DE3246524C2

DE3246524C2 -

Info

Publication number: DE3246524C2
Application number: DE19823246524
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Kuettner; Wolf Ing.(Grad.) 7141 Oberriexingen De Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1991-05-02
Also published as: JPH0534497B2; FR2538034A1; JPS59110847A; DE3246524A1; FR2538034B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehzahlregelsystem, ins besondere für den Leerlauffall, für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Die nachveröff entlichte DE 31 30 080 A1 (Priori tätstag 30.7.1981) lehrt bereits im Zusammenhang mit einer Drehzahlregelung die Anhebung des Sollwertes, wenn die Ist-Drehzahl einen bestimmten Abstand zur Soll-Drehzahl erreicht hat. Beim Gegenstand dieser früheren Anmeldung wird der Sollwert in einem bestimmten Abstand dem Ist wert bis zu einer maximalen Soll-Drehzahl nachgeführt, wobei dieser Abstand konstant ist.

Es hat sich nun gezeigt, daß das bekannte Drehzahlregel system nicht bei allen Betriebsbedingungen optimal zu arbeiten vermag, da gelegentlich die Drehzahlen im Be reich des ansteigenden Astes des Drehzahl-Sollwertes auftretende Ruckelschwingungen zum Eingreifen der Leer laufregelung geführt haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile zu beseitigen. Insbesondere soll verhindert werden, daß Ruckelerscheinungen zum Eingreifen der Leerlaufregelung führen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrich tung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Drehzahlregelsystem mit den Merk malen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil eines mit höheren Drehzahl-Istwerten sich vergrößernden Abstandes bis zum Einsetzen der Drehzahlregelung. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei auftretenden Drehzahlruckelschwingungen der Drehzahlregler nicht ein greift und somit kein vom Fahrerwunsch abweichendes un kontrolliertes Kraftstoffmengensignal erzeugt wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbin dung mit den Unteransprüchen 2 bis 6, aus der nachfolgenden Be schreibung eines Ausführungsbeispieles.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Diagramm der Drehzahl aufgetragen über der Zeit mit einem ansteigenden und ei nem abfallenden Drehzahllast, Fig. 2 ein Diagramm zum Verdeutlichen des Verlaufs von Drehzahl-Ist- und Soll abstand und Fig. 3 ein Flußdiagramm als Beispiel für die Programmstruktur bei einer Realisierung der Erfin dung mittels einer Datenverarbeitungsanlage.

Fig. 1 zeigt einen Drehzahlanstieg ab der Leerlauf-Soll- Drehzahl sowie einen Drehzahlabfall auf diese Leerlauf drehzahl aufgetragen über der Zeit zusammen mit dem ent sprechenden Verlauf eines nachgeführten Sollwertes. Es sei betont, daß dieses Drehzahlregelsystem unabhängig von der Art der Brennkraftmaschine ist, d. h., es kann sowohl für Benzin- als auch für Diesel-Brennkraftmaschinen verwendet werden.

Erkennbar ist aus Fig. 1 eine istwertabhängige Sollwert nachführung, wobei die Nachführung erst ab einem bestimm ten Abstand beginnt und sich dann stetig vergrößert. Beim betreffenden Beispiel errechnet sich der Abstand zwischen Ist- und Sollwert nach der Formel

NA2 = (DREH Φ - NLL) · NA22/1000 min^-1 + NA21 (1)

mit

NLL = 700 min^-1
NA21 = 100 min^-1
NA22 = 400 min^-1

Nach Erreichen eines bestimmten maximalen Sollwertes, beim Beispiel ist N oben = 1400 min^-1, bleibt der Sollwert konstant, bis bei einem Abfall der Ist-Drehzahl der Ab stand NA1 = 50 min^-1 eintritt. Im Anschluß daran fällt der Sollwert nach einer vorbestimmten Funktion ab, die beim gezeichneten Beispiel nach einer e-Funktion ver läuft, jedoch auch linearen, allgemein nichtlinearen oder stufenförmigen Verlauf annehmen kann.

Bei dem drehzahlabhängigen Abstand zwischen Ist- und Soll wert beim aufsteigenden Ast ist sichergestellt, daß Ruckel schwingungen mit in der Regel stärkeren Auswirkungen bei höheren Drehzahlen nicht zur Wirkung kommen.

