DE3205556A1 - Method for controlling the position of a control element of a combustion engine influencing a fuel-air mixture - Google Patents
Method for controlling the position of a control element of a combustion engine influencing a fuel-air mixtureInfo
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Abstract
Description
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Stellung eines ein Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Steuerelements eines Verbrennungsmotors, wie einer Drossel klappe, mittels eines elektronischen Gaspedals, bei dem das Steuerelement in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen einem d@r jeweiligen Stellung eines willkürlich betätigbaren Gaspedals zugeordneten Sollwert der Motordrehzahl und einem von der tatsächlichen Motordrehzahl abhängenden Istwert, also in Abhängigkeit von der Drehzanl-Abweichung, elektromotorisch verstellt wird.The invention relates to a method for controlling the position of a a control element of an internal combustion engine that influences a fuel-air mixture, like a throttle valve, by means of an electronic accelerator pedal, in which the control element depending on a comparison between a d @ r respective position of a Arbitrarily actuatable accelerator pedal assigned setpoint of the engine speed and a actual value depending on the actual engine speed, i.e. depending on the speed deviation, is adjusted by an electric motor.
Eine nach diesem Verfahren arbeitende Einrichtung ist aus der DE-OS 28 12 156 bekannt. Bei dieser Einrichtung wird das Steuerelement mit einer bestimmten, konstanten Geschwindigkeit so lange verstellt, bis Istwert und Sollwert der Motordrehzahl übereinstimmen. Während dieses System einerseits zum Überschwingen neigt, hat es andererseits unter anderem den erheblichen Nachteil, daß in ungünstigen Kennfeldbereichen liegende BetriebszustAnde unvermeidbar sind und daß sich sehr kritische Betriebspunkte ergeben können, die von den System nicht oder nur unzureichend zu bewältigen sind. Dieses liegt vor allem daran, daß jede Auswahl einer bestimmten konstanten Verstellgeschwindigkeit einen Kompromiß darstellt, der für den einen Betriebsfall viel zu groß und für den anderen Betriebsfall viel zu klein sein kann.A device working according to this method is from the DE-OS 28 12 156 known. With this setup, the control element is constant speed until the actual value and setpoint of the motor speed to match. While this system tends to overshoot, on the one hand, it has on the other hand, among other things, the considerable disadvantage that in unfavorable map areas lying operating states are unavoidable and that there are very critical operating points which the system cannot or only inadequately manage. This is mainly due to the fact that each selection has a certain constant adjustment speed represents a compromise that is far too large for one operating case and for the other operational case can be much too small.
Außerdem können Betriebszustände auftreten, die zu einem überhöhten Kraftstoffverbrauch bei zu geringem Leistungsangebot führen.In addition, operating states can occur that lead to an excessive Lead to fuel consumption if the range of services is too low.
D@r vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Oberbegriff genannten Art unter Vermeidung der geschilderten Nachteile so auszubilden, daß das Steuerelement in einer wesentlich betriebsgünstigeren Weite verstellt wird.The present invention is therefore based on the object of a procedure of the type mentioned in the preamble, avoiding the disadvantages described above train that the control in a much more economical width is adjusted.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zusätzlich zu der bekannten Beztimmung von Sollwert, istwert sowie Drehzahl-Abweichung ferner zumindest die Änderungen der Sol'-und Istwerte je Zeiteinheit und über den Saugrohrunterdruck der Motor-Lastzustand erfaßt werden, daß in einem Betätigungskennfeld in Abhängigkeit zumindest von diesen Werten mehrere teils konstante und teils von der Drchzahl-Abweichung abhängige variable Verstellgeschwindigkeiten für das Steuerelement abgespeichert worden, die einen Motorbetrieb in betriebs- und/oder verbrauch@günstigen Kennfeldbereichen erzwingen bzw. in ungünstigen Kennfeldbereichen vermeiden, und daß durch Eingabe zumindest der genannten Werte in deß ßetätigungskennfeld aus diesem die jeweilige Verstellgeschwindigkeit bestimmt sowie zur Betätigung des Steuerelements benutzt wird. Durch diese relativ einfache Maßnahme ist es möglich, stets eine solche Verstellgeschwindigkeit zu wählen, die@für einen bestimmten Betriebsvorgang optimal bzw.To solve the task at hand, the im Proposed according to the invention that in addition to the known Determination of the nominal value, actual value and speed deviation, furthermore at least the Changes in the sol 'and actual values per unit of time and via the intake manifold vacuum the engine load condition can be detected in an actuation map as a function at least several of these values, some of them constant and some of the drch number deviation dependent variable adjustment speeds are stored for the control element have been that an engine operation in operational and / or consumption @ favorable map areas force or avoid in unfavorable map areas, and that by entering at least the values mentioned in the actuation map from this the respective Adjustment speed determined and used to operate the control element will. This relatively simple measure makes it possible to always have such an adjustment speed to choose which @ is optimal or
möglichst wenig ungünstig ist. Hierdurch Können Seispielsweise besonders verbrauchsungünstige Kennfeldbereiche, ferner Lastwechselstößo und@dergleichen mehr vermieden werden, was mit einer einzigen konstanten Verstellgeschwindigkeit nicht möglich ist.is as little unfavorable as possible. This makes him special, for example Low-consumption map areas, also load change shock and @ the like more can be avoided, which cannot be achieved with a single constant adjustment speed is possible.
