervorrichtung für den Verbrennungsmotor zeigt;

13 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad eines Drosselventils und dem Drehmoment einer Feder in der Drosselsteuervorrichtung für den Verbrennungsmotor zeigt; und

14 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das Zähleroperationen in Ausführungsform 3 dieser Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Diese Erfindung wird in Verbindung mit nachstehenden Ausführungsformen beschrieben.

AUSFÜHRUNGSFORM 1:

Nun wird eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor in Ausführungsform 1 dieser Erfindung mit Verweis auf 1-3 beschrieben. Übrigens zeigen in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen wie in 11, die den Stand der Technik zeigt, identische oder äquivalente Abschnitte an, deren wiederholte Beschreibung weggelassen werden soll.

1 ist ein Blockdiagramm, das die wesentliche Konfiguration einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor in Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt. In 1 besteht der Unterschied zu 11, die den Stand der Technik zeigt, darin, dass das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 und das Ausgabekorrekturmittel 20 hinzugefügt sind.

Mit dem Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 in Ausführungsform 1 wird, wenn sich eine manipulierte Variable ungeachtet keiner Änderung in dem tatsächlichen Öffnungsgrad eines Drosselventils monoton erhöht (oder im Fall eines Zielöffnungsgrades < einem tatsächlichen Öffnungsgrad verringert), der Zustand des Drosselventils als ein Nachlauf zustand entschieden. Der Grund dafür besteht darin, dass wie in dem Abschnitt "Beschreibung des Standes der Technik" erläutert, angesichts des Mechanismus vom Auftreten des Nachlaufs die monotone Erhöhung oder Verringerung eines Integralterms, nämlich der manipulierten Variable, im Fall des Auftretens des Nachlaufs stattfindet.

Mit dem Ausgabekorrekturmittel 20 wird übrigens die manipulierte Variable korrigiert, wenn der Nachlauf zustand durch das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 entschieden wurde. Konkret wird die manipulierte Variable so korrigiert, um sich zu Null zu verringern, d.h. im Absolutwert kleiner zu werden. Alternativ wird die manipulierte Variable nicht aktualisiert, sondern sie wird zu ihrem Wert in dem letzten Zeitpunkt zurückgeführt, wie sie zuvor gesichert wurde.

Nun wird die Kalkulationsverarbeitung von Ausführungsform 1 in Verbindung mit den Flussdiagrammen von 2 und 3 beschrieben.

2 ist das Flussdiagramm, das die Kalkulationsverarbeitung des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 zeigt.

In 2 ist es das gleiche wie in dem Stand der Technik, dass eine manipulierte Variable durch Ausführen der Kalkulationen einer PID-Steuerung und Aufaddieren der Ergebnisse der Kalkulationen evaluiert wird.

Der Evaluierung der manipulierten Variable folgt die Entscheidung des Nachlaufs durch das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19.

In einem Schritt S106 wird die Änderungsgröße der manipulierten Variable, die in dem letzten Zeitpunkt berechnet wurde, gesichert, und die Änderungsgröße der manipulierten Variable in dem vorliegenden Zeitpunkt wird evaluiert.

Der nächste Schritt S107 entscheidet, ob das Vorzeichen der Änderungsgröße der manipulierten Variable das gleiche wie das der Änderungsgröße der letzten Berechnung ist oder nicht, d.h. ob sich die manipulierte Variable in der gleichen Richtung ändert oder nicht.

Angesichts des Mechanismus des Nachlaufs zeigt die Änderungsgröße von Null oder die Umkehrung der Richtung der manipulierten Variable an, dass der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils der gleiche wie der Zielöffnungsgrad davon ist, oder dass der Zielöffnungsgrad gekreuzt wurde. Mit anderen Worten wurde das Drosselventil innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode K5 angesteuert, die durch einen Zeitzähler eingestellt ist, wie später angeführt wird. Es wird deshalb entschieden, dass der vorliegende Zustand nicht der Nachlauf zustand ist. In diesem Fall wird die Entscheidung von Schritt S107 "N" (Nein), und die Routine fährt zu einem Schritt S113 fort, in dem "Nachlauf = existiert nicht" entschieden wird. Ferner wird der Zeitzähler in einem Schritt S114 auf Null gesetzt, woraufhin die Routine verlassen wird, um die Kalkulationsverarbeitung des Ventilverhaltensentscheidungsmittels zu beenden.

Andererseits wird in einem Fall, wo sich die manipulierte Variable in der gleichen Richtung in dem Schritt S107 ändert, die Entscheidung dieses Schrittes "J" (Ja), und die Routine fährt zu einem Schritt S109 fort.

