DE10003500A1

DE10003500A1 - Eingangsglättungsverfahren und Vorrichtung für eine elektronische Drosselklappensteuerung

Info

Publication number: DE10003500A1
Application number: DE10003500A
Authority: DE
Inventors: Liang Tang; Chao Sen Marc Hsu; Paul Michael Suzio
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2000-08-10
Also published as: US6157888A; GB2346454B; GB9927373D0; GB2346454A

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Glätten eines Drosselklappenstellungsbefehls, bevor dieser durch einen Drosselklappenregler verwendet wird. Bei dem Verfahren wird sequentiell mit Hilfe einer Nachschlagetabelle indiziert, in der eine Reihe von Werten einer Glättungsfunktion in routinemäßigen Zeitabständen gespeichert sind. Die Differenz zwischen dem aktuellen Drosselklappenbefehl und dem erhaltenen Drosselklappenbefehl wird multipliziert mit dem Wert der anhand der Nachschlagetabelle indizierten Glättungsfunktion. Das Produkt wird dann zu einem Referenzdrosselklappenstellungsbefehl addiert, um eine Reihe von geglätteten Drosselklappenstellungsbefehlen zu generieren, die an die Drosselklappensteuereinheit abgesetzt werden, was für einen ruhigeren Lauf sorgt.

Description

Die Erfindung betrifft die Glättung der Eingangssignale für ein System zur Steuerung der Drosselklappenstellung.

Im allgemeinen befaßt sich der Stand der Technik mit dem Ge biet der Minimierung des Über-/Unterschwingens der Fahrzeug geschwindigkeit mit Hilfe von Systemen zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Stand der Technik läßt sich da bei in zwei Kategorien unterteilen: In der ersten Kategorie geht es um ein Verfahren zum Einstellen der Steuerungsbemü hung des Drehzahlreglers durch Modifizieren des Steuerungsge setzes, wie es Oo et al. in dem US-Patent 5,329,455 gelehrt wird. In der zweiten Kategorie geht es um ein Verfahren zum Festlegen bzw. Modifizieren des Zielverlaufs der Fahrzeugge schwindigkeit als Funktion einer Rückkopplung über den Sy stemzustand oder einer Fahrereingabe, wie es von Isheda et al. in dem US-Patent 5,646,850 gelehrt wird. Verschiedene Strategien zur Modifizierung des Zielverlaufs wurden bei An wendungen zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit verwen det, wie sie von Nakajima et al. in dem US-Patent 4,598,370 gelehrt werden.

Im Gegensatz zu dem System zur Steuerung der Fahrzeugge schwindigkeit bzw. der Motordrehzahl betrifft die Erfindung einen Glättungsalgorithmus für Anwendungen im Zusammenhang mit der Drosselklappensteuerung bei Verbrennungsmotoren. Die ser Glättungsalgorithmus hat einen wesentlich breiteren Um fang als die genannten Systeme zur Steuerung der Fahrzeugge schwindigkeit, da die Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit nur eine der vielen in einer Drosselklappensteuerung imple mentierten Funktionen ist.

Die Erfindung betrifft eine in einem Eingangsglättungsmodul implementierte Glättungsfunktion für die Drosselklappe, bei der ein Schrittbefehl im Sinne eines ruhigeren Laufes umge formt wird.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Glättung eines von ei ner externen Quelle erhaltenen Drosselklappenstellungsbe fehls, bevor dieser an eine elektronische Drosselklap pensteuerung abgesetzt wird, dient zur Verminderung von Nach lauffehlern und zur Verminderung des Überschwingens. Das Ver fahren umfaßt die Erfassung der Differenz zwischen der aktu ellen Drosselklappenstellung und einem erhaltenen Drossel klappenstellungsbefehl, um einen Delta-Stellungsbefehl zu ge nerieren und dann eine Nachschlagetabelle abzufragen, in der eine vorbestimmte Anzahl von Werten einer Glättungsfunktion gespeichert ist. Die Nachschlagetabelle wird in vorgewählten Abständen anhand der Größe des Delta-Stellungsbefehls indi ziert. Jeder der in der Nachschlagetabelle indizierten Werte wird mit dem Delta-Stellungsbefehl multipliziert, um eine Reihe von Glättungswerten zu generieren, die einzeln zu der aktuellen Drosselplattenstellung addiert werden, um in vorbe stimmten Abständen eine Reihe von wirksamen Drosselklappen stellungsbefehlen zu generieren, was einen ruhigeren Lauf er möglicht.