So kann beispielsweise bei einem bai konstanter Solldrehzahl aurtretenden Drehzahlabfall die Anwendung einer bestimmten mittleren Verstellgeschwindigkeit unzureichend sein und zu einem Motorstillstand führen, der nur durch Anwendung einer möglichst großen Verstellgeschwindigkeit zu vermeiden ist. Andererseits kann es zur Vermeidung von Lastwechselstößen zweckmäßig sein, eine möglichst kleine Verstellgeschwindigkeit anzuwenden. Für viele weitere Betriebsvorgänge ist es dagegen zweckmäßig, die Größe der Verstellgeschwindigkeit von der Größte der Drehzahl-Abweichung abhängig zu machen, um ein möglichst gutes Betriebsverhalten zu erzielen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird daher die jeweils günstigste Verstellgaschwindigkeit in Abhängigkeit von den genannten ermittelten Betriebsparametern bestimmt.Thus, for example, a setpoint speed that is almost constant can occur Speed drop the application of a certain mean adjustment speed may be inadequate and lead to an engine standstill that can only be achieved by using a as large as possible Adjustment speed is to be avoided. on the other hand it may be useful to avoid load change surges to be as small as possible Adjustment speed apply. It is against it for many other operational processes expedient, the size of the adjustment speed from the largest of the speed deviation to make dependent in order to achieve the best possible operating behavior. As part of the present invention is therefore the most favorable adjustment speed determined as a function of the determined operating parameters mentioned.
In weiterer Ausgestaltung ist es bevorzugt, daß eine Begrenzung des im Betrieb auftretenden minimalen Saugrohrunterdrucks durchgeführt wird. Dabei kann ein konstanter oder ein von der Motordrehzahl und/oder anderen Parametern, wie dem Drosselklappenwinkel, abhängiger variabler minimaler Saugrohrunterdruck als Grenzt wert benutzt werden. Diese Unterdruckbegrenzung verhindert beispielsweise bei einer Bergfahrt in einem zu großen Gang ein weiteres öffnen der Drosselklappe, was nicht zu einem größeren Leistungsangebot, sondern nur zu einem höheren Kraftstoffverbrauch fuhren würde. Ein weiteres öffnen der Drosselklappe ist nur dann möglich, wenn der Grenzwert des Saugrohrunterdrucks wieder unterst schritten wird, also im vorliegenden Fall beim Einschalten eines niedrigeren Gangs. Beim Erreichen des Grenzwerts wird somit die Verstellgeschwindigkeit in ausreichender Weise herabgesetzt oder zu Null gemacht, bis andere Betriebsbedingungen vorliegen. Während ein konstanter Grenzwert in besonders einfacher Weise zu berücksichtigen i3t, kann es für viele Fälle zweckmäßiger sein, den Grenzwert variabel zu gestalten und von irgendwelchen Betriebsparametern abhängig zu machen.In a further embodiment, it is preferred that a limitation of the minimum intake manifold vacuum occurring during operation is carried out. Here can a constant one or one of the engine speed and / or other parameters such as that Throttle valve angle, dependent variable minimum intake manifold vacuum as limit worth using. This vacuum limitation prevents, for example, in a Ascent in a gear that is too large, another open the throttle valve, which is not to a greater range of services, but only to higher fuel consumption would drive. The throttle valve can only be opened further if the Limit value of the intake manifold vacuum is again undershot, so in the present Fall when engaging a lower gear. When the limit value is reached, thus the adjustment speed is reduced sufficiently or to zero made until other operating conditions exist. While a constant limit To take into account i3t in a particularly simple manner, it can be more expedient in many cases be to make the limit variable and of any operating parameters to make dependent.
Ferner ist es möglich, daß die Verstellgeschwindigkeit von weiteran Betriebsparametern, wie der Motortemperatur, abhängig gemacht wird. Hierdurch wird beispielsweise berücksichtigt, daß das Betriebsverhalten eines kalten Motors völlig anders als dasjenige eines warmen Motors ist und daß somit die Verstellgeschwindigkeit durch Berücksichtigung der jeweiligen Motortemperatur optimiert werden kann.It is also possible that the adjustment speed from further on Operating parameters, such as the engine temperature, is made dependent. This will for example, takes into account that the performance of a cold engine is completely is different from that of a warm engine and that therefore the adjustment speed can be optimized by taking into account the respective engine temperature.
Bei einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, daß eine konstante minimale Verstellgeschwindigkeit, eine konstante maximale Vers-tellgeschwindigkeit und eine von der Sollwert-Istwert-Abweichung abnängige variable mittlere Verstellgeschwindigkeit für das Steuerelement benutzt werden. Abgesehen davon, daß beispielsweise auch weitere konst@nte mittlere Verstellgeschwindigkeiten benutzt werden Kannen, hat sich die genannte Auf teilung dar Verstellgeschwindigkeiten als besonders zweckmäßig erwiesen. Dabei können die maximalen und minimalen Verstellgeschwindigkeiten gegebenenfalls als obere und untere Grenzwerte dar variablen Verstellgeschwindigkeit angesehen werdn, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist, da diese konstanten Verstellgeschwindigkeiten mit Abstand auch außerhalb des Übersteichungsbereiches der variablen Verstellgeschwindigkeit liegen können.In a practical embodiment of the method according to the invention it is preferred that a constant minimum adjustment speed, a constant maximum adjustment speed and one that is dependent on the setpoint / actual value deviation variable mean adjustment speed can be used for the control element. Apart from the fact that, for example, other constant mean adjustment speeds cans are used, the above-mentioned division has shown adjustment speeds proved to be particularly useful. The maximum and minimum adjustment speeds if necessary, as upper and lower limit values represent the variable adjustment speed can be viewed, but this is not absolutely necessary as these are constant Adjustment speeds with a distance also outside the overreach area the variable adjustment speed can lie.
