DE10353649B4

DE10353649B4 - Vorrichtung zur Steuerung eines Einstellmechanismus einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10353649B4
Application number: DE10353649A
Authority: DE
Inventors: Shigeki Kondo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2023-11-18
Also published as: JP2004340021A; DE10353649A1; US6779509B1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung des Einstellmechanismus (2) einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Stellsignal, ausgegeben von einer Drosselklappen-Steuereinrichtung (1), welche an ihrer Eingangsseite ein Ist-Öffnungssignal entsprechend einem Ist-Wert der Drosselklappen-Öffnung und ein Soll-Öffnungssignal entsprechend einem Sollwert der Drosselklappen-Öffnung erhält, wobei die Drosselklappen-Steuereinrichtung (1) umfasst:
eine Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) zum Berechnen der Abweichung zwischen dem Soll-Wert
und dem Ist-Wert der Öffnung der Drosselklappe; eine Referenzeinrichtung (13) zum Speichern einer Reihe von unterschiedlichen Steuerkoeffizienten (K_PA) für unterschiedliche Werte der Abweichung;
eine Bestimmungseinrichtung (12; S402), welche in einem vorbestimmten Intervall aus der in der Referenzeinrichtung (13) gespeicherten Reihe temporär jeweils denjenigen Wert des Steuerkoeffizienten (K_PA) bestimmt, welcher der von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) momentan berechneten Abweichung entspricht;
eine Speichereinrichtung (15) zum Speichern des gegenwärtigen Steuerkoeffizienten (K_PA), der in einem gegenwärtigen Intervall zuletzt ausgegeben wurde; eine Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14; S403–S407) zur Ermöglichung einer Begrenzung eines von der Bestimmungseinrichtung...

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Steuerung eines Einstellmechanismus einer Drosselklappe und zur Steuerung einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Fahrsignal, das von einer Drosselklappen-Steuereinrichtung erhalten wird, die an ihrer Eingangsseite ein Öffnungssignal erhält entsprechend einem tatsächlichen Wert der Drosselklappen-Öffnung und einem Sollwert der Drosselklappen-Öffnung.
Aus der DE 100 03 500 A1 ist ein Verfahren zur Glättung eines eingegebenen Drosselklappen-Stellungsbefehls bekannt, bei welchem eine Differenz zwischen einem erhaltenen Drosselklappen-Stellungsbefehl und einem aktuellen Drosselklappen-Stellungsbefehl ermittelt und ein entsprechender Differenzwert generiert wird und in vorbestimmten Abständen ein sequentielles Indizieren erfolgt, um aus einer Nachschlagetabelle mit vorbestimmten Werten einer Glättungsfunktion eine Reihe von extrahierten Werten zu generieren, wenn der Differenzwert größer ist als ein gewählter Wert, wobei in vorbestimmten Abständen eine Reihe von wirksamen Drosselklappen-Stellungsbefehlen generiert werden.
Aus der EP 1 308 615 A2 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher eine Differenz zwischen einem vorgegebenen Sollwert und einem tatsächlichen Istwert einer Drosselklappenöffnung ermittelt wird und ein entsprechender Differenzwert gebildet wird, wobei eine Verstärkung zur Drosselklappensteuerung so gewählt wird, dass sie bei einer Vergrößerung des Differenzwertes kleiner wird bei Wahrung eines Grenzwertes.
Aus der DE 197 39 827 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Betriebsgröße bei einem Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem ein Ansteuersignal für ein reibungsbehaftetes Stellelement für diese Betriebsgröße aus einem stationären Zustand heraus zusätzlich verändert wird zur Überwindung einer der Veränderung der Betriebsgröße entgegenstehende Haftreibung überwunden wird.
Ferner ist in der JP 10-176579 A eine herkömmliche Drosselklappen-Steuervorrichtung offenbart, die eine schnelle Reaktion bewirkt, wenn eine Abweichung zwischen einer erforderlichen Öffnung und einer tatsächlichen Öffnung einer Drosselklappe klein ist, und eine hohe Konvergenzstabilität aufweist, wenn die Abweichung groß ist.
Bei dem Stand der Technik, auf den Bezug genommen ist, ist eine Tabelle vorbereitet, die einen größeren Wert für die proportionale Verstärkung und die integrale Verstärkung einstellt, wenn die Abweichung kleiner wird, wobei beide Verstärkungen durch Bezugnahme auf die Tabelle für eine gegebene Abweichung in einem Übergangszustand temporär bestimmt werden, die temporären Verstärkungen und die im vorherigen Zyklus verwendeten Verstärkungen verglichen werden, um dadurch die kleineren Verstärkungen von ihnen auszuwählen, und ein Fahrersignal basierend auf den ausgewählten Verstärkungen berechnet wird. Somit wird deshalb, weil große Verstärkungen verwendet werden, wenn die Abweichung klein ist, ein geeignetes Nachfolgen zur Verfügung gestellt. Ebenso wird deshalb, weil kleine Verstärkungen, die für eine große Abweichung vorgesehen sind, noch für die Steuerung verwendet werden, nachdem die Abweichung klein wird, kein Hinausschießen über das Ziel durch eine exzessive Antriebskraft erzeugt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosselklappen-Steuervorrichtung zu schaffen, die selbst dann, wenn die Drosselklappe bei ihrem Betrieb vorübergehend blockiert werden sollte, eine schnelle Reaktion und einen stabilen Betrieb ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach der Lehre des Patentanspruchs 1 oder der Lehre des nebengeordneten Patentanspruchs 5 oder der Lehre des nebengeordneten Patentanspruchs 6 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Einstellmechanismus einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Fahrsignal, das von einer Drosselklappen-Steuereinrichtung erhalten wird, die an ihrer Eingangsseite ein Öffnungssignal erhält entsprechend einem tatsächlichen Wert der Drosselklappen-Öffnung und einem Sollwert der Drosselklappen-Öffnung, kann die Drosselklappen-Steuereinrichtung nach dem Patentanspruch 1 umfassen:
eine Abweichungs-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert der Öffnung der Drosselklappe;
eine Referenzeinrichtung zum Speichern einer Reihe von unterschiedlichen Steuerkoeffizienten (K_PA) für unterschiedliche Werte der Abweichung;
eine Bestimmungseinrichtung, welche in einem vorbestimmten Intervall aus der in der Referenzeinrichtung gespeicherten Reihe temporär jeweils denjenigen Wert von Steuerkoeffizienten (K_PA) bestimmt, welcher der von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung momentan berechneten Abweichung entspricht;
eine Speichereinrichtung zum Speichern des gegenwärtigen Steuerkoeffizienten (K_PA), der in einem gegenwärtigen Intervall zuletzt ausgegeben wurde;
eine Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung zur Ermöglichung einer Begrenzung eines von der Bestimmungseinrichtung temporär bestimmten Ist-Wertes für den Steuerkoeffizienten (K_PA), und zum Ausgeben eines begrenzten Steuerkoeffizienten (K_PT) sowie zu dessen Speicherung in der Speichereinrichtung in einem gegenwärtigen Intervall, auf der Grundlage eines Vergleichs des von der Bestimmungseinrichtung in einem gegenwärtigen Intervall temporär bestimmten Ist-Steuerkoeffizienten (K_PA) mit einem Steuerkoeffizienten (K_PT), der in der Speichereinrichtung in einem früheren Intervall gespeichert wurde; und
eine Stellsignal-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Stellsignals zum Antreiben des Drosselklappen-Antriebsmechanismus auf der Grundlage des begrenzten Wertes des Steuerkoeffizienten, der von der Koeffizienten-Begrenzungseinrichtung geliefert wird, und auf der Grundlage der Abweichung, die von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung erhalten wird;