Die Abhängigkeit des Abstands zwischen Drehzahl-Ist- und Sollwert sowie der Sollwert selbst ist in Fig. 2 über der Ist-Drehzahl dargestellt. Erkennbar ist für den Ab stand eine Funktion entsprechend der oben angegebenen Formel (1) und für den Sollwert ein Beginn bei der mini malen Leerlaufdrehzahl 700, einem ansteigenden Ast nach der Formel

NS = DREH Φ - NA2 (2)

und schließlich einer Begrenzung bei N oben, d. h. im speziellen Fall bei einer Drehzahl von 1400 Umdrehun gen pro Minute.

Zweckmäßigerweise wird das erfindungsgemäße Drehzahlre gelsystem mit Hilfe eines Rechners realisiert, dessen Programmierung nach einem in Fig. 3 dargestellten Fluß diagramm erfolgt.

Die Hauptspalte dieses Flußdiagramms beginnt mit einer Abfrageeinheit 10, es folgen zwei Berechnungsstufen 11 und 12, denen sich wiederum drei Abfrageeinheiten 13, 14 und 15 anschließen. Im Anschluß daran ist wiederum eine Berechnungseinheit 16 vorgesehen mit einer nach folgenden Abfrageeinheit 17, der sich wiederum ein Block 18 anschließt. Ausgangsseitig ist Block 18 mit einer Sam melschiene 19 verbunden, die wiederum zu einer Differenz bildungsstufe 20 und schließlich zu einem PI-Regler 21 führt. Der zweite Ausgang der Abfrageeinheit 10 führt über eine Flaggensetzeinheit 23 und einen Block 24 zur Sammelschiene 19. Unmittelbar zu dieser Sammelschiene 19 sind die beiden weiteren Ausgänge der Abfrageeinheit 15 und 17 geführt. Eine Flaggensetzeinheit 26 und eine Berechnungsstufe 27 liegen zwischen dem zweiten Ausgang der Abfrageeinheit 14 und der Sammelschiene 19. Ausgehend vom zweiten Ausgang der Flaggen-Abfrageein heit 13 kommt eine weitere Abfrageeinheit 28, deren er ster Ausgang über eine Berechnungsstufe 29 mit der Sam melschiene verbunden ist und deren zweiter Ausgang über eine Flaggensetzeinheit 30, eine Berechnungsstufe 31, einer Abfrageeinheit 32 und ein Block 33 ebenfalls zur Sammelschiene 19 geführt ist. Die Wirkungsweisen der einzelnen Blöcke sind in diese Blöcke selbst eingetra gen bzw. daneben geschrieben, so daß sich an dieser Stelle eine Auflistung der Einzelfunktionsweisen er übrigt.

Hat der Drehzahl-Istwert DREH Φ eine bestimmte minimale Drehzahlschwelle NST noch nicht erreicht, dann wird eine Flagge 5 auf Null gesetzt und ein Leerlauf-Sollwert auf den nominalen Leerlaufdrehzahl-Sollwert auf z. B. 700 Um drehungen pro Minute. Steigt die Ist-Drehzahl über diese minimale Drehzahlschwelle an, dann erfolgt im Block 11 die Berechnung des Abstandes zwischen Ist- und Soll-Drehzahl, wobei für negative Werte ein Wert Null angenommen wird. In der nachfolgenden Berechnungsstufe 12 wird die drehzahl abhängige gewünschte Differenz zwischen Soll- und Istdreh zahl berechnet (siehe hierzu die Gerade NA2 von Fig. 2).

Zu Beginn eines Anfahrzykluses war die Flagge 5 gleich Null und der Drehzahlsollwert NSMSW gleich z. B. 700 min^-1. In folgedessen kommen die beiden Abfrageeinheiten 14 und 15 zum Tragen. Da beim normalen Fahrbetrieb die für den Drehzahl abfall wichtige Schwelle NA1=50 Umdrehungen pro Mi nute sehr schnell durchlaufen wird und der Drehzahlsoll wert nicht unter 700 min^-1 abfallen kann (Berechnungsein heit 27 und 29), kommt beim Drehzahlanstieg primär die nachfolgende Abfrageeinheit 15 zum Tragen. Liegt die ge messene Drehzahldifferenz DN unterhalb der berechneten Solldifferenz NA2, dann verändert sich der Drehzahlsoll wert NSMSW nicht.

Im anderen Fall findet eine Sollwertanhebung statt, wo bei der Sollwert dann im Abstand der berechnete Diffe renz NA2 der Ist-Drehzahl folgt. Entsprechend der nach folgenden Abfrageeinheit 17 erfolgt diese Sollwertanhe bung maximal bis zu einem Wert N oben.