In einem Fall, wo sich der tatsächliche Öffnungsgrad in dem Schritt S109 nicht geändert hat, wird der Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode K5 in einem Schritt S110 entschieden. Unter der Bedingung, dass sich keine Änderung in dem tatsächlichen Öffnungsgrad länger als die vorbestimmte Zeitperiode K5 fortsetzt, wird "Nachlauf = existiert" entschieden, woraufhin die Routine verlassen wird, um die Kalkulationsverarbeitung des Ventilverhaltensentscheidungsmittels zu beenden.

Wie oben angegeben, wird in dem Fall, wo sich der tatsächliche Öffnungsgrad in dem Schritt S109 geändert hat, die Entscheidung "N", der "Nachlauf = existiert nicht" wird in dem Schritt S113 entschieden, und der Zeitzähler wird in dem Schritt S114 auf Null gesetzt, woraufhin die Routine verlassen wird.

In einem Fall, wo die vorbestimmte Zeitperiode K5 in dem Schritt S110 nicht abgelaufen ist, wird der Zeitzähler in einem Schritt S112 inkrementiert, woraufhin die Routine verlassen wird, um die Kalkulationsverarbeitung des Ventilverhaltensentscheidungsmittels zu beenden.

Als Nächstes wird die Kalkulationsverarbeitung des Ausgabekorrekturmittels 20 in dem Flussdiagramm von 3 gezeigt.

Bezug nehmend auf 3 wird in einem Schritt S200 die manipulierte Variable 17, die durch die PID-Steuerung kalkuliert wird, in einem Puffer bef gesichert.

Anschließend wird in einem Schritt S201, in einem Fall, wo das Drosselventil nicht in dem Nachlauf zustand ist durch Verweis auf das Ergebnis des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 die Entscheidung dieses Schrittes "N", woraufhin die Routine verlassen wird, um die Kalkulationsverarbeitung des Ausgabekorrekturmittels 20 zu beenden. In diesem Fall wird die manipulierte Variable 17 nicht korrigiert, und der Wert, der durch die PID-Steuerung kalkuliert wird, wird direkt in einen BETRIEBSZEIT-Wert durch eine PWM-Wandlungseinheit 18 gewandelt.

Im Fall von "Nachlauf = existiert" in dem Schritt S201 wird die Entscheidung dieses Schrittes "J", und die Routine fährt zu einem Schritt S202 fort, in dem die manipulierte Variable 17 korrigiert wird.

Die drei Schritte S210, S220 und S230 werden als Verfahren zum Korrigieren der manipulierten Variable beispielhaft dargestellt. Es wird ein beliebiges der Beispiele in Übereinstimmung mit der Art der PID-Steuerung etc. geeignet ausgewählt.

In einem Fall, wo der Schritt 210 als der Schritt S202 ausgewählte wurde, fährt die Routine von dem Schritt S201 zu einem Schritt S211 fort, in dem das Vorzeichen der manipulierten Variable, die in dem Puffer bef gesichert ist, entschieden wird.

In einem Fall, wo die manipulierte Variable plus ist, wird angezeigt, dass der Drosselöffnungsgrad auf der geöffneten Seite mit Bezug auf den Vorgabeöffnungsgrad in 13 liegt. In diesem Fall fährt die Routine deshalb zu einem Schritt S212 fort, in dem ein Puffer aft durch Subtrahieren eines vorbestimmten Wertes K6 von dem Puffer bef und Ausführen einer Schutzverarbeitung, nicht gezeigt, die verhindert, dass der Puffer aft minus wird, berechnet wird. In einem Schritt S203 wird der Puffer aft als eine korrigierte manipulierte Variable gesichert.

Andererseits liegt in einem Fall, wo die manipulierte Variable minus ist, der tatsächliche Öffnungsgrad auf der geschlossenen Seite mit Bezug auf den Vorgabeöffnungsgrad. In einem Schritt S213 wird deshalb ein Puffer aft durch Hinzufügen eines vorbestimmten Wertes K6 zu dem Puffer bef und Ausführen der Schutzverarbeitung berechnet. Der Puffer aft wird als eine korrigierte manipulierte Variable in dem Schritt S203 gesichert.

Übrigens wird in einem Fall, wo der Schritt S220 als der Schritt S202 ausgewählt wurde, der Puffer bef mit einem vorbestimmten Wert K7 multipliziert, der kleiner als eins ist, und das Produkt wird als eine korrigierte manipulierte Variable in dem Schritt S203 gesichert.

Ferner wird in einem Fall, wo der Schritt 230 als der Schritt S202 ausgewählt wurde, die letzte manipulierte Variable, die zuvor gesichert wurde, in einen Puffer aft ersetzt, und das Ergebnis wird als eine korrigierte manipulierte Variable in dem Schritt S203 gesichert. D.h. die vorliegende Kalkulation der manipulierten Variable wird ungültig gemacht.