wobei die Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung in vorbestimmten Abtastperioden eine Differenz bestimmt zwischen einem Istwert des Steuerkoeffizienten (K_PA), der durch die Bestimmungseinrichtung in einem gegenwärtigen Intervall bestimmt wird, und dem Wert des Steuerkoeffizienten (K_PT), der von der Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung in einem früheren Intervall ausgegeben wurde,
wobei in dem Fall, dass die Differenz kleiner als ein vorbestimmter Minimalwert (C_P1) oder größer als ein vorbestimmter Maximalwert (C_P2) ist, die Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung den Istwert des Steuerkoeffizienten (K_PA) derart begrenzt, dass er in einen durch den Minimalwert (C_P1) und den Maximalwert (C_P2) begrenzten Bereich fällt, und den begrenzten Wert des Steuerkoeffizienten (K_PA) als neuen Sollwert-Steuerkoeffizienten (K_PT) in dem gegenwärtigen Intervall ausgibt.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich und in den Patentansprüchen 5 und 6 näher beschrieben.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Systems zur Drosselklappen-Steuerung, in welchem die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung des Einstellmechanismus einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist;
2 ein Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Einstellmechanismus einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine;
3 ein Kurvendiagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen dem Sollwert einer vom Ist-Wert der Drosselklappenöffnung und einer proportionalen und integralen Verstärkung;
4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Bestimmung von Steuerkoeffizienten gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Kurvendiagramm mit Darstellung einer mit der Erfindung erzielbaren Verbesserung im Falle eines Steckenbleibens der Drosselklappe;
6 ein Kurvendiagramm mit Darstellung einer mit der Erfindung erzielbaren integralen Verbesserung im Falle eines Steckenbleibens der Drosselklappe;
7 ein Blockschaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Einstellmechanismus einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine;
8 ein Kurvendiagramm mit Darstellung von Zeitfunktionen für die oberen und untere Grenze der proportionalen Verstärkung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Bestimmung von Steuerkoeffizienten gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
10 ein Blockschaltbild einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Einstellmechanismus einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine;
11 ein Kurvendiagramm mit Darstellung von Funktionen der Anzahl von Hüben des Drosselklappen-Stellmotors für die oberen und untere Grenze der proportionalen Verstärkung bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
12 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Bestimmung von Steuerkoeffizienten gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wobei im folgenden für den Begriff "Ausführungsform" auch der Begriff "Ausführungsbeispiel" verwendet. Die in den Patentansprüchen jeweils als "Einrichtung" bezeichneten Merkmale haben die gleiche Bedeutung wie die jeweils als "Einheit" bezeichneten Merkmale der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung.
Erste Ausführungsform
Gemäß 1 umfasst das System zur Drosselklappensteuerung, bei dem u. a. eine Drosselklappen-Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist, eine Öffnungs-Bestimmungseinheit 4 zur Ausgabe einer Soll-Öffnung als Referenzsignal. Die Soll-Öffnung wird unter Berücksichtigung zusätzlicher Informationen, wie beispielsweise der Temperatur eines Kühlmittels des Motors, der Drehzahl des Motors oder der Betätigung des Gaspedals bestimmt.
Eine Drosselklappen-Steuervorrichtung ist eine Steuereinheit 1, die ein Antriebssignal für den Drosselklappen-Mechanismus 2 auf der Grundlage eines Signal für eine Ist-Öffnung, das als rückgekoppeltes Signal von dem Drosselklappen-Mechanismus 2 erhalten wird, und der Soll-Öffnung, die von der Öffnungs-Bestimmungseinheit 4 erhalten wird, berechnet und das berechnete Signal dem Drosselklappen-Mechanismus 2 zuführt. Dabei wird eine PID-Steuerung bzw. -Regelung angewendet sowie ein Abtast-Steuersystem vorgesehen, das die Berechnung bei einem bestimmten Intervall ausführt.
Der Drosselklappen-Mechanismus 2 enthält eine Drosselklappe im Luftansaugkanal eines Einlassrohrs der Brennkraftmaschine sowie einen Drosselklappen-Stellmotor und einen Öffnungs-Erfassungssensor (nicht gezeigt). Der Motor empfängt das Antriebssignal von der Drosselklappen-Steuerung 1 und treibt die Drosselklappe an, um dadurch die Einstellung der Drosselklappe im Luftansaugkanal zu ändern. Zusätzlich wird die Ist-Öffnung durch den Öffnungs-Erfassungssensor erfasst und zur Drosselklappen-Steuerung 1 als Signal für die Ist-Öffnung rückgekoppelt.
Einlassluft, deren Menge der Ist-Öffnung der Drosselklappe entspricht, wird dem Kolben-Mechanismus 3 der Brennkraftmaschine zugeführt und ein Kolben bewegt sich gemäß der Einlassluftmenge, und dementsprechend dreht sich der Verbrennungsmotor.
Der folgende Abschnitt beschreibt die Steuerung bzw. Regelung der Drosselklappe, die durch die Drosselklappen-Steuerung 1 ausgeführt wird. 2 ist ein Blockschaltbild der Drosselklappen-Steuerung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigt einen Signalverlauf innerhalb der Drosselklappen-Steuerung.
Eine Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhält ein Signal entsprechend der Soll-Öffnung, das von der Öffnungs-Bestimmungseinheit 4 erhalten wird, als Referenzsignal und berechnet eine Abweichung des Signals der Ist-Öffnung, das von dem Drosselklappen-Mechanismus 2 erhalten wird, in Bezug auf das Referenzsignal. Da der Differentialausdruck D bei der vorliegenden Erfindung nicht charakteristisch ist, wird der Differentialausdruck D in der folgenden Beschreibung nicht berücksichtigt, und eine detaillierte Beschreibung wird dafür zur Verfügung gestellt, wie der Proportionalausdruck P und der Integralausdruck I auszuwählen sind.
Dann bestimmt entsprechend einem temporären Abweichungssignal, das von der Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhalten wird, eine Bestimmungseinrichtung 12 temporäre Steuerkoeffizienten entsprechend dem Abweichungssignal, was weiter unten noch näher beschrieben wird. Eine Proportionalverstärkung entsprechend dem Steuerkoeffizienten des Proportionalausdrucks P und eine Integralverstärkung entsprechend dem Steuerkoeffizienten des Integralausdrucks I werden als Terme für die Abweichung im Voraus als Plan in der Referenzeinheit 13 vorbereitet.
3 zeigt die Beziehung zwischen der Abweichung und der Proportionalverstärkung bzw. die Beziehung zwischen der Abweichung und der Integralverstärkung. Zum Erhöhen des Reaktionsvermögens für eine kleine Abweichung wird die Proportionalverstärkung für die kleine Abweichung groß eingestellt. Diese Einrichtung gilt auch für die Integralverstärkung. Basierend auf diesem Plan bzw. auf einer Tabelle bzw. auf der grafischen Darstellung werden die Daten über eine Proportionalverstärkung und die Integralverstärkung entsprechend vorbestimmter Abweichungsdaten in der Referenzeinheit 13 als Tabelle gespeichert. In 3 sind die Proportionalverstärkung und die Integralverstärkung jeweils Mehrfachlinien, die unter Verwendung von mehreren Krümmungsstellen angenähert sind, und diese Krümmungsstellen können als vorbestimmte Abweichungsdaten verwendet werden.
