DE3223433A1

DE3223433A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3223433A1
Application number: DE3223433A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Oobu Ban; Mitsunori Kariya Takao
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1981-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1982-12-30
Also published as: JPS57212348A; US4510569A

Description

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'-* _n fs. .-..:.. .uipl.-lag. H.Tiedtke m

UIRUPE " ΓΈΙΧΜΑΝΝ " UIRAMS "-- - ~ ^plrSkem. G.Bühling

Dipl.-lng. R. Kinne

ο 9 Ο Q /, O O _c Dipl.-lng. R Grupe

JZZ^tOJ -6- Dipl.-lng. B. Pellmann

Dipl.-lng. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

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22. Juni 1982 DE 2237/case A6796-02 Denso

Nlppondenso Co., Ltd. Kariya-shi / Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine, mit deren Hilfe Schwankungen einer variablen Regelgröße der Brennkraftmaschine bei einer Analog-Digital-Umsetzung verhinderbar sind, indem das Analog-Digital-Umsetzungsintervall wiederholt in Abhängigkeit von der Zylinderzahl und Drehzahl der Brennkraftmaschine korrigiert wird.

Bei einem bekannten Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine, bei dem die variablen Regelgrößen, wie Kühlwassertemperatur, Ansaugluftdruck und Ansaugluft-Durchflußmenge der Brennkraftmaschine von verschiedenen Meßfühlern ermittelt und zur Einregelung eines optimalen Betriebszustandes einer Analog-Digital-Umsetzung unterzogen werden, erfolgt diese Analog-Digital-Umsetzung

V/13

Dresdner tank (Manchen) KIo. 3 939 844 Bayer. Veremsbank (München) KIo SOB 94t Postscheck (München) Klo 670-43-804

_ 7 T" *" "* DE 2237

der variablen Regelgrößen üblicherweise in vorgegebenen Zeitintervallen oder synchron mit der Umsetzungskapazität des verwendeten Analog-Digital-Umsetzers.

Wenn von den analogen Ausgangssignalen der Meßfühler das Ausgangssignal einer synchron mit der Maschinendrehung (z. B. in Form einer Sinuswelle gemäß der ausgezogenen Kurve nach Fig. 5 der Zeichnung) pulsierenden Regelgröße der Analog-Digital-Umsetzung gemäß dem Verfahren des Standes der Technik unterzogen wird, ändert sich die derart umgesetzte Regelgröße z. B. auch dann, wenn die Brennkraftmaschine im stationären Betrieb arbeitet. In extremen Fällen flihrt das Auftreten einer bestimmten Beziehung zwischen der Schwingungsperiode der Regelgröße und der Analog-Digital-Umsetzungsperiode zu derart starken Regelschwankungen, daß nachteilige Auswirkungen in bezug auf die Abgasemission und das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs auftreten. In einem solchen Zustand ist eine Feinregelung der Brennkraftmaschine nicht zu gewährleisten.

Auch bei Verwendung eines Filters zur Unterdrückung von Schwingungen der variablen Regelgröße läßt sich unter Berücksichtigung des Ansprechvermögens bei Übergangsbetriebsperioden lediglich ein begrenztes Verringerungsmaß erzielen, durch das die vorstehend genannten Nachteile nicht behoben werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung von Brennkraftmaschinen derart auszugestalten, daß den vorstehend genannten Nachteilen des Standes der Technik bei der Regelung Rechnung getragen werden kann.

BADORiGINAL

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Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß wird bei der Regelung einer Brennkraftmaschine somit der Vorgang der Bestimmung eines Analog-Digital-Umsetzungsintervalls einer synchron mit der Maschinenumdrehung pulsierenden variablen Maschinenregelgröße in Abhängigkeit von Zylinderzahl und Drehzahl oder in Abhängigkeit von Zylinderzahl und Kurbelwellendrehwinkel der Brennkraftmaschine wiederholt durchgeführt, ein Vergleich der aus aufeinanderfolgend mit dem festgelegten Analog-Digital-Umsetzungsintervall durchgeführten Analog-Digital-Umsetzungsvorgängen erhaltenen beiden Digitalwerte vorgenommen und das nächste Analog-Digital-Umsetzungsintervall in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz korrigiert, wodurch die zeitliche Steuerung der Analog-Digital-Umsetzung äußerst schnell derart eingestellt wird, daß der Effektivwert der Regelschwingung (nachstehend als Integrationsmittelwert bezeichnet) auch beim Übergang von einem Übergangsbetriebszustand zum stationären Betriebszustand einer Analog-Digital-Umsetzung unterzogen wird.

