DE3223168A1

DE3223168A1 - Idle speed control device for internal combustion engines

Info

Publication number: DE3223168A1
Application number: DE19823223168
Authority: DE
Inventors: Georg 8431 Berg Haubner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-06-22
Filing date: 1982-06-22
Publication date: 1983-12-22

Abstract

The invention proposes an idle speed control device for internal combustion engines having a device (e.g. actuator) controlled by a microcomputer (10) and acting on the internal combustion engine to vary its speed. This variation can, for example, be effected by influencing the fuel/air mixture. Together with the internal combustion engine, the microcomputer forms a control circuit and, as a function of the actual engine speed signals applied and, if required, of further influencing variables, calculates in parallel an engine speed value and an output control signal sequence for the said device (17). This control signal sequence is output on the output side, likewise in parallel. The calculation of the engine speed value takes place in each case following sensor signal flanks and the calculation of a new control signal takes place following the subsequent control signal flank after which, depending on the duty cycle and/or the frequency for the control signal sequence, the larger interval relative to the subsequent control signal flank occurs. In the case of microcomputers without an interrupt and with a relatively slow processing time, this guarantees a rapid execution of the processing operations with the best possible exploitation of the available computation speed. <IMAGE>

Description

Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung für BrennkraftmaschinenIdle speed control device for internal combustion engines

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon solche Leerlau¢-drehzahlregeleinrichtungen aus der DE-OS 28 03 750 und der DE-OS 31 24 496 bekannt, bei der die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine einwirkende Vorrichtung eine Kraftstoffzumeßvorrichtung ist. Der Sollwert für die leerlaufdrehzahl und die Regelkomponenten (PID) für den Regler sind entweder in einem Speicher des Rechners enthalten oder werden durch externe Beschaltung rorgegeben. Wird nun zur Realisierung einer solchen Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung ein Mikrorechner verwendet, der entweder kein Interrupt und/oder keine schnelle Verarbeitungsei aufweist, so treten Probleme bei der Organsatin er Rechen- und Ausgabezyklen auf. 53 handelt sich dabei um den Mikrorechner Intel 80 21, @OP -20 (NS), TMS 1000 (Texas Instruments) und S 2000 (AMI).PRIOR ART The invention is based on an idle speed control device for internal combustion engines according to the preamble of the main claim. There are already those Idle speed control devices from DE-OS 28 03 750 and DE-OS 31 24 496 known, in which the speed-changing acting on the internal combustion engine Device is a fuel metering device. The setpoint for the idle speed and the control components (PID) for the controller are either in a memory of the Computer or are given by external wiring. Now becomes the Realization of such an idle speed control device uses a microcomputer, which has either no interrupt and / or no fast processing, so problems arise with the organ sate of the computation and output cycles. 53 acts the microcomputer Intel 80 21, @OP -20 (NS), TMS 1000 (Texas Instruments) and S 2000 (AMI).

Dabei kann beispielsweise unter einer schnellen @erarbeitungszeit ein Maschinenzyklus (Instruction Cycle) von unter 2,5 µs angesehen werden.Here, for example, under a fast @working time a Machine cycle (instruction cycle) of less than 2.5 µs.

Vorteile der Erfindung Die erflndungsgemäße Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Mikrorechner die Drehzahlmessung, die Ausgabe von Impulsen auf ein Stellgliea und das Abarbeiten des Betriebsprogramms zur 3erechnung dieser Impulse parallel erfolgen. Der Mikrorechner ist dabei ständig mit der Impulsausgabe beschäftigt und wartet dabei auf Drehzahlimpulse. Ist ein Drehzahlimpuls erfaßt, erfolgt in der nächsten Impuls- bzw. Pausenzeit (in Abhängigkeit davon, welche länger ist) die Abarbeitung des 3etriebsprogramms.Advantages of the Invention The idle speed control device according to the invention with the characterizing feature of the main claim has the advantage that the microcomputer the speed measurement, the output of pulses to an actuator and the processing of the operating program for the calculation of these pulses take place in parallel. The microcomputer is constantly busy with the pulse output and waits for speed pulses. If a speed pulse is detected, the next pulse or pause time (in Depending on which is longer) the processing of the operating program.

