DE19743042A1

DE19743042A1 - Adaptive elektronische Drosselregelung

Info

Publication number: DE19743042A1
Application number: DE19743042A
Authority: DE
Inventors: Gary Arthur Nichols; Roger Allen Clark
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: US5749343A; DE19743042C2

Description

Diese Erfindung betrifft Automobilfahrzeugregelungen und insbesondere ein adaptives elektronisches Drosselregelungsverfahren
Es ist bekannt, die Position eines Einlaßluftventils (Drosselventils) eines Verbrennungsmotors innerhalb einer Motoreinlaßluftbohrung elektronisch zu regeln, um eine Beschränkung der Einlaßluft zu verändern, die durch die Bohrung und zum Motor tritt. Eine derartige Regelung ist als elektro nische Drosselregelung bezeichnet worden. Typischerweise ist bei einer elektronischen Drosselregelung ein elektromechanischer Aktuator mecha nisch mit dem Einlaßluftventil verbunden und elektrisch angetrieben, um die Position des Einlaßluftventils zu verändern. Wenn ein elektronisches Drosselregelungssystem konstruiert wird, umfassen die Kriterien zur Aus wahl eines geeigneten elektromechanischen Aktuators Aktuatoransprech kriterien. Im allgemeinen muß das System und deshalb der Aktuator auf sich ändernde Zustände ausreichend ansprechen, um die Erwartungen des Motorbedieners zu erfüllen oder zu überschreiten. Beispielsweise muß ein derartiger Aktuator bei Zuständen hoher Last stark auf eine Änderung des Positionsbefehls ansprechen, um allgemein akzeptierte Erwartungen eines Bedieners zu erfüllen. Regelungsaktuatoren für Einlaßluftventile sind deshalb typischerweise stark ansprechende Vorrichtungen.

Nicht alle Motorregelungssysteme sprechen so an wie Einlaßluftventilrege lungssysteme, die derart stark ansprechende Aktuatoren umfassen. Den noch muß das Ansprechen von verschiedenen Motorregelungssystemen übereinstimmen. Besonders müssen die Regelungssysteme für Kraftstoff und Abgasrezirkulation (Verdünnung) in Synchronismus mit Einlaßluft ventilregelungssystemen regeln. Jedoch sprechen Kraftstoff- und Verdün nungsregelungssysteme typischerweise nicht so auf sich ändernde Rege lungsbedingungen an, wie das Einlaßluftventilregelungssystem. Dement sprechend kann bei Zuständen, bei denen eine Hochleistungsregelung des Einlaßluftventils erforderlich ist, eine Ansprechempfindlichkeit der Kraft stoff- oder Verdünnungsregelung wesentlich hinter die des Einlaßluftven tilregelungssystems verzögert sein, was zu einer Abweichung des Luft-/Kraft stoff-Verhältnisses des Motors von dem gewünschten Luft-/Kraft stoff-Verhältnis weg oder zu einem unerwünschten Niveau an Motorein laßluftverdünnung führt. Als ein Ergebnis können Motoremissionen zu nehmen und die Motorleistungsfähigkeit kann abnehmen.

Während die Größe irgendeiner derartigen Leistungsverzögerung ab nimmt, kann die Motorleistung wesentlich zunehmen, was eine wesentli che und vielleicht plötzliche Zunahme des Motorausgangsdrehmomentes hervorruft, die als eine Motorinstabilität wahrgenommen werden kann, und die einen Verschleiß von Bauteilen des Motorantriebsstranges be schleunigen kann.

Lösungen für die beschriebenen Ansprechmängel von herkömmlichen Kraftübertragungsregelungssystemen umfassen die Verwendung von Ein laßluftventilregelungsaktuatoren geringerer Leistung, ausgefeilte und teu re Kraftstoffregelungsalternativen oder weniger aggressive Verdünnungs regelungsstrategien. Derartige Lösungen können die gesamte Motorlei stung verringern und Motoremissionen vergrößern, und sie können die Motorkosten beträchtlich erhöhen.

Es wäre deshalb erwünscht, im ganzen Betriebsbereich eines Motors, der eine Hochleistungsregelung des Einlaßluftventils umfaßt, die Leistungser wartungen eines Motorbedieners ohne Kompromisse mit Motorleistung oder Emissionsniveaus zu schließen und bei minimalen Kosten zu erfül len.

Die vorliegende Erfindung schafft eine adaptive elektronische Drosselre gelung für eine Hochleistungsregelung der Kraftübertragung mit mini mierten Emissionen und bei minimalen Kosten, die das Ansprechen der Einlaßluftventilregelung selektiv verändert, wenn es erforderlich ist, daß der Ansprechempfindlichkeit von anderen Regelungssystemen entspro chen wird, mit denen die Einlaßluftventilregelung synchronisiert sein muß.