Der Ansaugluftdruck und die Ansaugluft-Durchflußmenge einer Brennkraftmaschine pulsieren aufgrund des sich überlagernden Betriebs der Einlaß- und Auslaßventile bzw. aufgrund des Rückstroms von Abgasen innerhalb der Brennkammern oder von der Abgasanlage her. Bei einer Viertaktbrennkraftmaschine ist z. B. die Schwingungsfrequenz des Ansaunluftdrucks und der Ansaugluft-Durchflußmenge gegeben durch das Produkt der Maschinendrehzahl mit der halben Zylinderzahl. Das heißt, wenn mit N
die . Maschinendrehzahl (min" ) und m die Zylinderzahl bezeichnet wird, ist die Schwingungsperiode durch
1,2 · 10 /m · N (ms) oder 720/m Kurbelwellen-Drehwinkel-

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grade gegeben. Bei einer Zwei takt-Brennkraftmaschine nimmt die Schwingungsfrequenz im Vergleich zu einer Viertakt-Brennkraftmaschine den zweifachen Wert an. Der Ansaugluftdruck und die Ansaugluft-Durchflußmenge werden hierbei jeweils durch ein entsprechendes Meßfühler-Ausgangssignal wiedergegeben, dessen Verlauf im wesentlichen einer Sinuswelle entspricht, wenn das MeßfUhler-Ausgangssignal über eine Filterschaltung geführt wird, wobei auch der Verlauf des Ansaugluftdruckes im wesentliehen Sinusform annimmt, wenn die Druckaufnahmeanordnung innerhalb des Ansaugrohrs zum Meßfühler in geeigneter Form gewählt wird. Der Integrationsmittelwert dieses sinusartigen SignalVerlaufs tritt wiederholt in Zeitintervallen auf, die ein ganzzahliges Vielfaches einer HaIbperiode darstellen. Durch automatisches Einstellen und Konvergieren der zeitlichen Steuerung der Analog-Digital-Umsetzung, derart, daß der Integrationsmittelwert der Schwingung im stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine einer Analog-Digital-Umsetzung unterzogen und sodann der Vorgang der Analog-Digital-Umsetzung in Intervallen von 1,2 ■ ΙΟ⁵ (2n'- 1)/m - N (ms) oder 720 (2n - I)/ /m (Kurbelwellen-Drehwinkelgrade) durchgeführt wird, wobei η eine positive ganze Zahl ist, läßt sich der Integrationsmittelwert der Schwingung stets einer Analog-Digital-Umsetzung unterziehen, was einerseits das Regelverhalten bzw. Regelvermögen der Brennkraftmaschine erheblich verbessert und andererseits durch Vereinfachung der zur Unterdrückung dieser Schwingungen vorgesehenen Filterschaltungen eine Verringerung der Herstellungskosten der Regelvorrichtung ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
35

BAD ORIGINAL

WwWW WW WW * - » » JVWw

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Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausfuhrungsbeispiel einer Brennkraftmaschine mit zugehörigem Regelsystem, 5

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild des Mikrorechners gemäß Fig. l,

Fig. 3 Beispiele für eine Anzahl von Signalverlaufen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des

Mikrorechners gemäß Fig. 2,

Fig. 4A und 4B Ablaufdiagramme zur Veranschaulichung

eines ersten Ausfuhrungsbeispiels der Regelung, 15

Fig. 5 Kennlinien zur Veranschaulichung der durch die Regelung gemäß Fig. 4 erzielbaren Wirkung und

Fig. 6A und 6B Ablaufdiagramme zur Veranschaulichung

eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels der Regelung.

In Fig. 1 ist der Aufbau einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt, bei der das Regelverfahren und die zu dessen Durchfuhrung vorgesehene Regeleinrichtung Anwendung finden.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 2 einen Halbleiter^ow AnsaugdruckfUhler zur Ermittlung des Druckes in einer Ansaugsammelleitung 3, während die Bezugszahl 4 elektromagnetisch betätigte Brennstoffeinspritzventile bezeichnet,· die in der Nähe der jeweiligen Zylinder-Einlaßkanäle in die Ansaugsammelleitung 3 eingepaßt sind und mit unter geregeltem festen Druck stehendem Brennstoff versorgt

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werden. Die Bezugszahl 5 bezeichnet eine einen Teil einer Zündanlage bildende Zündspule, während die Bezugszahl 6 einen Zündverteiler zur Verteilung der von der Zündspule 5 erzeugten Zündspannung auf die den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Zündkerzen bezeichnet. Bekanntermaßen dreht sich der Zündverteiler 6 einmal bei jeweils zwei Umdrehungen der Maschinenkurbelwelle, wobei er einen Drehwinkelfühler

7 zur Ermittlung des Maschinendrehwinkels aufweist. Die Bezugszahl 9 bezeichnet ein Drosselventil der Brennkraftmaschine, während die Bezugszahl 10 einen Drosselstellungsfühler zur Ermittlung der vollständig oder annähernd vollständig geschlossenen Stellung des Drosselventils 6 bezeichnet. Die Bezugszahl 11 bezeichnet einen KUhlwassertemperaturfUhler zur Ermittlung des Warmlaufzustandes der Brennkraftmaschine 1, während die Bezugszahl 12 einen Ansauglufttemperaturfühler zur Ermittlung der Ansauglufttemperatur bezeichnet. Die Bezugszahl

8 bezeichnet einen Mikrorechner zur Berechnung der Beträge und zeitlichen Steuerung von Maschinenregelsignalen, der die Ausgangssignale des AnsaugdruckfUhlers 2, des Drehwinkel fühlers 7, des DrosselstellungsfUhlers 10, des KühlwassertemperaturfUhiers 11 und des Ansauglufttemperaturfühlers 12 sowie ein Batteriespannungssignal erhält und auf der Basis dieser Signale die Brennstoffeinspritzmenge für die Brennkraftmaschine sowie deren Zündverstellung berechnet und regelt.