Bei der offenbarten Ausführungsform sind in der Nachschlage tabelle 16 Werte der Glättungsfunktion gespeichert, und die Nachschlagetabelle wird in Abständen von 5 Millisekunden in diziert.

Das Verfahren der Eingangsglättungsfunktion wird von einem programmierten Mikroprozessor ausgeführt.

Ein Vorteil des Verfahrens zur Glättung der eingegebenen Drosselklappenbefehle gemäß der Erfindung liegt darin, daß es einen ruhigeren Nachlauf der Positionierung der Drosselklappe unter Beibehaltung einer raschen Ansprechzeit ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß es ver hindert, daß die Drosselklappe bei geschlossener Drosselklap pe und bei weit geöffneter Drosselklappe gegen Anschläge schlägt.

Noch ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Steuergerät nur einen Satz von Verstärkungsfaktoren benötigt und eine bessere Leistung liefert.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Konstrukteur dank der inkrementierenden Vorgehensweise die Auslegung des Steu ergeräts unter dem Gesichtspunkt "kleiner Schritte" in An griff nehmen kann.

Noch ein weiterer Vorteil liegt darin, daß von den Zahnrädern in dem Untersetzungsgetriebe des Motors herrührende Geräusche stark vermindert werden, weil die Drosselklappe nicht gegen die Anschläge schlagen kann.

Noch ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der umgeformte An fangsteil der geglätteten Signale des Drosselklappenstel lungsbefehls die anfängliche Drosselklappennachlaufantwort verbessert.

Noch ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Implementie rung die Verwendung eines weniger komplexen, langsameren und weniger kostspieligen Mikroprozessors erlaubt.

Diese und andere Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung zur Eingangsglättung eines eingegebenen Drosselklappenbefehls werden bei der Lektüre der ausführlichen Beschreibung in Ver bindung mit den beigefügten Figuren offensichtlich.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Drosselklappensteuerung mit dem Eingangsglättungsmodul;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, in dem die Regelschleife der Drosselklappensteuereinheit näher dargestellt ist;

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung des Vorteils des Ein gangsglättungsmoduls im Hinblick auf die Reduzierung des Über- und Unterschwingens;

Fig. 4 ist ein grundlegendes Fließdiagramm des von dem Ein gangsglättungsmodul ausgeführten Programms;

Fig. 5 ist ein ausführlicheres Fließdiagramm des von dem Ein gangsglättungsmodul ausgeführten Programms;

Fig. 6 ist die Nachschlagetabelle, in der die Eingangsglät tungsfunktion gespeichert ist;

Fig. 7 ist ein Fließdiagramm der Subroutine zur Auswahl der Indexgröße; und

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Differenz zwischen dem Ausgang des Eingangsglättungsmoduls und einem typischen Steuerungssystem.

Bei der Eingangsglättung wird die Schritteingabe in eine Drosselklappensteuerung umgeformt. Die Umformungs- oder Glät tungsfunktion f(t) muß die folgenden Eigenschaften haben:

f(t_f) = θ_d
(t_f) = 0 und
(t_f) = 0

Eine Funktion mit diesen Eigenschaften lautet:

f(t) = q_i+ (q_d - q_i).Eingangs_glättungs_faktor (t)

wobei:
q_d = gewünschter endgültiger Eingabebefehl
q_i = Anfangswinkel zum Vergleich
t_f = Zeit bis zum Erreichen des gewünschten Winkels und
der Eingangs_glättungs_faktor (t) =

{10(t/t_f)³ - 15(t/t_f)⁴ + 6(t/t_f)⁴} (1)

ist der zur Modifizierung des Eingabebefehls verwendete ge brochene Wert. Die Implementierung des obigen Algorithmus in der Drosselklappensteuerungseinheit würde eine umfangreiche Verarbeitungszeit erfordern, was mit der gewünschten relativ raschen Ansprechzeit nicht zu vereinbaren ist. Die durch das obige Polynom erforderlichen umfangreichen Multiplikationen und Divisionen würden einen bei den derzeitigen Drosselklap pensteuerungseinheiten verwendeten 16-Bit-Mikroprozessor überlasten und einen schnelleren und teureren Mikroprozessor erfordern.