Genauer wird im Anschluß an ein Bestimmen eines Einlaßluftventilrege lungsbefehls der Befehl bei bestimmten Betriebszuständen als eine Funk tion einer Ansprechempfindlichkeit von anderen Motor- oder Kraftübertra gungsregelungssystemen, wie Kraftstoffregelungssystemen oder Verdün nungsregelungssystemen angepaßt. Bei Betriebszuständen, wie Zustän den hoher Motorlast, bei denen eine stark ansprechende Einlaßluftventil positionsregelung erforderlich ist und nicht der Ansprechempfindlichkeit von anderen Regelungssystemen wesentlich vorauseilt, kann es sein, daß keine Begrenzung erforderlich ist. Jedoch ist bei Betriebszuständen, wie nahe bei Motorleerlauf, bei denen die Ansprechempfindlichkeit der Einlaß luftventilregelung nicht kritisch ist, und bei denen eine Kraftstoffregelung oder Verdünnungsregelung wesentlich hinter der Einlaßluftventilregelung verzögert ist, die Ansprechempfindlichkeit der Einlaßluftventilregelung auf eine geforderte Änderung einer Einlaßluftventilposition verringert. Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung kann das Begrenzen des Einlaß luftventils abhängig davon schwanken, ob ein Öffnen oder ein Schließen des Einlaßluftventils erforderlich ist, so daß eine enge Modellierung der relativen Phase zwischen der Einlaßluftventilregelung und einer anderen Regelung, wie einer Kraftstoff- oder Verdünnungsregelung, geschaffen wird, und eine wünschenswerte Phasenbeziehung zwischen derartigen Re gelungssystemen wird bei allen Betriebszuständen aufrechterhalten.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung be schrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein allgemeines Schaubild eines Verbrennungsmotors und von Bauteilen der Motorregelung, um die bevorzugte Ausführungs form dieser Erfindung auszuführen; und

Fig. 2-3 Computerflußdiagramme, die einen Fluß von Vorgängen ver anschaulichen, um das Motorregelungsverfahren dieser Aus führungsform unter Verwendung der Bauteile von Fig. 1 aus zuführen.

Mit Bezug auf Fig. 1 wird Einlaßluft durch eine Einlaßluftbohrung 12 an einem Massenluftströmungsmesser 14 vom Dickfilm- oder Heißdrahttyp vorbeigeleitet, um die Massenströmungsrate der Motoreinlaßluft in ein Ausgangssignal MAF umzuformen. Ein elektronisch geregeltes Einlaßluft ventil 16, beispielsweise von der Drosselklappen- oder Dreh-Sorte, ist in der Einlaßluftbohrung 12 angeordnet und rotiert darin, um einen Be schränktheitsgrad der Einlaßbohrung 12 gegenüber dort hindurchtreten der Einlaßluft zu verändern. Ein elektromechanischer Aktuator 18, bei spielsweise von der Sorte eines Gleichstrommotors oder eines Schrittmo tors, umfaßt eine drehbare Ausgangswelle (nicht gezeigt), die mechanisch mit dem Ventil 16, wie durch einen Zahnradaufbau (nicht detailliert aus geführt), verbunden ist. Die Drehposition der Ausgangswelle des Aktua tors 18 wird durch Veränderung eines elektrischen Strombefehls i_t gere gelt, der von einem Drosselregelungsmodul 44 ausgegeben wird, beispiels weise durch Pulsbreitenmodulationsregelung der vier Gatter einer im Han del erhältlichen Voll-H-Brücke (nicht gezeigt) für eine bidirektionale Stromregelung. Durch zeitlich abgestimmte Veränderung der Größe von i_t wird eine hochauflösende, stark ansprechende Regelung der Position des Motoreinlaßluftventils für eine Regelung der Motoreinlaßluftrate geschaf fen. Der Aktuator 18 kann irgendein im Handel erhältlicher elektrome chanischer Hochleistungsaktuator sein, der für eine dynamische Hochlei stungspositionierung sorgt, wie es gut eingeführt ist, da dies bei elektroni schen Drosselregelungsanwendungen bei bestimmten Motorbetriebszu ständen, wie Betriebszuständen einer hohen Motoreinlaßluftrate (hohe Motorlast) erforderlich ist. Die Drehposition des Einlaßluftventils 16 wird durch einen potentiometrischen Positionssensor 20 von irgendeiner her kömmlichen Sorte in ein Ausgangssignal TP umgeformt.

