DE19608756C2 - Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Ventilsteuervor­ richtung für ein Kraftfahrzeug, welche zum Steuern des Ventils unter Ver­ wendung eines Motors geeignet ist.

Als ein Beispiel dieser konventionellen Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist zum Beispiel eine elektronische Steuervorrichtung für die Drosselklappe bekannt geworden, welche die Drosselklappe, welche in einer Einlaßleitung montiert ist, mittels eines Motors steuert, um so eine in einen Antriebsmotor eingesaugte Luftmenge einzustellen.

Im allgemeinen wird der Öffnungswinkel der Drosselklappe in einer solchen Art gesteuert, daß der Öffnungswinkel der Drosselklappe mittels eines Potentiometers oder ähnlichem erfaßt wird, welches direkt mit der Drehwelle der Drosselklappe gekoppelt ist, und die Drosselklappe so gesteuert wird, daß deren erfaßter Öffnungswinkel ein Sollöffnungswinkel wird.

Des weiteren ist ein weiteres Steuerverfahren bekannt, wie es zum Beispiel in der JP-A-6-54591 beschrieben ist, bei welchem ein Motorstrom, welcher in einen Motor zum Rotieren der Drosselklappe fließt, einer Zerhacker­ steuerung (Choppersteuerung) durch eine Zerhackerhauptschaltung des H- Brücken-Typs ausgesetzt ist, und bei dem der in den Motor fließende Strom selbst erfaßt wird und anschließend die Rückkopplungssteuerung auf der Basis des erfaßten Motorstromes ausgeführt wird.

In der JP-A-6-54591 ist beschrieben, daß ein Widerstand in Reihe mit einem als Last dienenden Motor eingefügt ist und ein Motorstrom, welcher selbst in den Motor fließt durch Messen einer Klemmenspannung bzw. Anschluß­ spannung über dem Widerstand erfaßt wird. Im allgemeinen wird zum Beispiel eine Spannung von 5 Volt, welche von einer Batteriespannung von 12 Volt durch eine stabilisierte Stromversorgung erzeugt wird, als die Antriebsspannung bzw. Steuerspannung für einen Verstärker zum Verstärken der erfaßten Spannung verwendet wird. Wenn jedoch die Leistungselemente der Zerhackerhauptschaltung des H-Brücken-Typs eingeschaltet sind, wird die Batteriespannung von 12 Volt für ein Kraftfahrzeug an den Verstärker angelegt. Demgemäß erwächst bei dem konventionellen Verfahren zum Messen der Klemmenspannung des in Reihe mit dem als Last dienenden Motor eingeführten Widerstandes ein Problem dahingehend, daß ein ver­ wendeter Verstärker im allgemeinen nicht angewendet werden kann und ein teurer Stromdetektor des Isoliertyps oder ähnliches angewendet werden muß.

DE 39 37 102 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elek­ tronischen Steuerung der Drosselklappensteuerung, bei denen ein Gleich­ strommotor als Betätigungselement zum Öffnen und Schließen der Drossel­ klappe und eine Steuerschaltung zur Steuerung des Gleichstrommotor-Stroms verwendet werden. Der Gleichstrommotor wird vorwärts und rückwärts gedreht. Der durch den Gleichstrommotor hindurchfließende kontinuierliche Strom wird durch Ermittlung der Spannung über einen Widerstand gemessen, der in Reihe in mit dem Gleichstrommotor im Stromkreis angeordnet ist. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß, wenn sich aufgrund der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung die Polarität des Stroms ändert, die Strommeßeinrich­ tung dies miterfassen muß. Hierzu muß die Strommeßeinrichtung entspre­ chend ausgestaltet sein. Dies verursacht nicht nur höhere Kosten, sondern bringt den weiteren Nachteil einer Meßungenauigkeit mit sich.

JP 3-65 092 A2 beschreibt eine Steuerungsvorrichtung für einen bürstenlosen Motor, der für eine automatische Türsteuerung vorgesehen ist. Die Vor­ richtung dient zum Schutz der Schaltelemente vor Zerstörung durch Über­ strom infolge einer unzulässigen Lasterhöhung am Motor. Hierbei überwacht eine Strombegrenzungsschaltung eine Spannung, die über einem Widerstand abfällt, welcher innerhalb einer Invertierungsschaltung angeordnet ist. Eine Ventilsteuerungsvorrichtung ist nicht offenbart.

US 5,231,344 offenbart eine Steuerungsvorrichtung für einen elektrischen Generator zur Verwendung mit einem Fahrzeugmotor. Eine Zerhackschaltung ist vorgesehen zum Steuern des Feldstroms der Feldwindung des Generators, und ein Impulsbreitenmodulator ist vorgesehen zum Steuern des Tastverhält­ nisses der Zerhackerschaltung als Reaktion auf Betriebsbedingungen des Motors. Weiterhin vorgesehen ist eine Spannungs-Rückkopplungsschleife von einer Batterie, wobei die Schleife einen Detektor zum Detektieren der tatsächlichen Batteriespannung und einen Komparator zum Vergleichen der Batteriespannung mit einer vorbestimmten eingestellten Spannung aufweist, derart, daß die Spannungsdifferenz zu Null gesetzt wird. Zusätzlich ist eine Strom-Rückkopplungsschleife vorgesehen zum Steuern einer Abweichung zwischen einem gegenwärtigen Befehlswert, der das Tastverhältnis der Zerhackerschaltung bestimmt, und einem tatsächlichen Strom, der durch die Feldwicklung fließt, derart, daß sie im wesentlichen null wird. Eine Ventil­ steuerungsvorrichtung ist nicht offenbart.

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ventilsteuervor­ richtung zu schaffen, die eine präzise Messung gestattet, jedoch kostengün­ stig realisierbar ist. Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch eine Ventil­ steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Vorteilhafterweise wird eine Ventilvorrichtung geschaffen, die einen in einen Motor fließenden Strom zum Antreiben eines Ventils leicht erfassen kann, ohne daß ein teurer Stromdetektor des Isoliertyps verwendet werden muß, und die Rückführ­ steuerung auf der Basis des erfaßten Stromes ausführen kann.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß eine Ventilsteuer­ vorrichtung für ein Kraftfahrzeug geschaffen wird, welche ein Ventil mit hoher Genauigkeit steuern kann.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Ventilsteuervorrichtung für ein Kraft­ fahrzeug, welche aufweist: ein Ventil; einen Motor zum Antreiben des Ventils; eine Zerhackerschaltung, um einen in den Motor fließenden Strom einer Zerhackersteuerung zu unterwerfen, um dadurch die Rotation des Motors zu steuern; eine Treiberschaltung zur Impulsbreiten-Modulation (PWM) zum Bereitstellen eines impulsbreiten-modulierten Steuersignals an die Zerhackerschaltung; eine Steuereinheit zum Liefern des Steuersignals an die impulsbreiten-modulierte Treiberschaltung, um einen Öffnungswinkel des Ventils zu steuern; und eine Stromerfassungseinheit zum Erfassen eines Stromes, welcher durch ein Leistungselement fließt, welches die Zerhac­ kerschaltung darstellt, welche gemäß dem impulsbreiten-modulierten Steuersi­ gnal sich intermittierend ändert, wobei die Steuereinheit das der impuls­ breiten-modulierten Treiberschaltung zugeführte Steuersignal auf der Basis des Stromes ändert, welcher durch die Stromerfassungseinheit erfaßt wird, um dadurch den Öffnungswinkel des Ventils zu steuern.

Bei der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist die Stromerfas­ sungseinheit ferner einen Widerstand zur Stromerfassung, welcher in Reihe mit der Zerhackerschaltung geschaltet ist, und eine Analog/Digital-(A/D)-Wand­ lereinheit zum Wandeln einer Klemmenspannung über dem Widerstand zur Stromerfassung in ein digitales Signal gemäß dem Steuersignal auf.

Bei der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist die Stromerfas­ sungseinheit des weiteren eine Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten und Halten der Klemmenspannung über dem Widerstand für eine Stromerfassung gemäß dem Steuersignal auf, wobei die A/D-Wandlereinheit die Klemmen­ spannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung abgetastet und gehalten wird, in das digitale Signal gemäß dem Steuersignal umwandelt.

Bei der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug tastet die Abtast- und Halteschaltung die Klemmenspannung ab und hält diese, und zwar vorzugs­ weise in Synchronismus mit dem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten- modulierten Steuersignals.

Bei der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug beginnt die A/D-Wand­ lereinheit vorzugsweise mit dem Umwandeln der Klemmenspannung in das digitale Signal in Synchronismus mit dem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten-modulierten Steuersignals.

Bei einer weiteren Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung eine Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche aufweist: ein Ventil; einen Motor zum Antreiben des Ventils; eine Zerhackerschaltung, um einen Strom, welcher in den Motor fließt, einer Zerhackersteuerung zu unter­ werfen, um dadurch die Rotation des Motors zu steuern; eine impulsbreiten- modulierte Treiberschaltung zum Liefern eines impulsbreiten-modulierten Steuersignals an die Zerhackerschaltung; eine Steuereinheit zum Zuführen des Steuersignals an die impulsbreiten-modulierte Treiberschaltung, um einen Öffnungswinkel des Ventils zu steuern; eine Stromerfassungseinheit zum Erfassen eines durch ein Leistungselement fließenden Stromes, welches die Zerhackerschaltung darstellt; und eine Erfassungseinheit für den Ventilöff­ nungswinkel zum Erfassen eines Ventilöffnungswinkels des Ventils, wobei die Steuereinheit den Öffnungswinkel des Ventils gemäß einem Befehl eines Öffnungswinkels des Ventils, welcher dort eingegeben wurde, und des Öffnungswinkels steuert, welcher durch die Erfassungseinheit für den Ventil­ öffnungswinkel erfäßt wird, und des weiteren das Steuersignal ändert, welches der impulsbreiten-modulierten Treiberschaltung auf der Basis des Stromes zugeführt wird, welcher durch die Stromerfassungseinheit erfaßt wird, um dadurch den Öffnungswinkel des Ventils zu steuern.

Bei der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist die Stromerfas­ sungseinheit vorzugsweise einen Widerstand zur Stromerfassung, welcher in Reihe mit der Zerhackerschaltung geschaltet ist, und eine A/D-Wandlereinheit zum Umwandeln einer Klemmenspannung über dem Widerstand zur Strom­ erfassung in ein digitales Signal gemäß dem Steuersignal auf.

Bei der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist die Stromerfas­ sungseinheit des weiteren vorzugsweise eine Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten und Halten der Klemmenspannung über dem Widerstand zur Strom­ erfassung gemäß dem Steuersignal auf, wobei die A/D-Wandlereinheit die durch die Abtast- und Halteschaltung abgetastete und gehaltene Klemmen­ spannung in das digitale Signal gemäß dem Steuersignal umwandelt.