Da das gesamte System über die Drehzahl zeitgeführt ist, wird kein Interrupt benötigt, und es wird eine sehr schnelle Rechenzeit erreicht.Since the entire system is time-controlled via the speed, there will be no Interrupt is required and a very fast computing time is achieved.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the idle speed control device specified in the main claim possible.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 7eichnung dargestellt und in der nachfolgenden 3eschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur " ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels, Figur 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise und Figur 3 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Organisation von Rechenzeien und Signalausgaben.DRAWING An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It show figure "is a block diagram of the exemplary embodiment, FIG. 2 is a flow chart for explanation the mode of operation and FIG. 3 a signal diagram to explain the organization of calculation lines and signal outputs.

Bescnreioung des Ausführungsbeispiels In aem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Mikrorechner 10 dargestellt, der in bekannter Weise eine zentrale Recheneinheit 11, Festwertspeicher ROM) 12, Arbeitsspeicher (RAM) 13 sowie eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 1@ aufweist. Diese Baugruppen sind untereinander über ein Bussystem 15 verbunden. Der Eingabe/Ausgabe-Einheit '4 sind ein temperaturabhängiges Signal T sowie ein drehzahlabhängiges Signal n zugeführt. Weiterhin sind 11 Pin-Anschiüsse vorgesehen, an die durch Pin-Programmierung die Zahlenwerte 1 bis Z3 anlegbar sind. Dabei ist Zi ein 6-Bit-Datenwort an den Pins 1 bis 6 zur externen tTorgabe des Leerlaufdrehzahl-Sollwerts, Z2 ein 3-Bit-Datenwort an den Pins 7 bis 9 zur externen Vorgabe des Regelverhaltens (P I D) und Z3 ein 2-Bit-Datenwort an den Pins 10 und 11 zur externen Vorgabe unterschiedlicher gewünschter Ausgangssignalfolgen für verschiedene Arten von Stellgliedern. Die Pin-Programmierung erfolgt in der Weise, da die Datenworte durch Anlagen eines C- bzw. eines 1-Signals an die einzelnen ?ins erzeugt wird. Dies kann entweder huber Schalter oder huber fest Anschlüssee erfolgen.Description of the exemplary embodiment In aem shown in FIG Embodiment, a microcomputer 10 is shown, which in a known manner a central processing unit 11, read-only memory ROM) 12, main memory (RAM) 13 and an input / output unit 1 @. These assemblies are among each other connected via a bus system 15. The input / output unit '4 are temperature-dependent Signal T and a speed-dependent signal n are supplied. There are also 11 pin connections provided, to which the numerical values 1 to Z3 can be applied through pin programming. Zi is a 6-bit data word at pins 1 to 6 for the external tTor input of the idle speed setpoint, Z2 a 3-bit data word at pins 7 to 9 for external specification of the control behavior (P I D) and Z3 a 2-bit data word at pins 10 and 11 for external specification of different desired output signal sequences for different types of actuators. The pin programming takes place in such a way that the data words are created by attaching a C or a 1 signal to the individual? ins is generated. This can be either hub switch or hub permanent connections are made.

Ein S Steuerausgang 16 des Mikrorechners 1v steuert eine Vorrichtung 17, die drehzahlverändernd auf ei ne Brenn-Kraftmaschine einwirkt. Die Vorrichtung 1~ ist In der Figur als Stelllglied 18 dargestellt, durch das ein Bypaß 19 mIt Hilfe einer Klappe 23 verschiebbar ist. Dieser Bypaß 19 überbrückt eine Drosselklappe 21 im Luftansaugrohr 22 einer Brennkraftmaschine. Das Stellgli ei 8 kann .3. als Stellmagnet oder Stellmotor ausgebildet sein.A control output 16 of the microcomputer 1v controls a device 17, which acts to change the speed of an internal combustion engine. The device 1 ~ is shown in the figure as actuator 18 through which a bypass 19 with the aid a flap 23 is displaceable. This bypass 19 bridges a throttle valve 21 in the air intake pipe 22 of an internal combustion engine. The actuator 8 can .3. as Be designed solenoid or servomotor.

