DE3311029C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Bei einer Regelvorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine wird die die Drosselklappe umgehende Ansaugluftmenge anhand der Differenz zwischen der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine und der anhand der Maschinentemperatur ermittelten Soll-Drehzahl N ↓o und zusätzlich unter Berücksichtigung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Die Vorrichtung umfaßt eine Gemisch-Ermittlungseinheit (20) zur Ermittlung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und eine Luftmengen-Berechnungseinheit (21) zur Errechnung eines Grundbetrages der Luftmenge anhand der Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl und zur Korrektur des Grundbetrages anhand des Luft-Brennstoff-Verhältnisses.
Description
Steuersignal SJCdie Luftmenge einzustellen, die den Zylindern der Brennkraftmaschine durch die Bypass-Leitung 6 zugeführt wird.
Ein Fühler 8 zur Abtastung der Ansaugluftmenge (beispielsweise ein Luftmengenmesser) erzeugt ein
Luftmengensignal S1, das die den Zylindern der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführte Luftmenge angibt.
An den Einlaßöffnungen der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine ist jeweils ein Kraftstoff-Einspritzventil 9 zur Einspritzung einer Kraftstoffmenge entsprechend einem Einspritz-Steuersignal S^-angeordnet.
Ein Sauerstoff-Sensor (beispielsweise ein Zirkon-Sauerstoff-Sensor) ist in dem Auspuffkrümmer 3 angeordnet und erzeugt ein Gemisch-Signal Sn das angibt, ob
das Gemisch fett oder mager ist.
Der Sauerstoff-Sensor weist eine solche Charakteristik auf, daß der Spannungsabfall über dem Sensor sich
abrupt ändert, wenn die SauerstoitRonzeniräikm in dem
Abgas sich relativ zu der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas sich relativ zu der Sauerstoffkonzentration
der Umgebungsluft verändert, d.h., wenn das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches über einen bestimmten kritischen Wert ansteigt oder unter diesen
Wert absinkt. Im einzelnen erzeugt der Sensor 10 ein
hohes Spannungssignal (ungefähr 1 Volt), wenn das Gemisch fett ist und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter
den kritischen Wert absinkt, und ein niedriges Spannungssignal (annähernd 0 Volt), wenn das Gemisch mager ist und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis über dem kritischen Wert liegt. Wenn die relative Sauerstoffkonzentration, die bei einem optimalen Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches vorliegt, mit diesem kritischen
Wert zusammenfällt, ist es möglich, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis anhand der hohen oder niedrigen Spannungswerte des Signals des Sauerstoff-Sensors zu er-—!Stein, !sr. Falle eines fetten Gemisches liefert der Sensor ein hohes Spannungssignal (H). während er im Fall
eines mageren Gemisches ein niedriges Spannungssignal (L) liefert.
Eine Abgas-Rückführungsleitung 11 verbindet das Ansaugrohr 2 mit dem Auspuffkrümmer 3. In der Rückführungsleitung 11 ist ein Rückführungs-Dosierglied
oder EGR-Dosierglied 12 angeordnet, mit dem die Abgasmenge, die von dem Auspuffkrümmer durch die
Rückführungsleitung in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird, anhand eines Rückführungs-Steuersignals See einstellbar ist Der Aufbau des
Dosiergliedes 12 entspricht im wesentlichen dem des Luftmengen-Dosiergliedes 7.
Mit 13 ist eine Zündeinrichtung bezeichnet, die entsprechend einem Zündzeitpunkt-Signal S* eine hohe
Zündspannung an jede einzelne der nicht gezeigten, den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Zündkerzen liefert
Ein Drehrahlsensor 14 (beispielsweise ein Kurbelwinkel-Sensor, der immer dann ein Signal liefert, wenn sich
die Kurbelwelle um einen bestimmten Winkel gedreht hat) erzeugt ein die Maschinendrehzahl angebendes
Drehzahlsignal S1.
Ein Maschinentemperaturfühler 15 erzeugt ein Temperatursignal St. das die Kühlmitteltemperatur der
Brennkraftmaschine angibt.