Nachdem eine derartige Korrektur für die manipulierte Variable durchgeführt wurde, wird die Routine verlassen, um die Kalkulationsverarbeitung des Ausgabekorrekturmittels zu beenden.

Danach fährt die Verarbeitung zu der PWM-Wandlungseinheit 18 auf die gleiche Art und Weise wie im Stand der Technik fort.

Übrigens muss die Entscheidungszeitperiode K5 des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 kürzer als der Zyklus des Nachlaufs eingestellt sein, z.B. 200 ms. Außerdem ist in einem Fall, wo das Drosselventil dem Nachlauf nicht unterzogen wird, eine Zeitperiode, in der der Drosselöffnungsgrad mit dem Zielöffnungsgrad konvergiert, etwa 100 ms. Wenn die Entscheidungszeitperiode K5 auf z.B. 150 ms gesetzt ist, kann deshalb der Nachlauf ohne jegliche fehlerhafte Entscheidung in einer gewöhnlichen Operation erfasst werden.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der Drosselsteuervorrichtung für den Verbrennungsmotor in Ausführungsform 1 dieser Erfindung unter den Bedingungen, dass sich der Ausgabewert der Integrationsfunktion, oder die manipulierte Variable monoton erhöht oder verringert, und dass sich der konstante tatsächliche Öffnungsgrad für die vorbestimmte Zeitperiode fortsetzt, von dem Drosselventil bestimmt, dass es in dem Nachlaufzustand ist, und der Ausgabewert der Integrationsfunktion, oder die manipulierte Variable wird korrigiert. Deshalb können alle Nachläufe ohne Begrenzung auf den Nachlauf unter der spezifizierten Bedingung, die zur Zeit der Gestaltung angenommen wurde, wie in der Vorrichtung des Standes der Technik, erfasst werden. Außerdem kann der Nachlauf zustand in dem Verlauf der monotonen Erhöhung oder Verringerung bestimmt werden, bevor der Nachlauf erreicht ist, sodass der Nachlauf in einer kurzen Zeit bestimmt und unverzüglich unterdrückt werden kann.

AUSFÜHRUNGSFORM 2:

4 und 5 sind Blockdiagramme, die jedes die wesentliche Konfiguration einer Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor in Ausführungsform 2 dieser Erfindung zeigen.

In Ausführungsform 1 wurde die manipulierte Variable 17 der Kalkulationsverarbeitung des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 und des Ausgabekorrekturmittels 20 unterzogen. In dem Fall jedoch, wo die Abweichung zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad so klein ist, um den Nachlauf nach sich ziehen, wie zuvor angeführt, wird die Änderungsgröße der manipulierten Variable gleich der des Integralterms.

Selbst wenn der Ausgabewert des Integralterms an Stelle der manipulierten Variable genutzt wird, die in Ausführungsform 1 verwendet wird (1), kann wie in 4 gezeigt, entsprechend die ähnliche Vorrichtung konfiguriert werden.

In 4 sind die Details des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 und des Ausgabekorrekturmittels 20 äquivalent zu jenen in Ausführungsform 1, lediglich durch erneutes Lesen der manipulierten Variable als den Ausgabewert des Integralterms.

In dem Fall, wo der Integralterm für die Kalkulationsverarbeitung des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 eingesetzt wird, kann das Ausgabekorrekturmittel 20 außerdem nicht nur den Integralterm, sondern auch die manipulierte Variable korrigieren, da die Änderungsgröße der manipulierten Variable gleich der des Integralterms ist. In diesem Fall ist die Drosselsteuervorrichtung konfiguriert, wie in 5 gezeigt.

Auch in diesem Fall sind die Details des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 und des Ausgabekorrekturmittels 20 äquivalent zu jenen in Ausführungsform 1, lediglich durch erneutes Lesen der manipulierten Variable als den Ausgabewert des Integralterms.

Übrigens wurde in dem obigen die Rückkopplungssteuerung durch den Aspekt angezeigt, dass die PID-Steuerung am grundsätzlichsten ist, die Rückkopplungssteuerung enthält aber tatsächlich verschiedene Aspekte. Entsprechend gibt es einen Aspekt, in dem die Änderungsgröße des Integralterms nicht mit der der manipulierten Variable übereinstimmt, selbst wenn die Abweichung zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad klein ist. In diesem Fall kann ein richtiger Nachlaufzustand durch Entscheiden des Nachlaufs auf der Basis nur der Richtung der Änderung der manipulierten Variable oder des Integralterms in dem Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 manchmal nicht erfasst werden. Entsprechend ist es in diesem Fall notwendig, das Merkmal einer Rückkopplungssteuerung vor der Anwendung dieser Erfindung zu analysieren, wodurch die Eingabe des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 und die Einfügungsstelle des Ausgabekorrekturmittels 20 so geändert werden, um einen Steuerterm zu erhalten, der wie der Integralterm in der Rückkopplungssteuerung funktioniert. Dies wird später in Ausführungsform 6 erneut beschrieben.