Die Bestimmungseinheit 12 zum temporären Bestimmen verwendet die von der Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhaltenen Abweichungsdaten zum Gewinnen von Daten über Proportionalverstärkungen und Integralverstärkungen entsprechend Abweichungsdaten an Krümmungsstellen an beiden Enden von Kurvensegmenten, die die Abweichungsdaten von der Referenzeinheit 13 annähern. Dann werden die Proportionalverstärkung und die Integralverstärkung entsprechend den von der Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhaltenen Abweichungsdaten basierend auf den von der Referenzeinheit 13 erhaltenen Daten linear interpoliert, und temporäre Koeffizienten werden temporär bestimmt.
Dann erhält eine Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 Ist-Steuerkoeffizienten, die bei der gegenwärtigen Abtastung tatsächlich zugeführt werden, basierend auf den temporären Steuerkoeffizienten, die von der Bestimmungseinheit 12 erhalten werden, und vorherigen Ist-Steuerkoeffizienten, die von einer Speichereinheit 15 zum Speichern eines gegenwärtigen Werts erhalten werden und als die Ist-Steuerkoeffizienten bei der vorherigen Abtastung verwendet sind. Wie die Ist-Steuerkoeffizienten zu bestimmen sind, ist nachfolgend detailliert beschrieben.
Zuerst speichert die Speichereinheit 15 zum Speichern eines gegenwärtigen Werts die Ist-Steuerkoeffizienten, die tatsächlich von der Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 in der letzten Abtastperiode ausgegeben werden. Die gespeicherten Ist-Steuerkoeffizienten werden durch die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 zum Bestimmen der Ist-Steuerkoeffizienten in der nächsten Abtastperiode verwendet.
Die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 bestimmt die Ist-Steuerkoeffizienten in der gegenwärtigen Abtastperiode basierend auf einem Vergleich zwischen den von der Bestimmungseinheit 12 erhaltenen temporären Steuerkoeffizienten und den Ist-Steuerkoeffizienten in der vorherigen Abtastperiode, die in der Speichereinheit 15 gespeichert sind. Wenn der größere Steuerkoeffizient basierend auf dem Vergleich zwischen beiden von ihnen ausgewählt wird, wird ein Hinausschießen über ein Ziel induziert, wenn die Abweichung groß ist. Andererseits verschlechtert sich die Reaktion dann, wenn der kleinere Steuerkoeffizient basierend auf dem Vergleich zwischen beiden von ihnen ausgewählt wird, obwohl die Konvergenzstabilität für eine große Abweichung verbessert wird, wenn die Drosselklappe stecken bleibt.
Daher wird die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 so verbessert, dass sie die Steuerkoeffizienten erhöht, wenn Zeit verstreicht, um dadurch zu verhindern, dass die Reaktion sich verschlechtert, selbst wenn die Drosselklappe stecken bleibt. Die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 stellt einen zulässigen Wert, um welchen sich der Steuerkoeffizient in einer einzigen Abtastperiode erhöhen kann, als zulässiges Inkrement ein, sowie einen zulässigen Wert, um welchen sich der Steuerkoeffizient in einer einzigen Abtastperiode verringern kann, als zulässiges Dekrement ein im Voraus. Dann wird die Änderung der Steuerkoeffizienten in einer einzigen Abtastperiode durch das zulässige Inkrement und das zulässige Dekrement begrenzt, um die Ist-Koeffizienten zu erhalten, wodurch verhindert wird, dass sich die Reaktion verschlechtert, selbst wenn die Drosselklappe stecken bleibt.
4 ist ein Flussdiagramm, das sich darauf bezieht, wie die Steuerkoeffizienten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bestimmen sind. Der folgende Abschnitt betrachtet einen Fall, bei welchem sich die Soll-Öffnung stufenweise von einem stabilen Zustand, in welchem die Soll-Öffnung und die Ist-Öffnung der Drossel übereinstimmen, ändert. Zuerst berechnet die Abweichungs-Berechnungseinheit 11 die Abweichung zwischen der Soll-Öffnung und der Ist-Öffnung der Drosselklappe (S401). Dann bestimmt die Bestimmungseinheit 12 temporär die Proportionalverstärkung K_PA und die Integralverstärkung K_IA auf der Basis der erhaltenen Abweichungsdaten und den Datenplan für die Proportionalverstärkung und die Integralverstärkung, die in der Referenzeinheit 13 gespeichert sind (S402).
Dann wird zuerst die Proportionalverstärkung bestimmt. Ein für die Proportionalverstärkung zulässiges Dekrement C_P1 und ein für die Proportionalverstärkung zulässiges Inkrement C_P2 werden als die zulässigen Änderungen der Proportionalverstärkung pro Abtastperiode im Voraus in der Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 eingestellt. Die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 bestimmt, ob ein Wert, der durch Subtrahieren von K_PT, was in der Speichereinheit 15 zum Speichern eines gegenwärtigen Werts 15 gespeichert ist und als die Ist-Proportionalverstärkung bei der letzten Abtastung verwendet ist, von der Proportionalverstärkung K_PA, die durch die Bestimmungseinheit 12 temporär bestimmt ist, erhalten wird, kleiner als -C_P1 ist (S403). Das bedeutet, dass dann, wenn die Proportionalverstärkung kleiner wird, bestimmt wird, ob die Größe der Änderung innerhalb des zulässigen Dekrements für die Proportionalverstärkung C_P1 ist.
Bei S403 stellt die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 dann, wenn das Dekrement der Proportionalverstärkung das zulässige Dekrement übersteigt, K_PT-C_P1 auf K_PT als neue Proportionalverstärkung ein und beschränkt das Dekrement der Proportionalverstärkung in einer einzigen Abtastperiode auf das für eine Proportionalverstärkung zulässige Dekrement C_P1 (S405). Andererseits wird in S403 dann, wenn das Dekrement der Proportionalverstärkung innerhalb des zulässigen Dekrements ist, bestimmt, ob K_PA-K_PT größer als C_P2 ist (S404). Das bedeutet, dass dann, wenn die Proportionalverstärkung größer wird, bestimmt wird, ob der Wert der Änderung innerhalb des für eine Proportionalverstärkung zulässigen Inkrements C_P2 ist.
In S404 stellt die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 dann, wenn das Inkrement der Proportionalverstärkung das zulässige Inkrement übersteigt, K_PT + C_P2 auf K_PT als neue Proportionalverstärkung ein und beschränkt das Inkrement der Proportionalverstärkung in einer einzigen Abtastperiode auf das für eine Proportionalverstärkung zulässige Dekrement C_P2 (S407). Andererseits wird in S404 dann, wenn das Inkrement der Proportionalverstärkung innerhalb des zulässigen Inkrements ist, bestimmt, dass die temporär bestimmte Proportionalverstärkung K_PA innerhalb der zulässigen Änderung ist, und K_PA wird auf K_PT als die Proportionalverstärkung eingestellt (S406).
Nachdem die Proportionalverstärkung bestimmt ist, wird als nächstes die Integralverstärkung bestimmt. Ein für eine Integralverstärkung zulässiges Dekrement C_I1 und ein für eine Integralverstärkung zulässiges Inkrement C_I2 werden als die zulässigen Änderungen der Integralverstärkung pro Abtastperiode im Voraus in der Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 eingestellt. Die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 bestimmt, ob ein Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren von dem Wert K_IT, der in der Speichereinheit 15 gespeichert ist und als die Ist-Integralverstärkung bei der letzten Abtastung verwendet ist, von der Integralverstärkung K_IA, die durch die Bestimmungseinheit 12 temporär bestimmt ist, kleiner als -C_I1 ist (S408). Das bedeutet, dass dann, wenn die Integralverstärkung kleiner wird, bestimmt wird, ob die Größe der Änderung innerhalb des für eine Integralverstärkung zulässigen Dekrements C_I1 ist.