Das Drosselregelungsmodul 44 umfaßt eine herkömmliche Controller-Ar chitektur mit derartigen bekannten Elementen, wie eine zentrale Verar beitungseinheit (nicht gezeigt) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung (nicht gezeigt). Im allgemeinen empfängt das Drosselregelungsmodul 44 Informationen über den Motorbetriebszustand von einem Kraftübertra gungsregelungsmodul 36 über eine bidirektionale, serielle Datenverbin dung 46 und empfängt Umformersignale und erzeugt durch Ausführen einer Reihe von gespeicherten Anweisungen in der Form einer Regelungs routine einen Einlaßluftventilpositionsbefehl, der, wie beschrieben, in ei nen Aktuatorantriebsstrom i_t umgewandelt wird, um die Ausgangswelle des Aktuators 18 auf eine gewünschte Drehposition zu anzutreiben. Das Signal Tp wird von dem Drosselregelungsmodul 44 für Regelungsvorgänge mit geschlossenem Kreis empfangen, die noch beschrieben werden.

Eine bedienergeregelte Beschleunigungsvorrichtung 24 nimmt die Form eines Pedals an, das von einem Fahrzeugbediener manuell niedergedrückt wird, um ein gewünschtes Motorbetriebsniveau anzuzeigen. Der Grad des Niederdrückens des Pedals aus einer Ruheposition weg wird von einem herkömmlichen potentiometrischen Positionssensor 26 in ein Ausgangs signal PPS umgeformt, das als ein Regelungseingang in das Drosselrege lungsmodul 44 als eine Anzeige eines gewünschten Motorbetriebsniveaus geliefert wird.

Die Einlaßluft, die über das Einlaßluftventil 16 hinwegtritt, wird in einem Einlaßkrümmer 21 zur Verteilung auf Einlaßkanäle einer Vielzahl von Motorzylindern (nicht gezeigt) empfangen. Der Einlaßluftabsolutdruck in dem Einlaßkrümmer 21 wird von einem herkömmlichen Druckumformer 22 in ein Ausgangssignal MAP umgeformt. Der barometrische Umge bungsdruck wird von einem herkömmlichen barometrischen Drucksensor (nicht gezeigt) umgeformt oder alternativ bei festgelegten Betriebszustän den, wie Zuständen, bei denen der Druckabfall über das Einlaßluftventil 16 hinweg im wesentlichen Null beträgt, auf den Druckwert eingestellt, der durch das Signal MAP dargestellt wird.

Die Einlaßluft wird mit einer eingespritzten Kraftstoffmenge vereinigt und Motorzylindern zur Verbrennung darin geliefert, um Kolben (nicht gezeigt) innerhalb der Zylinder hin- und hergehend anzutreiben, wobei die Kolben mechanisch mit einer Motorausgangswelle 30 verbunden sind, um die Ausgangswelle drehbar anzutreiben. Die Rotationsrate der Ausgangswelle 30 wird als Motorgeschwindigkeit bezeichnet und von einem herkömmli chen Hall-Effekt-Umformer oder Umformer mit variablem magnetischen Widerstand 32 umgeformt, der in enger Nähe zur Ausgangswelle positio niert ist, um den Durchtritt von Zähnen oder Kerben (nicht gezeigt), die auf der Ausgangswelle gebildet sind, in Zyklen von Umformerausgangs signal RPM umzuformen. In den Motorzylindern während des Verbren nungsprozesses erzeugte Gase werden aus den Zylindern und durch Ab gasleitung 34 herausgeführt.

Eine Abgasrezirkulationsleitung 42 öffnet sich an einem ersten Ende in die Abgasleitung 34 und an einem zweiten Ende, das dem ersten Ende entge gengesetzt ist, in den Einlaßkrümmer 21, um für eine Rezirkulation von Abgas aus der Abgasleitung in den Einlaßkrümmer zu sorgen und somit Motoreinlaßluft zu verdünnen und dadurch den Sauerstoffgehalt der Ein laßluft zu verringern und Verbrennungstemperaturen zu verringern, wie es mit allgemein anerkannten Verfahren zur Verringerung von Stickstoff oxiden NOx in Einklang steht. Ein EGR-Ventil 38 von der Sorte eines elek trisch geregelten Solenoids ist in der Rezirkulationsleitung 42 angeordnet und spricht auf ein Regelungssignal EGR an, um eine Beschränkung der Strömung von Abgas durch die Leitung zu verändern und somit für eine Regelung der Einlaßluftladungsverdünnung zu sorgen. Ein potentiometri scher Positionssensor 40 ist dem Ventil 38 derart zugeordnet, daß ein be wegliches Wahrnehmungselement, wie ein Kontaktarm, sich mit einem Zapfen (nicht gezeigt) des Ventils 38 bewegt, um ein Sensorausgangssignal EGRPOS zu verändern, das den Beschränkungsgrad anzeigt, der von der geregelten Ventilposition auferlegt wird.