x/für bestimmte Anwendungsfälle In weiterer Ausgestaltung hat es sichx/als bevorzugt erwiesen, daß folgende Varstellgeschwindigkeiten benutzt werden: a) Bei ausreichend kleinen zeitlichen Sollwert- und Istwertänderungen innerhalb zweier zugeordneter Totzonen eine von der Drehzahlabweichung abhängige Verstellgeschwindigkeit; b) bei kleinen zeitlichen Istwertänderungen innerhalb der Istwart- Tot zone sowie zeitlichen Sollwertänderungen außerhalb der Sollwert-Totzone die minimale Verstellgeschwindigkeit; c) bei kleinen zeitlichen Sollwertänderungen innerhalb der Sollwert-Totzone zowie zeitlichen Istwertänderungen außerhalb der Istwert-Totzone die maximale Verstellgeschwindigkeit, falls die Drehzahlabweichung größer/gleich Null ist, und eine von der Drehzahlabweichung abhängige Verstellgeschwindigkeit, falls die Drehzahlabweichung kleiner/gleich Null ist; d) bei einer Drehzahlabweichung größer/gleich Null außerhalb der beiden Totzonen eine von der Drehzahlabweichung abhängende Verstellgeschwindigkeit und nur dann die minimale Verstellgeschwindigkeit, wenn die Sollwertänderung positiv und die Istwertänderung negativ sind, und e) bei einer Drehzahlabweichung kleiner/gleich Null außerhalb der beiden Totzonen die m@nimale Verstellgeschwindigkeit. x / for certain applications. In a further embodiment, it has It has proven to be preferred that the following adjustment speeds are used: a) With sufficiently small temporal changes in setpoint and actual value within two assigned dead zones an adjustment speed dependent on the speed deviation; b) in the case of small changes in the actual value over time within the actual maintenance Dead zone as well as temporal setpoint changes outside the setpoint dead zone the minimum Adjustment speed; c) for small temporal changes in the setpoint within the setpoint dead zone and temporal actual value changes outside the actual value dead zone the maximum adjustment speed if the speed deviation is greater than / equal to Is zero, and an adjustment speed dependent on the speed deviation, if the speed deviation is less than or equal to zero; d) in the event of a speed deviation greater than / equal to zero outside of the two dead zones one of the speed deviation dependent adjustment speed and only then the minimum adjustment speed, if the setpoint change is positive and the actual value change is negative, and e) at a speed deviation less than / equal to zero outside the two dead zones is the minimum Adjustment speed.
Eine Berücksichtigung dieses Betätigungskennfeldes hat sich im praktischen Betrieb als besondere zw@ckmäßig erwiesen, und zwar sowohl hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs als auch hinsichtlich des Fahrkomforts sowie der Fahrieistungswerte. Es ist ersichtlich, daß sich die Betätigungsfelder für positive und negative Drehzahlabweichungen relativ stark voneinander unterscheiden. Nur so ist es möglich, optimale Betriebsbedingungen einzuhalten.A consideration of this operating map has proven in practice Operation proved to be particularly expedient, both in terms of fuel consumption as well as in terms of driving comfort and driving performance values. It can be seen that the fields of activity for positive and negative speed deviations are relative differ greatly from each other. This is the only way to achieve optimal operating conditions to be observed.
Grundsätzlich ist es möglich, eine zur Drehzahlabweichung proportionale variable Verstellgeschwindigkeit zu benutzen. Stattdessen ist es jedoch auch möglich, daß eine von der Drehzahlabweichung nichtlinear, über- und/oder unterproportional abhängige Verstellgeschwindigkeit benutzt wird. Die jeweils zu wählende Abhängigkeit der variablen Verstellgeschwindigkeit hängt unter anderem von verschiedenen fahrzeug- sowie einsatzspezifischen Bedingungen ab und kann unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebsverhältnisse oder Betriebswünsche optimiert werden.In principle, it is possible to use a speed that is proportional to the speed deviation to use variable adjustment speed. Instead, however, it is also possible that one of the speed deviation is non-linear, disproportionate and / or disproportionate dependent adjustment speed is used. The dependency to be chosen in each case the variable adjustment speed depends, among other things, on various vehicle as well as application-specific conditions and can take into account the respective Operating conditions or operational requirements can be optimized.
Ferner ist es möglich, als Drehzahlabweichung die Drehzahldifferenz, den Drehzahlquotienten oder eine entsprechende Drehzahlvergleichsgröße zu benutzen. Je nach Art dor gewählten Drehzahlvergleichagröße kann hierdurch die Art der Abhängigkeit der Verstellgeschwindigkeit von der Drehzahlabweichung beeinflußt werden, beispielsweise linear odar nichtlinear anhängig gemacht werden.It is also possible to use the speed difference as the speed deviation, to use the speed quotient or a corresponding speed comparison variable. Depending on the type of speed comparison variable selected, this can determine the type of dependency the adjustment speed can be influenced by the speed deviation, for example be made linear or non-linear.