Genausogut könnte natürlich ein Magnetventil im Bypaß 19 vorgesehen sein. Weitere Möglichkeiten für die Realinierung einer Vorrichtung 17 sind z.B. gemäß dem angegebenen Stand der Technik die direkte Einwirkung auf die Drosselklappe 21 oder eine Einwirkung auf die Kraftstoffpumpe. Ein Magnetventil im Bypaß t9 sowie dessen Steuerung zur Leerlaufdrehzahlregelung ist in der 32-OS 27 49 369 beschrieben. Weitere Beispiele für die Vorrichtung 1? sind die Einwirkung auf die Steuerzeiten von Kraftstoffeinspritzventilen, oder eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung zur Veranderung des Zündzeitpunkts gemäß der DE-OS 28 45 284 und der DE-OS 28 45 285.A solenoid valve in the bypass could of course just as well 19th be provided. Further possibilities for the implementation of a device 17 are e.g. according to the stated state of the art, the direct effect on the Throttle valve 21 or an action on the fuel pump. A solenoid valve in bypass t9 and its control for idling speed regulation is in the 32-OS 27 49 369. Further examples of the device 1? are the action to the timing of fuel injectors, or an ignition timing controller for changing the ignition point according to DE-OS 28 45 284 and DE-OS 28 45 285.

In einer einfacheren Ausführungsform kann natürlich die Pin-Programmierung auch entfallen und durch intern im Mikrorechner gespeicherte Daten ersetzt werden.In a simpler embodiment, of course, the pin programming also omitted and replaced by data stored internally in the microcomputer.

Die prinzipielle Wirkungsweise des Verarbeitungsablaufs soll in folgendem anhand des in Figur 2 dargestellten Flußdiagramms erläutert werden. Nach dem Start der 3rennkraftmaschine (30) wird zunächst ein Drehzahlsignal n abgefragt (31j. Ist die Drehzahl kleiner als eine vorgegebene untere Grenzdrehzahl nl (32), so wird eine Steuersignalfolge mit konstantem Tastverhältnis, von stanter Frequenz oder konstantem seriellen Code (33) an das Stellglied 18 abgegeben. Dieses verbleibt somit wanrend des gesamten Startvorgangs in einer vorgegebenen Stellung. Ist der Startvorgang beendet @n wird größer als n1), so nimmt der Rechner seine eigentlichen Verarbeitungsvorgänge auf, indem er jeweils Drehzahlsignale n abfrägt (34) und entsprechend einen Drehzahlwert bestimmt. Parallel dazu werden Steuersignale erzeugt und an das Stellglied 18 abgegeben (36); und wiederum parallel dazu läuft das eigentliche Betriebsprogramm zur Festlegung dieser Steuersignale ab i solches Betriebsprogramm besteht notwendigerweise aus den Verfahrensschritten 1. Abfragen, ob Leerlaufdrehzahlregelung erfolgen soll, 2. Erfassung angelegter Einflußgrößen (z.B. Temperatur , 3. Sollwertvorgabe und gegebenenfalls Sollwertkorrektur in Abhängigkeit von Einflußgrößen, 4. Festlegung des Regelverhaltens (z.B.The basic mode of operation of the processing sequence is shown in the following are explained with reference to the flow chart shown in FIG. After the start the 3rennkraftmaschine (30) is initially queried a speed signal n (31j. Act the speed is less than a predetermined lower limit speed nl (32), then a control signal sequence with constant duty cycle, of constant frequency or constant serial code (33) delivered to the actuator 18. This remains thus during the entire starting process in a predetermined position. Is the Start process ended @n becomes greater than n1), so the computer takes its actual Processing operations by interrogating each speed signal n (34) and accordingly determines a speed value. In parallel, control signals are generated and sent to the Actuator 18 delivered (36); and in turn the actual operating program runs in parallel such an operating program necessarily exists to define these control signals from i the end the process steps 1. Query whether idle speed control should take place, 2. Acquisition of applied influencing variables (e.g. temperature, 3. setpoint specification and If necessary, setpoint correction depending on influencing variables, 4. Determination the control behavior (e.g.