Ein Kraftübertragungsregelungsmodul 36 umfaßt eine Mikrocontroller-Vor richtung von irgendeiner herkömmlichen Konstruktion mit einer Stan dardregelungs- und -logikschaltung und Standardspeichervorrichtungen, die Nur-Lese-Speichervorrichtungen umfassen, in denen eine Vielzahl von Routinen zum Ausführen von Motorregelungs- und -diagnosevorgängen gespeichert sind. Jede Routine umfaßt eine Abfolge von Anweisungen, die durch den Mikrocontroller im Anschluß an zuvor festgelegte Motorereig nisse oder auf zeitlich abgestimmter Basis ausgeführt werden. Eine derar tige Routine, die in Anschluß an jedes aufeinanderfolgende Motorzylinder ereignis während der Motor arbeitet wiederholt ausgeführt werden kann, ist eine Kraftstoffregelungsroutine, um einen Kraftstoffbefehl FUEL, der die Form einer Pulsbreite aufweist, die der gewünschten Öffnungszeit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung entspricht, zu erzeugen und an einen Kraft stoff-Controller 28 auszugeben, während der unter Druck gesetzter Kraft stoff durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen aktiven Motorzylin der geleitet wird, um für ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motorzylinders zu sorgen. Der Befehl FUEL wird von Kraftstoff-Controller 28 zu einem Antriebsstrom i_t verarbeitet, der an die Kraftstoffeinspritzvor richtung für einen aktiven Motorzylinder angelegt wird (der Zylinder, der gerade seinen Verdichtungshub durchmacht). Wie beschrieben, wird die eingespritzte Kraftstoffmenge mit einer Einlaßluftmenge in einem Einlaß kanal oder direkt in einem Motorzylinder gemischt und in dem Motorzy linder gezündet.

Das Kraftübertragungsregelungsmodul 36 empfängt eine Vielzahl von Ein gangssignalen, die die beschriebenen Umformerausgangssignale EGRPOS, MAF, MAP, RPM und BARO umfassen, und erzeugt durch Ausführen der beschriebenen Routinen den Befehl FUEL und andere Regelungsbefehle, die einen Regelungsbefehl für die Zündzeitpunkteinstellung umfassen. Ei ne serielle Datenverbindung 46 von irgendeiner geeigneten herkömmli chen Sorte sorgt für eine bidirektionale Datenübertragung zwischen einer Standard-Eingabe/Ausgabe-Schaltung des Kraftübertragungsregelungs moduls 36 und des Drosselregelungsmoduls 44. Informationen über einen gegenwärtigen Motorbetriebszustand, die Informationen über die gegen wärtige Motorgeschwindigkeit und Motorlast umfassen, können über die Verbindung 46 zu dem Drosselregelungsmodul 44 kommuniziert werden. Das Drosselregelungsmodul kann Informationen an das Kraftübertra gungsregelungsmodul 36 über die Verbindung 46 zurückgeben, wie die gegenwärtige Pedalposition, die aus dem Signal PPS abgeleitet wird, und eine befohlene Einlaßluftventilposition.

Die besonderen Vorgänge zur Erzeugung des Einlaßluftventilregelungs befehls und zum Ausgeben des Befehls an das Drosselregelungsmodul über die serielle Datenverbindung 46 sind in Fig. 2 bei einem Schritt 220 beginnend Schritt um Schritt veranschaulicht. Die Vorgänge von Fig. 2 werden ungefähr alle 18,75 Millisekunden während eines Motorzündungs zyklus ausgeführt. Ein Motorzündungszyklus ist als die Motorbetriebspe riode definiert, die einem manuellen Anlegen von Zündungsenergie an das Kraftübertragungsregelungsmodul 36 von Fig. 1 durch einen Motorbedie ner folgt.

Die Vorgänge von Fig. 2 sorgen für eine Erzeugung eines gewünschten Einlaßluftbefehls, um für einen Hochleistungsmotorbetrieb mit niedrigen Motoremissionen zu sorgen, und für eine Begrenzung der Änderungsrate des Einlaßluftbefehls gemäß dieser Erfindung, um Synchronismus mit anderen Motorregelungsprozessen aufrechtzuerhalten, die Regelungspro zesse für Kraftstoff und Verdünnung umfassen. Genauer wird die Routine bei Schritt 200 eingeleitet und schreitet fort, bei einem nächsten Schritt 202 Eingangssignale abzutasten, die die beschriebenen Signale RPM, MAP, MAF, EGRPOS und BARO umfassen. Serielle Daten von der Verbin dung 46 können weiter bei Schritt 202 verarbeitet werden, einschließlich eines gegenwärtigen PPS-Wertes, der eine gegenwartige Verschiebung des Pedals 24 aus einer Ruheposition weg anzeigt, und eines kürzlichst be stimmten Pv-Wertes, der eine gegenwärtige Einlaßluftventilposition als ei ne Funktion des Signals Tp anzeigt. Als nächstes wird eine gegenwärtige Pedalposition bei einem Schritt 204 als eine Funktion der empfangenen PPS-Signalinformationen von der seriellen Verbindung 46 gelöst. Als näch stes werden bei einem Schritt 206 Einlaßluftregelungseingänge als die Eingangsfunktionswerte nachgeschlagen, die zu einer gewünschten Ein laßluftventilposition beitragen können, die eine gegenwärtige Pedalpositi on, einen Ausgangswert von einer herkömmlichen Drosselfolgerfunktion, Reiseregelungsfunktion, Traktionsregelungsfunktion und Anti-Blockier-Brem sen-Regelungsfunktion umfassen, die alle von Zeit zu Zeit während eines Motorzündungszyklus aktiv sein können, um die gewünschte Ein laßluftventilposition auf eine allgemein in der Technik verstandene Art und Weise zu beeinflussen.