X/je nnch Art des StelLmotors In weiterer Ausgestaltung kann esx/zweckmäßig sein, daß die mouentane Position des Steuerelements, wie der Drosselklappenwinkel, zur -inittlung der Verstellgeschwindigkeit und/oder das Varsteilweges des Steuer@lements herangezogen wird. n diesem Zusammenhang kann es beispielsweise zweckmäßig sein, im leerlaufnahen Bereich gegenüber dem leerlauffernen Bereich eine besonders große Verstellgeschwindigkeit zu wählen, falls bei konstantem Sollwert ein lastbedingtes Abfallon des Istwertes auftritt. Durch diese Maßnahme kann gegebenenfalls ein Motorstillstand vermidden werden, wozu überdies ein besonders großer Verstellweg zweckmäßig aoin kann, der möglicherweise in anderen Betriebspunkten, wie bei anderen Drosselklappenwinkeln, nicht orforderlich ist. X / depending on the type of actuator. In a further embodiment, it can be useful be that the mouentane position of the control, such as the throttle angle, for determining the adjustment speed and / or the partial path of the control element is used. In this context it can be useful, for example, in the area close to idling compared to the area far from idling, a particularly large one Adjustment speed to be selected, if a load-related one at a constant setpoint Decrease in the actual value occurs. This measure can cause the engine to come to a standstill if necessary are vermidden, for which purpose a particularly large adjustment path is also useful can, which may be in other operating points, such as at other throttle valve angles, is not required.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es somit möglich, das variable Steuerelement eines elektronischen Gaspedals in Abhängigkeit von den jeweiligen BetriabszustanAen immer so zu verstellen, daß sich ein optimales Betriebsverhalten und ein möglichst kleiner Kraftstoffverbrauch ergeben. Hierbei werden für die Versteliung des Steuerelements unterschiedliche Verstellgeschwindigkeiten benutzt, die in AbhEngigkeit von gemessenen Betriebsparametern gewählt werden.The method according to the invention therefore makes it possible to use the variable Control of an electronic accelerator pedal depending on the respective Operational states must always be adjusted in such a way that optimum operating behavior is achieved and one possible result in low fuel consumption. Here different adjustment speeds are used for adjusting the control element used, which are selected depending on the measured operating parameters.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 - eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Einrichtung in einer schematischen Gesamtansicht, Figur 2 - in einem Blockschaltbild einen Speicher zum Speichern eines Betätigungskennfeldes und zum Abrufen der jeweile optimalen Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von mehreren eingegebenen Betriebsparametern, Figur 3 - ein Betätigungskennfeld für den Bereich positiver Drehzahlabweichungen (Sollwert größer/gleich Istwert) und Figur 4 - ein Betätigungskennfeld für den Bereich negativer Drehzahlabweichungen (Sollwert kleiner/gleich Istwert).The invention is explained below with reference to various drawings explained in more detail. They show: FIG. 1 - one according to the method according to the invention working device in a schematic overall view, Figure 2 - in one Block diagram of a memory for storing an actuation map and for Calling up the respective optimal adjustment speed depending on several entered operating parameters, Figure 3 - an actuation map for the area positive speed deviations (setpoint greater than / equal to actual value) and Figure 4 - a Actuation map for the range of negative speed deviations (setpoint less than / equal to Actual value).
Bei der Einrichtung aus Figur 1 werden einem zentralen Steuergerät 10 mehrere Eingangssignale zugeführt. Zum einen beeinflußt ein willkürlich betätigbares Gaspedal 12 den Schleifer eines vom Steuergerät 10 stromversorgten Potentiometers 14, und das hierbei erhaltene variable Signal, das über eine Leitung 16 dem Steuergerät 10 zugeführt wird, ist ein Maß für die Stellung des Gaspedals 12 und somit für den erwünschten Sollwert der Motordrehzahl. Dieser Sollwert wird in dem zentralen Steuergerät 10 verarbeitet. Zum anderen gelangt ein den Istwert der Motordrehzahl repräsentierendes Signal von einem Unterbrecher 18 eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors über eine Leitung 20 zu dem zentralen Steuergerät 1Q, um ebenfalls in diesem verarbeitet zu werden. Und schließlich wird der Unterdruck in einem Saugrohr 2 des nicht dargostellton Verbrennungsmotors mittels eines Unterdruckmessers 24 erfaßt und ebenfalls in Form eines elektrischen Signals über eine Leitung 26 dem zentralen Steuergerät 10 zugeführt, um zumindest in Verbindung mit den Sollwert- und Istwert-Signalen sowie in Verbindung mit hiervon abgeleiteten Grössen weiterverarbeitet zu werdcn.In the device from FIG. 1, a central control unit 10 several input signals are supplied. On the one hand, an arbitrarily actuatable one influences Accelerator pedal 12 the wiper of a potentiometer supplied with power by the control unit 10 14, and the variable signal obtained in this way, which is sent via a line 16 to the control unit 10 is supplied, is a measure of the position of the accelerator pedal 12 and thus for the desired setpoint of the engine speed. This setpoint is in the central control unit 10 processed. On the other hand, there is a value that represents the actual value of the engine speed Signal from an interrupter 18 of an internal combustion engine, not shown a line 20 to the central control unit 1Q to also be processed in this to will. And finally, the negative pressure in a suction pipe 2 of the not dargostellton Internal combustion engine detected by means of a vacuum gauge 24 and also in the form an electrical signal is fed to the central control unit 10 via a line 26, at least in connection with the setpoint and actual value signals as well as in connection to be further processed with quantities derived from this.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Stellung eines als ########-Drosselklappe ausgebildeten Steuerelements 23 durch einen elektromotorischen Stellmotor 30 verstellt, der über Leitungen 32 von dem zentralen Steuergerät 10 entsprechend angesteuert wird. wann es sich bei dem Stellmotor 30 um einen solchen handelt, dessen Drehgeschwindigkeit von der Eingangsspannung an den Leitungen 32 abhängt, gibt das zentrale Steuergerät 10 die Ansteuerung für den Stellmotor in Zorm eines spannungsvariablen Ausgangssignalz ab. Wenn dagegen der Stellmotor 30 ein Schrittmotor ist, wird die Verstellgeschwindigkeit des Steuerelements 28 dadurch verändert, daß das zentrale Steuergerät 10 den Stellmotor 30 mit Impulzfolgen versieht, deren Impulsfolgefrequenzen entsprechend der erwünschten Verstellgeschwindigkeit variabel sind. Auch kann ein Stellmotor 30 mit konstanter Stellgeschwindigkeit benutzt werden, der so lange läuft, wie ein Ansteuerimpuls anliegt, und der mit längenvariablen Ansteuerimpulzen beaufschlagt wird.In the illustrated embodiment, the position of a ######## - Throttle valve formed control element 23 by an electromotive Adjusted servomotor 30, which via lines 32 from the central control unit 10 is controlled accordingly. when the servomotor 30 is such whose speed of rotation depends on the input voltage on lines 32 depends, the central control unit 10 is the control for the servomotor in Zorm of a voltage-variable output signalz. If, on the other hand, the servomotor 30 is a stepping motor, the adjustment speed of the control element 28 is thereby changed that the central control unit 10 provides the servomotor 30 with pulse sequences, their pulse repetition frequencies according to the desired adjustment speed are variable. A servomotor 30 with a constant actuating speed can also be used that runs as long as there is a control pulse and that with variable length Control pulses is applied.