Bei der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug tastet die Abtast- und Halteschaltung vorzugsweise die Klemmenspannung ab und hält diese, und zwar in Synchronismus mit dem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten- modulierten Steuersignals.

Bei der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug beginnt die A/D-Wand­ lereinheit vorzugsweise, die Klemmenspannung in das digitale Signal in Syn­ chronismus mit einem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten-modulierten Steuersignals umzuwandeln.

Bei der vorliegenden Erfindung erfaßt die Stromerfassungseinheit den durch das Leistungselement, weiches die Zerhackerschaltung darstellt, fließenden Strom, welcher sich gemäß dem impulsbreiten-modulierten Steuersignal intermittierend ändert, und ändert die Steuereinheit das Steuersignal, welches an die impulsbreiten-modulierte Treiberschaltung auf der Basis des Stromes geliefert wird, welcher durch die Stromerfassungseinheit erfaßt wird, um dadurch den Öffnungswinkel des Ventils zu steuern, so daß der in den Motor zum Antreiben des Ventils fließende Strom leicht erfaßt werden kann und die Rückkopplungssteuerung auf der Basis des erfaßten Stromes ausge­ führt werden kann.

Die Stromerfassungseinheit wird durch den Widerstand zur Stromerfassung, welcher in Reihe mit der Zerhackerschaltung geschaltet ist, und die A/D-Wand­ lereinheit zum Umwandeln der Klemmenspannung über dem Widerstand zur Stromerfassung in das digitale Signal gemäß dem Steuersignal gebildet, so daß eine Variation des erfaßten Motorstromes kleingehalten werden kann.

Die Stromerfassungseinheit weist des weiteren die Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten und Halten der Klemmenspannung über dem Widerstand zur Strom­ erfassung gemäß dem Steuersignal auf, während die A/D-Wandlereinheit die Klemmenspannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung abgetastet und gehalten wird, in das digitale Signal gemäß dem Steuersignal wandelt, so daß die Linearität des erfaßten Motorstromes in einem Bereich von einem kleinen Stromwert zu einem großen Stromwert als gut realisiert werden kann.

Die Abtast- und Halteschaltung tastet die Klemmenspannung ab und hält diese, und zwar in Synchronismus mit einem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten-modulierten Steuersignals, so daß der Stromwert erfaßt werden kann, ohne daß er durch die Schwankung des Stromes bei dessen Anstieg beeinflußt wird.

Die A/D-Wandlereinheit beginnt, die Klemmenspannung in das digitale Signal in Synchronismus mit einem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten-modu­ lierten Steuersignals umzuwandeln, so daß der Stromwert erfaßt werden kann, ohne daß er durch die Schwankung des Stromes bei dessen Anstieg beeinflußt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung erfaßt die Stromerfassungseinheit den durch das Leistungselement, welches die Zerhackerschaltung darstellt, fließenden Strom, welcher sich intermittierend gemäß dem impulsbreiten-modulierten Steuersignal ändert, während die Steuereinheit den Öffnungswinkel des Ventils gemäß dem Befehl des Öffnungswinkels des Ventils, welcher dort eingegeben wird, und dem Öffnungswinkel, welcher durch die Erfassungsein­ heit für den Ventilöffnungswinkel erfaßt wird, steuert und des weiteren das Steuersignal ändert, welches der impulsbreiten-modulierten Treiberschaltung auf der Basis des durch die Stromerfassungseinheit erfaßten Stromes ändert, um dadurch den Öffnungswinkel des Ventils zu steuern, so daß der Öff­ nungswinkel des Ventils mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann.

Die Stromerfassungseinheit wird gebildet durch den Widerstand zur Strom­ erfassung, welcher in Reihe mit der Zerhackerschaltung geschaltet ist, und der A/D-Wandlereinheit zum Umwandeln der Klemmenspannung über dem Widerstand zur Stromerfassung in das digitale Signal gemäß dem Steuersi­ gnal, so daß eine Schwankung des erfaßten Motorstromes kleingehalten werden kann.

Die Stromerfassungseinheit weist des weiteren die Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten und Halten der Klemmenspannung über dem Widerstand zur Strom­ erfassung gemäß dem- Steuersignal auf, und die A/D-Wandlereinheit wandelt die Klemmenspannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung abgeta­ stet und gehalten wird, in das digitale Signal gemäß dem Steuersignal um, so daß die Linearität des erfaßten Motorstromes in einem Bereich von einem kleinen Stromwert zu einem großen Stromwert als gut ausgeführt werden kann.

Die Abtast- und Halteschaltung tastet die Klemmenspannung ab und hält diese, und zwar in Synchronismus mit einem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten-modulierten Steuersignals, so daß der Stromwert erfaßt werden kann, ohne daß er durch die Schwankung des Stromes bei dessen Anstieg beeinflußt wird.

Die A/D-Wandlereinheit beginnt, die Klemmenspannung in das digitale Signal in Synchronismus mit einem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten-modu­ lierten Steuersignals umzuwandeln, so daß der Stromwert erfaßt werden kann, ohne daß er durch die Schwankung des Stromes bei dessen Anstieg beeinflußt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches die Systemkonfiguration einer elektronischen Steuervorrichtung für eine Drosselklappe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, welches den Stromerfassungsabschnitt der elektronischen Steuervorrichtung für die Drosselklappe gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 3 zeigt ein Wellendiagramm, was verwendet wird, um das Prinzip der Stromerfassung der elektronischen Steuerungsvorrichtung für die Drosselklappe gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu erklären;

Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm, welches verwendet wird, um das Prinzip der Stromerfassung der elektronischen Steuervorrichtung für die Drosselklappe gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu erklären;

Fig. 5A, 5B zeigen Flußdiagramme, welche verwendet werden, um das Prinzip der Stromerfassung der elektronischen Steuervorrichtung für das Drosselventil gemäß dem Ausführungsbeispiel zu erklären;

Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Charakteristik eines Motorstromes zeigt, welcher durch die elektronische Steuervorrichtung für die Drosselklappe gemäß der Erfindung erfaßt wird;

Fig. 7 ist ein Diagramm, welches die Wellenform des Motorstromes zeigt, welcher durch die elektronische Steuervorrichtung für die Drossel­ klappe gemäß der Erfindung erfaßt wird;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel der elek­ tronischen Steuervorrichtung für die Drosselklappe für ein Kraft­ fahrzeug zeigt, auf welches die Ventilsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, welches die detaillierte Konfiguration eines Stromsteuersystems gemaß Fig. 8 zeigt;

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, welches die detaillierte Konfiguration eines Geschwindigkeitssteuersystems gemäß Fig. 8 zeigt;

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, welches die detaillierte Konfiguration eines Steuersystems für den Öffnungswinkel gemäß Fig. 8 zeigt;

Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, welches das Unterprogramm für die Propor­ tionalitäts- plus Integral- plus Differenzierungsberechnung (PID) zeigt;

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, welches die Funktionsweise einer Verarbei­ tungseinheit für ein Öffnungs-/Schließrichtungssignal zeigt; und

Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, welches die in der Anordnung gemäß Fig. 9 ausgeführte Verarbeitung zeigt.

Eine Ventilsteuervorrichtung bzw. eine Steuervorrichtung für die Drossel­ klappe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchem Fall die vorliegende Erfindung auf eine elektroni­ sche Vorrichtung für die Drosselklappensteuerung angewendet wird.

Fig. 1 zeigt die Steuersystemkonfiguration der elektronischen Steuervorrich­ tung für die Drosselklappe gemäß dem Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist dargestellt, daß ein Steuerbefehl Tvc eines Drosselklappen­ öffnungsgrades oder Drosselklappenöffnungswinkels zum Vorgeben eines Öffnungswinkels einer innerhalb einer Einlaßluftleitung einer Verbrennungs­ kraftmaschine eines Fahrzeuges montierten Drosselklappensteuerung an eine Analog/Digital-(A/D)-Eingabe eines Mikrocomputers 1 angelegt wird. Der Befehl Tvc wird in ein digitales Signal durch einen A/D-Wandler umge­ wandelt, welcher in dem Mikrocomputer 1 enthalten ist. Der Befehl Tvc des Drosselklappenöffnungswinkels ist eine analoges Signal, welches einen erfaß­ ten Wert des Grades des Gedrückt-Seins eines Gaspedals darstellt. In anderer Weise kann der Befehl Tvc des Drosselklappenöffnungswinkels in der folgenden Weise erhalten werden. Das heißt, das Erfassungssignal eines Grades des Gedrückt-Seins bzw. Weges des Gaspedals kann in einen Mikro­ computer zur Verbrennungsmotorsteuerung einbezogen werden. Der Mikro­ computer zur Verbrennungsmotorsteuerung kann arithmetisch das Erfassungs­ signal entsprechend verschiedener Zustände des Verbrennungsmotors betreiben und dann den Befehl Tvc des Drosselklappenöffnungswinkels in der Form eines digitalen Signales ausgeben, welches seinerseits in den Mikrocomputer 1 eingegeben werden kann. Unter der Annahme, daß eine Periode eines Impulsbreiten-Modulations-(PWM)-Signals Ta und ein EIN-Zustand der Impulsbreite davon Tb ist, kann ein Datensignal, welches ein Tastverhältnis wie zum Beispiel (Tb/Ta) darstellt, als das digitale Signal des Befehles Tvc des Drosselklappenöffnungswinkels angewendet werden.

Ein Öffnungswinkel einer Drosselklappe 10, welche drehbar in einem Dros­ selkörper 2 montiert ist, wird durch ein Potentiometer 11 erfaßt, welches an die Drehwelle der Drosselklappe 10 gekoppelt ist. Der Öffnungswinkel der Drosselklappe 10, welcher durch das Potentiometer 11 erfaßt wird, wird als ein Drosselklappenöffnungswinkel-Signal T_VF an einen Verstärker 3 zugeführt und dort verstärkt, anschließend in eine A/D-Eingabe des Mikrocomputers 1 eingegeben und dann in ein digitales Signal durch einen A/D-Wandler umgewandelt, welcher in dem Mikrocomputer 1 enthalten ist.