In S408 stellt die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 dann, wenn das Dekrement der Integralverstärkung das zulässige Dekrement übersteigt, K_IT-C_I1 auf K_IT als eine neue Integralverstärkung ein und beschränkt das Dekrement der Integralverstärkung in der einzelnen Abtastperiode auf das für eine Integralverstärkung zulässige Dekrement C_I1 (S410). Andererseits wird in S408 dann, wenn das Dekrement der Integralverstärkung innerhalb des zulässigen Dekrements ist, bestimmt, ob K_IA-K_IT größer als C_I2 ist (S409) . Das bedeutet, dass dann wenn die Integralverstärkung größer ist, bestimmt wird, ob das Ausmaß der Änderung innerhalb des für eine Integralverstärkung zulässigen Inkrements C_I2 ist.
In S409 stellt die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 dann, wenn das Inkrement der Integralverstärkung das zulässige Inkrement übersteigt, K_IT+C_I2 auf K_IT als neue Integralverstärkung ein und beschränkt das Inkrement der Integralverstärkung in der einzigen Abtastperiode auf das für eine Integralverstärkung zulässige Inkrement C_I2 (S412). Andererseits wird in S409 dann, wenn das Inkrement der Integralverstärkung innerhalb des zulässigen Inkrements ist, bestimmt, dass die temporär bestimmte Integralverstärkung K_PA innerhalb der zulässigen Änderung ist, und K_IA wird auf K_IT als die Integralverstärkung eingestellt (S411).
Die Proportionalverstärkung K_PT und die Integralverstärkung K_IT, die in diesen Schritten bestimmt werden, die oben beschrieben sind, werden in der Speichereinheit 15 gespeichert. Zusätzlich werden die Proportionalverstärkung K_PT und die Integralverstärkung K_IT jeweils auf die Ist-Proportionalverstärkung K_P und die Ist-Integralverstärkung K_I eingestellt (S413). Die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 führt diese Verstärkungen einer Treibersignal-Bestimmungseinheit 16 zu als die Ist-Steuerkoeffizienten. Die Treibersignal-Bestimmungseinheit 16 berechnet eine Steuervariable basierend auf der von der Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhaltenen Abweichung und den von der Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14 erhaltenen Ist-Steuerkoeffizienten (S414).
Ein hauptsächlicher Zweck für die Anwendens der Grenzen des für eine Proportionalverstärkung zulässigen Dekrements C_P1 und des für eine Proportionalverstärkung zulässigen Inkrements C_P2 auf die Änderung bezüglich der Proportionalverstärkung besteht im Verhindern einer Instabilität der Steuerung aufgrund einer plötzlichen Proportionalverstärkung. Daher kann es, obwohl C_P1 = C_P2 möglich sein kann, auch möglich sein, C_P1 > C_P2 so einzustellen, dass das zulässige Dekrement größer als das zulässige Inkrement ist.
Mit dieser Einstellung ist es dann, wenn sich die Abweichung zwischen der erforderlichen Öffnung und der Ist-Öffnung plötzlich erhöht, möglich, zu verhindern, dass sich die gesamte Steuervariable exzessiv erhöht, indem die Proportionalverstärkung schnell erniedrigt wird. Dann wird zusätzlich ein Hinausschießen über das Ziel beschränkt, und somit wird die Steuerung bzw. Regelung durch Anwenden der Grenze auf die zulässigen Änderungen stabilisiert, da sich die Abweichung als Ergebnis der Steuerung bzw. Regelung verringert. Dasselbe gilt für die Integralverstärkung.
Der folgende Abschnitt beschreibt eine Steuerreaktion, wenn die Drosselklappe stecken bleibt, unter Bezugnahme auf 5 und 6. 5 zeigt eine Verbesserung bezüglich der Steuerreaktion mittels der Proportionalverstärkung, wenn die Drosselklappe stecken bleibt. 6 zeigt eine Verbesserung bezüglich einer Steuerreaktion mittels der Integralverstärkung, wenn die Drosselklappe stecken bleibt. Die Drosselklappe bleibt bei einer Stelle A in Bezug auf die Drosselöffnung in 5 und 6 stecken.
5 zeigt Änderungen bei einer Ist-Drosselöffnung, beim Treibersignal für den Proportionalterm und die Proportionalverstärkung, wen sich die Soll-Öffnung schrittweise ändert. Durchgezogene Linien zeigen Wellenformen gemäß dem Stand der Technik an, und gestrichelte Linien zeigen Wellenformen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an. Durch Bestimmen der Proportionalverstärkung basierend auf dem Verfahren, das in 4 detailliert angegeben ist, erhöht sich die Proportionalverstärkung innerhalb des zulässigen Inkrements der Proportionalverstärkung in jeder Abtastperiode nach und nach, wenn die Zeit verstreicht, nachdem sich die Soll-Öffnung ändert. Als Ergebnis wird selbst an der Stelle A, wo die Drosselklappe stecken bleibt, als Ergebnis der Erhöhung des Treibersignals aufgrund der Erhöhung der Proportionalverstärkung eine Reaktion erhalten, die ein schnelles Verlassen des Zustands eines Steckenbleibens und ein Annähern an die Soll-Öffnung ermöglicht.
6 zeigt Änderungen bezüglich einer Ist-Drosselöffnung, das Treibersignal für den Integralausdruck und die Integralverstärkung, wenn sich die Soll-Öffnung stufenweise ändert. Durchgezogene Linien zeigen Wellenformen gemäß dem Stand der Technik an und gestrichelte Linien zeigen Wellenformen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an. Durch Bestimmen der Integralverstärkung basierend auf dem Verfahren, das in 4 detailliert angegeben ist, erhöht sich die Integralverstärkung innerhalb des zulässigen Inkrements der Integralverstärkung in jeder Abtastperiode nach und nach, wenn eine Zeit verstreicht, nachdem sich die Soll-Öffnung ändert. Als Ergebnis erhöht sich selbst an der Stelle A, wo die Drosselklappe stecken bleibt, die Anzahl der Treibersignale für den Integralterm vergleichsweise schnell und zwar aufgrund der Erhöhung der Integralverstärkung und es wird eine Reaktion erhalten, die ein schnelles Verlassen des Zustands des Steckenbleibens und ein Annähern an die Soll-Öffnung ermöglicht.
Während beim ersten Ausführungsbeispiel das zulässige Inkrement und das zulässige Dekrement für die Änderung bezüglich der Steuerkoeffizienten in einer einzelnen Abtastperiode als feste Werte beschrieben sind, können sie Funktionen der Zeit sein, und es ist möglich, die Reaktion und die Stabilität durch Ändern des zulässigen Inkrements und des zulässigen Dekrements gemäß der Konvergenz der Steuerreaktion zu verbessern.
Mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Steuerung dort durchzuführen, bei der ein großer Steuerkoeffizient zur Erhöhung der Reaktion verwendet wird, wenn die Abweichung klein ist, und ein kleiner Steuerkoeffizient verwendet wird, um die Konvergenzstabilität zu betonen, wenn die Abweichung groß ist. Zusätzlich hat das erste Ausführungsbeispiel die Eigenschaft, dass die Steuerkoeffizienten basierend auf den vorbestimmten zulässigen Änderungen nach und nach erhöht werden, da die Abweichung mit dem Verstreichen von Zeit kleiner wird, wenn die Abweichung groß ist. Diese Eigenschaft ermöglicht, dass die Drosselklappen-Steuervorrichtung, die gleichzeitig die schnelle Reaktion und eine hohe Stabilität realisiert, und zwar durch Verwenden der Steuervariablen, die aus den nach und nach erhöhten Steuerkoeffizienten berechnet werden, zum Antreiben der Drosselklappe dient selbst dann, wenn die Drosselklappe stecken bleibt, und somit ihre Bewegung auf ein Hindernis trifft.