In Fig. 2 ist der Aufbau des Mikrorechners 8 in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Hierbei bezeichnet die Bezugszahl 100 einen Mikroprozessor (CPU), der die gewünschte Brennstoffeinspritzmenge und Zündverstellung in Abhängigkeit von Unterbrechungsvorgängen berechnet. Die Bezugszahl 101 bezeichnet einen Unterbrechungsbefehlsgeber, der auf die Drehwinkelsignale des Drehwinkel-

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fühlers 7 zur Veranlassung von Unterbrechungsvorgängen zur Berechnung der Brennstoffeinspritzmenge und Ermittlung der Zündverteilung anspricht, wobei seine Ausgangsdaten über* eine gemeinsame Sammelleitung 123 zum Mikroprozessor 100 übertragen werden. Der Unterbrechungsbefehlsgeber 101 erzeugt außerdem zeitliche Steuersignale zur Steuerung der zeitlichen Initialisierung von nachstehend noch näher beschriebenen Einheiten 106 und 108. Die Bezugszahl 102 bezeichnet eine Maschinendrehzahl-Zählereinheit, die die Drehwinkelsignale des Drehwinkelfühlers 7 erhält und die Dauer eines gegebenen Drehwinkels in Abhängigkeit von ■Taktsignalen einer gegebenen Frequenz des Mikroprozessors 100 zur Berechnung der Maschinendrehzahl zählt. Die Bezugszahl 104 bezeichnet eine Analog-Digital-Umsetzungs/Verarbeitungseinheit, deren Funktion darin besteht, das von dem Ansaugdruckfühler 2 abgegebene Signal einer Analog-Digital-Umsetzung zu unterziehen und sodann in den Mikroprozessor 100 einzulesen. Die Ausgangsdaten der Einheiten 102 und 104 werden Über die gemeinsame Sammelleitung 123 in den Mikroprozessor 100 übertragen. Die Bezugszahl 105 bezeichnet eine ein Steuerprogramm für den Mikroprozessor 100 speichernde Speichereinheit, die außerdem die Funktion hat, die Ausgangsdaten der Einheiten 101, 102 und 104 zu speichern, wobei die Datenübertragung zwischen der Speichereinheit 105 und dem Mikroprozessor 100 über die gemeinsame Sammelleitung 123 erfolgt. Die Bezugszahl 106 bezeichnet eine ZUndverstellungs-Steuerzählereinheit mit einem Register, durch die ein die Erregungszeit und Aberregungszeit

(d. h. die ZUndeinstellung bzw. ZUndverstellung) der Zündspule 5 angebendes, von dem Mikroprozessor 100 berechnetes Digitalsignal in Form einer Zeitdauer und einer Maschinendrehwinkelgraden (Kurbelwellen-Drehwinkelgraden) entsprechenden zeitlichen Steuerung berechnet wird. Die Bezugszahl 107 bezeichnet einen Leistungsver-

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verstärker, der das Ausgangssignal der Zündverstellungs-Steuerzählereinheit 106 zur Erregung der Zündspule 5 und Steuerung des Zeitpunktes der Aberregung der Zündspule 5, d. h. zur Zündverstellung, verstärkt. Die Bezugszahl 108 bezeichnet eine Brennstoffeinspritzzeit-Steuerzählereinheit mit zwei Abwärtszählern gleicher Funktion, die jeweils zur Umsetzung eines die Öffnungszeit eines Brennstoffeinspritzventils 4 angebenden und damit die Brennstoff einspritzmenge bezeichnenden, von dem Mikroprozessor 100 berechneten Digitalsignals in ein Impulssignal mit einer die Öffnungszeit der Brennstoffeinspritzventile 4 angebenden Zeitdauer dienen. Die Bezugszahl 109 bezeichnet einen weiteren Leistungsverstärker, der die Impulssignale der Steuerzählereinheit 108 erhält und diese den Brennstoffeinspritzventilen 4 zuführt, woziu er entsprechend dem Aufbau der Steuerzählereinheit! 108 mit zwei Verstärkerkanälen versehen ist. !

Der Drehwinkelfühler 7 weist gemäß Fig. 2 drei

Meßfühler 81, 82 und 83 auf_r von denen der erste DrehwijnkelfUhler 81 in der durch den Signalverlauf (A) gemäß Fig. 3 veranschaulichten Weise ein um einen Winkel θ vor dem Kurbelwellendrehwinkel 0 liegendes Winkelsignal A einmal für jeweils zwei Umdrehungen der Maschinenkurbelwelle

(d. h., für jeweils eine Umdrehung des Zündverteilers 6) erzeugt. Der zweite DrehwinkelfUhler 82 dient zur jeweils einmal für zwei Kurbelwellenumdrehungen erfolgenden Erzeugung eines um den Winkel θ vor dem Kurbelwellendrehwinkel 360 liegenden Winkelsignals B, wie

³^ dies durch den Signalverlauf (B) gemäß Fig. 3 veranschaulicht ist. Der dritte Drehwinkelfühler 83 dient zur Erzeugung einer der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Anzahl von Winkelsignalen C in gleichen Intervallen für jeweils eine Umdrehung der Kurbelwelle, so daß im Falle der vorliegenden Sechszylinder-Brenn-

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kraftmaschine ausgehend von dem Kurbelwellendrehwinkel 0° sech

werden.