Anstatt den obigen Algorithmus zu verwenden, hat sich heraus gestellt, daß ein äquivalentes Ergebnis mit Hilfe einer Nach schlagetabelle erzielt werden kann, die die gewünschten Ein gangsglättungsfaktoren enthält. Durch Ändern der zum Indizie ren der Nachschlagetabelle verwendeten Schrittgröße kann die Glättungsfunktion ganz leicht umgeformt werden. Dies ermög licht das Modifizieren der Glättungsfunktion anhand der ge wünschten Ansprechzeit und des gewünschten Ansprechverhal tens.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Drosselklappensteuerung gemäß der Erfindung. Das System besitzt einen Drosselklappen regler (TCU) 10, der Drosselklappensteuersignale (TP_COMD) von einem Motorsteuergerät (PCM) wie zum Beispiel einem elektro nischen Steuergerät oder einem Geschwindigkeitsregelmodul für einen Verbrennungsmotor erhält. Zwischen der Drosselklap pensteuereinheit 10 und dem Motorsteuergerät 14 befindet sich ein Eingangsglättungsmodul (ISM) 12, das die Drosselklap pensteuersignale entsprechend der Glättungsfunktion umformt, um Nachlauffehler und Überschwingen zu vermindern. Das Ein gangsglättungsmodul implementiert die Glättungsfunktion in der nachfolgend beschriebenen Weise. Das Eingangsglättungsmo dul 12 wandelt den Drosselklappenbefehl anhand der Größe der Änderung im Drosselklappenbefehl in eine Vielzahl von geglät teten Drosselklappenbefehlen um, wie anhand des Fließdia gramms gemäß Fig. 4 erläutert wird.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, in dem der Aufbau der Dros selklappenregler 10 näher dargestellt ist. Wie bereits erläu tert, erhält das Eingangsglättungsmodul 12 Drosselklappen stellungsbefehle von dem Motorsteuergerät 14. Das Eingangs glättungsmodul wandelt den Drosselklappenbefehl in eine Reihe von modifizierten oder wirksamen Drosselklappenbefehlen um, die zur Glättung der Positionierung der Drosselklappe mit we nig oder gar keinem Überschwingen in Reaktion auf die befoh lene Änderung in der Drosselklappenstellung vorgegeben wur den.

Die geglätteten Drosselklappenbefehle von dem Eingangsglät tungsmodul 12 werden in einem ersten Summierungspunkt sum miert, wobei ein Rückkopplungssignal von einem Drosselklap penstellungsgeber 20 erhalten wurde. Das summierte Signal geht zu einem Rückführungsregler 22, der die geglätteten Ein gabebefehle in pulsmodulierte Signale umwandelt, die über ei nen zweiten Summierungspunkt 26 an Leistungsverstärker 24 übertragen werden. Ein Vorwärtsdrehmomentregler 28 erzeugt ein Vorwärtsregelsignal für das Drehmoment in Reaktion auf den Ausgang des Drosselklappenstellungsgebers 20. Der Wert des Vorwärtsregelsignals ist eine Funktion einer Drosselklap penstellung und gleicht das Drehmomentprodukt durch eine Rückstellfeder 30 aus. Die Drosselklappe 16 ist durch die Rückstellfeder in die geschlossene Stellung elastisch vorge spannt. Das Vorwärtsregelsignal wird in dem zweiten Summie rungspunkt 26 zu dem Ausgang von dem Rückführungsregler 22 addiert, und das summierte Signal wird in dem Leistungsver stärker 24 verstärkt. Die aus dem Leistungsverstärker 24 ab gegebenen verstärkten Signale aktivieren einen umsteuerbaren Elektromotor 32 mit veränderlicher Drehzahl, der ein Unter setzungsgetriebe 34 aufweist. Die Ausgangswelle 36 des Unter setzungsgetriebes 34 ist direkt mit der Drosselklappe 16, der Rückstellfeder 30 und dem Drosselklappenstellungsgeber 20 verbunden. Die Positionierung der Drosselklappe 16 wird durch einen mechanischen Leerlaufanschlag 38 und einen mechanischen Vollastanschlag 40 auf herkömmliche Weise begrenzt.