ei der Einrichtung aus Figur 1 ist alternativ dargestellt, daß die jeweilige Stellung des Steuerelements 2U, also beispielsweise der Drosselklappenwinkel, über ein Potentiometer 34 erfaßt und in Form oines elektrischen Signals über Leitungen 3b ebenfalls dem zentralen Steuergerät 10 eingegeben werden kann. Abgesehen davon, daß hierdurch grundsätzlich auch eine Regelung der Stellmotor - Verstellgeschwindigkeit möglich ist, kann hierdurch die jeweilige Anfangsstellung des Steuerelements 28 benutzt werden, um auch in Abhängigkeit hiervon die Verstellgeschwindigkeit des Steuerelements 28 zu optimieren.ei the device of Figure 1 is alternatively shown that the respective position of the control element 2U, for example the throttle valve angle, detected via a potentiometer 34 and in the form of an electrical signal via lines 3b also the central control unit 10 can be entered. Apart from the fact that this basically also regulates the servomotor - Adjustment speed is possible, the respective starting position can thereby of the control element 28 can also be used as a function of the adjustment speed of the control element 28 to optimize.
In nicht näher dargestellter Weise können im Bedarfsfall auch weitere Betriebsparameter, wie die Motortemperatur, gemessen und in Form elektrischer Signale zusätzlich dem Steuergerät 10 eine geben werden.In a manner not shown in detail, more can also be used if necessary Operating parameters, such as engine temperature, measured and in the form of electrical signals will also give the control unit 10 a.
In dem zentralen Steuergerät 10 wird in Abhängigkeit von den ein gegebenen Betriebsgrößen, also insbesondere in Abhängigkeit von dem Sollwert nS der Motordrehzahl, dem Istwert nI der Motordrehzahl sowie dem Saugrohrunterdruck pU und gegebenenfalls weiterer -Parameter P die jeweils günstigste Verstellgeschwindigkeit v für den Stellmotor 30 bestimmt. Gemäß er schematischen Darstellung in Figur 2 werden außer den genannten Größen aus dem Sollwert n5 und dem Istwert nI in nicht näher dargestellter weise in dem zentralenSteuergerät 10 noch folgende Größen bestimmt: zeitliche Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertez, zeitliche Änderungsgeschwindigkeit des Istwertes und die Drehzahlabweichung A als Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Motordrehzahl Gemäß Figur 2 können alle diese Werte den Eingängen eines Speichers 38 zugeführt werden, und zwar im vorliegenden Fall der Sollwert einem Eingang 40, die zeitliche Anderungsgeschwindigkeit des Schwertes einem Eingang 42, der Istwert einem Eingang 44, die zeitliche Änderungsgeschwindigkeit des Istwertes einem Eingang 46, die Drehzahlabweichung in Form einer Drehzahldifferenz einem Eingang 48 ar Saugrohrunterdruck einem Eingang 50 und eventuelle weitere Parameter P einem oder mehreren Eingängen 52.In the central control unit 10 is a given depending on the Operating variables, i.e. in particular as a function of the setpoint nS of the engine speed, the actual value nI of the engine speed and the intake manifold vacuum pU and, if applicable further parameters P the most favorable adjustment speed v for the servomotor 30 determined. According to the schematic illustration in FIG. 2, in addition to those mentioned Variables from the nominal value n5 and the actual value nI in a manner not shown the following variables are also determined in the central control unit 10: rate of change over time of the setpoint z, the rate of change over time of the actual value and the speed deviation A as the difference between the target value and the actual value of the engine speed according to FIG 2, all of these values can be fed to the inputs of a memory 38, and although in the present case the setpoint value to an input 40, the rate of change over time of the sword an input 42, the actual value an input 44, the rate of change over time of the actual value to an input 46, the speed deviation in the form of a speed difference one Input 48 ar intake manifold vacuum an input 50 and any other parameters P one or more inputs 52.
Der Speicher 33 beinhaltet ein Betätigungskennfeld, in dem die jeweils günstigste Verstellgeschwindigkeit zur das Steuerelement 28 aus Figur 1 in Abhängigkeit von diesen Parametern gespaichert ist und an einem Ausgang 54 zur VerfUgung gestellt weraen kann.The memory 33 contains an actuation map in which each the most favorable adjustment speed for the control element 28 from FIG. 1 as a function of of these parameters is stored and made available at an output 54 weraen.