Eine gewünschte Einlaßluftventilposition Pd wird als nächstes bei einem Schritt 208 als eine vorbestimmte Funktion der Werte berechnet, die bei Schritt 206 nachgeschlagen wurden. Der Wert Pd wird als nächstes bei einem Schritt 210 zur Verwendung durch die Kraftstoffregelungsvorgänge ausgegeben, die allgemein eine gewünschte Motorkraftstoffbeaufschla gungsrate in der Form eines Kraftstoffbefehls bestimmen werden, so daß die Mischung der Einlaßluft, die über das Einlaßluftventil hinwegtritt und die gelieferte Kraftstoffmenge für ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhält nis des Motors, wie das stoichometrische Verhältnis, sorgen werden. Der Prozeß des Ausgebens von Pd kann irgendein Prozeß sein, um den be rechneten Pd-Wert zur Verwendung bei den beschriebenen Kraftstoffre gelungsvorgängen verfügbar zu machen, die beispielsweise ein Speichern von Pd in einem Speicherbereich umfassen, auf den die Kraftstoffrege lungsvorgänge Zugriff haben.

Im Anschluß an den Schritt 210 wird ein kürzlichst zuvor gespeicherter Einlaßluftventilpositionsbefehl, als OLDPc bezeichnet, bei einem Schritt 212 nachgeschlagen, und die Größe der Differenz zwischen OLDPc und Pd, mit ΔPd bezeichnet, wird bei einem nächsten Schritt 214 bestimmt, um eine gegenwärtige Zeitänderungsrate der befohlenen Position von dem kürzlichst zuvor ausgegebenen Positionsbefehl zur gegenwärtigen ge wünschten Position des Einlaßluftventils anzuzeigen. Eine zulässige ma ximale Zeitänderungsrate MAXΔ wird als nächstes bei einem Schritt 216 als eine Funktion proportional zur Motorgeschwindigkeit, wie durch Signal von RPM von Fig. 1 angezeigt, wie folgt bestimmt:

MAXΔ = K _* RPM,

wobei die Verstärkung K durch einen herkömmlichen Kalibrierungsprozeß durch Beobachtung der maximal regelbaren Zeitänderungsrate der Motor kraftstoffbeaufschlagung oder Motorverdünnung oder irgendeinem ande ren Motorregelungsprozeß festgelegt wird, der mit dem Motoreinlaßluft regelungsprozeß als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit koordiniert werden muß. Beispielsweise wird in dieser Ausführungsform K so einge stellt, daß nicht mehr als eine Zunahme von acht Prozent der Luftströ mung pro Motorzylinder für jede 120 Grad Rotation der Motorausgangs welle 30 (Fig. 1) zulässig ist. Das lineare Modell der Grenze MAXΔ dieser Ausführungsform ist nur ein Beispiel der Vielfalt von Modellen der Positi onsänderungsgrenzen eines Einlaßluftventils aufgrund Ansprechbegren zungen von anderen Regelungsprozessen, wie Kraftstoffbeaufschlagungs- oder Verdünnungsregelungsprozessen, die gemäß dieser Erfindung ver wendet werden können. Nichtlineare Modelle, die Informationen über eine Veränderung der Motorgeschwindigkeit und eine Veränderung anderer Motorparameter, wie Motorlast, Motortemperatur, Aktuatorversorgungs spannung usw. enthalten, können verwendet werden, um den Grenzwert MAXΔ zu erzeugen. Während beispielsweise die Motortemperatur zu nimmt, kann die Ansprechempfindlichkeit des Kraftstoff- und Verdün nungsregelungssystems schwanken. Das Modell kann eine derartige Ver änderung durch Verändern der Grenze MAXΔ berücksichtigen, so daß sich das Ansprechen des Einlaßluftregelungssystems mit dem Ansprechen derartiger anderer Systeme verändert. Tatsächlich kann jede Bedingung, bei der bestimmt worden ist, daß sie das Ansprechen irgendeines Systems beeinflußt, das mit dem Einlaßluftregelungssystem synchronisiert sein sollte, in das Modell eingeschlossen werden, das verwendet wird, um MAXΔ zu erzeugen. Ein herkömmlicher Kalibrierungsprozeß kann ver wendet werden, um das Modell zu erzeugen, das als eine mathematische Funktion gespeichert werden kann, die auf eine Vielzahl von Motorpara metern, wie Motorgeschwindigkeit, Temperatur, Luftströmung usw. an sprechen kann, oder das in der Form einer herkömmlichen Nachschlagta belle gespeichert werden kann.