Eine der Funktionen des Eingangsglättungsmoduls 12 ist die Steuerung der Positionierung der Drosselklappe 16, so daß die Drosselklappe nach der Einnahme der befohlenen Position weder in eine befohlene Leerlaufstellung noch in eine befohlene Vollaststellung überschwingen wird, in der sie zwangsläufig mit den Leerlauf- und Vollastanschlägen 38 bzw. 40 in Ein griff kommt, was unerwünschte Geräusche von den Zahnrädern in dem Getriebe 34 verursacht.

Fig. 3 zeigt aktuelle Daten der Positionierung der Drossel klappe 16 in Reaktion auf eine befohlene Änderung der Dros selklappenstellung um 55°. Die gestrichelte Linie 42 zeigt die aktuelle Position der Drosselklappe als Funktion der Zeit ohne die von dem Eingangsglättungsmodul 12 vorgenommene Glät tungsfunktion, während die durchgehende Linie 44 die mit Hil fe der Glättungsfunktion erzielte Verbesserung zeigt.

Fig. 4 ist ein Fließdiagramm des von dem Eingangsglättungsmo dul 12 ausgeführten Programms. Das Programm wird in vorbe stimmten Zeitabständen ausgeführt. Die Länge der vorbestimm ten Zeitabstände wird skaliert, wobei die Ansprechzeit des Systems gesteuert wird. Für eine rasche Ansprechzeit beträgt der vorbestimmte Zeitabstand vorzugsweise 5 Millisekunden. Das Programm fragt zunächst im Entscheidungsblock 50 ab, ob die Glättungsfunktion aktiviert ist. Wenn die Glättungsfunk tion nicht aktiviert ist, wird das Programm als nächstes im Entscheidungsblock 52 abfragen, ob es eine befohlene bedeu tende Veränderung in der Drosselklappenstellung gegeben hat. Wenn es keine oder nur eine unbedeutende Änderung in der be fohlenen Drosselklappenstellung gegeben hat, wird das Pro gramm in Block 54 den letzten Drosselklappenbefehl als den an die Drosselklappensteuereinheit 10 übertragenen Drosselklappenbefehl verwenden.

Wenn es, nun wieder im Entscheidungsblock 52, eine bedeutende Änderung in der befohlenen Drosselklappenstellung gegeben hat, wird das Programm in Block 56 die Glättungsfunktion ak tivieren und dann in Block 58 die Parameter initialisieren. Nach dem Initialisieren der Parameter wird das Programm im Entscheidungsblock 60 abfragen, ob das Glättungsverfahren ab geschlossen ist. Wenn das Glättungsverfahren abgeschlossen ist, wird das Programm in Block 62 die Glättungsfunktion de aktivieren. Alternativ wird das Programm dann, wenn das Glät tungsverfahren nicht abgeschlossen ist, den wirksamen Dros selklappenstellungsbefehl in Block 64 anhand der Glättungs funktion berechnen und zum Entscheidungsblock 50 zurückkeh ren, in dem wieder abgefragt wird, ob die Glättungsfunktion aktiv ist. Wenn die Glättung durch eine frühere Iteration des Programms aktiviert wurde, geht das Programm direkt zum Ent scheidungsblock 60 und fragt ab, ob das Glättungsverfahren abgeschlossen ist. Wenn dem so ist, wird das Programm in Block 62 die Glättungsfunktion deaktivieren. Alternativ wird das Programm in Block 64 noch einmal den wirksamen Drossel klappenbefehl mit Hilfe der Glättungsfunktion berechnen und dann den Ablauf wiederholen.