Zweites Ausführungsbeispiel
Beim ersten Ausführungsbeispiel wird die Änderung der Steuerkoeffizienten in einer einzelnen Abtastperiode begrenzt. Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem obere und untere Grenzen der Steuerkoeffizienten als Funktionen der Zeit im Voraus eingestellt werden, und dann, wenn eine Abweichung, die größer als ein bestimmter Wert ist, auftritt, die oberen und unteren Grenzen basierend auf den Funktionen der Zeit in welcher die temporären Steuerkoeffizienten angewendet werden, die durch die Bestimmungseinheit 12 bestimmt werden, um dadurch die Steuerkoeffizienten zu begrenzen.
7 ist ein Blockschaltbild der Drosselklappen-Steuerung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigt einen Signalverlauf innerhalb der Drosselklappen-Steuerung. Dieselben Einheiten wie diejenigen in dem Blockschaltbild von 2, die zum Beschreiben des ersten Ausführungsbeispiels verwendet sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und neue Merkmale sind detailliert angegeben.
Eine Bestimmungseinheit 17a zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze erhält Werte für die oberen und unteren Grenzen der Steuerkoeffizienten von einer Zeitfunktions-Erzeugungseinheit 18, basierend auf dem von der Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhaltenen Abweichungssignal. Die Bestimmungseinheit 17a bestimmt die oberen und unteren Grenzen der Steuerkoeffizienten, basierend auf diesen Werten, um an die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a ausgegeben zu werden. 8 zeigt die Zeitfunktionen für die oberen und unteren Grenzen der Proportionalverstärkung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Basierend auf diesen Kurven werden Daten für die oberen und unteren Grenzen der Proportionalverstärkung entsprechend Daten für eine vorbestimmte verstrichene Zeit in einer Zeitfunktions-Erzeugungseinheit 18 als Plan oder Karte bzw. Abbildung bzw. Tabelle gespeichert. Beispielsweise sind die Kurven für die oberen und unteren Grenzen in 8 Mehrfachlinien, die durch mehrere Krümmungsstellen angenähert sind, und diese Krümmungsstellen sind in eine Karte als die Daten für eine vorbestimmte verstrichene Zeit angeordnet. Alternativ dazu kann die Zeitfunktions-Erzeugungseinheit 18 kontinuierliche Funktionen haben, die die oberen und unteren Grenzen gemäß der verstrichenen Zeit erzeugen.
Obwohl 8 dies nicht zeigt, sind Zeitfunktionen für obere und untere Grenzen der Integralverstärkung als Karte angeordnet und sind in der Zeitfunktions-Erzeugungseinheit 18 im Voraus gespeichert, wie es die Zeitfunktionen für die Proportionalverstärkung sind. Eine Einheit 17a zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze 17a speichert im Voraus eine Abweichungsschwelle, die zum Bestimmen verwendet wird, dass die verstrichene Zeit für die Zeitfunktionen 0 Sekunden ist, nachdem die Abweichung einen bestimmten Wert übersteigt.
Die Einheit 17a zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze hat eine Eigenschaft, die die von der Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhaltene Abweichung und eine im Voraus gespeicherte Abweichungsschwelle vergleicht, die verstrichene Zeit auf 0 Sekunden rücksetzt, wenn eine Abweichung, die größer als die Abweichungsschwelle ist, eingegeben wird, und ein Messen der verstrichenen Zeit startet bzw. beginnt. Weiterhin verwendet die Einheit 17a zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze die Daten für die verstrichene Zeit zum Erhalten von Daten über die oberen Grenzen und die unteren Grenzen der Proportionalverstärkung entsprechend den Daten für die verstrichene Zeit an den Krümmungsstellen an beiden Enden eines Kurvensegments, das die Daten für die verstrichene Zeit von der Zeitfunktions-Erzeugungseinheit 18 annähert. Dann werden die oberen und unteren Grenzen der Proportionalverstärkung durch Anwenden einer linearen Interpolation bestimmt, um Daten über die obere Grenze und die untere Grenze der Proportionalverstärkung entsprechend den Daten für die verstrichene Zeit basierend auf den erhaltenen Daten zu erhalten. Gleichermaßen werden obere und untere Grenzen der Integralverstärkung bestimmt. Die oberen und unteren Grenzen der Steuerkoeffizienten werden an die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a gesendet.
Dann wendet eine Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a die oberen und unteren Grenzen der Steuerkoeffizienten, die von der Einheit 17a zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze erhalten werden, zum Begrenzen der temporären Steuerkoeffizienten an, die von der Einheit 12 für eine temporäre Bestimmung erhalten werden, und erhält Ist-Steuerkoeffizienten, um tatsächlich ausgegeben werden sollen. Obwohl 8 dies nicht zeigt, ist es durch Ändern der oberen und unteren Grenzen nach einer bestimmten Periode, nämlich durch Erhöhen der oberen Grenzen und durch Erniedrigen der unteren Grenzen, möglich, große temporäre Steuerkoeffizienten anzunehmen, die durch die Einheit 12 für eine temporäre Bestimmung temporär bestimmt werden, wenn eine kleine Abweichung auftritt, nachdem eine Abweichung abklingt.
9 ist ein Flussdiagramm, das sich darauf bezieht, wie die Steuerkoeffizienten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bestimmen sind. Der folgende Abschnitt betrachtet einen Fall, bei welchem sich die Soll-Öffnung schrittweise von einem stabilen Zustand, in welchem die Soll-Öffnung und die Ist-Öffnung übereinstimmen, ändert. Zuerst berechnet die Abweichungs-Berechnungseinheit 11 die Abweichung zwischen der Soll-Öffnung und der Ist-Öffnung der Drosselklappe (S901). Dann bestimmt die Einheit 12 für eine temporäre Bestimmung temporär die Proportionalverstärkung K_PA und die Integralverstärkung K_IA, basierend auf den erhaltenen Abweichungsdaten und der in der Referenzeinheit 13 gespeicherten Datenkarte bzw. Datentabelle für die Proportionalverstärkung und die Integralverstärkung (S902).
Dann wird zuerst die Proportionalverstärkung bestimmt. Die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a erhält eine für eine Proportionalverstärkung geltende untere Grenze f_CP1(t) und eine für eine Proportionalverstärkung geltende obere Grenze f_CP2(t) von der Einheit 17a zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze. Dann wird bestimmt, ob die durch die Einheit 12 temporär bestimmte Proportionalverstärkung K_PA kleiner ist als die die für eine Proportionalverstärkung geltende untere Grenze f_CP1(t) (S903). Das bedeutet, dass die Proportionalverstärkung durch die untere Grenze der von der Einheit 17a zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze erhaltenen Zeitfunktion begrenzt wird.
Wenn in S903 K_PA kleiner als f_CP1(t) ist, stellt die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a den Wert von f_CP1(t) auf K_PT als neue Proportionalverstärkung ein (S905). Andererseits wird dann, wenn K_PA gleich oder größer f_CP1(t) in S903 ist, weiterhin bestimmt, ob K_PA größer als die für eine Proportionalverstärkung geltende obere Grenze f_CP2(t) ist (S904). Das bedeutet, dass die Proportionalverstärkung durch die obere Grenze der Zeitfunktion begrenzt wird, die von der Einheit 17a zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze erhalten wird.
Wenn in S904 K_PA größer als f_CP2(t) ist, stellt die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a den Wert von f_CP2(t) auf K_PT als neue Proportionalverstärkung ein (S907). Andererseits ist dann, wenn K_PA gleich oder kleiner als f_CP2(t) in S904 ist, die temporär bestimmte Proportionalverstärkung K_PA innerhalb eines Bereichs der oberen und unteren Grenzen, und K_PA wird auf K_PT als die Proportionalverstärkung eingestellt (S906).