Zu Fig. 2 zurückgekehrt wird, nachdem bei Schritt 216 MAXΔ bestimmt worden ist, ΔPd bei einem nächsten Schritt 218 mit MAXΔ verglichen. Wenn die Zeitänderungsrate der gewünschten Einlaßluftventilposition ihre Grenze überschreitet, wie bei Schritt 218 bestimmt, wird ein Einlaßluft ventilpositionsbefehl Pc bei einem nächsten Schritt 220 als eine Kombina tion eines kürzlichst zuvor bestimmten Positionsbefehls OLDPc und des Grenzwertes MAXΔ bestimmt. Genauer ist, wenn die Einlaßluftventilposi tion zunimmt, der Befehl Pc eine Summe aus OLDPc und MAXΔ, und, wenn die Einlaßluftventilposition abnimmt, ist der Befehl Pc eine Differenz zwischen OLDPc und MAXΔ, so daß der Strombefehl nicht mehr als MAXΔ von dem kürzlichst früheren Befehl OLDPc entfernt ist. Zu Schritt 218 zu rückgekehrt ist, wenn ΔPd nicht größer als MAXΔ ist, die gegenwärtige ge wünschte Änderung der Einlaßluftventilposition nicht größer als die be stimmte Grenze, und der Einlaßluftventilbefehl Pc kann bei einem näch sten Schritt 222 auf die gegenwärtige gewünschte Ventilposition Pd einge stellt werden. Als nächstes oder im Anschluß an den Schritt 220 wird der Befehl Pc an die Eingabe/Ausgabe-Regelungsschaltung des Kraftübertra gungsregelungsmoduls zur seriellen Übertragung an das Drosselrege lungsmodul 44 über die serielle Datenverbindung 46 ausgegeben.

Der Befehl Pc wird an die Regelungsfunktion mit geschlossenem Kreis der Einlaßluftventilposition angelegt, die durch eine Reihe von Vorgängen des Drosselregelungsmoduls 44 ausgeführt wird, die Schritt um Schritt in Fig. 3 veranschaulicht sind, was später beschrieben wird. Zu Fig. 2 zurückge kehrt werden, nachdem PG an das Drosselregelungsmodul über Verbin dung 46 ausgegeben worden ist, die gegenwärtigen Werte von Pd und Pc in einer Standardspeichervorrichtung des Controllers 36 von Fig. 1 zur Verwendung bei der nächsten Iteration der Routine von Fig. 2 gespeichert. Die gewünschte Einlaßluftventilposition Pd wird bei Schritt 226 als OLDPd gespeichert, und der Ventilbefehl Pc wird als OLDPc gespeichert. Die Rou tine von Fig. 2 schließt dann durch Rückkehren über einen nächsten Schritt 228 zu irgendwelchen Vorgängen ab, die im Gange waren und zeitweilig ausgesetzt worden sind, um ein Ausführen der Vorgänge von Fig. 2 zu berücksichtigen, wie andere Regelungsvorgänge oder herkömmli che Diagnose- oder Wartungsvorgange.

Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine Reihe von Regelungsvorgängen veranschau licht, die einen Regelkreis bilden, der vorgesehen ist, um von dem Con troller des Drosselregelungsmoduls 44 von Fig. 1 ungefähr alle drei Milli sekunden während der ganzen Motorzündungszyklen ausgeführt zu wer den, wobei er in dieser Ausführungsform die Form einer Proportional-Inte gral-Differential-Regelungsfunktion annimmt, aber beabsichtigt ist, ihn auf jede moderne oder klassische Regelungsstrategie durch Anwendung gewöhnlicher Fachkenntnis auszudehnen. Die Regelungsvorgänge von Fig. 3 sind im allgemeinen vorgesehen, um die tatsächliche Einlaßluftventilpo sition, die durch Signal Tp angezeigt wird, auf eine gewünschte Position zu, die durch Pc dargestellt wird, regelbar anzutreiben und somit für eine gewünschte Motorleistung und gewünschte Motoremissionen zu sorgen. Genauer beginnen bei jedem Auftreten einer Unterbrechung oder eines Ereignisses auf Zeitbasis, ungefähr alle drei Millisekunden in dieser Aus führungsform, die Vorgänge von Fig. 3 bei einem Schritt 300 und schrei ten fort, einen gegenwärtigen Wert des Signals Tp bei einem nächsten Schritt 362 zu lesen. Eine gegenwärtige Einlaßluftventilposition Pv wird als nächstes bei einem Schritt 304 als eine Funktion von TP bestimmt. Beispielsweise kann eine Vielzahl von abgetasteten oder gelesenen TP-Wer ten durch einen herkömmlichen Verzögerungsfilterprozeß geleitet wer den, um bei dem Schritt 304 zu einem Pv-Wert zu gelangen. Ein Fehler wert der Einlaßluftventilposition Ep wird als nächstes bei einem Schritt 306 als eine Differenz zwischen Pc, der durch die Vorgänge von Fig. 2 wie beschrieben bestimmt worden ist, und Pv bestimmt. Der Fehlerwert Ep muß durch die Regelungsvorgänge von Fig. 3 regelbar minimiert werden. Ein Regelungsbefehl, der an den Einlaßluftventilaktuator auszugeben ist, wird als nächstes als eine Funktion von Ep beispielsweise wie folgt be stimmt:

CMD = Kp _* Ep + Ki _* ∫(Ep)dt + Kd _* d(Ep)/dt,

wobei jeweilige proportionale, integrale und differenzielle Verstärkungen Kp, Ki und Kd durch herkömmliche Kalibrierungsverfahren in Überein stimmung mit anwendungsspezifischen Leistungskriterien für Regelungen mit geschlossenem Kreis bestimmt werden. Der Befehl CMD wird als nächstes bei einem Schritt 310 an eine Antriebsschaltung angelegt, um einen entsprechenden Strombefehl i_t zu erzeugen, der zum Anlegen an den Aktuator 18 von Fig. 1 geeignet ist. Beispielsweise kann CMD die Form eines Tastverhältnisbefehls annehmen, der an Starkstromschalter eines herkömmlichen H-Brückenstromes angelegt wird, um die H-Brücke so zu richten, daß ein geforderter Antriebsstrom erzeugt wird. Der Antriebs strom i_t wird dann bei einem nächsten Schritt 312 von der Antriebsschal tung an den Aktuator 18 angelegt, um die Ausgangswelle des Aktuators zu einer gewünschten Drehposition anzutreiben. Die Routine von Fig. 3 endet dann durch Zurückkehren über einen nächsten Schritt 314, um die Aus führung irgendwelcher früheren Vorgänge wieder aufzunehmen, die vor der Ausführung der Vorgänge von Fig. 3 im Gange waren und die ausge setzt worden sind, um die Vorgänge von Fig. 3 zu berücksichtigen.

Zusammengefaßt paßt ein adaptives elektronisches Drosselregelungssy stem für eine Regelung der Einlaßluftrate eines Verbrennungsmotors se lektiv die Ansprechempfindlichkeit der Regelung der Einlaßluftrate an, um Synchronismus mit anderen Motorregelungssystemen aufrechtzuerhalten, die Kraftstoff- und Verdünnungsregelungssysteme umfassen, gemaß der Ansprechempfindlichkeit derartiger anderer Regelungssysteme und, wie durch gegenwärtige Motorbetriebszustände angezeigt, gemäß der Notwen digkeit, Synchronismus aufrechtzuerhalten, um Emissionen zu minimie ren und die Leistung und Stabilität zu maximieren.

Claims

1. Adaptives elektronisches Drosselregelungsverfahren, um die An sprechempfindlichkeit des Einlaßluftregelungssystems eines Ver brennungsmotors anzupassen, mit den Schritten, daß
ein Ansprechwert festgelegt wird, der die Ansprechempfindlichkeit eines vorbestimmten Motorparameterregelungssystems auf eine Än derung eines Motorbetriebszustandes darstellt;
eine Änderungsgrenze als eine Funktion des festgelegten Ansprech wertes bestimmt wird;
eine Änderung eines befohlenen Motorbetriebszustandes wahrge nommen wird;
eine befohlene Änderung der Motoreinlaßluftrate als eine Funktion der wahrgenommenen Änderung erzeugt wird;
die befohlene Änderung mit der Änderungsgrenze verglichen wird;
die befohlene Änderung der Motoreinlaßluftrate auf die Änderungs grenze begrenzt wird, wenn die befohlene Änderung die Änderungs grenze überschreitet; und daß
die Motoreinlaßluftrate gemäß der begrenzten befohlenen Änderung geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Motorpara meterregelungssystem ein Motorparameterregelungssystem ist, das im wesentlichen in Synchronismus mit dem Einlaßluftregelungs system geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Motorpara meterregelungssystem ein Kraftstoffregelungssystem ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Motorpara meterregelungssystem ein Verdünnungsregelungsystem ist.