3erechnung des Proportionalantei'ls bzw. des Integralanteils entsprechend den Drehzahldifferenzen, der Zeit und vergebener Parametern) und 5. Korrektur der Ausgangssteuersignalfolge. Eine Variation eines solchen Betriebsprogramms ist in vielfacher Weise möglich und beispielsweise aus dem eingangs angegebenen Stand der Technik bekannt.3 calculation of the proportional component or the integral component accordingly the speed differences, the time and assigned parameters) and 5. Correction of the Output control signal sequence. A variation of such an operating program is shown in in many ways possible and, for example, from the state of the above mentioned Technology known.

Figur 3 zeigt die zeitliche Führung der parallel ablaufenden Vorgänge: Drehzahlbestimmung (34, 35), Betriebsprogramm (37) und Ausgabe von Steuersignalen (36). Unter einem Drehzahlsignal n sind vier mögliche Steuersignalfolgen als Beispiele aufgeführt. Grundsätzlich erfolgt jeweils nach einer Anstiegsflanke (0/1) und (oder) einer Rdckflanke (1/0) eines Drehzahlsignals im Mikrorechner die Drehzahlbestimmung, deren Programmdurchlaufzeit jeweils als schmaler, schraffierter Streifen In Figur 3 dargestellt ist. Die benötigte Rechenzeit dafür ist so kurz, das sie entweder als Fehler in Kauf genommen oder gegebenenfalls auch berücksichtigt wird. Nach der durch die zweite Flanke eines Drehzahlsignals ausgelösten Rechenzeit für die Drehzahlbestimmung wird nun die darauffolgende Signalflanke eines Steuersignals abgewartet.Figure 3 shows the timing of the parallel processes: Speed determination (34, 35), operating program (37) and output of control signals (36). Under a speed signal n there are four possible control signal sequences as examples listed. Basically after a rising edge (0/1) and (or) a trailing edge (1/0) of a speed signal in the microcomputer the speed determination, their program execution time as a narrow, hatched strip in the figure 3 is shown. The computing time required for this is so short that you can either is accepted as an error or, if necessary, also taken into account. After Calculation time triggered by the second edge of a speed signal for determining the speed the next signal edge of a control signal is now awaited.

Diese Steuersignale sind als Signalfolgen ' bis @ dargestellt. Unabhängig davon, ob es sich dabei um eine Anstiegs- oder Rückflanke handelt, wird nun durch den Rechner erkannt, ob der Abstand zur nächsten Flanke größer der kleiner ist, als der Abstand zur verangegangenen Flanke. Nur dann, wenn der zu erwartende Abstand größer ist, wird das Betriebsprogramm ausgelöst, das als breite schraffierte Fläche dargestellt ist.These control signals are shown as signal sequences' to @. Independent whether it is a rising or a falling edge is now through the computer recognizes whether the distance to the next edge is greater or less, than the distance to the previous one Flank. Only if the The distance to be expected is greater, the operating program is triggered, which is called wide hatched area is shown.