0° sechs Winkelsignale C in Intervallen von 60° erzeugt

Der Unterbrechungsbefehlsgeber 101 erhält die Winkelsignale (bzw. die Kurbelwellen-Drehwinkelsignale) der Drehwinkelfühler 81, 82 und 83 zur Erzeugung von Befehlssignalen zur Veranlassung einer Unterbrechung für die Berechnung der Zündverstellung sowie einer Unterbrechung für die Berechnung der Brennstoffeinspritzmenge, wobei die Frequenz des von dem dritten Drehwinkelfühler 83 abgegebenen Winkelsignals C durch den Faktor 2 geteilt wird, so daß ein Unterbrechungsbefehlssignal D unmittelbar nach der Erzeugung eines Winkelsignals A des ersten DrehwinkelfUhlers 81 in der unter (D) in Fig. 3 dargestellten Weise erzeugt wird. Dieses Unterbrechungsbefehlssignal D wird jeweils sechsfach für jeweils zwei Kurbelwellenumdrehungen erzeugt, d. h., bei jeweils zwei Kurbelwellenumdrehunßen wird eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von Unterbrechungsbefehlssignalen D abgegeben. Im Falle der vorliegenden Sechszylinder-Brennkraftmaschine wird das Unterbrechungsbefehlssignal D somit einmal für jeden Kurbelwellendrehwinkel von 120° erzeugt, was einen Unterbrechungsvorgang des Mikroprozessors 100 zur ZUndverstellungsberechnung zur Folge hat. Der Unterbrechungsbefehlsgeber 101 teilt außerdem die Frequenz des von dem dritten DrehwinkelfUhler 83 abgegebenen Winkelsignals durch den Faktor 6, so daß nach der Erzeugung der Winkelsignale des ersten Drehwinkelfühlers 81 und des zweiten DrehwinkelfUhlers 82 beim sechsten Winkelsignal C ein Unterbrechungsbefehlssignal E erzeugt wird. Das heißt, das Unterbrechungsbefehlssignal E wird ausgehend von einem Kurbelwellendrehwinkel von 300° in der unter (E) in Fig. 3 dargestellten Weise in Intervallen von 360° (eine Umdrehung) erzeugt

und veranlaßt einen Unterbrechungsvorgang des Mikroprozessors 100 zur Berechnung der Brennstoffeinspritzmenge.

In den Fig. 4A und 4B sind vereinfachte Ablaufdiagramme der von dem vorstehend beschriebenen Mikrorechner 8 zur Durchführung des Regelverfahrens bei einer Sechszylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine ausgeführten Rechenvorgänge veranschaulicht. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf diese Ablaufdiagramme näher auf die Funktion des Mikrorechners 100 eingegangen.

Der Mikrorechner 100 führt normalerweise eine Hauptroutine aus, deren Ausführung er z. B. in einem Umsetzungsende/ Unterbrechungsschritt 200 bei Zuführung eines das Ende einer Analog-Digital-Umsetzung angebenden Signals von der Analog-Digital-Umsetzungs/Verarbeitungseinheit 104 unterbricht und eine Routine zur Bestimmung der nächsten Analog-Digital-Umsetzungsperiode Τ._β auszuführen beginnt. In einem Schritt 201 wird auf einen digitalisierten Ansaugdruckwert Pmn zugegriffen, während in einem Schritt 202 ein in einem Direktzugriffsspeicher RAM abgespeicherter Maschinendrehzahlwert Ne ausgelesen wird.

In einem Schritt 203 wird der Maschinendrehzahlwert Ne mit einem vorgegebenen Wert No verglichen, wobei im Falle von Ne < No oder Ne = No auf einen Schritt 204 übergegangen und ein vorgegebener Wert T^₀₀ als gewünschte Ansaugdruck-Analog/Digital-Umsetzungsin.tervallzeit Τ_Δη ausgewählt wird, wodurch ein Übergang auf einen

Schritt 215 erfolgt. Wenn dagegen Ne > No ist, erfolgt ein Übergang auf einen Schritt 205, in dem die gewünschte Ansaugdruck-Analog/Digital-Umsetzungsperiode T._n aus dem vorstehend genannten Ausdruck 1,2-10 /6 ' Ne berechnet wird. In einem Schritt 206 wird die Maschinendrehzahl Ne mit einem vorgegebenen Maschinendrehzahlwert JJ₁ ver-

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glichen, wobei im Falle von Ne > N₁ ein Übergang auf einen Schritt 207 erfolgt, wodurch der im Schritt 205 berechnete Wert T_AD verdreifacht (der Multiplikationsfaktor ist unter Berücksichtigung der Ansprechcharakteristik der Analog-Digital-Umsetzung gewählt) und sodann als neuer Wert T._ weiterverwendet wird, woraufhin ein Übergang auf einen Schritt 208 erfolgt. Wenn im Schritt 206 iermittelt wird, daß Ne ^ N₁ ist, erfolgt, ein Übergang auf einen Schritt 208 und ein logisches Ablaufsteuerkennfeld bzw. -kennbit A ändert seinen Zustand. Wenn sodann in einem Schritt 209 festgestellt wird, daß das logische Ablauf steuerkennbit A den Wert "1" aufweist, wird auf einen Schritt 210 übergegangen. Hat das logische Ablaufsteuerkennbit A dagegen den Wert "0", erfolgt ein Ubergang auf den Schritt 215.