5. Verfahren zum Regeln einer Öffnung eines Einlaßluftventils eines Verbrennungsmotors mit den Schritten, daß
eine Ansprechgrenze eines vorbestimmten Regelungssystems des Motors abgeschätzt wird;
eine Differenzgrenze als eine Funktion der Ansprechgrenze festgelegt wird;
ein gewünschter Öffnungswert des Einlaßluftventils erzeugt wird;
ein gespeicherter Befehlswert, der einen früheren Einlaßluftventil öffnungsbefehl anzeigt, nachgeschlagen wird; ein Differenzwert be stimmt wird, der eine Differenz zwischen dem gewünschten Öff nungswert des Einlaßluftventils und dem nachgeschlagenen Be fehlswert darstellt;
die bestimmte Differenz mit der Differenzgrenze verglichen wird;
ein gegenwärtiger Befehlswert als eine Funktion des gespeicherten Befehlswertes und der Differenzgrenze berechnet wird, wenn die be stimmte Differenz die Differenzgrenze überschreitet, um eine Ände rung der Öffnung des Einlaßluftventils zu begrenzen; und daß
der Öffnungsgrad des Einlaßluftventils gemäß dem gegenwärtigen Befehlswert geregelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Abschätzungsschritt eine Aufstellung von Ansprechgrenzen eines vorbestimmten Regelungs systems des Motors als eine Funktion eines Motorparameters über einen Motorbetriebsbereich abschätzt, wobei der Festlegungsschritt eine Aufstellung von Differenzgrenzen als eine Funktion der Auf stellung von Ansprechgrenzen festlegt, und wobei der Vergleichs schritt die Schritte umfaßt, daß
ein Eingangssignal abgetastet wird, das einen gegenwärtigen Wert des Motorparameters anzeigt;
eine aktive Differenzgrenze aus der Aufstellung von Differenzgrenzen als eine Funktion des abgetasteten Eingangssignals ausgewählt wird; und daß
die bestimmte Differenz mit der aktiven Differenzgrenze verglichen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das vorbestimmte Regelungssy stem ein Kraftstoffregelungssystem zur Lieferung von Kraftstoff an den Motor ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner ein Verdünnungsregelungs system umfaßt, um Motoreinlaßluft mit Motorabgasen zu verdün nen, worin das Verdünnungsregelungssystem durch eine Verdün nungsansprechgrenze gekennzeichnet ist, wobei das Verfahren fer ner die Schritte umfaßt, daß
Motoreinlaßluft mit dem gelieferten Kraftstoff vereinigt wird, um eine Luft-Kraftstoff-Mischung zu bilden;
die Luft-Kraftstoff-Mischung in einem Verbrennungsprozeß gezün det wird, um dadurch die Abgase zu erzeugen;
das Verdünnungsregelungssystem betätigt wird, um einen Teil der Abgase zur Verdünnung der Einlaßluft wieder in den Kreislauf zu rückzuführen; und
eine Aufstellung von Ansprechgrenzen des Verdünnungsregelungs systems als eine Funktion des Motorparameters über dem Motorbe triebsbereich abgeschätzt wird; und daß
der Festlegungsschritt eine Aufstellung von Differenzgrenzen als ei ne Funktion der abgeschätzten Aufstellung von Ansprechgrenzen des Kraftstofflieferungssystems und der abgeschätzten Aufstellung von Ansprechgrenzen des Verdünnungsregelungssystems festlegt.

9. Adaptives elektronisches Drosselregelungsverfahren, um die An sprechempfindlichkeit des Einlaßluftregelungssystems eines Ver brennungsmotors auf eine Änderung der Motorbetriebszustände an zupassen, mit den Schritten, daß
ein vorbestimmter Motorbetriebsparameter über einen Motorbe triebsbereich verändert wird;
ein Ansprechen eines vorbestimmten Motorparameterregelungssy stems auf eine Änderung eines Motorbetriebszustandes über dem Motorbetriebsbereich als eine Funktion der Motorbetriebsparameter gemessen wird;
eine Aufstellung von Grenzwerten als eine Funktion des gemessenen Ansprechens über dem Motorbetriebsbereich erzeugt wird;
eine Änderung eines befohlenen Motorbetriebszustandes wahrge nommen wird;
eine befohlene Änderung der Motoreinlaßluftrate als eine Funktion der wahrgenommenen Änderung erzeugt wird;
ein Eingangssignal abgetastet wird, das einen gegenwärtigen Wert des Motorbetriebsparameters anzeigt;

ein aktiver Grenzwert aus der Aufstellung von Grenzwerten als eine Funktion des abgetasteten Eingangssignals nachgeschlagen wird;
die befohlene Änderung mit dem aktiven Grenzwert verglichen wird;
die befohlene Änderung der Motoreinlaßluftrate auf den aktiven Grenzwert begrenzt wird, wenn die befohlene Änderung den aktiven Grenzwert überschreitet; und daß
die Motoreinlaßluftrate gemäß der begrenzten befohlenen Änderung geregelt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das vorbestimmte Motorpara meterregelungssystem ein Motorparameterregelungssystem ist, das im wesentlichen in Synchronismus mit dem Einlaßluftregelungssy stem geregelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das vorbestimmte Motorpara meterregelungssystem ein Kraftstoffregelungssystem ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das vorbestimmte Motorpara meterregelungssystem ein Verdünnungsregelungssystem ist.