Fig. 5 ist ein ausführlicheres Fließdiagramm der von dem Ein gangsglättungsmodul ausgeführten Routine. Die Glättungsfunk tion fragt zunächst im Entscheidungsblock 70 ab, ob das Flag der Glättungsfunktion zutreffend (aktiv) ist. Wenn es nicht aktiv ist, wird das Programm die Änderung im Drosselklappen stellungsbefehl, delta TP_COMD = New TP_COMD - Old TP_COMD berechnen, wie in Block 72 gezeigt. Das Programm wird dann im Entschei dungsblock 74 abfragen, ob die befohlene Änderung in der Drosselklappenstellung (TP), delta TP_COMD, größer ist als ein Mindestwert für Delta. Der Mindestwert, min delta, ist der Wert jedes vorgewählten kleinen Winkels. In dem veranschau lichten Beispiel entspricht dieser Mindestwert einem Winkel von ungefähr 1°. Wenn die befohlene Änderung in der Drossel klappenstellung (TP) kleiner ist als der kleinste Winkel, wird das Programm in Block 76 die alte Drosselklappenstel lung, old TP_COMD, setzen, die gleich ist der neuen Drosselklap penstellung, new TP_COMD. Der Drosselklappenstellungsbefehl, der nun gleich ist dem neuen Drosselklappenstellungsbefehl, wird direkt an den Drosselklappenregler 10 übertragen, und das Programm kehrt zum Entscheidungsblock 70 zurück.

Wenn jedoch die befohlene Änderung in der Drosselklappenstel lung, delta TP_COMD, größer ist als das kleinste delta TP_COMD, wird das Programm in Block 80 das Flag der Glättungsfunktion, glatt = zutreffend, aktivieren. Das Programm wird dann in Block 82 den Zeiger auf die Glättungstabelle setzen, indem es den Index auf 0 setzt, und die Indexgröße anhand des Wertes der befohlenen Änderung in der Drosselklappenstellung, delta TP_COMD, auswählen. Die Auswahl der Indexgröße in der Subroutine wird anhand des in Fig. 7 gezeigten Fließdiagramms erläutert. Als nächstes wird das Programm einen Referenzdrosselklappen befehl, Ref TP_COMD, absetzen, der gleich ist der aktuellen Drosselklappenstellung, wie in Block 86 angegeben, und wird dann den Index der Glättungstabelle (ST), ST_index inkrementie ren, der gleich ist dem aktuellen St_index plus der in Block 84 ermittelten Indexgröße. Nach dem Inkrementieren des Index der Glättungstabelle fragt das Programm im Entscheidungsblock 90 ab, ob der Index der Glättungstabelle größer ist als ein ma ximaler Index, der größer ist als die maximale Anzahl von Einträgen in der in Fig. 6 veranschaulichten Glättungstabel le. Die veranschaulichte Glättungstabelle wird eine vorbe stimmte Anzahl von Einträgen für Glättungsfunktionen enthal ten. Bei der offenbarten Ausführungsform gibt es 16 Einträge für Glättungsfunktionen; bei dieser speziellen Tabelle wäre daher der maximale Index, index_max, 17. Es ist klar, daß die Glättungstabelle weniger oder mehr als 16 Einträge für Glät tungsfunktionen für eine gegebene Drosselklappensteuerung enthalten kann.

Wenn der Index der Glättungstabelle, ST_index, gleich oder grö ßer ist als index_max, wird das Programm in Block 92 das Flag der Glättungsfunktion auf unzutreffend setzen und zum Ent scheidungsblock 70 zurückkehren. Alternativ wird das Programm den wirksamen oder geglätteten Drosselklappenbefehl, TP_COMD, so berechnen, daß er gleich ist dem Referenzdrosselklappenbefehl plus dem Produkt aus der Differenz zwischen dem neuen Dros selklappenbefehl und dem Referenzdrosselklappenbefehl multi pliziert mit dem Wert des in Block 94 in der Glättungstabelle indizierten Eintrags, d. h. TP_COMD = Ref TP_COMD (New TP_COMD - Ref TP_COMD)*Glättungstabelle (ST_index). Nach der Berechnung des Wer tes des geglätteten Drosselklappenbefehls wird der geglättete Drosselklappenbefehl an den Drosselklappenregler übertragen, und das Programm kehrt zum Entscheidungsblock 70 zurück und wiederholt den Vorgang in vorbestimmten Zeitabständen.

Wieder zurück im Entscheidungsblock 70 wird das Programm nun, wenn das Flag der Glättungsfunktion aktiviert ist, den Index der Glättungstabelle in Block 88 mit Hilfe der gewählten In dexgröße inkrementieren und dann im Entscheidungsblock 90 ab fragen, ob der Index der Glättungstabelle größer ist als der maximale Index. Wie zuvor wird das Programm dann, wenn der Index größer ist als der maximale Index, das Flag der Glät tungsfunktion in Block 92 auf unzutreffend setzen und zum Entscheidungsblock 70 zurückkehren. Wenn der Index der Glät tungstabelle kleiner ist als der maximale Index, wird das Programm in Block 94 den wirksamen oder geglätteten Drossel klappenstellungsbefehl berechnen, den geglätteten Drossel klappenbefehl an den Drosselklappenregler 10 übertragen und zum Entscheidungsblock 70 zurückkehren.