Der Mikrocomputer 1 gibt ein Steuersignal (Impulsbreiten-Modulationssignal) PWM und ein Steuersignal D/O an eine PWM-Treiberschaltung 8 auf der Basis des Befehles Tvc des Drosselklappenöffnungswinkels und des Drossel­ klappenöffnungswinkel-Signals T_VF aus. Das Steuersignal PWM ist ein Im­ pulssignal, dessen Periode konstant ist, deren Tastverhältnis jedoch variabel ist. Der Mikrocoinputer 1 betätigt bzw. berechnet arithmetisch das PWM-Im­ pulssignal derart, daß je größer die Differenz zwischen dem Befehl Tvc des Drosselklappenöffnungwinkels und dem Drosselklappenöffnungswinkel Signal T_VF ist, desto größer wird deren Tastverhältnis. Das Steuersignal D/O ist ein Steuersignal von zwei Bit zum Darstellen von vier Zuständen eines Motors 9, das heißt "Vorwärtsdrehung" und "Rückwärtsdrehung", welche die Drehrichtung des Motors 9 darstellen, "Stopp" und "Bremsen", welche die Zustände des Anhaltens bzw. des Bremsens davon darstellen.

Die PWM-Treiberschaltung 8 gibt eines der Steuersignale (Impulsbreiten-Mo­ dulationssignale) PWM1, PWM2 und eines der Steuersignale F und R wahlweise gemäß der Drehrichtung des Motors 9 aus, das heißt "Vorwärts­ drehung" oder "Rückwärtsdrehung", welche durch das Steuersignal D/O der Steuersignale PWM und die D/O-Eingabe in die Schaltung 8 dargestellt sind. Das heißt, wenn das Steuersignal D/O die "Vorwärtsdrehung" darstellt, gibt die PWM-Treiberschaltung 8 das Steuersignal PWM als das Steuersignal PWM1 und das Steuersignal F, welches die Vorwärtsdrehung darstellt, aus. Das Steuersignal F wird immer ein EIN-Zustand zur Zeit der Vorwärts­ drehung. Wenn im Gegensatz dazu das Steuersignal D/O die "Rückwärts­ drehung" darstellt, gibt die PWM-Treiberschaltung 8 das Steuersignal PWM als das Steuersignal PWM2 und das Steuersignal R aus, welches die Rück­ wärtsdrehung darstellt. Das Steuersignal R wird immer ein EIN-Zustand zur Zeit der Rückwärtsdrehung.

Eine Zerhackerhauptschaltung 4 des H-Brücken-Typs, welcher die Steuersi­ gnale von der PWM-Treiberschaltung zugeführt werden, ist durch Leistungs- MOS-FET's M1, M2 für die PWM-Steuerung und durch die Leistungs-MOS FET's M3, M4 zum Schalten der Drehrichtung des Gleichstrommotors 9 aufgebaut.

Wenn das Steuersignal D/O die "Vorwärtsrichtung" darstellt und das PWM-Steu­ ersignal in einem EIN-Zustand ist, gibt die PWM-Treiberschaltung 8 das Steuersignal PWM1 und das Steuersignal F, welche jeweils in einem EIN-Zu­ stand sind, aus, um dadurch die Leistungs-MOS-FET's M1 und M4 der Zerhackerhauptschaltung 4 des H-Brücken-Typs einzuschalten. Die Stromver­ sorgungsspannung V_B von einer Batterie B wird an den Motor 9 über den Leistungs-MOS-FET M1 angelegt, so daß ein Motorstrom I_F durch den Motor 9 fließt und dann zu der Batterie B über den Leistungs-MOS-FET M4 und einen Nebenschlußwiderstand 5 zurückgeführt wird. Wenn das Steuersignal PWM1 ein AUS-Zustand wird, wird der Leistungs-MOS-FET M1 ausgeschaltet. Der Leistungs-MOS-FET M4 wird jedoch in einem EIN-Zu­ stand gehalten, da das Steuersignal F, welches die Vorwärtsdrehung darstellt, in einem EIN-Zustand gehalten wird, so daß ein Schwungradstrom I_D3 von dem Leistungs-MOS-FET M4 über eine Rückspeisediode des Lei­ stungs-MOS-FET M3 als der Motorstrom I_F fließt. Demgemäß dient der Strom, welcher durch den Leistungs-MOS-FET M1 fließt, als der Motor­ strom I_F, wenn das Steuersignal PWM1 in einem EIN-Zustand ist, während der Schwungradstrom I_D3, welcher durch den Leistungs-MOS-FET M3 fließt, als der Motorstrom I_F dient, wenn das Steuersignal PWM1 in einem AUS-Zu­ stand ist.

Wenn im Gegensatz dazu das Steuersignal D/O die "Rückwärtsdrehung" darstellt und das PWM-Steuersignal in einem EIN-Zustand ist, gibt die PWM-Treiberschaltung 8 das Steuersignal PWM2 und das Steuersignal R aus, welche jeweils in einem EIN-Zustand sind, um dadurch die Leistungs- MOS-FET's M2 und M3 der Zerhackerhauptschaltung 4 des H-Brücken-Typs einzuschalten. Die Stromversorgungsspannung V_B von der Batterie B wird an den Motor 9 über den Leistungs-MOS-FET M2 angelegt, so daß der Motor­ strom I_F durch den Motor 9 fließt und dann zu der Batterie B über den Leistungs-MOS-FET M3 und den Nebenschlußwiderstand 5 zurückgeführt wird. Wenn das Steuersignal PWM2 ein AUS-Zustand wird, wird der Leistungs-MOS-FET M2 ausgeschaltet. Somit fließt ein Schwungradstrom I_D3 von dem Leistungs-MOS-FET M3 über eine Rückspeisediode des Leistungs- MOS-FET M4 als der Motorstrom I_F. Auf diese Weise fließt zur Zeit der Rückwärtsdrehung der Motorstrom I_F durch den Motor 9 in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung während der Vorwärtsdrehung, so daß der Motor 9 in umgekehrter Richtung gedreht werden kann.

Der Motor 9 ist ein Gleichstrommotor. In alternativer Weise kann der Motor 9 ein Schrittmotor sein. Der Motor 9 ist mit der Drosselklappe 10 über ein Getriebe gekoppelt, wodurch der Öffnungswinkel der Drosselklappe 10 in einer Weise gesteuert wird, daß die Drosselklappe 10 durch Vorwärts­ drehen des Motors 9 geöffnet und durch Rückwärtsdrehen des Motors 9 geschlossen wird.

Die Details eines Stromes I_D des Leistungselementes, welcher durch den Nebenschlußwiderstand 5 fließt, werden später unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Der Strom I_D des Leistungselementes wird in der Form einer Nebenschlußwiderstands-Spannung V_D erfaßt, welche eine Spannung über die entgegengesetzten Enden des Nebenschlußwiderstandes 5 darstellt, und wird dann durch einen Verstärker 6 verstärkt. Das eine Ende des Nebenschlußwi­ derstandes 5 ist mit Masse verbunden. Der Widerstandswert des Neben­ schlußwiderstandes 5 ist klein, da er zur Erfassung von Strom verwendet wird. Demgemäß ist die Nebenschlußwiderstands-Spannung V_D kleiner als die Treiberspannung des Verstärkers 6, zum Beispiel 5 Volt, so daß ein normaler Verstärker anstelle eines teuren Stromdetektors des Isoliertyps als der Verstärker 6 verwendet werden kann. Die Ausgangsspannung V_DA des Verstärkers 6 wird durch eine Abtast-Halte-Schaltung 12 gehalten, welche in Synchronismus mit der Steuersignal-PWM-Ausgabe durch den Mikrocomputer 1 arbeitet. Die Ausgangsspannung V_DH der Abtast-Halte-Schaltung 12 wird an einen A/D-Eingangsanschluß des Mikrocomputers 1 eingegeben und in ein digitales Signal durch den in dem Mikrocomputer 1 enthaltenen A/D-Wand­ ler umgewandelt.

Der Strom I_D des Leistungselementes, welcher so erfaßt wird, wird mit einem Steuersignal des Motorstromes verglichen, welcher aus einer Differenz zwischen dem Befehl T_VC des Drosselklappenöffnungswinkels und dem Signal T_VF des Drosselklappenöffnungswinkels erhalten wird, und dann wird das Tastverhältnis des Steuersignals PWM so gesteuert, daß der Strom I_D des Leistungselementes mit dem Steuersignal des Motorstromes zusammen­ fällt. Auf diese Weise wird die Rückkopplungssteuerung des Motorstromes ausgeführt.

Im Prinzip kann der Drosselklappenöffnungswinkel nur mittels der Rück­ kopplungssteuerung auf der Basis der Differenz zwischen dem Befehl T_VC des Drosselklappenöffnungswinkels und dem Signal T_VF des Drosselklappen­ öffnungswinkels gesteuert werden. Wenn sich die äußere Temperatur ändert, ändert sich tatsächlich jedoch auch die Spannung der Batterie B, so daß der Strom, welcher durch den Motor 9 fließt, sich mit der Änderung der Spannung der Batterie B ändert, selbst wenn das Steuersignal PWM, welches von dem Mikrocomputer 1 ausgegeben wird, konstant ist. Das heißt, wenn die Batteriespannung sich verringert, verringert sich der durch den Motor fließende Strom. Wenn sich die Temperatur des Motors ändert, ändert sich des weiteren der Widerstandswert der Wicklung des Motors 9, und somit ändert sich auch der durch den Motor 9 fließende Strom. Selbst wenn der durch den Motor fließende Strom sich auf diese Weise ändert, kann der Drosselklappenöffnungswinkel mit hoher Genauigkeit durch Erfassen des Stromes I_D des Leistungselementes und durch Ausführen der Rückkopp­ lungssteuerung auf der Basis des Stromes I_D des Leistungselementes gesteu­ ert werden. Mit anderen Worten, selbst in dem Fall, in welchem das Steuersignal PWM, welches von dem Mikrocomputer 1 ausgegeben wird, konstant ist, wenn sich die Batteriespannung verringert, verringert sich der durch den Motor fließende Strom. In diesem Fall, wenn die Rückkopplungs­ steuerung in einer Weise ausgeführt wird, daß der durch den Motor fließen­ de Strom erhöht wird, damit die verringerte Größe des Stromes, welcher durch den Motor fließt, kompensiert wird, kann der Drosselklappenöffnungs­ winkel mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.

Die Schaltungsanordnung des Erfassungsabschnittes des Stromes I_D des Leistungselementes wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erklärt. In Fig. 2 sind gleiche Teile, welche denen von Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb deren detaillierte Erklärung ausgelassen ist.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß der Strom I_D des Leistungselementes, welcher durch den Nebenschlußwiderstand 5 fließt, welcher mit der Zerhackerhaupt­ schaltung 4 des H-Brücken-Typs verbunden ist, in den Verstärker 6 in der Form der Nebenschlußwiderstands-Spannung V_D eingegeben wird. Der Verstärker 6 ist durch einen Operationsverstärker 61, Eingangswiderstände R1, R2, Rückkopplungswiderstände R3, R4 und einen Ausgangswiderstand R5 aufgebaut. Die Ausgangsspannung V_DA des Verstärkers 6 wird in die Abtast-Halte-Schaltung 12 eingegeben. Die Abtast-Halte-Schaltung 12 ist durch einen Analogschalter 121 und einen Kondensator 122 aufgebaut. Der Analogschalter 121 wird in Synchronismus mit dem Steuersignal PWM von dem Mikrocomputer 1 ein- und ausgeschaltet. Die Abtast-Halte-Schaltung 12 gibt das Ausgangssignal des Verstärkers 6 unverändert aus, und zwar in dem Fall, wenn der Analogschalter 121 in einem EIN-Zustand ist. Im Gegensatz dazu hält, wenn der Analogschalter 121 in einem AUS-Zustand ist, die Abtast-Halte-Schaltung 12 die Spannung des Kondensators 122, welcher unmittelbar vor dem AUS-Schalten des Analogschalters 121 geladen worden ist.