Eine Berechnungseinheit oder ein Mikrocomputer i6 nimmt verschiedene Signale wie etwa das Luftmengensignal 5* das Drosselklappen-Positionssignal Sh das
Drehzahlsignal S5, das Temperatursignal St und das ein
fettes oder mageres Gemisch anzeigende Gemisch-Sienal Sr auf. Die Berechnungseinheit 16 berechnet ver
schiedene optimale Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, beispielsweise die einzuspritzende Kraftstoffmenge, die Abgas-Rückführungsmenge und die Zeitpunkte der Kraftstoffeinspritzung und erzeugt verschiedene Steuersignale wie etwa das Einspritz-Steuersignal
Sie das Rückführungs-Steuersignal S«· und das Zündzeitpunkts-Steuersignal S10
Die obenerwähnten Funktionen sind bereits als Funktionen einer elektronischen Steuerung für Brennkraft-
maschinen bekannt. Zusätzlich hierzu regelt die Berechnungseinheit 16 die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine. Das heißt, die Berechnungseinheit 16 stellt
anhand des Drosselklappen-Positionssignals S, fest, ob ein Leerlaufzustand vorliegt oder nicht (im Leerlauf ist
is die Drosselklappe vollständig geschlossen) und erzeugt
in Abhängigkeit von dem Drehzahlsignal S1, dem Temperatursignal St und dem Gemisch-Signal Sr das Luftinerigcü-Stcücrsigna! SKzam Einstellen der die Drosselklappe umgehenden Luftmenge.
Nachfolgend soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert werden.
F i g. 2 zeigt nur den hier wesentlichen Teil der Berechnungseinheit 16, der die erfindungsgemäße Regelung der Leerlaufdrehzahl der Maschine betrifft.
In F i g. 2 ist mit 17 eine Drehzahl-Ermittlungseinheit
bezeichnet, die anhand des von dem Drehzahlsensor 14 geliefe:'*sn Drehzahlsignals S, die tatsächliche Drehzahl
der Brennkraftmaschine berechnet und ein Ist-Drehzahlsignal N erzeugt. Eine Solldrehzahl-Berechnungs-
einheit 18 berechnet anhand des Temperatursignals Sr
und anderer Signale, die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angeben, die in dem jeweiligen Betriebszustand optimale Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine und erzeugt ein Soll-Drehzahlsignal N0.
Die neben dem Temperatursignal Sr von der Berechnungseinheit 18 verarbeiteten Signale umfassen beispielsweise ein Anlaß-Signal, das die Betätigung eines
Anlaß-Schalters 30 der Brennkraftmaschine anzeigt, und ein Klimaanlagen-Signal, das den eingeschalteten
Zustand eines Klimaanlagen-Schalters 31 anzeigt Die optimale Leerlaufdrehzahl beträgt normalerweise 600
U/min, wird jedoch auf einen höheren Wert eingestellt, falls die Kühlmitteltemperatur niedrig ist oder wenn die
Maschine angelassen wird oder eine Zusatzeinrichtung
(beispielsweise die Klimaanlage) eingeschaltet wird.
Ein Komparator 19 vergleicht das Ist-Drehzahlsignal N mit dem Soll-Drehzahlsignal N0 und erzeugt ein Differenzsignal Sd, das der Drehzahldifferenz (N0 — N)
entspricht
so Eine Gemisch-Ermittlungseinheit 20 stellt anhuxl des
Gemisch-Signals des Sauerstoff-Sensors 10 fest ob das der Brennkraftmaschine zugeführte Gemisch fest oder
mager ist und erzeugt ein hohes logisches Signal (H). wenn das Gemisch fett ist und ein niedriges logisches
Eine Luftmengen-Berechnungseinheit 21 berechnet einen Grundbetrag der die Drosselklappe umgehenden
Luftmenge und korrigiert den Grundbetrag unter Berücksichtigung des logischen H- oder L-Signals der Ge-
misch-Ermittlungseinheit 20.