Dann wird nach der Proportionalverstärkung die Integralverstärkung bestimmt. Die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a erhält eine für eine integrale Verstärkung geltenden untere Grenze f_CI1(t) und eine für eine Integralverstärkung geltende obere Grenze f_CI2(t) von der Einheit zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze 17a. Dann wird bestimmt, ob die Integralverstärkung K_IA, die durch die Einheit 12 temporär bestimmt ist, kleiner als die erhaltene für eine Integralverstärkung geltende untere Grenze f_CI1(t) ist (S908). Das bedeutet, dass die Integralverstärkung durch die untere Grenze der Zeitfunktion begrenzt wird, die von der Einheit zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze 17a erhalten wird.
Wenn in S908 K_IA kleiner als f_CI1(t) ist, stellt die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a den Wert von f_CI1(t) auf K_IT als neue Integralverstärkung ein (S910). Andererseits wird dann, wenn in S908 K_IA gleich oder größer als f_CI1(t) ist, weiterhin bestimmt, ob K_IA größer als die für eine Integralverstärkung geltende obere Grenze f_CI2(t) ist (S909). Das bedeutet, dass die Integralverstärkung durch die obere Grenze der Zeitfunktion begrenzt wird, die von der Einheit zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze 17a erhalten wird.
Wenn in S909 K_IA größer als f_CI2(t) ist, stellt die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a den Wert von f_CI2(t) auf K_IT als neue Integralverstärkung ein (S912). Andererseits ist dann, wenn K_IA gleich oder kleiner als f_CI2(t) in S909 ist, die temporär bestimmte Integralverstärkung K_IA innerhalb eines Bereichs der oberen und unteren Grenzen und K_IA wird auf K_IT als die Integralverstärkung eingestellt (S911).
Die Proportionalverstärkung K_PT und die Integralverstärkung K_IT, die in diesen oben beschriebenen Schritten bestimmt werden, werden auf die Ist-Proportionalverstärkung Kp und die Ist-Integralverstärkung K_I eingestellt (S913) und werden von der Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a zur Treibersignal-Bestimmungseinheit 16 als die Ist-Steuerkoeffizienten geführt. Die Treibersignal-Bestimmungseinheit 16 berechnet eine Steuervariable basierend auf der von der Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhaltenen Abweichung und den von der Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a erhaltenen Ist-Steuerkoeffizienten (S914).
Mit dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Konvergenz durch Einstellen der Zeitfunktionen für die oberen und unteren Grenzen zu verbessern, um dadurch die Steuerkoeffizienten zu begrenzen, um sie mit einem Verstreichen an Zeit bis zu einer bestimmten Zeit zu erhöhen. Weiterhin ist es nach einer bestimmten Zeit möglich, zu verhindern, dass die Ist-Öffnung oszilliert, indem die Steuerkoeffizienten begrenzt werden, um sich nicht wieder exzessiv zu erhöhen.
Drittes Ausführungsbeispiel
Der Fall, bei welchem die oberen und unteren Grenzen basierend auf den Zeitfunktionen auf die temporären Steuerkoeffizienten angewendet werden, die durch die Einheit 12 bestimmt werden, ist beim zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei einem dritten Ausführungsbeispiel werden obere und untere Grenzen basierend auf der Anzahl von Hüben im Verbrennungsmotor angewendet. Die Anzahl von Hüben im Verbrennungsmotor impliziert das Integral der Anzahl von Umdrehungen im Verbrennungsmotor beginnend ab einem bestimmten Zeitpunkt bzw. Moment, und entspricht der Anzahl von Aufwärts/Abwärts-Bewegungen des Kolbens beginnend ab dem bestimmten Moment. Beim Abtasten einer Steuerung bzw. Regelung wird die Anzahl von Hüben im Verbrennungsmotor durch kumulatives Zählen der Anzahl von Umdrehungen im Verbrennungsmotor für die Abtastperiode und ein Umwandeln basierend auf der Abtastperiode erhalten.
10 ist ein internes Blockdiagramm der Drosselklappen-Steuerung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigt einen Verarbeitungsablauf innerhalb der Drosselklappen-Steuerung. Dieselben Einheiten wie diejenigen im internen Blockdiagramm der 7, das zum Beschreiben des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet ist, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und neue Bestandteilselemente sind detailliert angegeben.
Eine Einheit 17b zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze erhält Kandidaten für die oberen und unteren Grenzen der Steuerkoeffizienten von einer Hubanzahlfunktions-Erzeugungseinheit 19 basierend auf den von der Abweichungs- Berechnungseinheit 11 erhaltenen Abweichungssignal und einer Eingabe für eine Anzahl von Umdrehungen im Verbrennungsmotor, die von einer Anzahl von Umdrehungen in der Verbrennungsmotor-Erfassungseinheit erhalten wird, und gibt diese Kandidaten zu der Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a aus. 11 zeigt die Hubanzahlfunktionen für die oberen und unteren Grenzen der Proportionalverstärkung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Basierend auf diesem Diagramm bzw. dieser Kurve werden Daten über die oberen und unteren Grenzen der Proportionalverstärkung entsprechend den Daten für eine vorbestimmte Hubanzahl als Tabelle in einer Hubanzahlfunktions-Erzeugungseinheit 19 gespeichert. Beispielsweise sind die Kurven für die oberen und unteren Grenzen in 11 eine Mehrfachkurve, die durch mehrere Krümmungsstellen angenähert ist. Diese Krümmungsstellen sind in einer Tabelle als Daten für die vorbestimmte Hubanzahl angeordnet. Alternativ dazu kann die Hubanzahlsfunktions-Erzeugungseinheit 19 kontinuierliche Funktionen haben, die die oberen und unteren Grenzen gemäß der Hubanzahl erzeugen.
Obwohl es die 11 nicht zeigt, sind Hubanzahlfunktionen für obere und untere Grenzen der Integralverstärkung als Tabelle angeordnet und in der Hubanzahlfunktions-Erzeugungseinheit 19 im Voraus gespeichert, wie es die Hubanzahlfunktionen für die Proportionalverstärkung sind. Eine Einheit 17b zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze speichert im Voraus eine Abweichungsschwelle, die zum Bestimmen verwendet wird, dass die Hubanzahl für die Hubanzahlfunktionen 0 Zyklen ist, nachdem die Abweichung einen bestimmten Wert übersteigt.
Die Einheit 17b zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze hat eine Eigenschaft, die die von der Abweichungs-Berechnungseinheit 11 erhaltene Abweichung und eine im Voraus gespeicherte Abweichungsschwelle vergleicht und die Hubanzahl auf 0 Zyklen rücksetzt, wenn eine Abweichung, die größer als die Abweichungsschwelle ist, eingegeben wird. Die Einheit 17b zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze hat weiterhin eine Eigenschaft zum Eingeben der Anzahl von Umdrehungen im Verbrennungsmotor von der nicht dargestellten Anzahl von Umdrehungen in der Verbrennungsmotor-Erfassungseinheit und berechnet die Anzahl von Hüben im Verbrennungsmotor basierend auf der Anzahl von Umdrehungen im Verbrennungsmotor, die kumulativ in jeder Abtastperiode gezählt werden.