In Fig. 1 stellt das durch den Mikrocomputer 1 ausgegebene Steuersignal PWM dasselbe Impulssignal dar wie die Steuersignale PWM1, PWM2, welche von der PWM-Treiberschaltung 8 ausgegeben werden. Demgemäß kann das Steuersignal PWM1 oder PWM2, welche durch die PWM-Treiber­ schaltung 8 ausgegeben werden, als das Signal zum Betätigen des Analog­ schalters 121 anstelle des Steuersignals PWM angewendet werden, welches durch den Mikrocomputer 1 ausgegeben wird. In diesem Fall kann das Signal zum Betätigen des Analogschalters 121 durch ein logisches ODER-Ver­ binden des Steuersignals PWM1 und des Steuersignals PWM2 erhalten werden.

In jedem Fall ist es lediglich erforderlich, daß der Analogschalter auf der Basis des PWM-Signals betätigt wird, welches das Steuersignal für das Leistungselement der Zerhackerhauptschaltung des H-Brücken-Typs ist, um dadurch den Strom des Leistungselementes abzutasten und zu halten.

Die Theorie zum Erfassen des Stromes auf der Basis der jeweiligen Strom- und Spannungswellenformen wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 erklärt.

• (A) gemäß Fig. 3 zeigt die Wellenform des Steuersignals PWM vom Mikro­ computer 1. Jedem der Steuersignale PWM1, PWM2, welche von der PWM-Trei­ berschaltung 8 ausgegeben werden, weist bezüglich des Steuersignals PWM dieselbe Wellenform auf. Das Steuersignal PWM ist ein Impulssignal, welches wiederholt zum Zeitpunkt t0 EIN-geschaltet und zum Zeitpunkt t1 AUS-geschaltet und dann zum Zeitpunkt t3 EIN-geschaltet und dann zum Zeitpunkt t4 AUS-geschaltet wird. Die Periode T0 des Impulssignals ist konstant, deren EIN-Zeitperiode T1 jedoch variabel ist. Das Tastverhältnis T1/T0 des Impulssignals wird durch Ändern der EIN-Zeitperiode T1 gemäß der Differenz zwischen dem Befehl T_VC des Drosselklappenöffnungswinkels und des Signals T_VF des Drosselklappenöffnungswinkels geändert. Die Periode T0 des Impulssignals beträgt 50 µs, wenn das PWM-Signal von 20 KHz verwendet wird.
• (B) gemäß Fig. 3 zeigt die Wellenform des Stromes I_D des Leistungsele­ mentes. Der Strom I_D des Leistungselementes beginnt zu fließen, wenn das Steuersignal PWM in einen EIN-Zustand kommt. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein übermäßiger Strom infolge des Einflusses der Erholungscharakteristiken der Leistungs-MOS-FETs Wenn das Steuersignal PWM in einen AUS-Zu­ stand kommt, wird der Strom I_D des Leistungselementes bei Verstreichen der Zeitperiode T2 nach dem AUS-Schalten des Steuersignals PWM infolge der Betriebsverzögerung der Leistungs-MOS-FET zu 0. Die Verzögerungszeit T2 beträgt mehrere µs.
• (C) gemäß Fig. 3 zeigt die Wellenform der Nebenschlußwiderstands-Span­ nung V_D, welche die Spannung über den Nebenschlußwiderstand 5 darstellt, welche infolge des Einflusses einer Reaktanz L beim Abfallen des Stromes I_D des Leistungselementes geringfügig überschwingt.
• (D) gemäß Fig. 3 zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung V_DA des Verstärkers 6, welche bei deren Ansteigen zum Zeitpunkt t0 schwankt und mit der Zeitverzögerung zum Zeitpunkt t2 infolge der Hochfrequenzcharak­ teristiken des Operationsverstärkers fällt. Ein solches Phänomen wird deshalb verursacht, da das PWM-Signal das Hochfrequenzsignal von 20 KHz ist, wie oben beschrieben.

Da die Ausgangsspannung des Verstärkers 6 ein Spannungssignal mit einer Wellenform ist, wie sie in (D) gemäß Fig. 3 gezeigt ist, wird die Abtast- Halte-Schaltung 12 zu dem Zeitpunkt des Eingebens des Spannungssignals in den Mikrocomputer 1 eingesetzt, um so den Einfluß verschiedener Schwan­ kungen bzw. Fluktuationen zu eliminieren. Das Spannungssignal wird durch die Abtast-Halte-Schaltung zu den Zeitpunkten t1 und t4 abgetastet und gehalten. Das heißt der Analogschalter 121 der Abtast-Halte-Schaltung 12 wird AUS-geschaltet, und zwar in Synchronismus mit dem Abfallen des Steuersignals PWM, und somit wird die Ausgangsspannung V_DA, welche von dem Verstärker 6 unmittelbar vor dem AUS-Schalten des Schalters 121 ausgegeben worden ist, in dem Kondensator 122 gehalten. Da das Steuersi­ gnal PWM ein Impulssignal ist, welches in (A) gemäß Fig. 3 gezeigt ist, wird der Analogschalter 121 tatsächlich AUS-geschaltet, wenn das Impuls­ signal von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wird, wodurch die Ausgangsspannung V_DA, welche von dem Verstärker 6 unmittelbar vor dem AUS-Schalten des Analogschalters 121 ausgegeben worden ist, in dem Kondensator 122 gehalten.

Demgemäß ist, wie es in (E) nach Fig. 3 gezeigt ist, das Stromerfassungs­ signal V_DH von der Abtast-Halte-Schaltung 12 bezüglich seiner Wellenform dasselbe wie das der Ausgangsspannung V_DA des Verstärkers 6 während der Periode von dem Zeitpunkt t0 zu dem Zeitpunkt t1 und hält den Span­ nungswert, welcher durch den Kondensator 122 nach dem Zeitpunkt T1 gehalten wird.

Wie es in (F) gemäß Fig. 3 gezeigt ist, wird der A/D-Wandler des Mikro­ computers 1 extern in Synchronismus mit dem Abfallen des Steuersignals PWM getriggert, während anschließend das Stromerfassungssignal V_DH von der Abtast-Halte-Schaltung 12 in den A/D-Eingabeanschluß des Mikrocompu­ ters 1 eingegeben wird. Da die Zeitgabe zum Ausführen der A/D-Wandlung begrenzt ist, können auf diese Weise die Variationen der Daten infolge der Variationen der Zeitpunkte der A/D-Wandlung eliminiert werden. Die Zeit­ periode T3, welche vom Starten der A/D-Wandlung bis zu deren Beendi­ gung benötigt wird, weicht ab in Abhängigkeit von dem Wert des zu wandelnden Analogsignals, die Zeitperiode T3 liegt jedoch in einem Bereich von mehreren Mikrosekunden bis mehrere zehn Mikrosekunden bei diesem Ausführungsbeispiel.

Wenn die A/D-Wandlung beendet ist, wird das digitale Signal, was gewan­ delt worden ist, in den Hauptteil des Mikrocomputers 1 in der Form der Mikrocomputerdaten (IDCURNT) eingegeben, wie es in (G) gemäß Fig. 3 gezeigt ist.

• (H) gemäß Fig. 3 zeigt die Wellenform des Motorstromes I_F, welcher in den Motor 9 fließt. Der Motorstrom I_F, welcher während der Periode vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 fließt, entspricht dem Strom I_M1, welcher durch den Leistungs-MOS-FET M1 in Fig. 1 fließt, während der Motorstrom I_F, welcher während der Periode vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 fließt, dem Schwungradstrom I_M3 entspricht, welcher durch den Leistungs- MOS-FET M3 gemäß Fig. 1 fließt.

Da der Stromwert unmittelbar vor dem AUS-Schalten der Zerhackerhaupt­ schaltung verwendet wird, ist es möglich, den Stromwert zu erfassen, welcher nicht durch die Schwankung des Stromes bei dessen Anstieg beein­ flußt wird.

In dem Fall des Ausführens der PWM-Steuerung kann das Triggersignal in der Mitte der EIN-Periode des Steuersignals PWM bereitgestellt werden, so daß das Stromerfassungssignal in den A/D-Eingangs-Anschluß in Antwort auf das Triggersignal eingegeben wird. Das heißt, wenn das Steuersignal PWM während der Periode vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 EIN-geschaltet ist, wie es in (A) gemäß Fig. 3 gezeigt ist, kann das Stromerfassungs­ signal in den A/D-Eingangs-Anschluß von (t0+(t1-t0)/2) zugeführt werden. Wenn das Tastverhältnis des Steuersignals PWM kleiner wird, ist jedoch in diesem Fall die Zeitdauer zum Zuführen des Signals in den A/D-Ein­ gabe-Anschluß näher an dem Anstiegszeitpunkt des Steuersignals PWM, da die EIN-Periode des Steuersignals PWM kleiner wird, wodurch der zu erfassende Stromwert durch die Schwankung des Stromerfassungssignals bei dessen Anstieg beeinflußt wird. Wie bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel wird in diesem Fall, wenn der A/D-Wandler des Mikrocomputers 1 extern in Synchronismus mit dem Abfallen des Steuersignals PWM getriggert wird, so daß das Stromerfassungssignal in den A/D-Eingangs-Anschluß des Mikrocomputers eingegeben wird, der zu erfassende Stromwert durch die Schwankung des Stromerfassungssignals bei dessen Ansteigen nicht beeinflußt.

Die detaillierten Betriebszeiten bzw. Zeitdauern zum Erklären der Theorie zum Erfassen des Stromes unter Verwendung der Softwareverarbeitung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben, und das Flußdiagramm der Software-Verarbeitung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B beschrieben.

• (I) gemäß Fig. 4 zeigt die Zeiten zum Ausführen der Teilaufgabe 0 der Softwareverarbeitung, während (J) gemäß Fig. 4 die Zeiten zum Ausführen einer weiteren Teilaufgabe der Softwareverarbeitung zeigt. Wie in (I) gemäß Fig. 4 gezeigt, wird das Programm der Teilaufgabe 0 zu jeder einen Millisekunde ausgeführt. Das Programm der anderen Teilaufgabe wird nach Ausführung des Programms der Teilaufgabe 0 ausgeführt, wie es in (J) gemäß Fig. 4 gezeigt ist.