3ei dem in den Figuren 3 und 9 geschilderten Ausfdhrungsbeispiel kann die Verstellgeschwindigkeit v einer konstanten minimalen Verstellgeschwindigkeit zur einer konstanten maximalen Verstellgeschwindigkeit vmax oder einer von der Drehzahlabweichung A abhängenden variablen Verstellgeschwindigkeit v(A) entsprechen.3 in the exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 9 the adjustment speed v of a constant minimum adjustment speed for a constant maximum adjustment speed vmax or one of the speed deviation A dependent variable adjustment speed v (A) correspond.
Sobald der minimale Grenzwert des Saugrohrunterdrucks erreicht oder unterschritten wird, kann das Ausgangssignal am Ausgang 54 erst wieder erstellt werden, wenn der Gronzwert wieder unterschritten ist, also beispielsweise nach Einlegen eines kleineren Getriebegangs.As soon as the minimum limit value of the intake manifold vacuum is reached or is not reached, the output signal at output 54 can only be created again when the value falls below the Gronz value again, for example after insertion a smaller gear.
In den Figuren 3 und 4 3ind ür verschiedene Betriebszustände zwei Betätigungskennfelder dargestellt, die in rechtwinkligen Koordinatenkreuzen die Abhängigkeit der Verstellgeschwindigkeit von den zeitlichen Knderungsgeschwindigkeiten der Soll- und Istwerte beinhalten. Während Figur 3 für eine positive Drehzahlabweichung A größer/gleich Null gilt, betrifft Figur 4 den Fall einer Drehzahlabweichung A kleiner/gleich Null. In beiden 3etätigungsfeldern sind die Zoordinaten für die zeitlichen oder rungsgeschwindigkeiten des Sollwertes und des Istwertes jeweils von gestrichelt dargestellten Totzonen umgeben, die sich in einer zentralen Konstantzone 56 beider zeitlicher Änderungsgeschwindigkeiten kreuzen.In FIGS. 3 and 4 there are two different operating states Actuation maps shown in right-angled coordinate crosses the Dependence of the adjustment speed on the rate of change over time which contain setpoints and actual values. While Figure 3 for a positive speed deviation A is greater than / equal to zero, FIG. 4 relates to the case of a speed deviation A. less than / equal to zero. The zoom data for the temporal or approximation speeds of the setpoint and the actual value each from dashed shown dead zones, which are in a central constant zone 56 of both the rate of change over time.
Es ist festzustellen, daß die Figuren 3 und 4 keinerlei Aussage über die Größe des Verstellweges des Steuerelements 28 sowie di Begrenzung des Saugrohruntc-rdruc.k s und oventuelle Abhängigkeiten von weiteren Parametern, sondern lediglich die Abhängigkeit der 1 Verstellgeschwindigkeit von den zeitlichen Änderungsgeschwindigkeiten sowie der Drehzahlabweichung beinhalten. Insoweit stellen die Figuren 3 und 4 die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Zusammenhänge- dar, ohne jedoch auf alle Einzelheiten ainzugehen, die durch entsprechende Berücksichtigungen im Speicher 38 oder in anderen Teilen des zentralen Steuergeräts 10 in das vorliegende Verfahren eingehen können. Dieses gilt beispielsweise auch für die Einbeziehung der jeweiligen Stellung des Steuerelements 28, also beispielsweise des Drosselklappenwinkels.It should be noted that FIGS. 3 and 4 do not make any statements about the size of the adjustment path of the control element 28 and the limitation of the Saugrohruntc-rdruc.k s and possible dependencies on further parameters, only the dependency the 1 adjustment speed from the temporal change speeds as well the speed deviation. In this respect, Figures 3 and 4 represent the for the present invention is essential relationships, but without all Details go into that by taking appropriate account in memory 38 or in other parts of the central control unit 10 in the present method can enter. This also applies, for example, to the inclusion of the respective Position of the control element 28, for example the throttle valve angle.
Gemäß den Figuren 3 und 4 ist im Kreuzungsbereich 56 der beiden Totzonen der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeiten von Sollwert und Istwert eine von der Drehzahlabweichung A abhängige variable Verstellgeschwindigkeit v(A) zu verwenden, die notwendigerweise zu Null wird, wenn Sollwert und Istwert konstant sind.According to FIGS. 3 and 4, the two dead zones are in the intersection area 56 the rate of change of setpoint and actual value over time is one of the Speed deviation A dependent variable adjustment speed v (A) to be used, which necessarily becomes zero when the setpoint and actual value are constant.
Die nachfolgend beschriebenen Verstellgeschwindigkeiten sind bei spielhaft für ein Frontantriebsfahrzeug mit ca. 50 kW Leistung.The adjustment speeds described below are exemplary for a front-wheel drive vehicle with approx. 50 kW power.
Für andere Fahrzeug-Motor-Konzepte sind andere Verstellgeschwindigkeiten g@gebenenfalls günstiger.Other adjustment speeds are used for other vehicle-engine concepts g @ may be cheaper.
Aus Figur 3 ergeben sich für den Fall einer positiven Drehzahlab weichung A für die einzelnen Bereiche bzw. Felder folgende Verstellgeschwindigkeiten: 58 - vmax; 60 - v(A) ; 62/64 - vmin; 66 -vmax; 68 - v(A); 70 - vmin; 72 - v(A).From Figure 3 result in the case of a positive speed deviation A the following adjustment speeds for the individual areas or fields: 58 - vmax; 60 - v (A); 62/64 - vmin; 66 -vmax; 68 - v (A); 70 - vmin; 72 - v (A).