Im Schritt 210 wird aus dem Direktzugriffsspeicher RAM der Ansaugdruckwert Pmb der vorhergehenden Analog-Digital-Umsetzung ausgelesen und in einem Schritt 211 die zwischen den Analog-Digital-Umsetzungsintervallen erfolgende Ansaugdruckänderung Λ Pm berechnet. Sodann wird in einem Schritt 212 der Wert To aus Δ Pm und Ne mit Hilfe des Ausdrucks K ' 4 Pm/Ne berechnet, wobei K eine Konstante ist. Hierbei wird To einerseits dem Wert

²^ A, Pm proportional gemacht, so daß bei einem großen und von einem gewünschten Sollzustand erheblich entfernten Wert von Δ Pm die Einrege lung auf den gewünschten Wert mit größerer Geschwindigkeit erfolgt, wobei sich die Einstellungsgeschwindigkeit mit Annäherung an den gewünschten Wert verlangsamt. Andererseits wird To dem Wert Ne umgekehrt proportional gemacht, um das gleiche Verhalten wie die Schwingungsperiode zu gewährleisten. Durch die Bestimmung des Wertes von To wird somit folgende Beziehung erhalten: £ Ne (klein) —♦- Periode (groß) —*■

—»-To (groß) J oder /I Ne (groß) »-Periode (klein) —*-

—»-To (klein) J . In einem Schritt 213 wird Δ Pm mit

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einem vorgegebenen Wert Δ Po verglichen, so daß bei Λ Pm > 4Po in einem Schritt 214 der Wert von To dem Wert von T_AT) zur Berechnung eines neuen Wertes von T._n hinzuaddiert wird. Da T._ gleich der Schwingungsperiode ist, ist die Addition von To zur Einstellung der Analog-Digital-Umsetzungssteuerung auf den Integrationsmittelpunkt erforderlich.

Wenn Δ Pm — Δ Po ist, erfolgt ein Übergang auf den Schritt 215 und der Wert T-_D wird im Direktzugriffsspeicher RAM abgespeichert. In einem Schritt 216 wird sodann ein logisches Ablaufsteuerkennbit B auf den Wert "O" gesetzt, woraufhin in einem Schritt 217 die Analog-Digital-Umsetzungsunterbrechungsroutine abgeschlossen wird.

Wenn die Drehzahl Ne bei der die Schritte 200 bis 217 umfassenden Routine zur Bestimmung der Analog-Digital-Umsetzungsperiode T... kleiner als der vorgegebene Wert No ist, wird T._D auf den Wert T._ gesetzt, während bei No < Ne — N₁ der Wert T_AD auf den Wert T_AD, « 1,2 ' 10⁵/

/6 * Ne gesetzt und der Wert von To in Abhängigkeit von dem Wert APm weiter hinzuaddiert wird. Das heißt, wenn die Bedingung A Pm > Δ Po vorliegt, wird im Schritt 208 bei jeder Ausführung eines Unterbrechungsrechenvorgangs der Zustand des Kennbits A und damit der Wert von Τ.« abwechselnd auf den Wert T._D, und T._D, + To verändert. Wenn sich Ne > N₁ ergibt, wird T_AD in Abhängigkeit von dem Wert 4Pm auf den Wert 3T_AD, oder

_AD

3T_AD, + To verändert.

Mit Hilfe der in Fig. 4B dargestellten, in Intervallen einer gegebenen Zeitdauer T. ausführbaren Zeitsteuerroütine 300 wird die Analog-Digital-Umsetzung des Ansaugdruckes in der von der Routine 200 bestimmten Analog-Digital-Umsetzungsperiode T_AD durchgeführt. In einem

Schritt 302 wird der Wert T₁ wiederholt von T_Ar,

1 AD

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subtrahiert, solange der Wert T. positiv ist, während in einem Schritt 305 die Ausführung der Analog-Digital-Umsetzung veranlaßt wird, wenn der Wert T_AD negativ wird. Das heißt, in einem Schritt 301 wird der Zustand des logischen Ablaufsteuerkennbits B dahingehend unterschieden, daß im Falle des Wertes "0" ein Übergang auf einen Schritt 302 erfolgt. Wenn das Ablaufsteuerkennbit B den Wert "1" aufweist, erfolgt ein Übergang auf einen Schritt 307, womit der Verarbeitungsablauf der Zeitsteuerroutine abgeschlossen ist. Im Schritt 302 wird das Verarbeitungszeitintervall T der Zeitsteuerroutine 300 von T._ zur Gewinnung eines neuen Wertes T._D subtrahiert. In einem Schritt 303 wird der erhaltene neue Wert von T._ mit 0 (Null) verglichen, so daß bei T._D — 0 in einem Schritt 304 der Wert von Τ._β auf Null gesetzt und im Direktzugriffsspeicher RAM abgespeichert wird. Im Schritt 305 wird der Mikroprozessor 100 angewiesen, der Analog-Digital-Umsetzungs/Verarbeitungseinheit 104 das erforderliche Signal zur Durchführung der Analog-Digital-Umsetzung des Ansaugleitungsdruckes zuzuführen. Sodann wird in einem Schritt 306 das logische Ablaufsteuerkennbit B auf "1" gesetzt und in einem Schritt 307 der Verarbeitungsablauf der Zeitsteuerroutine abgeschlossen.