Wie oben beschrieben, können die gleichen Vorteile wie jene von Ausführungsform 1 in Ausführungsform 2 erreicht werden.

Ausführungsform 3:

In Ausführungsform 1 waren die Entscheidungsbedingungen des Nachlaufzustands in dem Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19, dass sich die manipulierte Variable in der gleichen Richtung erhöht (oder verringert), und dass der tatsächliche Öffnungsgrad konstant ist. Eine gewisse Steuerung des Drosselventils hat jedoch eine Findigkeit (Schwankungssteuerung), in der sich der Zielöffnungsgrad in einer kurzen Zeit kontinuierlich winzig ändert, z.B. in den Zyklen von 10 ms, um dadurch die Steuerauflösung des Ventils zu steigern.

Selbst wenn der tatsächliche Öffnungsgrad ohne Änderung konstant ist, ändert sich in einem derartigen Fall der Zielöffnungsgrad manchmal über den tatsächlichen Öffnungsgrad. Diese Situation wird in 6 auf den Weg eines Beispiels gezeigt. Bei dieser Gelegenheit wird in Ausführungsform 1 der Zustand des Drosselventils niemals als der Nachlauf zustand wegen der Entscheidungszeitperiode K5 > dem Schwankungssteuerungszyklus entschieden.

Ausführungsform 3 dieser Erfindung bewältigt einen derartigen Fall, und besteht in einer Fortsetzung einer Nachlaufentscheidung für eine vorbestimmte Zeitperiode in dem Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19.

In 7 wird ein Flussdiagramm der Kalkulationsverarbeitung des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 gezeigt.

Bezug nehmend auf 7 sind Schritte S106 und S107 die gleichen wie in 2. In einem Fall, wo sich die manipulierte Variable in der gleichen Richtung in dem Schritt S107 ändert, wird ein Haltezähler veranlasst, in einem Schritt S121 hochzuzählen, und in einem beliebigen anderen Fall wird der Haltezähler in einem Schritt S122 zurückgesetzt.

Anschließend wird in einem Schritt S109 entschieden, ob sich der tatsächliche Öffnungsgrad geändert hat. Falls sich der tatsächliche Öffnungsgrad geändert hat, werden sowohl ein AUF-Zähler als auch ein AB-Zähler in einem Schritt S133 auf Null zurückgesetzt. Entsprechend wird eine Entscheidung in einem Schritt S126 "N" (Nein), und "Nachlauf = existiert nicht" wird in Schritt S113 entschieden, woraufhin die Routine verlassen wird.

Falls sich der tatsächliche Öffnungsgrad in dem Schritt S109 nicht geändert hat, fährt die Routine zu einem Schritt S123 fort, in dem der Haltezähler mit einem vorbestimmten Wert K8 verglichen wird. In einem Fall, wo der Haltezähler nicht kleiner als der vorbestimmte Wert K8 ist, d.h. wo eine Zeitperiode zum Halten der Nachlaufentscheidung erreicht wurde, fährt die Routine zu einem Schritt S129 fort. Falls der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable in einer AUF-Richtung in dem Schritt S129 ist, fährt die Routine zu einem Schritt S130 fort, in dem der AUF-Zähler veranlasst wird hochzuzählen, und der AB-Zähler wird zurückgesetzt. Danach werden die AUF- und AB-Zähler mit einem vorbestimmten Wert K5 in dem Schritt S126 verglichen, um so die Nachlaufentscheidung zu erbringen.

Falls der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable in einer AB-Richtung ist, wird in dem Schritt S129 "N" entschieden, und in dem Schritt S131 wird "J" entschieden. In einem Schritt S132 wird entsprechend der AB-Zähler veranlasst hochzuzählen, und der AUF-Zähler wird zurückgesetzt. Danach werden die AUF- und AB-Zähler mit dem vorbestimmten Wert K5 in dem Schritt S126 verglichen, um so die Nachlaufbedingung zu erbringen. Falls der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable Null ist, wird in dem Schritt S131 "N" entschieden, sowohl der AUF-Zähler als auch der AB-Zähler werden in dem Schritt S133 auf Null zurückgesetzt, und in dem Schritt S126 wird "N" entschieden. Deshalb wird "Nachlauf = existiert nicht" in dem Schritt S113 entschieden, woraufhin die Routine verlassen wird. Das heißt in dem Fall, wo die Zeitperiode zum Halten der Nachlaufentscheidung abgelaufen ist, bewirken die AUF- und AB-Zähler die gleiche Funktion wie die des Zeitzählers in 2, und sie erbringen die Nachlaufentscheidung.