Dieses Betriebsprogramm läuft während einer festen, definierten Zeit ab. Am Ende dieses Betriebsprogramms liegt ein neuer Wert für die darauffolgenden Flanken der Steuersignale vor. Für die darauffolgende Flanke muß jedoch einmal von der errechneten Zeit die Programmzeitdauer des Betriebsprogramms abgezogen werden, damit kein Fehler auftritt. Gemäß dem beschriebenen Verfahren läuft die Berechnung des Betriebsprogramms 37) bei der Signalfolge 1 nach der darauffolgenden Steuersignalrückflanke in einer Impulspause ab. Bei der zweiten dargestellten Steuersignalfolge läuft das Betriebsprogramm nach einer darauffolgenden Anstiegsflanke während eines Steuersignals ab. Bei der dritten dargestellten Steuersignalfolge läuft das Betriebsprogramm nicht nach der darauffolgenden Anstiegsflanke eines Steuersignals, sondern erst nach der darauffolgenden Rückflanke während einer Impulspause ab, da in diesem Beispiel die Signaldauer kürzer ist, als die Signalpause. Bei der vierten dargestellten Steuersignalfolge, die eine höhere Frequenz beschreibt, reicht die jeweils Längere Zeit, nämlich die Impulspausenzeit nicht aus, um ein vollständiges Betriebsprogramm abzuarbeiten. Das Betriebsprogramm wird daher aufgeteilt und die Teile nacheinander nach Pückflanken in Impulspausen abgearbeitet.This operating program runs for a fixed, defined time away. At the end of this operating program there is a new value for the following Edges of the control signals. For the next edge, however, must be once from the program duration of the operating program is subtracted from the calculated time, so that no error occurs. The calculation runs according to the method described of the operating program 37) with the signal sequence 1 after the subsequent control signal trailing edge in a pulse pause. In the case of the second control signal sequence shown, this works Operating program after a subsequent rising edge during a control signal away. In the third control signal sequence shown, the operating program does not run after the following rising edge of a control signal, but only after the following trailing edge during a pulse pause, since in this example the Signal duration is shorter than the signal pause. In the fourth control signal sequence shown, which describes a higher frequency, the longer time is sufficient, namely the Pulse pause time is not enough to process a complete operating program. The operating program is therefore divided up and the parts one after the other according to picking edges processed in pulse pauses.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die parallele Verarbeitung gemäß dem zuvor Beschriebenen sowohl für die Erzeugung einer Steuersignalfolge mit gesteuertem Impuls-Pausenverhältnis, mit gesteuerter Frequenz z.B. bei einem Schrittmotor und mit einem gesteuerten seriellen BCD-)Coie anwendbar ist, @@e Art der zu erzeugenden Steuersignale hängt natürlich unter anderem von der Art des zu steuernden Stellglieds ab.It should also be noted that the parallel processing according to the previously described both for the generation of a control signal sequence with controlled Pulse-pause ratio, with controlled frequency e.g. with a stepper motor and with a controlled serial BCD-) Coie is applicable, @@ e Art the control signals to be generated depends, among other things, on the type of to controlling actuator.

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Claims

Claims 1. Idle speed control device for internal combustion engines with a device controlled by a microcomputer that changes the speed acts on the internal combustion engine, the microcomputer together with the internal combustion engine forms a control loop and, depending on the applied actual speed signals, one Calculated speed value, as well as depending on it and preferably other input parameters the control signals for the speed-changing acting on the internal combustion engine Fixing device, characterized in that the calculation of the speed value in each case following encoder signal edges and that the calculation of a new one Control signal takes place following the subsequent control signal edge, after depending on the ratio and / or the frequency of the control signal sequence the greater distance to the next control signal edge occurs.

2. Idle speed control device according to claim 1, characterized in that that during the starting of the internal combustion engine (n> n1) a constant control signal sequence is produced.

3. tar running speed control device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the calculation of a new control signal during a fixed Time takes place and that this time to determine the subsequent control signal edge is deducted from the calculated time.

Idle speed control device according to one of the preceding claims, characterized in that when the frequency of the control signal sequence is close, the calculation interval can be split for new control signals.