Wenn dagegen T_AD > 0 ist, wird in einem Schritt 308 der Wert von T_An im Direktzugriffsspeicher RAM abgespeichert und sodann auf den Schritt 307 übergegangen, womit der Verarbeitungsablauf der Zeitsteuerroutine

abgeschlossen ist.
30

Im Rahmen der Zeitsteuerroutine wird somit der Wert von T_AD (ungefähr einige 10 Millisekunden) zum Beispiel durch Abwärtszählunp, zur Bestimmung der zeitlichen Steuerung der Analog-Digital-Umsetzung gernessen. Wenn die Zeitsteuerroul ine in Intervallen der gegebenen Zeit

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T₁ (von ungefähr 0,5 Millisekunden) ausgeführt wird, so daß im Schritt 305 der Analog-Digital-Umsetzungs/Verarbeitungseinheit 104 ein Analog-Digital-Umsetzungsbefehl zugeführt und dadurch die Ausführung der Analog-Digital-Umsetzungsintervall-Rechenroutine im Schritt 200 eingeleitet wird, steigt bei einer Übergangsbetriebsperiode, bei der die Maschinendrehzahl ansteigt und die sukzessiv der Analog-Digital-Umsetzung unterzogenen Werte Änderungstendenzen zeigen, auch der Wert von
Λ Pm an, so daß die Umsetzungsperiode durch die die Änderung und Unterscheidung des Zustande des Ablaufsteuerkennbits A bewirkenden Schritte 208 und 209 abwechselnd auf die Werte T._n sowie T._Q +To eingestellt wird.

Im stationären Betriebszustand, bei dem die sukzessiv der Analog-Digital-Umsetzung unterzogenen Werte sich einem gegebenen Wert allmählich annähern, wird der Wert von Δ Pm verringert und damit das Umsetzungsintervall bei jeder Ausführung des Rechenvorgangs in Abhängigkeit von der im Schritt 213 getroffenen Entscheidung auf T._D eingestellt» Auf diese Weise wird das Umsetzungsintervall T_AD einer variablen Regelung unterzogen und derart eingestellt, daß sich bei der Beurteilung im Schritt 213 zeigt, daß sich ein verringerter Wert von Λ Pm

²^ und die der Analog-Digital-Umsetzung unterzogenen Werte dem gegebenen Wert annähern.

Fig. 5 veranschaulicht in Form eines Beispiels, wie nach einem Übergang der Brennkraftmaschine von einem Übergangsbetriebszustand zum stationären Betriebszustand die logische Ablaufsteuerung gemäß den Fig. 4A und 4B die zeitliche Steuerung der Analog-Digital-Umsetzung derart einstellt, daß eine rasche Annäherung an den Integrationsmittelwert erzielt und dadurch der Analog-Digital-Umsetzungsvorgang durchgeführt wird. In Fig. 5

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zeigt die ausgezogene Kennlinie ein Beispiel für den Verlauf eines den Ansaugdruck angebenden und der Analog-Digital-Umsetzung zu unterziehenden Analogsignals, wobei die ·Werte an den Schnittstellen der gestrichelten Kennlinie mit der ausgezogenen Kennlinie der Analog-Digital-Umsetzung unterzogen werden.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Ausgangssignal des Ansaugdruckfühlers in die Regelung einbezogen wird, kann gleichermaßen auch das Ausgangssignal eines Ansaugluftdurchflußfühlers Verwendung finden. Außerdem können natürlich auch andere Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, wie Vierzylinder- und Achtzylinder-Brennkraftmaschinen anstelle der vorstehend

!5 beschriebenen Sechszylinder-Brennkraftmaschine geregelt werden. Darüberhinaus kann anstelle der direkten Analog-Digital-Umsetzung des Ausgangssignals des Ansaugdruckfühlers auch eine beliebige vorherige Signalverarbeitung vor Vornahme der Analog-Digital-Umsetzung erfolgen.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Analog-Digital-Umsetzungsintervall zeitabhängig geregelt wird, kann diese Regelung auch in Abhängigkeit von Kurbelwellendrehwinkelgraden erfolgen. In Fig. 6 ist ein logisches Ablaufdiagramm zur Durchführung einer solchen Regelung in Abhängigkeit von Kurbelwellendrehwinkelgraden veranschaulicht.