In einem Fall andererseits, wo der Haltezähler kleiner als der vorbestimmte Wert K8 in dem Schritt S123 ist, d.h. wo die Nachlaufentscheidung gehalten wird, fährt die Routine zu einem Schritt S124 fort, in dem der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable geprüft wird.

Falls der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable in der AUF-Richtung ist, fährt die Routine zu einem Schritt S125 fort, in dem der AUF-Zähler veranlasst wird hochzuzählen, und der AB-Zähler wird unberührt gelassen.

Falls der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable in der AB-Richtung ist, wird in dem Schritt S124 "N" entschieden, in dem Schritt S127 wird "J" entschieden, und die Routine fährt zu einem Schritt S128 fort, in dem der AB-Zähler veranlasst wird hochzuzählen, und der AUF-Zähler wird unberührt gelassen.

Falls der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable Null ist, wird in dem Schritt S127 "N" entschieden, und sowohl der AUF-Zähler als auch der AB-Zähler werden unberührt gelassen. Beide Zähler werden mit dem vorbestimmten Wert K5 in dem Schritt S126 verglichen, um so die Nachlaufbedingung zu erbringen. D.h. in einem Fall, wo die Zeitperiode zum Halten der Nachlaufbedingung nicht abgelaufen ist, werden die AUF- und AB-Zähler, die entgegengesetzt arbeiten sollten, unberührt gelassen, ohne zurückgesetzt zu werden.

Um das Verständnis des obigen zu unterstützen, wird ein Zeitsteuerungsdiagramm der Zähleroperationen in 14 gezeigt. Hier werden die Operationen der AUF- und AB-Zähler auf der Basis der manipulierten Variable beispielhaft dargestellt, und die Bedingung des tatsächlichen Öffnungsgrades wird der Kürze halber ignoriert.

Übrigens muss die vorbestimmte Zeitperiode K8 auf einen Wert gesetzt werden, der ungefähr (der Zyklus des Zielöffnungsgrades der Schwankungssteuerung + &agr;) ist, und der kürzer als der Zyklus des Nachlaufs geringer Frequenz ist. Übrigens sind in dem Flussdiagramm der AUF-Zähler und der AB-Zähler getrennt als der Zeitzähler in 2 eingestellt, wodurch die Entscheidungszeitperiode K5 und die Haltezeitperiode K8 unabhängig voneinander eingestellt werden können. Auf dem Weg eines Beispiels können jedoch die AUF- und AB-Zähler auf eine derartige Weise zusammengebracht werden, dass "+1" eingestellt ist, wenn der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable in der AUF-Richtung ist, während "–1" eingestellt ist, wenn der Gradient der vorliegenden manipulierten Variable in der AB-Richtung ist, und dass "Nachlauf = 1" für eine Zeitperiode entschieden wird, die nicht kleiner als der vorbestimmte Wert K5 oder –K5 ist.

Wie oben beschrieben, kann gemäß Ausführungsform 3 dieser Erfindung in dem Fall, wo sich der Zielöffnungsgrad über den tatsächlichen Öffnungsgrad ändert, selbst wenn der tatsächliche Öffnungsgrad ohne Änderung konstant ist, z.B. in dem Fall der Schwankungssteuerung, der Nachlauf präzise erfasst werden.

AUSFÜHRUNGSFORM 4:

Ausführungsform 4 dieser Erfindung besteht darin, die manipulierte Variable einer Filterung zu unterziehen, um dadurch den Einfluss der Richtungsumkehrung der manipulierten Variable in einer kurzen Zeit zu beseitigen. In der Schwankungssteuerung ist die Zeitperiode von ungefähr 10 ms der Zyklus des Zielöffnungsgrades, und daher kann ein Filter eingestellt werden, das den Einfluss in der Entscheidungszeitperiode K5 verhindert.

In diesem Fall kann, wie in einem Schritt S105 in 8 gezeigt, der Schritt zum Unterziehen der manipulierten Variable der Filterung vor einem Schritt S106 eingefügt werden. In einem Fall, wo eine Verarbeitung, die die manipulierte Variable einsetzt, dem Schritt S106 vorausgeht, wird natürlich der Filterungsschritt vor der Verarbeitung eingefügt. Auf diese Art und Weise kann eine Position, wo die Filterung auszuführen ist, gemäß Umständen beurteilt werden.