Weiterhin verwendet die Einheit 17b zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze Hubanzahlsdaten zum Erhalten von Daten über die oberen Grenzen und die unteren Grenzen der Proportionalverstärkung entsprechend den Hubanzahldaten an Krümmungsstellen an beiden Enden eines Liniensegments, das die Hubanzahlsdaten von der Hubanzahl-Erzeugungseinheit 19 annähert. Dann werden die obere und die untere Grenze der Proportionalverstärkung durch Anwenden einer linearen Interpolation bestimmt, um Daten über die obere Grenze und die untere Grenze der Proportionalverstärkung entsprechend den Hubanzahldaten basierend auf den erhaltenen Daten zu erhalten. Gleichermaßen werden obere und untere Grenzen der Integralverstärkung bestimmt. Die oberen und unteren Grenzen der Steuerkoeffizienten werden zu der Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a gesendet.
Dann wendet die Koeffizienten-Begrenzungseinheit 14a die oberen und unteren Grenzen der Steuerkoeffizienten, die von der Einheit 17b zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze erhalten werden, zum Begrenzen der temporären Steuerkoeffizienten an, die von der Einheit 12 für eine temporäres Bestimmung erhalten werden, und erhält Ist-Steuerkoeffizienten, um tatsächlich ausgegeben zu werden. Obwohl es 11 nicht zeigt, ist es durch Ändern der oberen und unteren Grenzen, nämlich durch Erhöhen der unteren Grenzen und durch Erniedrigen der unteren Grenzen nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen, möglich, große temporäre Steuerkoeffizienten, die durch die Einheit 12 für temporär bestimmt werden, anzunehmen, wenn eine kleine Abweichung auftritt, nachdem eine Abweichung abklingt.
12 ist ein Flussdiagramm, das sich darauf bezieht, wie die Steuerkoeffizienten gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bestimmen sind. Da die Werte, die als die oberen und unteren Grenzen angenommen sind, einfach von der Zeitfunktion f(t) im Ablaufdiagramm in 9 zu der Hubanzahlfunktion g(k) geändert werden und der Inhalt der Verarbeitung identisch ist, ist eine Beschreibung nicht zur Verfügung gestellt.
Mit dem dritten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Konvergenz durch Einstellen der Hubanzahlfunktionen für die oberen und unteren Grenzen zu verbessern, um dadurch die Steuerkoeffizienten zu begrenzen, um sie zu erhöhen, wenn eine Zeit verstreicht, bis zu einer bestimmten Hubanzahl. Weiterhin ist es nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen möglich, zu verhindern, dass die Ist-Öffnung oszilliert, indem die Steuerkoeffizienten begrenzt werden, um sich nicht wieder exzessiv zu erhöhen. Zusätzlich ist es möglich, die Koeffizienten geeigneter für das Verhalten des Verbrennungsmotors zu bestimmen, indem die Hubanzahlfunktionen verwendet werden, deren Variable die Anzahl von Hüben im Verbrennungsmotor ist, um die Steuerkoeffizienten zu begrenzen.
Wie es oben beschrieben ist, stellt die vorliegende Erfindung die Drosselklappen-Steuervorrichtung zur Verfügung, die gleichzeitig die schnelle Reaktion und die Stabilität realisiert, gleichgültig ob die Drosselklappe stecken bleibt oder nicht, indem die Drosselklappe basierend auf den Steuerkoeffizienten gesteuert wird, die sich im Verlauf der Zeit unter den Grenzen ändern.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung des Einstellmechanismus (2) einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Stellsignal, ausgegeben von einer Drosselklappen-Steuereinrichtung (1), welche an ihrer Eingangsseite ein Ist-Öffnungssignal entsprechend einem Ist-Wert der Drosselklappen-Öffnung und ein Soll-Öffnungssignal entsprechend einem Sollwert der Drosselklappen-Öffnung erhält, wobei die Drosselklappen-Steuereinrichtung (1) umfasst: eine Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) zum Berechnen der Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert der Öffnung der Drosselklappe; eine Referenzeinrichtung (13) zum Speichern einer Reihe von unterschiedlichen Steuerkoeffizienten (K_PA) für unterschiedliche Werte der Abweichung; eine Bestimmungseinrichtung (12; S402), welche in einem vorbestimmten Intervall aus der in der Referenzeinrichtung (13) gespeicherten Reihe temporär jeweils denjenigen Wert des Steuerkoeffizienten (K_PA) bestimmt, welcher der von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) momentan berechneten Abweichung entspricht; eine Speichereinrichtung (15) zum Speichern des gegenwärtigen Steuerkoeffizienten (K_PA), der in einem gegenwärtigen Intervall zuletzt ausgegeben wurde; eine Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14; S403–S407) zur Ermöglichung einer Begrenzung eines von der Bestimmungseinrichtung (12; S402) temporär bestimmten Ist-Wertes für den Steuerkoeffizienten (K_PA) und zum Ausgeben eines begrenzten Steuerkoeffizienten (K_PT) sowie zu dessen Speicherung in der Speichereinrichtung (15) in einem gegenwärtigen Intervall, auf der Grundlage eines Vergleichs des von der Bestimmungseinrichtung (12; S402) in einem gegenwärtigen Intervall temporär bestimmten Ist-Steuerkoeffizienten (K_PA) mit einem Steuerkoeffizienten (K_PT), der in der Speichereinrichtung (15) in einem früheren Intervall gespeichert wurde; und eine Stellsignal-Bestimmungseinrichtung (16) zum Bestimmen eines Stellsignals zum Antreiben des Drosselklappen-Antriebsmechanismus (2) auf der Grundlage des begrenzten Wertes des Steuerkoeffizienten, der von der Koeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14; S403–S407) geliefert wird, und auf der Grundlage der Abweichung, die von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) erhalten wird; wobei die Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14) in vorbestimmten Abtastperioden eine Differenz bestimmt zwischen einem Istwert des Steuerkoeffizienten (K_PA), der durch die Bestimmungseinrichtung (12) in einem gegenwärtigen Intervall bestimmt wird, und dem Wert des Steuerkoeffizienten (K_PT), der von der Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14) in einem früheren Intervall ausgegeben wurde, wobei in dem Fall, dass die Differenz kleiner als ein vorbestimmter Minimalwert (C_P1) oder größer als ein vorbestimmter Maximalwert (C_P2) ist, die Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14) den Istwert des Steuerkoeffizienten (K_PA) derart begrenzt, dass er in einen durch den Minimal wert (C_P1) und den Maximalwert (C_P2) begrenzten Bereich fällt, und den begrenzten Wert des Steuerkoeffizienten (K_PA) als neuen Sollwert-Steuerkoeffizienten (K_PT) in dem gegenwärtigen Intervall ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerkoeffizieten-Begrenzungseinrichtung (14) für einen Sollwert des Steuerkoeffizienten (K_PT) ein zulässiges Dekrement (C_P1) bestimmt, zur Verwendung im Falle eines Abfalls des Steuerkoeffizienten, und ein zulässiges Inkrement (C_P2) bestimmt, zur Verwendung im Falle eines Anstiegs des Steuerkoeffizienten; wobei die Steuerkoeffizieten-Begrenzungseinrichtung (14) das zulässige Inkrement (C_P2) verwendet als eine zulässige Änderung des Sollwerts des Steuerkoeffizienten (K_PT), wenn der durch die Bestimmungseinrichtung (12; S402) bestimmte Ist-Wert des Steuerkoeffizienten größer ist als der gegenwärtige Wert des Steuerkoeffizienten, der in einem früheren Intervall bestimmt und in der Speichereinrichtung (15) gespeichert wurde; und wobei die Steuerkoeffizieten-Begrenzungseinrichtung (14) das zulässige Dekrement (C_P1) verwendet als eine zulässige Änderung des Sollwerts des Steuerkoeffizienten (K_PT), wenn der durch die Bestimmungseinrichtung (12) bestimmte Ist-Wert des Steuerkoeffizienten kleiner ist als der gegenwärtige Wert des Steuerkoeffizienten, der in einem früheren Intervall bestimmt und in der Speichereinrichtung (15) gespeichert wurde; und wodurch der Ist-Wert des Steuerkoeffizienten für das gegenwärtige Intervall bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Antriebssignal-Bestimmungseinrichtung (16) das Stellsignal bestimmt unter Verwendung eines Produkts aus der Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Drosselklappenöffnung und aus dem Istwert des Steuerkoeffizienten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Antriebssignal-Bestimmungseinrichtung (16) das Stellsignal bestimmt unter Verwendung eines Integrals des Produkts aus der Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Drosselklappenöffnung und aus dem Istwert des Steuerkoeffizienten und aus dem Istwert des Steuerkoeffizienten.