Entsprechend ergeben sich aus Figur 4 für den Fall einer negativen Drehzahlabweichung A folgende Verstellgeschwindigkeiten für die einzelnen Bereiche: 74 - v(A); 76 - vmin; 78 - vmin; 80 -vmin; 82 - v(A); 84 - vmin; 86 - Imin; 88 - vmin.Correspondingly, FIG. 4 shows for the case of a negative one Speed deviation A the following adjustment speeds for the individual areas: 74 - v (A); 76 - vmin; 78 - vmin; 80 -vmin; 82 - v (A); 84 - vmin; 86 - imine; 88 - vmin.
Nachfolgend werden einige Betriebsfälle in beispielhafter Weise näher erläutert: Bei einer Bergfahrt mit einem zu großen Getriebegang wird die Drosselklappe nur so weit geöffnet, bis ein minimaler Saugrohrunterdruck als Grenzwert erreicht ist; danach bleiDt die Drosselklappe stehen. Ein weiteres Öffnen der Drosselklappe ist nur möglich, wenn ein niedrigerer Gang gewählt wird, da dann wegen der größeren Motordrehzahl (bei gleichbleibender Fahrzeuggeschwindigkeit im Moment des Schaltens) der Saugrohrunterdruck wieder ansteigt und der Grenzwert unterschritten wird. Die Drosselklappe öffnet sich in diesem neuen Gang wiederum so weit, bis der minimale Saugrohrunterdruck erneut erreicht wird. Auf diese Weise werden verbrauchsungünstige Kennfeldbereiche vermieden, dia lediglich zu einer Steigerung des raftstoffverbrauchs.una nicht zu einer maßgeblichen Vergrößerung des Leistungsangebots führen. Wenn bei dar Bergfahrt ein Drehzahlabfall bei konstanter Solldrehzahl erfolgt, wird das Steuerelement unter Berücksichtigung der geschilderten Saugrohrunterdruck-Begrenzung jeweils mit maximaler Verstellgeschwindigkeit geöffnet.Below are some operational cases in an exemplary manner closer explained: When driving uphill with a gear that is too high, the throttle valve will only open until a minimum intake manifold vacuum is reached as a limit value is; then the throttle valve stops. Another opening of the throttle is only possible if a lower gear is selected, because then because of the larger one Engine speed (at constant vehicle speed at the moment of shifting) the intake manifold vacuum rises again and the value falls below the limit. the In this new gear, the throttle valve opens again until the minimum Intake manifold vacuum is reached again. In this way, it will be economical in terms of consumption Map areas avoided, which only leads to an increase in fuel consumption do not lead to a significant increase in the range of services. If at The control element is activated if a speed decrease occurs at a constant target speed when driving uphill taking into account the described intake manifold vacuum limit in each case maximum adjustment speed open.
Entsprechendes gilt auch dann, wenn bei konstantem Leerlauf-Gas und nach Schub und Bremsen (der Istwert nI ist dann kleiner als der dem Leerlaufzustand entsprechende Sollwert nS) der Motor zum Stillstand neigt. Auch dann wird die Drosselkiappe wie bei der Bergfahrt mit maximaler Verstellgeschwindigkeit geöffnet, und as tritt hierbei praktisch keine Saugrohrunterdruck-Begrenzung ein.The same applies if, with constant idle gas and after coasting and braking (the actual value nI is then smaller than that of the idling state corresponding setpoint nS) the motor tends to stand still. Even then, the throttle valve will Open as when driving uphill with maximum adjustment speed, and he kicks practically no intake manifold vacuum limitation.
Demnach erfolgt die Anwendung der maximalen Verstellgeschwindigkeit vmax nur in den Kennfeld-Bereichen 58 und 66, also immer dann, wenn bei positiver Drehzahlabweichung ein Drehzahlabfall oder ein Drehzahlanstieg bei konstanter Solldrehzahl erfolgt.The maximum adjustment speed is used accordingly vmax only in the map areas 58 and 66, i.e. always when it is positive Speed deviation a speed drop or an increase in speed takes place at a constant target speed.
Demgegenüber erfolgt im Falle einer negativen Drehzahlabweichung A im Falle eines Drehzahlanstiegs oder eines Drehzahlabfalls bei konstanter Solldrehzahl eine Verstellung des Steuerelements 28 mit einer von der Drehzahlabweichung A abhängenden Verstellgeschwindigkeit v, wie es aus den Bereichen 74, 82 aus Figur 4 ersichtlich ist. Demnach schließt die Drosselklappe bei einer im Schub erfolgenden Talfahrt mit einer von der Drehzahlabweichung abhängenden Geschwindigkeit, also relativ langsam. Diese Abstimmung ermöglicht geringere Schadstoffemissionen bei gutem Fahrverhalten. Außerdem wird sich hierbei im praktischen Betrtseb wagen des allmählichen Übergangs zur Talfahrt kein spürbarer Nachtil zeigen. Der genannte Betriebszustand gilt auch dann, wenn im Schubbetrieb ein Abschalten von Verbrauchern erfolgt und demnach die Drehzahl anzusteigen neigt, was durch entsprechendes Schließen der Drosselklappe kompensiert wird.In contrast, in the case of a negative speed deviation, A takes place in the event of an increase in speed or a decrease in speed at a constant target speed an adjustment of the control element 28 with an adjustment depending on the speed deviation A. Adjustment speed v, as can be seen from the areas 74, 82 in FIG is. Accordingly, the throttle valve closes during a descent taking place in overrun at a speed that depends on the speed deviation, i.e. relatively slowly. This coordination enables lower pollutant emissions with good driving behavior. In addition, the gradual transition will be daring in practical terms show no noticeable disadvantage for the descent. The operating status mentioned also applies when loads are switched off in overrun mode and therefore the Speed tends to increase, which is achieved by closing the throttle valve accordingly is compensated.