AUSFÜHRUNGSFORM 5:

Der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils ändert sich manchmal im Wert, wegen Rauschen oder einem A/D-Wandlungsfehler. Ausführungsform 5 dieser Erfindung verhindert, dass die Ventilverhaltensentscheidung in der Folge zu der fehlerhaften Entscheidung führt, dass der Zustand des Drosselventils nicht der Nachlauf zustand ist, und sie besteht darin, den tatsächlichen Öffnungsgrad Filterung zu unterziehen. In diesem Fall kann, wie in einem Schritt S108 in 8 gezeigt, der Schritt zum Filtern des tatsächlichen Öffnungsgrades vor z.B. einem Schritt S109 eingefügt werden. In einem Fall, wo eine Verarbeitung, die den tatsächlichen Öffnungsgrad einsetzt, dem Schritt S109 vorausgeht, wird natürlich der Filterungsschritt vor der Verarbeitung eingefügt. Auf diese Art und Weise kann eine Position, wo die Filterung auszuführen ist, gemäß Umständen beurteilt werden.

AUSFÜHRUNGSFORM 6:

Wie in Ausführungsform 1 bezeichnet, hat die Rückkopplungssteuerung verschiedene Aspekte, und in einem gewissen Aspekt stimmt die Änderungsgröße des Integralterms nicht mit der der manipulierten Variable trotz der kleinen Abweichung zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad überein. Bei dieser Gelegenheit kann ein richtiger Nachlaufzustand durch Entscheiden nur der Richtung der Änderung der manipulierten Variable oder des Integralterms in dem Ventilverhaltensentscheidungsmittel manchmal nicht erfasst werden.

Ausführungsform 6 dieser Erfindung bewältigt einen derartigen Fall, und dem Ventilverhaltensentscheidungsmittel wird eine Entscheidungsbedingung in Übereinstimmung mit dem Merkmal der PID-Steuerung vor der Anwendung dieser Erfindung hinzugefügt, um so (die Änderungsgröße des Integralterms) = (der Änderungsgröße der manipulierten Variable) herzustellen. Somit wird die Entscheidung des Nachlaufzustands durch die monotone Erhöhung oder Verringerung der manipulierten Variable oder des Integralterms, und den konstanten tatsächlichen Öffnungsgrad gestattet.

Wie in einem Schritt S100, einem Schritt S101 oder einem Schritt S102 in 8 auf dem Weg eines Beispiels gezeigt, besteht die zusätzliche Bedingung darin, dass die Änderungsrate des Zielöffnungsgrades gleich oder kleiner einem vorbestimmten Wert K1 ist (Schritt S100), dass der Absolutwert der Abweichung gleich oder kleiner einem vorbestimmten Wert K2 ist (Schritt S101), dass das Vorzeichen der Abweichung in dem vorliegenden Zeitpunkt identisch zu dem Vorzeichen der Abweichung in dem letzten Zeitpunkt ist oder dass die Abweichung Null ist (Schritt S102), oder eine Bedingung mit derartigen Bedingungen kombiniert ist. Diese zusätzliche Bedingung kann vor dem Schritt S106 eingefügt werden.

Gemäß dieser Ausführungsform 6 wird eine Begrenzung auferlegt, sodass der Ausgabewert der Integrationsfunktion, oder die manipulierte Variable der Ausgabewert der Integrationsfunktion der Abweichung werden können, wodurch eine fehlerhaften Entscheidung und eine Entscheidungsauslassung verhindert werden können, um eine Genauigkeit zu steigern.

AUSFÜHRUNGSFORM 7:

In Ausführungsform 1 wurde die Ventilverhaltensentscheidung ausgeführt, um den Nachlauf zustand zu erfassen, über der gesamten Region des Drosselöffnungsgrades. In dieser Hinsicht begrenzt Ausführungsform 7 die Erfassungsregion der Ventilverhaltensentscheidung auf die Nachbarschaft eines Vorgabeöffnungsgrades.

Da in diesem Fall die Erfassungsregion eng ist, können jeweilige vorbestimmte Werte strikter eingestellt werden, und Leistungsverhalten, wie etwa die Zuverlässigkeit der Entscheidung und die Verkürzung einer Entscheidungszeitperiode, kann gesteigert werden.

Wie in einem Schritt S103 oder einem Schritt S104 in 8 auf dem Weg eines Beispiels gezeigt, kann eine Bedingung, in der die absolute Differenz zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem Vorgabeöffnungsgrad gleich oder kleiner einem vorbestimmten Wert K3 ist (Schritt S103), eine Bedingung, in der die absolute Differenz zwischen dem Vorgabeöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad gleich oder kleiner einem vorbestimmten Wert K4 ist (Schritt S104), oder eine Bedingung, in der derartige Bedingungen kombiniert sind, vor dem Schritt S106 eingefügt werden.