Das Programm der Teilaufgabe 0 weist eine Vielzahl von Verarbeitungen auf, wie es in Fig. 5A gezeigt ist. Das heißt, wenn die Teilaufgabe 0 gestartet wird, werden eine Steuerverarbeitung 100 und eine Steuerverarbei­ tung 102 sequentiell ausgeführt, wobei anschließend das Zulassen der A/D-Wand­ lung für die Stromerfassung in dem Verarbeitungsschritt 104 festgelegt wird. Das heißt, wie in (I) gemäß Fig. 4 gezeigt, das Zulassen des Zufüh­ rens des Stromerfassungssignals zu dem A/D-Eingangs-Anschluß wird festge­ legt, um dadurch das Zulassen der Anwendung des äußeren Triggers (TRGE) zu dem A/D-Wandler des Mikrocomputers festzulegen. Zu diesem Zeitpunkt wird das A/D-Wandlungs-Endflag auf 0 gesetzt. Danach werden weitere Steuerverarbeitungen 106 ausgeführt. Somit wird das Verarbeiten gemäß Fig. 5A beendet, und andere Teilaufgaben werden dann ausgeführt.

Das von der Hardware erzeugte Steuersignal PWM ist asynchron mit der Verarbeitungszeit der Teilaufgabe 0, während die Periode des Steuersignals PWM kürzer ist als die Verarbeitungszeit der Teilaufgabe 0. Demgemäß wird, wie es in (A) gemäß Fig. 4 gezeigt ist, wenn der externe Trigger synchron mit dem Abfallen des Steuersignals PWM eingegeben wird, wel­ ches nach Verstreichen von 50 µs nach dem Zulassen der Zufuhr des Stromes ausgegeben wird, das ADTRG-Programm für den externen Trigger des in Fig. 5B gezeigten A/D-Wandlers gestartet. In dem ADTRG-Programm wird die A/D-Wandlung für die Stromerfassung in einem Prozeßschritt 200 gestartet. Wenn die A/D-Wandlung beendet ist, wird das A/D-Wandungs-End­ flag zu 1. Dann wird überprüft, ob das A/D-Wandlungs-Endflag gleich 0 oder 1 ist, und zwar in einem Verarbeitungsschritt 202. Wenn ermittelt wird, daß das A/D-Wandlungs-Endflag 1 ist, wird der aktuelle erfaßte Wert in den Hauptteil des Mikrocomputers in einem Verarbeitungsschritt 204 zugeführt, wie es in (F) gemäß Fig. 4 gezeigt ist. Dann wird die Ver­ arbeitung zur Beendigung der A/D-Wandlung für die Stromerfassung in einem Verarbeitungsschritt 206 ausgeführt. Bei diesem Verarbeitungsschritt wird der externe Trigger (TRGE) für die A/D-Wandlung gehemmt, bis das Anlegen des äußeren Triggers (TRGE) an den A/D-Wandler des Mikrocom­ puters zugelassen wird. Wenn das Ausführen des Verarbeitungsschrittes 206 beendet ist, wird das Verarbeiten gemäß Fig. 5B beendet.

Wenn die Operation auf der Basis des Steuersignals PWM mit der Periode durchgeführt wird, die wesentlich kürzer ist als die Ausführungsperiode des Programms, zum Beispiel 50 µs, wird die Operation zum Zuführen des Stromes in den Mikrocomputer durch die Software einmal pro zwanzig Operationen auf der Basis des Steuersignals PWM ausgeführt, das heißt jede 1 ms. Obwohl die Periode der Operation auf der Basis des Steuersignals PWM 50 ms beträgt, ist die Periode der Stromerfassung 1 ms, was wesentlich länger ist als die Periode der Operation auf der Basis des Steuersignals PWM. Da jedoch die Steuerverarbeitung unter Verwendung des erfaßten Stromwertes jede 1 ms ausgeführt wird, entsteht kein Problem. Auf diese Weise kann der momentane Stromwert unmittelbar vor dem AUS-Schalten der Zerhackerhauptschaltung dem Mikrocomputer zugeführt werden. Bei der zuvor erwähnten Erklärung gemäß Fig. 3 ist die Erläuterung gemacht worden, daß der Stromwert für die A/D-Wandlung ((F) gemäß Fig. 3) entsprechend dem Steuerimpuls PWM ((A) gemäß Fig. 3) verwendet wird. Tatsächlich wird jedoch die Verarbeitung der Stromzufuhr einmal alle zwanzig Operationen auf der Basis des Steuersignals PWM ausgeführt, das heißt alle 1 ms. Der Welligkeitsfaktor des Ausgangsstromes der Zerhac­ kerhauptschaltung kann verringert werden durch Erhöhen der Frequenz der Steuersignale zu der Zerhackerhauptschaltung, so daß der Strom, welcher näher an dem Durchschnittsstrom liegt, in den Mikrocomputer eingegeben werden kann.

(A) und (F) gemäß Fig. 4 entsprechen (A) bzw. (F) gemäß Fig. 3.

Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Kennlinie des Motorstromes zeigt, welcher durch die elektronische Steuervorrichtung für die Drosselklappe gemäß dem Ausführungsbeispiel erfaßt wurde.

In diesem Diagramm der Motorstromkennlinie stellt die Abszisse die gemes­ senen Werte des Motorstromes I_F dar, welcher durch den Mikrocomputer 1 gesteuert wird, während die Ordinate den Wert der Mikrocomputerdaten (IDCURNT) darstellt, welche durch Wandeln des Stromwertes in das digitale Signal durch die A/D-Wandler erhalten wird, welche in der Abtast-Halte-Schal­ tung und dem Mikrocomputer 1 enthalten sind. Die gemessenen Werte des Motorstromes und der Werte der Mikrocomputerdaten sind in dem Diagramm aufgezeichnet.

Wie es aus Fig. 6 ersichtlich ist, behalten die gemessenen Motorstromwerte eine ziemlich gute Linearität bezüglich der Werte der Mikrocomputerdaten in einem Bereich von einem kleinen Stromwert bis zu dem großen Strom­ wert bei. Des weiteren ist eine geringe Variation der erfaßten Werte der Mikrocomputerdaten vorhanden, so daß die Werte der Mikrocomputerdaten fast auf der geraden Linie in Fig. 6 gezeichnet sind. Des weiteren kann der Motorstrom selbst in einem Bereich von 1 A oder weniger erfaßt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es ersichtlich, daß durch Erfassen des intermittierenden Stromes des Leistungselementes der kontinuierlich sich ändernde Motorstrom mit guter Näherung bezüglich des Stromes des Lei­ stungselementes erfaßt werden kann.

Fig. 7 ist ein Wellenformdiagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Strom, welcher tatsächlich im Motor 9 fließt, und den Mikrocomputerdaten (ODCURNT) zeigt, welche dem Hauptteil des Mikrocomputers 1 zugeführt werden.

Der Befehl wird an den Mikrocomputer 1 angelegt, so daß der Strom, welcher in den Motor 9 fließt, der Motorstrom I_F ist, welcher in dem oberen Abschnitt in Fig. 7 gezeigt ist. Das heißt, da eine Unterteilung der Abszisse in Fig. 7 100 ms beträgt, wird der an den Mikrocomputer ange­ legte Befehl so geändert, daß sich der Motorstrom so ändert, daß er eine rechteckige Wellenform mit einer Periode von 550 ms bildet. Der Mittel­ abschnitt in Fig. 7 zeigt die Wellenform der Ausgabe der Abtast-Halte-Schal­ tung 12, das heißt die Wellenform des Stromerfassungssignals V_DH, welches in den Mikrocomputer 1 eingegeben wird. Das Stromerfassungssignal V_DH ändert sich so, daß es eine rechteckige Wellenform wie der Motor­ strom I_F bildet, welcher in dem oberen Abschnitt in Fig. 7 gezeigt ist. Das Stromerfassungssignal V_DH wird durch Superpositionieren der Hochfrequenz­ komponente auf die Rechteckwellenformkomponente gebildet. Die Hoch­ frequenzkomponente ist die Schwankungskomponente, welche unmittelbar nach den Zeitpunkten t0 und t3 des Stromerfassungssignals V_DH erscheint, was in (E) gemäß Fig. 3 gezeigt ist. Die Wellenform der Mikrocomputerdaten, welcher in das digitale Signal in dem Computer 1 umgewandelt werden, ist in dem unteren Abschnitt in Fig. 7 gezeigt. Diese Mikrocomputerdaten werden durch die A/D-Wandlung des Ausgangssignals der Abtast-Halte-Schal­ tung 12 erhalten, wie es in (F) gemäß Fig. 3 gezeigt ist, so daß die Mikrocomputerdaten durch die Hochfrequenzkomponente, welche in dem Stromerfassungssignal V_DH erscheinen, welches in dem Mittelabschnitt von Fig. 7 gezeigt ist, nicht beeinflußt werden.

Da der Motorstrom selbst in einem niedrigen Motorstrombereich mit guter Linearität erfaßt werden kann, ist es auf diese Weise möglich, den Öff­ nungswinkel der Drosselklappe mit hoher Genauigkeit in einem Bereich kleiner Öffnungswinkel der Drosselklappe zu steuern. Konventionellerweise sind die Drosselklappen-Steuervorrichtungen der Ventilsteuervorrichtung bzw. der Drosselklappen-Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die elektronische Drosselklappen-Steuervorrichtung zum Steuern der Drosselklappe durch einen Motor und eine Leerlaufsteuervorrichtung (ISC) als separates und unabhängi­ ges System aufgebaut. Bei der elektronischen Drosselklappen-Steuervorrich­ tung wird die Verstärkung der Rückkopplungsschleife erhöht, um so deren Steuergeschwindigkeit zu erhöhen. Da die Leerlaufsteuervorrichtung zum Steuern der Drosselklappe insbesondere in einem Bereich kleinen Öffnungs­ winkels Anwendung findet, kann die Leerlaufsteuervorrichtung jedoch nicht eine Feinsteuerung des Drosselklappenöffnungswinkels realisieren, wenn die Schleifenverstärkung zu groß ist. Demgemäß ist es konventionellerweise notwendig gewesen, den Drosselklappenöffnungswinkel durch die elektroni­ sche Steuervorrichtung für die Drosselklappe und die Leerlaufsteuervorrich­ tung unabhängig zu steuern. Da es jedoch möglich geworden ist, die Dros­ selklappe mit hoher Genauigkeit selbst in einem Bereich niedrigen Öffnungs­ winkels zu steuern, kann die Leerlaufsteuervorrichtung als ein System ver­ wendet werden, welches in der elektronischen Steuervorrichtung für die Drosselklappe enthalten ist. Obwohl der Befehl von der ISC-Vorrichtung an die Drosselklappe bei der konventionellen elektronischen Steuervorrichtung für die Drosselklappe separat angelegt worden ist, kann in diesem Fall bei diesem Ausführungsbeispiel der Befehl von der ISC-Vorrichtung in dem Befehl T_VC des Drosselklappenöffnungswinkels, welcher in Fig. 1 dargestellt ist, enthalten sein, so daß die Steuerung des Drosselklappenöffnungswinkels auf der Basis der Leerlaufsteuerung und die normale Steuerung gemeinsam ausgeführt werden können. In einem System, in welchem der Mikrocomputer 1 durch einen Mikrocomputer mit höherer Hierarchiestufe zum Steuern eines Verbrennungsmotors gesteuert wird, kann die Steuerung für den Drossel­ klappenöffnungswinkel durch Einbeziehen des Steuerbefehls für die ISC zusammen mit dem normalen Steuerbefehl für die Drosselklappe in den digitalen Steuerbefehl ausgeführt werden, welcher an den Mikrocomputer I von dem Mikrocomputer höherer Hierarchiestufe für die Verbrennungsmotor­ steuerung angelegt wird.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungssteuerung durch leichtes Erfassen des Stromes ausgeführt, welcher in den Motor zum Antreiben des Ventils bzw. der Drosselklappe fließt.