Bei einem nachfolgenden Drehzahlabfall entsprechend der Darstellung von Fig. 1 wird einmal der Abstand NA1=50 Umdrehungen pro Minute unterschritten, so daß dann der zweite Ausgang der Abfrageeinheit 14 zum Tragen kommt. Der erkannte Drehzahlabfall wird mittels der Flagge 5 markiert (Block 26) und daran schließt sich eine Berech nungs eines neuen Drehzahl-Sollwertes an. Beim speziellen Beispiel erfolgt dies nach der Formel

NS (MSW, LSW) n+1 = NSn - K₁ · (NSn - NLL) (3)

Nachfolgend wird in Block 20 die Regeldifferenz ermittelt und der Regelvorgang setzt ein.

Beim nächsten Durchlauf der Blöcke 11 und 12 kommt auf grund der geänderten Flagge 5 der in Fig. 3 links gezeich nete Teil des Flußdiagramms zum Tragen. Ist die Drehzahl- Ist-Sollabweichung kleiner als die berechnete, was beim Beispiel von Fig. 1 beim abfallenden Ast der Fall ist, dann setzt sich die Berechnung eines neuen Sollwertes im Block 29 fort, ebenfalls die Regelung.

Erhöht sich jedoch die Ist-Drehzahl z. B. aufgrund eines niedergedrückten Fahrpedals wieder, dann kann die gemes sene Drehzahl-Ist- und Sollabweichung wieder größere Werte als die berechneten annehmen. Da im folgenden kein weiterer Sollwertabfall gewünscht wird, wird die Flagge 5 im Block 30 wieder geändert und in Block 31 der Drehzahl-Sollwert der Ist-Drehzahl wieder nachgeführt bis zum Erreichen des Anschlages N oben.

Auf der Basis diese Flußdiagramms wurde ein Programm er stellt, daß in einem Steuergerät mit dem µc Intel 8051 läuft. Der Rechner bildet den in Fig. 1 dargestellten Drehzahlsollwert nach, wobei sich für einen speziellen Brennkraftmaschinentyp die drehzahlabhängigen Verläufe NA2 entsprechend der obengenannten Formel sowie der Soll werteabfall in Form einer e-Funktion als zweckmäßig er wiesen haben. Selbstverständlich kann der gewünschte Ab stand zwischen Drehzahl-Ist- und Sollwert auch einen an deren Zusammenhang aufweisen. Das gleiche gilt für den Drehzahl-Sollwertabfall, der sowohl allgemeiner nichtline arer Natur als auch z. B. linear oder stufenförmig sein kann. Erkennbar ist noch aus der Formel (3) für den Dreh zahl-Sollwert, daß er nicht unterhalb des Wertes NLL=700 Umdrehungen pro Minute (im speziellen Fall) abfallen kann.

Es hat sich gezeigt, daß durch den drehzahlabhängigen Ab stand NA2 gewährleistet ist, daß das erfindungsgemäße Drehzahl regelsystem bei auftretenden Ruckelschwingungen nicht eingreift und deshalb keine unkontrollierte Kraftstoffmenge abgibt. Dadurch, daß NA1<NA2 ist, kann ein günstiger Kraft stoffmengenanstieg bei Sturzgas erreicht werden. Eine weitere Variationsmöglichkeit für das obenbeschriebene Drehzahlregel system besteht darin, den Abstand zwischen Soll- und Ist-Drehzahl nicht nur drehzahl-, sondern auch z. B. last- und/oder temperaturabhängig zu machen. Auf diese Weise können dann die verschiedensten Größen beim Regelsystem berück sichtigt und damit optimale Ergebnisse erzielt werden.

Claims

1. Drehzahlregelsystem für eine Brennkraftmaschine, ins besondere im Leerlauf-Fall, mit einem vorzugsweise PID- Verhalten aufweisenden Regler und mit einer Sollwertan hebung ab einem bestimmten Drehzahl-Istwert, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstand von Drehzahl-Soll- und Ist wert betriebskenngrößenabhängig ist.

2. Drehzahlregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Abstand drehzahlabhängig ist.

3. Drehzahlregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sich der Abstand von Drehzahl-Ist- und Sollwert nach der Formel NA2 = (DREH Φ - NLL) · NA22/1000 min^-1 + NA21berechnet, wobei NLL, NA21 und NA22 Konstanten sind.

4. Drehzahlregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das außer der Drehzahl noch wenigstens Last und/oder Temperaturwerte in die Be rechnung des Abstandes mit eingehen.

5. Drehzahlregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Sollwert auf einen Maximalwert (N oben) begrenzt wird.

6. Drehzahlregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei absinkender Dreh zahl die Regelung erst bei einem geringeren Abstand von Soll- zu Ist-Drehzahl einsetzt (NA1) als der entsprechende Abstandswert bei ansteigender Drehzahl.