Wenn das Differenzsignal S0 positiv ist d. h, wenn die
ermittelte tatsächliche Leerlaufdrehzahl N kleiner als die berechnete optimale Leerlaufdrehzahl N0 ist. stellt
die Luftmengen-Berechnungseinheit 21 das Luftmen
gen-Steuersignal SK auf einen Wert ein, der eine Erhö
hung der unter Umgehung der Drosselklappe durch die Bypass-Leitung durchgelassenen Luftmenge bewirkt
Falls das Differenzsignal SD negativ ist d. h, wenn die
7 8
tatsächliche Leerlaufdrehzahl N über der berechneten Steuersignal zur Erhöhung der Luftmenge, und wenn
idealen Leerlaufdrehzahl N0 liegt, stellt die Luftmengen- die Ist-Leerlaufdrehzahi N über der Soll-Leerlaufdreh-
gehenden Luftmenge bewirkt. 5 im Falle eines fetten Gemisches der Grundbetrag der
In diesem Fall ist der Grundbetrag der die Drossel- Ansaugluftmenge entsprechend einem vorgegebenen
klap£>r umgehenden Luftmenge proportional zu der Faktor oder negativen Summanden verringert, während
Differenz zwischen der Soll-Drehzahl N0 und der Ist- im Fall eines mageren Gemisches der Grundbetrag entDrehzahl N oder zu dem integrierten Wert der Diffe- sprechend einem vorgegebenen Faktor oder positiven
renz zwischen N0 und N oder zu der Surifme aus dem io Summanden erhöht wird. Somit wird die den Zylindern
Momentanwert und dem integrierten Wert dieser Diffe- unter Umgehung der Drosselklappe zugeführte Luftrenz. menge auf der Grundlage von zwei Parametern, näm-
Wenn die Gemisch-Ermittlungseinheit 20 ein hohes lieh der Leerlaufdrehzahl und der Gemischzusammen-Signal H liefert, d. h„ wenn das Gemisch fett ist, wird der setzung geregelt. Hierdurch wird es ermöglicht, die An- I
Grundbetrag der Luftmenge zu höheren Werten verän- 15 Sprechzeit bei Abweichen der Leerlaufdrehzahl von
dert, indem der Grundbetrag mit einem vorgegebenen dem Idealwert zu verkürzen und die Stabilität der Leerpositiven Faktor größer als 1 multipliziert wird oder laufdrehzahl im Sollzustand zu erhöhen.
iridcrr. zu dem Grundbetrag ein vorgegebener positiver Die F i g. 3A bis D neigen Wellenformen des zeitli-
Wenn dagegen die Gemisch-Ermittlungseinheit 20 20 Fig.3(A) veranschaulicht Änderungen des Luft/
ein niedriges Signal (L) erzeugt, d. h., wenn das Gemisch Kraftstoff-Verhältnisses des Gemisches. Es wird angemager ist. wird der Grundbetrag der Luftmenge zu klei- nommen, daß dieses Verhältnis sich sinusförmig ändert,
neren Werten hin korrigiert, indem der berechnete Fig.3(B) zeigt das Signal S/t zur Steuerung eines
Grundbetrag mit einem vorgegebenen positiven Faktor Grundbetrages der in die Zylinder der Brennkraftmakleiner als 1 multipliziert wird oder indem zu dem 25 schine einzuspritzenden Kraftstoffmenge. Dieser
Grundbetrag ein vorgegebener negativer Summand ad- Grundbetrag wird im wesentlichen anhand des durch
dien wird. den Luftmengenmesser 8 erzeugten Luftmengensignals
Nachfolgend soll die Wirkungsweise der erfindungs- S1 festgelegt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird
gemäßen Leerlaufdrehzahl-Regelvorrichtung erläutert die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei einem fetten
werfen. 30 Gemisch linear verringert und bei einem mageren GeWenn sich die Maschine im Leerlaufzustand befindet, misch linear erhöht.
so wird dies durch den Drosselklappen-Positionssensor In F i g. 3(C) zeigt die durchgehende Kurve die zeitli-5 anhand der vollständig geschlossenen Stellung der ehe Veränderung der durch die erfindungsgemäße ReDrosselklappe 4 abgetastet, und das Positionssignal S1 gelvorrichtung geregelten Maschinendrehzahl N, wähzeigt den Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine an. 35 rend die gestrichelt dargestellte Kurve den Drehzahl-Auf dieses Signal S, berechnet die Berechnungseinheit verlauf bei Regelung mit Hilfe einer herkömmlichen
16 die optimale Umgehungs-Luftmenge und liefert das Regelvorrichtung zeigt. Es ist zu erkennen, daß bei der
dieser Luftmenge entsprechende Steuersignal 5«· an das erfindungsgemäßen Regelung die Leerlaufdrehzahl N
Luftmengen-Dosierglied 7. weniger schwankt als die Leerlaufdrehzahi N' bei der
heit 17 anhand des Drehzahlsignals Ss des Drehzahlsen- N ist kleiner als die der Drehzahl N', und zudem ist die
sors 14 (z. B.: des Kurbelwinkel-Sensors) die Ist-Leer- Regelfrequenz bei N kleiner als bei N'(die Periode von
laufdrehzahl der Brennkraftmaschine und erzeugt das A/ist größer als die von N').
entsprechende Ist-Drehzahlsignal N.