Fig. 7 ist ein Fließdiagramm der durch Block 84 angegebenen Subroutine, mit der die Indexgröße gewählt werden kann, die im Zusammenhang mit dem Fließdiagramm gemäß Fig. 5 erläutert wurde. Die Subroutine 84 fragt zunächst im Entscheidungsblock 96 ab, ob delta TP_COMD kleiner ist als 5°. Wenn dem so ist, setzt die Subroutine die Größe des Index auf 4, wie in Block 98 angegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn im Entscheidungsblock 74 delta TP_COMD gleich oder kleiner ist als 1°, die Glättungsfunktion nicht aktiviert wird, so daß die Indexgröße auf 4 gesetzt wird, wenn der Wert für TP_COMD zwi schen 1° und 5° liegt. Wenn delta TP_COMD größer ist als 5°, fragt die Subroutine im Entscheidungsblock 100 ab, ob delta TP_COMD kleiner ist als 10°. Wenn dem so ist, ist die Indexgröße 2, wie in Block 102 angegeben. Andernfalls wird die Subrouti ne dann, wenn delta TP_COMD größer ist als 10°, die Indexgröße auf 1 setzen, wie in Block 104 angegeben.

In der Nachschlagetabelle gemäß Fig. 6 sind nun wieder die 16 Einträge 16 Werte der Drosselklappenglättungsfunktion, die im Wert von 0 bis 16 ansteigend angeordnet sind. Jeder Wert der Drosselklappenglättungsfunktion gehört zu einem jeweiligen Index in der Glättungstabelle. Bei der Berechnung des geglät teten TP_COMD für ein delta TP_COMD größer als 10° werden die 16 Werte der Glättungstabelle sequentiell indiziert, um die 16 Werte der Glättungsfunktion fortlaufend sequentiell zu extra hieren. Wie im Zusammenhang mit Block 64 des in Fig. 4 ge zeigten Fließdiagramms angegeben ist, wird das geglättete TP_COMD wie folgt berechnet:

TP_COMD = Ref TP_COMD + (New TP_COMD - Ref TP_COMD)

mal dem indizierten Wert aus der Glättungstabelle.

Wie bereits erläutert, wird die Glättungstabelle mit einer Zahl gleich dem aktuellen Index plus der Indexgröße indi ziert. Bei einem delta TP größer als 10° wird jeder Wert in der Glättungstabelle indiziert. Bei einem delta TP zwischen 5° und 10° wird daher jeder andere Wert in der Glättungsta belle fortlaufend indiziert. Bei einem delta TP zwischen 1° und 5° wird jeder vierte Wert in der Glättungstabelle im Ver lauf anschließender Iterationen des Glättungsprogramms indi ziert, sofern dieses aktiv ist.

Ein neues Merkmal der durch das Eingangsglättungsmodul imple mentierten Glättungsfunktion wird durch die graphische Dar stellung gemäß Fig. 8 veranschaulicht. Die Linie 106 stellt eine befohlene Schrittänderung in der Drosselklappenstellung dar, wie sie aus dem Motorsteuergerät 14 erhalten wurde. Die Linie 108 stellt die Reihe der wirksamen oder geglätteten Drosselklappenbefehle aus dem Eingangsglättungsmodul 12 dar. Die Linie 110 stellt eine typische Eingangsglättungsfunktion dar, wie man sie durch die oben erläuterte Gleichung (1) er hält. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, besitzt der Anfangsteil der geglätteten (umgeformten) Drosselklappenbefehle, die durch die in dem Eingangsglättungsmodul 12 enthaltene Glättungs funktion generiert wurden, einen höheren Wert als die nach herkömmlichen, in Robotern verwendeten Glättungsfunktionen generierten Befehle. Dies führt zu einer verbesserten anfäng lichen Drosselklappennachlaufantwort im Gegensatz zu herkömm lichen Systemen zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit, die auf der Rückkopplung von einem oder mehreren Systemzu ständen oder von Eingaben des Bedieners basieren. Das Ein gangsglättungsmodul 12 erfordert keine Rückkopplung und keine Eingaben seitens des Fahrers und arbeitet ausschließlich mit der Änderung in der Größe des aus dem Motorsteuergerät erhal tenen Drosselklappenbefehls und der früheren Kenntnis der Zeit, die die Drosselklappe braucht, um ihre Zielstellung zu erreichen.