Da der momentane Wert des Stromes des Leistungselementes erfaßt wird, kann die Linearität des erfaßten Motorstromes ziemlich gut in einem Bereich von dem kleinen Stromwert zu dem großen Stromwert erreicht werden.

Da des weiteren die A/D-Wandlung in Reaktion auf das externe Triggersi­ gnal synchron zu dem PWM-Signal gestartet wird, weicht die Zeit zum Zuführen des Stromes in den Mikrocomputer nicht so ab, und somit gibt es nur eine geringe Schwankung des erfaßten Motorstromwertes.

Des weiteren ist es möglich, den Motorstrom in einem Bereich eines kleinen Wertes von 1 A oder weniger zu erfassen.

Da der Drosselklappenöffnungswinkel mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann, können die elektronische Steuervorrichtung für die Drosselklappe und die Leerlaufsteuervorrichtung (ISC) als ein einziges System aufgebaut sein.

Da des weiteren der Welligkeitsfaktor des Ausgangsstromes der Zerhac­ kerhauptschaltung durch Erhöhen der Frequenz der Steuersignale zu der Zerhackerhauptschaltung verringert werden kann, kann der Strom, welcher näher dem mittleren Strom ist, dem Mikrocomputer zugeführt werden.

Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Ausgangsspannung des Verstärkers durch Verwendung der Abtast-Halte-Schaltung 12 abgetastet und gehalten wird, kann eine Glättungsfilterschaltung anstelle der Abtast- Halte-Schaltung verwendet werden. In diesem Fall ist die Ausgabe der Glät­ tungsfilterschaltung das geglättete Signal des Stromerfassungssignals V_DH, welches in (E) gemäß Fig. 3 gezeigt ist. Wenn eine derartige geglättete Spannung dem Mikrocomputer 1 über den A/D-Wandler zugeführt wird, kann der in den Motor zum Antrieb der Ventilklappe bzw. der Drossel­ klappe fließende Strom leicht erfaßt werden, und die Rückkopplungssteuerung kann auf der Basis des erfaßten Stromes ausgeführt werden. In diesem Fall stellen des weiteren die erfaßten Mikrocomputerdaten nicht die momentanen Werte des Stromerfassungssignals V_DH dar, sondern deren Durchschnitts­ werte, weshalb die Mikrocomputerdaten nicht eine derartig gute Linearität haben können, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Es ist jedoch möglich, den Strom zu erfassen, welcher in den Motor fließt, ohne einen speziellen Detektor wie zum Beispiel einen Stromdetektor des Isoliertyps zu verwenden.

Bei dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel ist, während die Erklärung zu einem solchen Fall gemacht worden ist, bei welchem die vorliegende Erfin­ dung auf die Vorrichtung zum Steuern des Öffnungswinkels der Drossel­ klappe als ein Beispiel der Drosselklappen-Steuervorrichtung für ein Kraft­ fahrzeug gemacht worden ist, die vorliegende Erfindung nicht darauf be­ schränkt und kann auch auf die Steuervorrichtung für ein Ventil für ein Abgas-Rückführsystem (EGR), ein Ventil für das Traktionssteuersystem mit einem Tandemventil, welches mit dem Drosselkörper oder ähnlichem als die Ventilsteuervorrichtung für ein Automobil versehen ist, angewendet werden. Während des weiteren bei dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel die Erklärung für einen solchen Fall gemacht worden ist, bei weichem der A/D-Wand­ ler zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Abtast-Halte-Schaltung in das digitale Signal in den Mikrocomputer einbezogen ist, kann der A/D-Wand­ ler, welcher diskret außerhalb des Mikrocomputers vorgesehen ist, anstelle des A/D-Wandlers verwendet werden, welcher in dem Mikrocom­ puter vorgesehen ist. In diesem Fall kann das externe Triggersignal von dem Mikrocomputer ausgegeben werden, so daß der A/D-Wandler die A/D-Wand­ lung in Synchronismus mit dem Triggersignal startet.

Bei dem System, bei welchem der Mikrocomputer 1 die Datenwerte ausgibt, welche sich auf das Tastverhältnis des PWM-Signals beziehen, und die PWM-Treiberschaltung die Impulssignale auf der Basis der Datenwerte als die Steuersignale PWM1, PWM2 ausgibt, kann der Analog-Schalter 121 gemäß einem Signal betätigt werden, welches durch ODER-Verbinden der Steuersignale PWM1, PWM2 erhalten wird. In diesem Fall kann das Signal, welches durch das ODER-Verbinden der Steuersignale PWM1, PWM2, welche von der PWM-Treiberschaltung ausgegeben werden, erhalten werden, als das externe Triggersignal für den A/D-Wandler verwendet werden.

Während des weiteren bei dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel das Ausgangssignal des Verstärkers abgetastet und gehalten und anschließend A/D-gewandelt wird, und zwar synchron mit dem Abfallen des Impulses des Steuersignals PWM, sind die Zeitgaben des externen Triggers für die A/D-Wand­ lung nicht darauf begrenzt, und das Ausgangssignal des Verstärkers wird abgetastet und gehalten und anschließend A/D-gewandelt, und zwar synchron mit dem Mittelabschnitt des Impulses des Steuersignals PWM.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung der in den Motor zum Antreiben des Ventils fließende Strom leicht erfaßt werden, und somit kann die Rückkopplungssteuerung auf der Basis des erfaßten Stromes ausgeführt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann des weiteren der Öffnungswinkel des Ventils mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Steuervorrichtung für das Drossel­ ventil für ein Kraftfahrzeug, auf welches die Ventilsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 14 beschrieben.

Die elektronische Steuervorrichtung für das Drosselventil gemäß dem Aus­ führungsbeispiel ist aus drei Steuersystemen aufgebaut.

Wie in Fig. 8 gezeigt, welche die gesamte Konfiguration der elektronischen Steuervorrichtung für die Drosselklappe gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, stellt eines der drei Steuersysteme ein Stromsteuersystem dar, welches einen tatsächlichen Stromwert IMCURNT, welcher durch den Motor 9 fließt, mit einem Strombefehlswert IMCOMD vergleicht, um eine Abweichung IMEROR zu erhalten, und gibt einen Tastbefehlswert ALPHA an die PWM-Trei­ berschaltung 8 auf der Basis der Abweichung IMEROR aus. Das Strom­ steuersystem weist eine Motorstromerfassungseinheit 13 auf, welche die Klemmenspannung über den Nebenschlußwiderstand 5 erfaßt, welcher in Reihe mit dem Motor 9 geschaltet ist, und erfaßt den tatsächlichen Motor­ strom IMCURNT von der erfaßten Klemmenspannung, wie oben beschrieben. Das Stromsteuersystem weist des weiteren eine Abweichungsberechnungsein­ heit 15 zum Vergleichen des tatsächlichen Stromwertes IMCURNT mit dem Strombefehlswert IMCOMD, um die Abweichung IMEROR zu erhalten, und eine Kompensationsberechnungseinheit (ACR) 14 auf, welche ein PWM-Tast­ signal ausgibt, welches als der Tastbefehlswert ALPHA dient, welcher dazu dient, die Abweichung IMEROR bezüglich der PWM-Treiberschaltung 8 zu 0 zu machen.

Das Stromsteuersystem weist des weiteren eine Öffnungs-/Schließ-Richtungs­ signal-Verarbeitungseinheit 21 zum Bestimmen der Öffnungs-/Schließ-Richtung der Drosselklappe auf der Basis des Strombefehlswertes IMCOMD und des PWM-Tastsignals ALPHA auf, welches durch die Kompensationsberechnungs­ einheit 14 berechnet wird.

Die detaillierte Konfiguration des Stromsteuersystems ist in Fig. 9 gezeigt. Wie in Fig. 9 gezeigt, weist die Kompensationsberechnungseinheit (ACR) 14 auf: einen Proportional-Kompensationsteil 141 zur Berechnung einer Propor­ tional-Kompensationskomponente aus der Abweichung IMEROR, einen Integrations-Kompensationsteil 142 zur Berechnung einer Integrations-Kom­ pensationskomponente aus der Abweichung IMEROR, Begrenzer 143 und 144 zum Begrenzen der oberen und unteren Werte der Proportional-Kom­ pensationskomponente bzw. der Integrations-Kompensationskomponente, einen Addierteil 145 zum Erhalten der Summe der Ausgangswerte IPROP und IINTE der Begrenzer 143 und 144, einen Begrenzer 146 zum Begrenzen der oberen und unteren Werte der Ausgaben IADDA des Addierteiles 145, einen Absolutwertberechnungteil 147 zum Berechnen eines Absolutwertes TOTALD2 der Ausgabe IADDB vom Begrenzer 146, und einen Berechnungs­ wert-Umwandlungsteil 148 zum Addieren einer vorbestimmten Konstante 1/8 zu dem Absolutwert TOTALD2, um dadurch den PWM-Tastbefehlswert ALPHA und einen PWM-Tastwert PWIDTR auszugeben.