AUSFÜHRUNGSFORM 8:

In Ausführungsform 1 wurde der Nachlauf durch Nutzung des Vorhandenseins oder Fehlens der Richtungsumkehrung der manipulierten Variable erfasst, es war aber unmöglich, den Nachlaufzustand in dem Fall der Schwankungssteuerung zu erfassen, wie in Ausführungsform 3 angezeigt. Ausführungsform 8 dieser Erfindung wird gestattet, den Nachlauf zustand selbst in einem Fall zu erfassen, wo sich der Ausgabewert der Integrationsfunktion, oder die manipulierte Variable während einer Schwankung erhöht oder verringert. Spezieller wird, falls die Änderungsgröße der manipulierten Variable, seit der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils eine Änderung gestoppt hat, gleich oder größer einem vorbestimmten Wert ist, der Zustand des Drosselventils als der Nachlaufzustand erachtet, um dadurch den Nachlauf zu entscheiden. Ein Flussdiagramm der Kalkulationsverarbeitung des Ventilverhaltensentscheidungsmittels 19 dieser Ausführungsform 8 wird in 9 gezeigt.

Bezug nehmend auf 9. veranlasst das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 zuerst in einem Schritt S112 den Zeitzähler hochzuzählen, und es entscheidet in einem Schritt 109, ob der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils konstant ist.

Um die manipulierte Variable in dem Stopp der Änderung des tatsächlichen Öffnungsgrades zu halten, als eine Aufzeichnung der manipulierten Variable, wird die Entscheidung des Schrittes S109 "N" (Nein) in einem Fall, wo sich der tatsächliche Öffnungsgrad geändert hat, und die manipulierte Variable wird in der Aufzeichnung der manipulierten Variable in einem Schritt S119 gehalten. Außerdem wird der Zeitzähler in einem Schritt S114 auf Null gesetzt, und "Nachlauf = existiert nicht" wird in einem Schritt S113 eingestellt, woraufhin die Routine verlassen wird.

In einem Fall, wo sich der tatsächliche Öffnungsgrad nicht geändert hat, wird die Entscheidung des Schrittes S109 "J" (Ja), und die absolute Differenz zwischen der Aufzeichnung der manipulierten Variable und der vorliegenden manipulierten Variable wird in einem Schritt S120 kalkuliert. In einem Fall, wo der Wert der absoluten Differenz kleiner als ein vorbestimmter Wert K9 ist, wird der Zustand des Drosselventils bestimmt, nicht der Nachlauf zustand zu sein, und das "Nachlauf = existiert nicht" wird in dem Schritt S113 gesetzt, woraufhin die Routine verlassen wird.

In einem Fall, wo die Entscheidung des Schrittes S120 "J" ist, werden viele manipulierte Variablen akkumuliert, das heißt es gibt die Möglichkeit des Nachlaufzustands. Deshalb wird eine abgelaufene Zeit seit dem Stopp der Änderung des tatsächlichen Öffnungsgrades in einem Schritt S110 entschieden, und falls ein vorbestimmter Wert K5 abgelaufen ist, wird "Nachlauf = existiert" in einem Schritt 111 gesetzt, woraufhin die Routine verlassen wird.

Falls der vorbestimmte Wert K5 nicht abgelaufen ist, wird das "Nachlauf = existiert nicht" in dem Schritt S113 gesetzt, woraufhin die Routine verlassen wird.

Gemäß dieser Ausführungsform 8 wird die Entscheidung durch Erfassen der gesamten Änderungen der manipulierten Variablen erbracht. Deshalb ist Ausführungsform 8 gegenüber den Schwankungen der manipulierten Variablen weniger als Ausführungsform 1 empfänglich, und sie ist auch auf die Schwankungssteuerung anwendbar. Da jedoch der vorbestimmte Wert K9 die manipulierte Variable ist, nämlich der Wert eines Drehmomentes, wird er als ein Entscheidungswert gesetzt, der von der Charakteristik der nichtlinearen Drehmomentänderungen des Drosselventils abhängt. Deshalb wird die Einstellung des Entscheidungswertes in Ausführungsform 8 schwieriger als in Ausführungsform 1.

Übrigens können die zuvor beschriebenen Ausführungsformen 2 bis 7 ähnlich auf Ausführungsform 8 angewendet werden.