In Fig. 6A entspricht der Endschritt 400 der Unterbrechungsverarbei tungsroutine für die Analog-Digital-Umsetzung dem Schritt 200 p.emäß Fig. A, mit der Ausnahme, daß der durch die Unterbrechungsverarbeitung der Analog-Digi-tal-Umsetzung bestimmte Wert von T_AD (Zeit) nun durch einen Wert C_4n (Kurbelwellen-Drehwinkelgrade) ersetzt ist. In einem dem Schritt 205 gemäß Fig. 4 ent-

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sprechenden Schritt 405 wird der Wert von C._n aus dem vorstehend genannten Ausdruck 360 · 2/m · (2n - I)-CA berechnet. Auch die Verarbeitung einer (in Intervallen eines gegebenen Kurbelwellendrehwinkels C. ausgeführten) Kurbelwellen-Drehwinkelroutine 500 zur Durchführung der Analog-Digital-Umsetzung der Ansaugdruckwerte in einer im Rahmen von Rechenschritten 400 bis 417 berechneten Analog-Digital-Umsetzungsperiode C._n ist die gleiche, wie im Falle der Zeitsteuerroutine gemäß Fig. 4B mit Ausnahme der Tatsache, daß die Zeit T._D und die Verarbeitungszeit T₁ jeweils durch den Kurbelwellendrehwinkel C-_D und einen Winkel C₁ ersetzt sind. Wenn die Regelung in Abhängigkeit von Kurbelwellen-Drehwinkelgraden durchgeführt wird, muß der dritte Drehwinkelfühler 83 durch einen Sensor bzw. Fühler ersetzt werden, der jeweils bei einem Kurbelwellendrehwinkel von einem Grad ein Signal erzeugt.

Im Rahmen der vorstehend beschriebenen Regelung erfolgt somit eine wiederholte Durchführung des Vorgangs der Berechnung des Analog-Digital-Umsetzungsin.tervalls einer variablen Maschinenregelgröße, die synchron mit der Maschinendrehung in Abhängigkeit von der Zylinderzahl und der Drehzahl oder der Zylinderzahl und dem Kurbelwellendrehwinkel pulsiert bzw. schwingt, eines Vergleichs von zwei aufeinanderfolgenden Digitalwerten, die sich aus den in den errechneten Analog-Digital-Umsetzungsintervallen durchgeführten Analog-Digital-Umsetzungsvorgängen ergeben, und einer Korrektur des nächsten Analog-Digital-Umsetzungsintervalls in Abhängigkeit von der erhaltenen Differenz und der Maschinendrehzahl, so daß der Integrationsmittelwert der Schwingung ständig einer Analog-Digital-Umsetzung unterzogen wird, wodurch sich die Regelfähigkeit bzw. das Regelverhalten

³^ (Emissionsregelung und Fahrverhalten) der Brennkraft-

- 2"2"- " DE 2237

* maschine verbessern läßt und darüberhinaus eine Vereinfachung der zur Verringerung dieser Schwingungserscheinungen erforderlichen Filterschaltungen erzielbar ist, was wiederum eine Verringerung der Herstellungskosten des Regelsystems ermöglicht.

Das heißt, bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der zu dessen Durchführung vorgesehenen Vorrichtung zur Verhinderung von Schwankungen einer Analog-Digital-Umsetzungsperiode, die bei der Analog-Digital-Umsetzung eines einen Betriebszustand einer Brennkraftmaschine angebenden Signals auftreten, wird die Analog-Digital-Umsetzungsperiode zunächst in Abhängigkeit von der Zylinderzahl und Drehzahl oder der Zylinderzahl und demKurbelwellendrehwinkel der Brennkraftmaschine bestimmt, woraufhin zwei aus den Analog-Digital-Umsetzungsvorgängen aufeinanderfolgend gewonnene Digitalwerte miteinander verglichen werden und die nächste Analog-Digital-Umsetzungsperiode in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz und der Maschinendrehzahl korrigiert wird. Dieser Korrekturvorgang wird zur Regelung der Umsetzungsperiode derart wiederholt, daß die Analog-Digital-Umsetzung stets beim Mittelwert der Schwingungen erfolgt.

Claims

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- rELLMANN - WiAW-S - " Dipl.-Chem. G.Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe

2 2 3 4 3 3* Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 20 24 8000 München 2

Tel.:089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent Müncher

22. Juni 1982 DE 2237/case A6796-02 Denso

Patentansprüche

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MJ Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) Umsetzung eines zumindest eine variable Regelgröße der Brennkraftmaschine angebenden Analogsignals in Digitalform,

b) wiederholte Ermittlung entweder der Drehzahl oder des Kurbelwellendrehwinkels der Brennkraftmaschine und

c) Bestimmung eines Analog-nigital-Umsetzungsinter-VaHs der variablen Regelgröße in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert und der Zylinderzahl der Brennkraftmaserine.