Die Öffnungs-/Schließ-Richtungssignal-Verarbeitungseinheit 21 bestimmt die Antriebsrichtung des Motors auf der Basis des Strombefehlswertes IMCOMD und des Absolutwertes (das Ergebnis der Proportional- plus Integralberech­ nung) TOTALD2 und gibt das Ergebnis der Bestimmung an die Motorstrom­ erfassungseinheit 134 aus und erhält des weiteren ein Öffnungsrichtungs-An­ triebssignal MCONT1 für die Drosselklappe, ein Schließrichtungs-Antriebs­ signal MCONT2 für die Drosselklappe und ein Stoppsignal für den Motor auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung und gibt dann diese Signale an die Zerhackerhauptschaltung 4 des H-Brücken-Typs.

Da ein erfaßter Stromwert IDCURNT mit negativem Vorzeichen durch einen Motorstrom-Erfassungsteil 131 erfaßt wird, wird in der Motorstrom-Erfas­ sungseinheit 13 ein Vorzeichenumwandlungsteil 132 durch die Ausgabe eines Positiv/Negativ-Schaltabschnittes 92 des erfaßten Stromwertes gemäß dem Bestimmungsergebnis von der Öffnungs-/Schließ-Richtungssignal-Verarbeitungs­ einheit 21 betätigt, um dadurch das Vorzeichen des erfaßten Stromwertes IDCURNT zu wandeln.

In Fig. 9 stellen Kp eine Proportionalkonstante für die Proportional-Kom­ pensationsberechnung, K11 eine Integrationskonstante für die Integrations- Kompensationsberechnung und z^-1 eine Integrationskonstante für die Integra­ tions-Kompensationsberechnung dar. Die Konstanten Kp und K11 liefern die Verstärkungen für das Steuersystem.

Die in den Blocks der Begrenzer 143, 144, 146 und des Absolutwert-Be­ rechnungsteiles 147 stellen die oberen und unteren Grenzwerte der berech­ neten Werte dar.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 9 wird die Berechnungsverarbeitung, welche in der Kompensationsberechnungseinheit 14 usw. ausgeführt wird, durch den Mikrocomputer 1 ausgeführt. Fig. 14 ist ein Flußdiagramm zum Erklären der in der Anordnung gemäß Fig. 9 durchgeführten Verarbeitung.

Bezugnehmend auf Fig. 14 wird zunächst, wenn das Ausführen des Pro­ gramms gestartet wird, überprüft, ob das Vorzeichen des Strombefehlswertes IMCOMD positiv oder negativ ist, um dadurch die Antriebsrichtung der Drosselklappe in Schritt 9101 zu bestimmen. Wenn bestimmt wird, daß der Strombefehlswert positiv ist, wird der erfaßte Stromwert IDCURNT unver­ ändert in einem Bereich IMCURNT eines Speichers (nicht gezeigt) gesetzt, und zwar als der Motorstromwert in Schritt 9103. Wenn bestimmt wird, daß der Strombefehlswert negativ ist, wird das Vorzeichen des erfaßten Strom­ wertes IDCURNT in ein negatives Vorzeichen gewandelt und wird dann der umgewandelte Stromwert in einen Bereich IMCURNT des Speichers in Schritt 9102 gesetzt, woraufhin danach die Verarbeitung zu Schritt 14A voranschreitet.

In Schritt 14A werden die Daten festgelegt, um so die Stromsteuerberech­ nung gemäß dem Unterprogramm-(PID SUB)-Flußdiagramm gemäß Fig. 12 auszuführen. Zum Beispiel wird der Motorstrombefehlswert IMCOMD in einem Bereich COMDA festgelegt, und die Proportionalkonstante KP1 für die Stromkompensationsberechnung wird in einem Bereich KP des Speichers gesetzt. In ähnlicher Weise wird ein Wert Z einer Integrationskonstante (nicht gezeigt) in einem Bereich Z 012 des Speichers festgelegt, wird ein Integrationswert IINTE in einem Bereich INTE des Speichers gesetzt, wird die Integrationskonstante K11 in einem Bereich KI des Speichers gesetzt, und wird eine Differenzierungskonstante KD1 in einem Bereich KD des Speichers gesetzt. Die Differenzierungskonstante KD1 wird nicht bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet, da die Stromsteuerempfindlichkeit in dem Stromsteuersystem hoch ist (das heißt, die Zeitkonstante ist klein).

In dem nächsten Schritt 14D wird das Unterprogramm PIDSUB für die Proportional- plus Integrations- plus Differenzierungs-Berechnung aufgeführt. Das heißt, die in Fig. 12 gezeigte Verarbeitung wird ausgeführt. Bei Been­ digung der Proportional- plus Integral- plus Differenzierungs-Berechnung werden die Daten für die Stromsteuerberechnung in Schritt 14B gesichert. Zum Beispiel wird das Berechnungsergebnis einer Abweichung ERROR, welche in dem Unterprogramm erhalten ist, in einem Bereich IMEROR entsprechend der Stromabweichung gesichert, und das Berechnungsergebnis eines Steuerausgabewertes ADDB wird in einem Bereich IADDB entspre­ chend dem Stromsteuerausgangswert gesichert.

In Schritt 147 wird der Stromsteuerausgangswert IADDB zu einem Ab­ solutwert gemacht, und in Schritt 148 werden die Periode und der Tastgrad für die PWM-Steuerung in Registern PW1DTR beziehungsweise OUTDTY des Mikrocomputers festgelegt, woraufhin die Kompensationsberechnung für die Stromsteuerung beendet wird.

Das zuvor erwähnte Unterprogramm PIDSUB für die Proportional- plus Integrations- plus Differenzierungs-Berechnung, welches in Schritt 14D gezeigt ist, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben. Dieses Unterprogramm kann gewöhnlich als die Proportional- plus Integrations- plus Differenzierungs-Berechnungsteile für die Geschwindigkeitsberechnung der Drosselklappe und deren Berechnung des Öffnungswinkels verwendet werden. Das heißt, das Berechnungsflußdiagramm kann für die jeweiligen Berech­ nungsteile verwendet werden, solange die Konstanten, die Zeitkonstante und die Grenzwerte für jede Berechnung ersetzt werden. Die jeweiligen Berech­ nungen können synchron mit den Zeiten für das Nehmen des bezogenen Eingangssignales ausgeführt werden oder können periodisch in Reaktion auf die Zeitgabeunterbrechung ausgeführt werden. Das Ergebnis der Berechnung wird in einem bestimmten Bereich des Speichers gespeichert und davon ausgelesen und zum Zeitpunkt des Ausführens anderer bestimmender Ver­ arbeitungen und anderer Berechnungsverarbeitungen verwendet. Die jeweiligen in dem Speicher gespeicherten Werte werden immer durch neu berechnete Werte aktualisiert.

Wenn das Programm des Unterprogramms PIDSUB gestartet wird, wird die Abweichung ERROR zwischen dem Motorstrom-Befehlswert COMDA und dem Rückkopplungswert FFA in Schritt 1401 berechnet, dann wird die Proportionalverstärkung Kp mit der Abweichung ERROR multipliziert, um eine Proportionalgröße PROP zu erhalten, und wird deren Ausgabe in Schritt 1402 begrenzt, damit sie nicht überläuft. Dann wird in Schritt 1403 ein Integrationsverstärkung K1 mit der Abweichung EROR multipliziert, um den multiplizierten Wert zu erhalten, welcher dann zu einem vorherigen Integrationsberechnungswert INTE addiert wird, um einen Stromintegrations-Be­ rechnungswert INTE zu erhalten, und wird deren Ausgabe begrenzt. Danach wird in Schritt 1404 ein Differenzierungszuwachs KD mit der Abweichung EROR multipliziert, um den differenzierten Wert zu erhalten, welcher dann von einem vorherigen Differenzierungs-Berechnungswert DIFF subtrahiert wird, um einen Stromdifferenzierungs-Berechnungswert DIFF zu erhalten, und deren Ausgabe wird ebenfalls begrenzt. Schließlich wird in Schritt 1405 die Summe des so erhaltenen Proportionalberechnungswertes PROP, des Integrationsberechnungswertes INTE und des Differenzierungs-Be­ rechnungswertes DIFF als der Steuerausgangswert ADDB ausgegeben, wodurch die Proportional- plus Integrations- plus Differenzierungs-Berechnung PIDSUB komplettiert wird.

Der Betrieb der Öffnungs-/Schließ-Richtungssignal-Verarbeitungseinheit 21 wird nun unter Bezugnahme auf das in Fig. 13 gezeigte Flußdiagramm erläutert. In Schritt 9111 wird bestimmt, ob die Ausgabe der Proportional­ plus Integrations- plus Differenzierungs-Berechnung TOTALD2 "0" ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die Ausgabe TOTALD2 "0" ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 9112, wo die Verarbeitung zum Stoppen des Motors durchgeführt wird. Das heißt, das Tastverhältnis "0" wird in dem Widerstand OUTDTY zum Beispiel des Mikrocomputers festgelegt, woraufhin die Operation beendet ist.

Wenn bestimmt wird, daß die Ausgabe TOTALD2 nicht "0" ist, schreitet die Verarbeitung im Gegensatz dazu zu Schritt 9113, wo die Antriebsrich­ tung auf der Basis des Vorzeichens des Strombefehlswertes IMCOMD bestimmt wird. Wenn das Vorzeichen des Strombefehlswertes IMCOMD positiv (+) ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 9114, wo bestimmt wird, ob der Schließrichtungsantrieb auf der Basis des Flags ausgeführt werden soll. Wenn bestimmt wird, daß das Schließrichtungsantreiben in Schritt 9114 ausgeführt werden soll, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 9115, wo das Signal "1" zum AUS-Schalten des Motors festgelegt wird, und dann wird eine Kurzschlußverhinderungszeit (100-200 µs) beim Zer­ hackerschalten des Leistungsteiles in Schritt 9116 gesichert, woraufhin die Operation beendet ist. Wenn bestimmt wird, daß das Öffnungsrichtungs­ antreiben in Schritt 9114 ausgeführt werden soll, schreitet im Gegensatz dazu die Verarbeitung zu Schritt 9117, wo das Flag zum Öffnungsrich­ tungsantreiben festgelegt wird, um dadurch den Öffnungsrichtungszustand beizubehalten, woraufhin die Operation beendet ist.

Wenn bestimmt wird, daß das Vorzeichen des Strombefehlswertes IMCOMD negativ (-) in Schritt 9113 ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 9118, wo bestimmt wird, ob das Antreiben in Öffnungsrichtung ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß das Antreiben in Öffnungsrichtung ausgeführt werden soll in Schritt 9118, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 9115, wo der Motor gestoppt wird. Wenn bestimmt wird, daß das Antreiben in Schließrichtung in Schritt 9118 ausgeführt werden soll, schreitet im Gegensatz dazu die Verarbeitung zu Schritt 9119, wo das Flag zum An­ treiben in Schließrichtung festgelegt wird, um dadurch den Schließrichtungs­ zustand beizubehalten, woraufhin die Operation beendet wird.