Anspruch[de]
Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Motor 4 auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Zielöffnungsgrad 10 und einem tatsächlichen Öffnungsgrad 11 eines Drosselventils 2 angesteuert und kontrolliert wird, und der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils zu dem Zielöffnungsgrad davon in Rückkopplung gesteuert wird; umfassend:

ein Abweichungskalkulationsmittel 12 zum Berechnen der Abweichung, die eine Differenz zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ist, ein Drosselventil-Ansteuermittel 13 zum Evaluieren einer manipulierten Variable 17 durch die Rückkopplungssteuerung, die mindestens eine Funktion zum Integrieren der Abweichung und zum Ansteuern des Motors in Übereinstimmung mit der manipulierten Variable enthält, um so den Öffnungsgrad des Drosselventils zu steuern, und ein Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 zum Feststellen als einen Nachlaufzustand, einen Fall bei dem sich für eine vorbestimmte Zeitperiode fortsetzt, dass der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils ohne Änderung konstant ist und dass ein Ausgabewert der Integrationsfunktion oder die manipulierte Variable nur eine Erhöhung oder nur eine Verringerung aufweist, wobei das Drosselventil-Ansteuermittel 13 ein Ausgabekorrekturmittel 20 zum Korrigieren des Ausgabewertes der Integrationsfunktion oder der manipulierten Variable enthält, um so zu verhindern, dass das Drosselventil nachläuft, wenn der Nachlauf zustand durch das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 festgestellt wurde.
Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Motor 4 auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Zielöffnungsgrad 10 und einem tatsächlichen Öffnungsgrad 11 eines Drosselventils 2 angesteuert und kontrolliert wird, und der tatsächliche Öffnungsgrad des Drosselventils zu dem Zielöffnungsgrad davon in Rückkopplung gesteuert wird; umfassend:

ein Abweichungskalkulationsmittel 12 zum Berechnen der Abweichung, die eine Differenz zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ist, ein Drosselventil-Ansteuermittel 13 zum Evaluieren einer manipulierten Variable 17 durch die Rückkopplungssteuerung, die mindestens eine Funktion zum Integrieren der Abweichung und zum Ansteuern des Motors in Übereinstimmung mit der manipulierten Variable enthält, um so den Öffnungsgrad des Drosselventils zu steuern, und ein Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 zum Feststellen als einen Nachlaufzustand, einen Fall bei dem sich für eine vorbestimmte Zeitperiode fortsetzt, dass eine Differenz zwischen einem Wert eines Ausgabewertes der Integrationsfunktion oder der manipulierten Variable zu einem Zeitpunkt, wenn der tatsächliche Öffnungsgrad konstant geworden ist, und einem Wert davon in einem vorliegenden Zeitpunkt einen vorbestimmten Wert überschreitet und dass der tatsächliche Öffnungsgrad ohne Änderung konstant ist, wobei das Drosselventil-Ansteuermittel 13 ein Ausgabekorrekturmittel 20 zum Korrigieren des Ausgabewertes der Integrationsfunktion oder der manipulierten Variable enthält, um so zu verhindern, dass das Drosselventil nachläuft, wenn der Nachlauf zustand durch das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 entschieden wurde.
Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 definiert, wobei die Korrektur durch das Ausgabekorrekturmittel 20 darin besteht, den Ausgabewert der Funktion zum Integrieren der Abweichung, oder die manipulierte Variable, zu verringern, oder eine Aktualisierung davon zu stoppen. Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 3 definiert, wobei wenn der Ausgabewert der Integrationsfunktion oder die manipulierte Variable von ihrer Erhöhung zu ihrer Verringerung oder von ihrer Verringerung zu ihrer Erhöhung umgekehrt wurde, die Entscheidung in einem letzten Zeitpunkt in dem Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 für eine vorbestimmte Zeitperiode fortgesetzt wird. Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 4 definiert, wobei das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 den Ausgabewert der Integrationsfunktion oder die manipulierte Variable Filterung unterzieht, um so die Entscheidung auf der Basis eines gefilterten Wertes zu erbringen. Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 5 definiert, wobei das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 die Entscheidung betreffend den tatsächlichen Öffnungsgrad auf der Basis eines Wertes liefert, der erhalten wird, indem der tatsächliche Öffnungsgrad einer Filterung unterzogen wird. Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 6 definiert, wobei eine Entscheidungsbedingung, die auf dem Zielöffnungsgrad 10 des Drosselventils und der Abweichung zwischen dem Zielöffnungsgrad und dem tatsächlichen Öffnungsgrad beruht, dem Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 hinzugefügt wird, sodass eine Änderungsgröße des Ausgabewertes der Integrationsfunktion mit einer Änderungsgröße der manipulierten Variable 17 übereinstimmen kann. Eine Drosselsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 7 definiert, wobei das Ventilverhaltensentscheidungsmittel 19 die Entscheidung durch Begrenzen einer Erfassungsregion des Nachlaufzustands auf die Nachbarschaft eines Vorgabeöffnungsgrades erbringt.






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