Während die besten Möglichkeiten zur Durchführung der Erfin dung ausführlich beschrieben wurden, wird ein Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung verschiedene alternative Bauformen und Ausführungsformen für die praktische Anwendung der Erfin dung gemäß den nachfolgenden Ansprüchen erkennen.

Claims

1. Verfahren zur Glättung eines eingegebenen Drossel klappenstellungsbefehls, welches folgende Schritte umfaßt:
Ermitteln der Differenz zwischen einem erhaltenen Drossel klappenstellungsbefehl und einem aktuellen Drosselklappen stellungsbefehl, um einen Differenzwert zu generieren;
in vorbestimmten Abständen sequentielles Indizieren mit Hilfe einer Nachschlagetabelle, in der eine vorbestimmte Anzahl von Werten einer Glättungsfunktion gespeichert ist, um eine Reihe von extrahierten Werten zu generieren, wenn der Differenzwert größer ist als ein gewählter Wert;
nacheinander Multiplizieren der Reihe von Werten mit dem Dif ferenzwert, um eine Reihe von Glättungswerten zu generieren; und
nacheinander Addieren der Reihe von Glättungswerten zu dem aktuellen Drosselklappenstellungsbefehl, um in vorbestimmten Abständen eine Reihe von wirksamen Drosselklappenstellungsbe fehlen zu generieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem des weiteren der aktuelle Drosselklappenstellungsbefehl gesetzt wird, der gleich ist dem eingegebenen Drosselklappenbefehl, wenn der Differenzwert kleiner ist als ein gewählter Winkel.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem des weiteren ein die Glättung aktivierendes Flag gesetzt wird, wenn der Diffe renzwert größer ist als der gewählt Wert, und das die Glät tung aktivierende Flag deaktiviert wird, nachdem der letzte Wert in der Nachschlagetabelle indiziert wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem des weiteren ei ne Indexgröße in Reaktion auf das Setzen des die Glättung ak tivierenden Flag gewählt wird, wobei die Indexgröße angibt, wie die Nachschlagetabelle indiziert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Auswahl ei ner Indexgröße folgendes umfaßt:
Setzen der Indexgröße auf eins, wenn der Differenzwert einen Winkel anzeigt, der größer ist als ein erster vorbestimmter Winkel;
Setzen der Indexgröße auf zwei, wenn der Differenzwert einen Winkel anzeigt, der zwischen einem zweiten vorbestimmten Win kel und dem ersten vorbestimmten Winkel liegt; und
Setzen der Indexgröße auf vier, wenn der Differenzwert einen Winkel anzeigt, der zwischen dem zweiten vorbestimmten Winkel und dem gewählten Winkel liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der erste vorbe stimmte Winkel ungefähr 10°, der zweite vorbestimmte Winkel ungefähr 5° und der gewählte Winkel ungefähr 1° beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das sequentielle Indizieren mit Hilfe der Nachschlagetabelle das sequentielle Indizieren mit Hilfe der Nachschlagetabelle anhand der Index größe umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem des weiteren das die Glättung aktivierende Flag in Reaktion auf das Indizieren mit Hilfe der vorbestimmten Anzahl von Werten in der Nach schlagetabelle deaktiviert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem des weiteren festgestellt wird, daß das die Glättung aktivierende Flag so gesetzt ist, daß es die Auswahl einer neuen Indexgröße vor Abschluß des Indizierens mit Hilfe der Nachschlagetabelle un terbindet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die vorbestimmte Anzahl von Werten in der Nachschlagetabelle 16 ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die vorbestimm te Anzahl von Werten der Größe nach ansteigend angeordnet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die vorbestimm ten Abstände, in denen die Nachschlagetabelle indiziert wird, entsprechend der Ansprechzeit eines zu steuernden Systems skaliert sind.

13. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die vorbestimm ten Abstände, in denen die Nachschlagetabelle indiziert wird, ungefähr 5 Millisekunden betragen.