'■'·. 'erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai? die Brennkraftmaschine eine Viertakt-Brennkraft^ma-"chine int und daß das Analog-Dip,ital-Umsetzungsintervall "¹S au?'·-!·' folgnncen Ausdruck gegeben ist:

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(44 Bayer. VerelnibanK (München) KIo. 508941 Postscheck (München) Kto. Θ7Ο-43-9Ο4

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wobei m die Zylinderzahl, N die Maschinendrehzahl (min~ ) und η eine gegebene positive ganze Zahl bezeichnen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine Viertakt-Brennkraftmaschine ist und daß das Analog-Digital-Umsetzungsintervall durch folgenden Ausdruck gegeben ist:

360 · — · (2n - 1) (Kurbelwellendrehwinkelgrade)

wobei m die Zylinderzahl und η eine gegebene positive ganze Zahl bezeichnen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine Zweitakt-Brennkraftmaschine ist und daß das Analog-Digital^Umsetzungsintervall durch folgenden Ausdruck gegeben ist;

4^#

wobei m die Zylinderzahl, N die Maschinendrehzahl (min"¹)
und η eine gegebene positive ganze Zahl bezeichnen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine Zweitakt-Brennkraftmaschine ist und daß das Analog-Digital-Umsetzungsintervall durch folgenden Ausdruck gegeben ist:

360 - — (2n - 1) (Kurbelwellendrehwinkelgrade)
^m

wobei m die Zylinderzahl und η eine gegebene positive ganze Zahl bezeichnen.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das auf eine Analog-Digital-Umsetzung folgende Analog-Digital-Umsetzungsintervall in Abhängigkeit von der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgend der Analog-Digital-Umsetzung unterzogenen Digitalwerten der variablen Regelgröße korrigiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das auf eine Analog-Digital-Umsetzung folgende Analog-Digital-Umsetzungintervall in Abhängigkeit von der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgend der Analog-Digital-Umsetzung unterzogenen Digitalwerten der variablen Regelgröße sowie der Drehzahl der Brennkraftmaschine korrigiert wird.

8. Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit einer Regelsignalgebereinrichtung zur Ermittlung zumindest eines maschinenbetriebsabhängigen Zustandes zur Erzeugung eines entsprechenden analogen Ausgangssignals und Umsetzung des analogen Ausgangssignals in ein Digitalsignal und einer auf das Digitalsignal zur Berechnung eines Optimalbetriebszustandes ansprechenden Recheneinrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (7) zur Ermittlung der Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (1) und Erzeugung eines Drehzahlsignals,

durch Einrichtungen (101, 102) zur periodischen Speicherung des Drehzahlsignals, durch eine Einrichtung (105) ^O zur Speicherung einer regelbaren Umsetzungsperiode zur Umsetzung des analogen Ausgangsslfrnals in das Digitalsignal, durch eine Analog-Digital-Umsetzereinrichtung (104.) zur Umsetzung des analogen Ausgangssignals in Abhängigkeit von der gespeicherten Umsetzungsperiode in das Digitalsignal und durch eine Einrichtung (100)

BAD ORIGINAL

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zur Regelung der Analog-Dlgital-Umsetzungsperiode, die . eine Einrichtung zur Erneuerung und Speicherung von zwei aufeinanderfolgend umgesetzten Digitalsignalwerten, eine Einrichtung zur Berechnung der Differenz zwischen den beiden Digitalalgnalwerten, und eine auf den Analog-Digital-Umsetzungsvorgang ansprechende Einrichtung aufweist, die die gespeicherte Analog-Digital-Umsetzungsperiode in Abhängigkeit von dem gespeicherten Drehzahlsignal und der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine zur Verringerung der Signalwertdifferenz unter einen vorgegebenen Wert korrigiert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine Einrichtung (100) aufweist, die zu dem Wert einer gespeicherten Analog-Digital-Umsetzungsperiode einen der Signalwertdifferenz proportionalen Wert bei jedem weiteren Korrekturvorgang hinzuaddiert, wenn die Differenz größer als der vorgegebene Wert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine Viertakt-Brennkraftmaschine ist und daß eine Einrichtung (100) zur Bestimmung der gespeicherten Umsetzungsperiode aus folgen dem Ausdruck

⁽²ⁿ - ^{1} (ms)}

vorgesehen ist, wobei m die Zylinderzahl, N die Maschinendrehzahl (min Zahl bezeichnen.

drehzahl (min ) und η eine gegebene positive ganze

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hrennkraftmaschine eine Viertakt-Brenn kraftmaschine ist und daß eine Einrichtung (100) zur

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Bestimmung der gespeicherten Umset zung;;periode aus folgendem Ausdruck

360 · — · (2n - 1) (Kurbelwellendrehwinkelgrade)

vorgesehen ist, wobei m die Zylinderzahl und η eine vorgegebene ganze Zahl bezeichnen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine Zweitakt-Brennkraftmaschine ist und daß eine Einrichtung (100) zur Bestimmung der gespeicherten Umsetzungsperiode aus folgendem Ausdruck

vorgesehen ist,, wobei m die Zylinderzahl, N die Maschinendrehzahl (min~
Zahl bezeichnen.

drehzahl (min~ ) und η eine gegebene positive ganze

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine Zweitakt-Brennkraft-■maschine ist und daß eine Einrichtung (100) zur Bestimmung der gespeicherten Umsetzungsperiode aus folgendem Aus-

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360 ■ - - (2n - 1) Kurbelwellendrehwinkelgrade)

vorgesehen ist, wobei m die Zylinderzahl und η eine 3Q gegebene positive ganze Zahl bezeichnen.

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