Wenn bei veränderlichem Istwert sowie positiver Drehzahlabweichung der Sollwert vergrößert und somit das Fahrzeug beschleunigt wird, kann dieses auf zweierlei Art@erfolgen. Im Falle eines langsamen Treten. des Gaspedals erfolgt eine allmähliche Sollwert-Änderung gleichzeitig mit einer Nachführung der Ist-Drehzahl, wobei der Beschleunigungsvorgang umso schneller erfolgen soll, 3e größer die Drehzahlabweichung ist. Unter Berücksichtigung von Figur 3 wird hierbei nicht die minimale Verstellgeschwindigkeit Vmin benutzt, weil wegen des langsamen Tretens des Gaspedals der Beschleunigungsvorgang schon eingesetzt hat, wenn die jeweilig Bestimmung der von der Drehzahlabweichung abhängigen Varstellceechwindigoit v(A) erfolgt. Bei einer schnellen Gasbetätigung und einem nachfolgenden Stillhalten des Gaspedals wird dagegen mit der maximalen Verstellgeschwindigkeit vmax gearbeitet, was sich aus der Randbedingung der Bergfahrt ergibt.If there is a variable actual value and a positive speed deviation the setpoint is increased and thus the vehicle is accelerated, this can two kinds of @ occur. In the case of slow pedaling. the accelerator pedal is a Gradual change in setpoint simultaneously with tracking of the actual speed, whereby the acceleration process should take place faster, 3e greater the speed deviation is. Taking into account FIG. 3, the minimum adjustment speed is not used here Vmin is used because the acceleration process is due to the slow stepping of the accelerator pedal has already started if the respective determination of the Speed deviation dependent Varstellceechwindigoit v (A) takes place. With a quick one On the other hand, accelerator actuation and a subsequent holding still of the accelerator pedal is included the maximum adjustment speed vmax worked, which results from the boundary condition the ascent results.
Wenn bei veränderlichem Istwert sowie negativer Drehzahlabweichung, also im Schub, mehr oder weniger Gas gegeben wird, kann dieses ebenfalls langsam oder schnell erfolgen. Bei einer langsamen Betätigung des Gaspedals wird die minimale Verstellgeschwir.-digkait vmin benutzt, währand bei einer schnellen Gasbetätigung wegon der Randbedingung einer Talfahrt die von der Drehzahlabweichung abhängige Verstellgeschwindigkeit v(A) eingesetzt wird.If the actual value changes and the speed deviation is negative, So in thrust, more or less gas is given, this can also be slow or be done quickly. When the accelerator pedal is pressed slowly, the minimum Verstellgeschwir.-digkait vmin used, while the throttle is activated quickly away from the boundary condition of a descent, the one that depends on the speed deviation Adjustment speed v (A) is used.
Im Falle eines Beschleunigens und eines Verzögerns aus eier konstanten Fahrgeschwindigkeit heraus wird unabhängig davon, ob eine positive oder negative Drehzahlabweichung vorliegt, anfangs die minimale Verstellgeschwindigkeit vmin benutzt, damit keine positiven oder negativen Laststoßwechsel auftreten.In the case of acceleration and deceleration, out of bounds Driving speed will be out regardless of whether a positive or negative There is a speed deviation, initially the minimum adjustment speed vmin is used, so that no positive or negative load surge changes occur.
Die einzelnen Verstellgeschwindigkeiten für das Steuerelement 28 lassen sich für die verschiedenen Fahrbedingungen aus dem Betätigungskennfeldern dar Figuren 3 und 4 eindoutig ablesen und somit betriebsparameterabhängig bestimmen. Dabei können Korrekturparameter, wie die Motortemperatur, berücksichtigt werden. Außerdem kann gemäß der Darstellung in Figur 1 als weitere Größe der Droaselklappenwinksl zur Ermittlung der Verstellgeschwindigkeit und des Verstellweges herangezogen werden.Leave the individual adjustment speeds for the control element 28 Figures are shown for the various driving conditions from the actuation maps Read 3 and 4 clearly and thus determine depending on the operating parameters. Here you can Correction parameters, such as the engine temperature, are taken into account. Also can according to the illustration in Figure 1 as a further size of the Droaselklappenwinksl Determination of the adjustment speed and the adjustment path can be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem sehr zweckmäßigen sowie verbrauchsgünstigen Fahrverhalten und ermöglicht die Berücksichtigung vielfältiger Betriebsbdingungen, wie eine Schubabschaltung, eine Tempostat-Regelung, eine Lastwechsel-Dämpfung, eine motortemperaturabhängige Drehzahl- und Lastkorrektur, einen Betrieb des Stellmotors ohne Überschwingen des Stellgrößenwertes bei Beibehaltng der Regelgenauigkeit und dergleichen mehr.The inventive method leads to a very useful as well fuel-efficient driving behavior and enables the consideration more diverse Operating conditions, such as overrun fuel cut-off, cruise control, load change damping, a motor temperature-dependent speed and load correction, an operation of the servomotor without overshooting of the manipulated variable value while maintaining the control accuracy and the like more.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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