14. Eingangsglättungsmodul zur Restrukturierung eines Eingangssignals, um Nachlauffehler und Überschwingen zu mini mieren, welches folgendes umfaßt:
eine Nachschlagetabelle, in der eine vorbestimmte Anzahl von Werten einer Glättungsfunktion in sequentiell ansteigender Größe gespeichert ist;
eine Differenzbildungseinrichtung, die einen Delta- Stellungsbefehl berechnet, der die Änderung zwischen einer befohlenen Position und einer aktuellen Position angibt;
eine Wähleinrichtung, die eine Indexgröße anhand der Größe des Delta-Stellungsbefehls wählt;
eine Einrichtung zum Speichern des aktuellen Drosselklappen stellungsbefehls als Referenzdrosselklappenstellungsbefehl;
eine Indexeinrichtung, die die Nachschlagetabelle entspre chend der Indexgröße in vorgewählten Abständen indiziert;
eine Multipliziereinrichtung, die die Delta-Positionsänderung mit jedem in der Nachschlagetabelle indizierten Wert multi pliziert, um eine Reihe von Glättungswerten zu generieren; und
eine Addiereinrichtung, die jeden Glättungswert zu dem Refe renzdrosselklappenstellungsbefehl addiert, um eine Reihe von erwarteten Stellungsbefehlen zu generieren.

15. Eingangsglättungsmodul, bei dem die Differenzbil dungseinrichtung, die Wähleinrichtung, die Indexeinrichtung, die Multipliziereinrichtung und die Addiereinrichtung in ei nem programmierten Mikroprozessor enthalten sind.

16. Eingangsglättungsmodul nach Anspruch 15, bei dem der Eingabebefehl ein aus einem Motorsteuergerät erhaltener Drosselklappenstellungsbefehl ist, und die Reihe von erwarte ten Drosselklappenstellungsbefehlen solche sind, die von ei ner elektronischen Drosselklappensteuerung verwendet werden, um die Stellung einer Drosselklappe in einem Verbrennungsmo tor zu steuern.

17. Eingangsglättungsmodul nach Anspruch 16, bei dem der gewählte Abstand zum Indizieren der Nachschlagetabelle entsprechend der Ansprechzeit eines zu steuernden Systems skaliert ist.

18. Eingangsglättungsmodul nach Anspruch 17, bei dem das gewählte Intervall zum Indizieren der Nachschlagetabelle 5 Millisekunden beträgt.

19. Eingangsglättungsmodul nach Anspruch 15, bei dem die Wähleinrichtung folgendes umfaßt:
eine Einrichtung zum Wählen einer Indexgröße von 1, wenn die Delta-Positionsänderung auf einen Winkel hindeutet, der grö ßer ist als ein erster gewählter Winkel;
eine Einrichtung zum Wählen einer Indexgröße von 2, wenn die Delta-Positionsänderung auf einen Winkel hindeutet, der grö ßer ist als ein zweiter gewählter Winkel und kleiner als der erste gewählte Winkel; und
eine Einrichtung zum Wählen einer Indexgröße von 4, wenn die Delta-Positionsänderung auf einen Winkel hindeutet, der klei ner ist als der zweite Winkel und größer als ein dritter ge wählter Winkel.

20. Eingangsglättungsmodul nach Anspruch 19, bei dem der programmierte Mikroprozessor folgendes umfaßt:
eine Einrichtung zum Setzen eines die Glättung aktivierenden Flag, wenn die Delta-Positionsänderung größer ist als ein Wert, der auf den dritten gewählten Winkel hindeutet; und
eine Einrichtung zum Deaktivieren des die Glättung aktivie renden Flag in Reaktion auf den Abschluß des Indizierens mit Hilfe der Nachschlagetabelle.

21. Eingangsglättungsmodul nach Anspruch 20, bei dem der programmierte Mikroprozessor eine Einrichtung umfaßt, die darauf reagiert, daß das Glättungsflag so gesetzt ist, daß es die Wahl einer neuen Indexgröße unterbindet, bis das Indizie ren der Nachschlagetabelle abgeschlossen ist.

22. Eingangsglättungsmodul nach Anspruch 15, bei dem die vorbestimmte Anzahl von Werten in der Nachschlagetabelle 16 ist.