Vorrichtung zur Steuerung des Einstellmechanismus (2) einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Stellsignal, ausgegeben von einer Drosselklappen-Steuereinrichtung (1), welche an ihrer Eingangsseite ein Ist-Öffnungssignal entsprechend einem Ist-Wert der Drosselklappen-Öffnung und ein Soll-Öffnungssignal entsprechend einem Sollwert der Drosselklappen-Öffnung erhält, wobei die Drosselklappen-Steuereinrichtung (1) umfasst: eine Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) zum Berechnen der Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert der Öffnung der Drosselklappe; eine Referenzeinrichtung (13) zum Speichern einer Reihe von unterschiedlichen Steuerkoeffizienten (K_PA) für unterschiedliche Werte der Abweichung; eine Bestimmungseinrichtung (12; S402), welche in einem vorbestimmten Intervall aus der in der Referenzeinrichtung (13) gespeicherten Reihe temporär jeweils denjenigen Wert des Steuerkoeffizienten (K_PA) bestimmt, welcher der von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) momentan berechneten Abweichung entspricht; eine Speichereinrichtung (15) zum Speichern des gegenwärtigen Steuerkoeffizienten (K_PA), der in einem gegenwärtigen Intervall zuletzt ausgegeben wurde; eine Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14; S403–S407) zur Ermöglichung einer Begrenzung eines von der Bestimmungseinrichtung (12; S402) temporär bestimmten Ist-Wertes für den Steuerkoeffizienten (K_PA) und zum Ausgeben eines begrenzten Steuerkoeffizienten (K_PT) sowie zu dessen Speicherung in der Speichereinrichtung (15) in einem gegenwärtigen Intervall, auf der Grundlage eines Vergleichs des von der Bestimmungseinrichtung (12; S402) in einem gegenwärtigen Intervall temporär bestimmten Ist-Steuerkoeffizienten (K_PA) mit einem Steuerkoeffizienten (K_PT), der in der Speichereinrichtung (15) in einem früheren Intervall gespeichert wurde; und eine Stellsignal-Bestimmungseinrichtung (16) zum Bestimmen eines Stellsignals zum Antreiben des Drosselklappen-Antriebsmechanismus (2) auf der Grundlage des begrenzten Wertes des Steuerkoeffizienten, der von der Koeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14; S403–S407) geliefert wird, und auf der Grundlage der Abweichung, die von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) erhalten wird; eine Zeitfunktions-Erzeugungseinrichtung (18), die als Funktion der Zeit ab einem Zeitpunkt, zu dem die Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert der Öffnung der Drosselklappe einen vorbestimmten Abweichungs-Schwellenwert überschreitet, obere und untere Grenzwerte (fC_P1; fC_P2) des Steuerkoeffizienten für die ab diesem Zeitpunkt jeweils abgelaufene Zeit ausgibt; eine Bestimmungseinrichtung (17a) zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze, wobei die Bestimmungseinrichtung (17a) eine Messung der abgelaufenen Zeit bewirkt, die abgelaufen ist seit dem Zeitpunkt, zu dem die Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert der Öffnung der Drosselklappe einen vorbestimmten Abweichungs-Schwellenwert überschreitet, und in einem vorbestimmten Intervall auf die Zeitfunktions-Erzeugungseinrichtung (18) zugreift, um die der abgelaufenen Zeit entsprechenden oberen und unteren Grenzen des Steuerkoeffizienten zu bestimmen; und eine Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14a), welche die von der Bestimmungseinrichtung (17a) zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze auf den von der Bestimmungseinrichtung (12; S402) bestimmten gegenwärtigen Steuerkoeffizienten in vorbestimmten Perioden anwendet, wodurch der Ist-Wert des Steuerkoeffizienten für eine gegenwärtige Periode bestimmt wird; wobei die Antriebssignal-Bestimmungseinrichtung (16) das Stellsignal zum Antrieb des Drosselklappen-Antriebsmechanismus (2) auf der Grundlage des von der Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14a) erhaltenen Ist-Wertes des Steuerkoeffizienten und des von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11) erhaltenen Wertes der Abweichung bestimmt.
Vorrichtung zur Steuerung einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11) zum Berechnen der Abweichung zwischen einem Soll-Wert und einem Ist-Wert einer Öffnung der Drosselklappe; eine Referenzeinrichtung (13) zum Ausgeben eines Steuerkoeffizienten für einen jeweiligen Wert der Abweichung; eine Bestimmungseinrichtung (12), welche in einem vorbestimmten Intervall auf die Referenzeinrichtung (13) zugreift zum temporären Bestimmen eines temporären Steuerkoeffizienten entsprechend der Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert der Öffnung der Drosselklappe; eine Antriebssignal-Bestimmungseinrichtung (16) zum Bestimmen eines Stellsignals zum Antrieb der Drosselklappe auf der Grundlage des von der Bestimmungseinrichtung (12) erhaltenen temporären Steuerkoeffizienten und der von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11; S401) erhaltenen Abweichung; eine Einrichtung zur Bestimmung der Hubzahl einer Hubzahl-Funktions-Erzeugungseinrichtung (19), die als Funktion einer Anzahl von Hüben in der Brennkraftmaschine entsprechend einem Integralwert ihrer Umdrehungen obere und untere Grenzwerte (gC_P1; gC_P2) des Steuerkoeffizienten für die jeweilige Hubzahl ausgibt; eine Bestimmungseinrichtung (17b) zum Bestimmen einer oberen/unteren Grenze, wobei die Bestimmungseinrichtung (17b), wenn die Abweichung einen vorbestimmten Abweichungs-Schwellwert überschreitet, eine Messung der Hubzahl entsprechend dem Integral der Umdrehungen der Brennkraftmaschine veranlasst und auf die Hubzahl-Funktions-Erzeugungseinrichtung (19) in einem vorbestimmten Intervall zugreift, um obere und untere Grenzen des Steuerkoeffizienten entsprechend der Anzahl der Hübe der Brennkraftmaschine zu bestimmen; und eine Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14a), welche die von der Bestimmungseinrichtung (17b) erhaltenen oberen und unteren Grenzen auf den temporären Steuerkoeffizienten in vorbestimmten Perioden anwendet, der von der Bestimmungseinrichtung (12) bestimmt wird, wodurch der Ist-Wert des Steuerkoeffizienten für eine gegenwärtige Periode bestimmt wird; wobei die Antriebssignal-Bestimmungseinrichtung (16) das Stellsignal zum Antrieb der Drosselklappe auf der Grundlage des von der Steuerkoeffizienten-Begrenzungseinrichtung (14a) erhaltenen Ist-Wertes des Steuerkoeffizienten und des von der Abweichungs-Berechnungseinrichtung (11) erhaltenen Wertes der Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert der Öffnung der Drosselklappe bestimmt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Steuerkoeffizient einen Steuerkoeffizienten zur Steuerung der Drosselklappe darstellt.