Gemäß dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel kann der Motorstrom zu dem Zeitpunkt des Steuerns des Drosselklappenöffnungswinkels gesteuert wer­ den, während die Schwankung des Stromes infolge der Änderung des Wertes des Wicklungswiderstandes des Motors, welcher durch die Temperaturände­ rung hervorgerufen wird, unterdrückt werden kann, so daß die Stabilität und die Genauigkeit der Drosselventilsteuerung verbessert werden können.

Ein weiteres der drei Steuersysteme ist ein Geschwindigkeitssteuersystem des Drosselventils. Das Geschwindigkeitssteuersystem besitzt eine Funktion dahingehend, daß ein Korrekturwert, welcher durch Berücksichtigen der Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit der Drosselklappe zu dem Befehlswert für den Drosselklappenöffnungswinkel addiert wird, um dadurch das Über­ schwingphänomen zu dem Zeitpunkt des Steuerns des Öffnungswinkels der Drosselklappe zu eliminieren und die Zeit zu verringern, welche benötigt wird, damit die Drosselklappe den Sollöffnungswinkel soweit wie möglich erreicht.

Das Geschwindigkeitssteuersystem besitzt die folgenden funktionellen Blöcke, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Das heißt, das Geschwindigkeitssteuersy­ stem besitzt die Drosselgeschwindigkeits-Erfassungseinheit 18, in welcher ein Differenzierungs-Berechnungsteil 81 das Signal TVOAD des tatsächlichen Drosselklappenöffnungswinkels differenziert, welches den tatsächlichen Dros­ selklappenöffnungswinkel darstellt, um die Änderungsrate des Öffnungswinkels der Drosselklappe zu erfassen, um dadurch die Änderungsgeschwindigkeit des Öffnungswinkels der Drosselklappe zu erhalten. Ein Begrenzer 82 der Drosselgeschwindigkeits-Erfassungseinheit 18 begrenzt die oberen und unteren Werte des differenzierten Wertes von dem Differenzierungs-Berechnungsteil 81. Das Geschwindigkeitssteuersystem weist des weiteren eine Geschwindig­ keitsabweichungs-Berechnungseinheit 17 auf, welche die erhaltene tatsächliche Drosselklappen-Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit TVSPED mit einem Drossel­ klappen-Geschwindigkeitsbefehl TVSCOM vergleicht, um eine Abweichung SEROR zu erhalten.

Die Abweichung SEROR wird an den Proportional-Kompensationsteil 161 angelegt, und das Ergebnis der Berechnung von dem Proportionalkompensa­ tionsteil 161 wird an den Addierabschnitt 167 über einen Begrenzer 164 angelegt. Die Abweichung SEROR wird ebenfalls an einen Integrations-Kom­ pensationsteil 162 angelegt, und das Ergebnis der Berechnung von dem Integrations-Kompensationsteil 162 wird an den Addierabschnitt 167 über einen Begrenzer 165 angelegt. Des weiteren wird die Abweichung SEROR ebenfalls an einen Differenzierungs-Kompensationsteil 163 angelegt, und das Ergebnis der Berechnung von dem Differenzierungs-Kompensationsteil 163 wird an den Addierabschnitt 167 über einen Begrenzer 166 angelegt. Die Summe SADDA der Werte SPROP, SINTE und SDIFF von den Begrenzern 164, 165, 166 wird in das zuvor erwähnte Stromsteuersystem über einen Begrenzer 168 als der Strombefehlswert IMCOMD eingegeben.

In Fig. 10 stellen Ks, Kps, K_IS, K_DS Berechnungskonstanten dar, während Z^-1 eine Berechnungszeitkonstante darstellt. Die in den Blöcken der Begren­ zer 164, 165, 166, 168 gezeigten Zahlen stellen obere und untere Grenzwer­ te der Berechnungswerte dar. Die Berechnung, welche in der Kompensations­ berechnungseinheit PIDSUB 16 der Drosselgeschwindigkeit des Geschwindig­ keitssteuersystems ausgeführt wird, kann ebenfalls durch den Mikrocomputer auf der Basis des in Fig. 12 gezeigten Unterprogrammes ausgeführt werden.

Das verbleibende der drei Steuersysteme ist ein (Positions)-Steuersystem für den Drosselklappenöffnungswinkel. Das (Positions)-Steuersystem für den Drosselklappenöffnungswinkel weist eine Vergleichsberechnungseinheit 20 auf, welche ein Befehlssignal TVOSET für den Drosselklappenöffnungswinkel, welches von einer Verbrennungsmotor-Steuereinheit (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeuges abgesendet wird, mit dem tatsächlichen Signal TVOAD des Drosselklappenöffnungswinkels vergleicht, um ein Abweichungssignal PEROR zu erhalten. Ein Proportional-Kompensationsteil 61, ein Integrations-Kom­ pensationsteil 62 und ein Differenzierungs-Kompensationsteil 63 berechnen eine Proportionalgröße, eine Integralgröße und eine Differenzierungsgröße auf der Basis des Abweichungssignals PEROR, welches jeweils von der Vergleichs­ berechnungseinheit 20 ausgegeben wird. Die Proportionalgröße, die Integral­ größe und die Differenzierungsgröße werden an einen Addierabschnitt 67 über Begrenzer 64, 65 beziehungsweise 66 gesandt. Der Addierabschnitt 67 ermittelt die Summe PADDA der Proportionalgröße PPROP, die Integral­ größe PINTE und die Differenzierungsgröße PDIFF und gibt die Summe an das Drosselgeschwindigkeits-Steuersystem über einen Begrenzer 68 als den Drosselklappen-Geschwindigkeitsbefehl DVSCOM aus.

In Fig. 11 stellen K_PP, K_IP, K_DP Berechnungskonstanten der Kompensa­ tionsteile 61, 62, 63 für den Drosselklappenöffnungswinkel dar und liefern Kompensationsverstärkungen für die Proportional-, Integral- beziehungsweise Differenzierungsgrößen. Des weiteren stellt Z eine Zeitkonstante dar. Des weiteren stellen die in den Blocks der Begrenzer 64, 65, 66, 68 gezeigten Zahlen die oberen und unteren Grenzwerte der berechneten Werte dar.

Die Berechnung, welche in einer Kompensationsberechnungseinheit PIDSUB 19 für den Drosselöffnungswinkel des Geschwindigkeitssteuersystems ausge­ führt wird, wird ebenfalls durch den Mikrocomputer auf der Basis des in Fig. 12 gezeigten Unterprogrammes ausgeführt.

Wie oben beschrieben, weist dieses Ausführungsbeispiel die Rückkopplungs­ schleife zum Steuern des Stromes, welcher dem Motor zugeführt wird, sowie die Rückkopplungssteuerung zum Steuern des Öffnungswinkels der Drosselklappe auf, so daß die Drosselklappen-Steuervorrichtung nicht durch die Änderung des Wertes des Wicklungswiderstandes des Motors und der Änderung der Batteriespannung, welche durch die Temperaturänderung bewirkt wird, beeinflußt werden kann.

Claims (4)

1. Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche aufweist:
ein Ventil (10),
einen Motor (9) zum Antreiben des Ventils (10),
eine Zerhackerschaltung (4), um einen in den Motor (9) fließenden Strom einer Zerhackersteuerung auszusetzen, um dadurch die Rotation des Motors (9) zu steuern,
eine Impulsbreiten-Modulations-Treiberschaltung (8) zum Zuführen eines Impulsbreiten-modulierten Steuersignals (PWM1, PWM2) zu der Zer­ hackerschaltung (4),
eine Steuereinrichtung (1) zum Zuführen des Steuersignals zu der Im­ pulsbreiten-Modulations-Treiberschaltung (8) zur Steuerung eines Öff­ nungswinkels des Ventils (10),
eine Stromerfassungseinrichtung (1, 5, 6, 12) zum Erfassen eines Stromes (ID) von einem Leistungselement (M1, M2, M3, M4), welches die Zerhackerschaltung (4) darstellt, welcher sich gemäß dem Impuls­ breiten-modulierten Steuersignal (PWM1, PWM2) intermittierend ändert,
wobei die Steuereinrichtung (1) das der Impulsbreiten-Modulations-Trei­ berschaltung (8) zugeführte Steuersignal auf der Basis des durch die Stromerfassungseinrichtung (1, 5, 6, 12) erfaßten Stromes ändert, um dadurch den Öffnungswinkel des Ventils (10) zu steuern,
wobei die Stromerfassungseinrichtung (1, 5, 6, 12) einen Widerstand (5) zur Stromerfassung, welcher in Reihe mit der Zerhackerschaltung (4) geschaltet ist, und eine Analog-/Digital-Wandlereinrichtung zum Um­ wandeln einer Klemmenspannung über dem Widerstand (5) zur Strom­ erfassung in ein digitales Signal entsprechend dem Steuersignal aufweist und
wobei die Stromerfassungseinrichtung (1, 5, 6, 12) so ausgelegt ist, daß sie die Klemmenspannung synchron mit einem Abfallen eines Impulses des Impulsbreiten-modulierten Steuersignals (PWM1, PWM2) abtastet.

2. Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, bei welcher die Analog-/Digital-Wandlereinrichtung beginnt, die Klemmen­ spannung in das digitale Signal synchron mit einem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten-modulierten Steuersignals umzuwandeln.

3. Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, bei welcher die Stromerfassungseinrichtung des weiteren aufweist:
eine Abtast-Halte-Schaltung (12) zum Abtasten und Halten der Klem­ menspannung über dem Widerstand zur Stromerfassung entsprechend dem Steuersignal, wobei die Analog-/Digital-Wandlereinrichtung die Klemmenspannung, welche in der Abtast-Halte-Schaltung abgetastet und gehalten wird, in das digitale Signal entsprechend dem Steuersignal umwandelt und wobei die Abtast-Halte-Schaltung (12) die Klemmen­ spannung synchron mit einem Abfallen eines Impulses des impulsbreiten- modulierten Steuersignals abtastet und hält.

4. Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, weiter aufweisend:
eine Ventilöffnungswinkel-Erfassungseinrichtung (11) zum Erfassen eines Öffnungswinkels des Ventils, wobei die Steuereinrichtung den Öffnungs­ winkel des Ventils gemäß einem Befehl eines Öffnungswinkels des Ventils, welcher darin eingegeben wird, und dem Öffnungswinkel, welcher durch die Ventilöffnungswinkel-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, steuert und des weiteren das Steuersignal ändert, welches der Impulsbreiten-Modulations-Treiberschaltung auf der Basis des durch die Stromerfassungseinrichtung erfaßten Stromes ändert, um dadurch den Öffnungswinkel des Ventils zu steuern.