Fig.3(D) zeigt in einer durchgezogenen Linie das in
anhand des Temperatursignals St des Temperaturfüh- Luftmengen-Steuersignal Sx und in einer gestrichelten
lers 15. des Anlaß-Signals des Anlaß-Schalters 30 und Linie ein entsprechendes Steuersignal S'x einer her-
anhand des Klimaanlagen-Signals des Klimaanlagen- kömmlichen Vorrichtung. Wie in dieser Figur zu erken-
kraftmaschine und erzeugt ein entsprechendes Soll- 50 (Erfindung) kleiner als die des Steuersignals S'lc (Stand
Drehzahlsignal N0.
der Technik), & h. Amplitude und Frequenz von Sx sind
Der Komperator 19 vergleicht die Signale N und N0
kleiner als die Amplitude und Frequenz von S'JC (das
und erzeugt das Differenzsignal Sd-
Signal Sx hat eine größere Periode als das Signal S'K).
des Gemisch-Signals Sr des Sauerstoff-Sensors 10, ob 55 punkten fi und h in Fig.3(D) oder zwischen den Zeit-
das gegenwärtig den Zylindern der Brennkraftmaschine punkten f3 und U einem fetten Gemisch entspricht, wird
zugeführte Gemisch fett oder mager ist, und speichert der Betrag der die Drosselklappe umgehenden Luft-
im Falle eines fetten Gemisches ein //-Signal und im Fall menge durch Absenkung der Amplitude des Luftmen-
eines mageren Gemisches ein L-SignaL gen-Steuersignals Sx für das Stellglied 7 verringert Zur
anhand des gegenwärtig vorliegenden Differenzsignals das Verstärkungsverhältnis eines das Signal Sx verstär-
hung der Drosselklappe zuzuführenden Luftmenge, einer von dem Signal Sx durchlaufenen integrations-
korrigiert den Grundbetrag entsprechend dem H- oder schaltung wird erhöht, oder die Multiplikationskonstan-
L-Signal und erzeugt das Luftmengen-Steuersignal Sx
65 te in einem von dem Signal Sx durchlaufenen Multipli-
für das Dosierglied 7. zierer wird verringert
Wenn die Ist-Drehzahl N unter der Soll-Drehzahl N0 Da zwischen den Zeitpunkten f2 und h das Luft/Kraftliegt, liefert die Luftmengen-Berechnungseinheit 21 ein stoff-Verhäluiis einem mageren Gemisch entspricht
9 10
wird zwischen diesen beiden Zeitpunkten die die Dros- wert erzeugt, cU'rch das die den Zylindern der Brennselklappe umgehende Luftmenge durch Steigerung der kraftmaschine unter Umgehung der Drosselklappe zuAmplitude des an das Stellglied 7 gelieferten Steuerst- geführte Luftmenge erhöht wird (Block 4). Im nächsten
gnals SK erhöht. Die Erhöhung der Amplitude des Si- Schritt liest der Computer das für das Luft/Brennstoffgnals S,c erfolgt entsprechend den oben aufgezeigten 5 Verhältnis repräsentative Gemisch-Signal Sr des Sauer-Möglichkeiten, indem das Verstärkungsverhältnis er- stoff-Sensors 10 und stellt fest, ob das Gemisch (oder
höht, die Ze!*.konstante gesenkt bzw. die Multiplika- der Kraftstoff) fett oder mager ist (Block 5).
tionskonstanic erhöht wird. Bei magerem Gemisch wird eine erhöhende Korrek-
fällt das Luftmengen-Steuersignal S,c sprungartig zu 10 das Steuersignal S,c und somit die Ansaugluftmenge
den Zeitpunkten, an denen das Luft-Brennstoffverhält- wird erhöht (Block 6). Bei magerem Gemisch wird eine
nis zwischen fett und mager wechselt oder an denen die verringernde Korrekturkonstante (Faktor kleiner als I
steigt oder unterschreitet. de des Luftmengen-Steuersignals Slc und damit die An-
Zum Vergleich ergibt sich bei dem Steuersignal S',c
15 saugluftmenge wird gesenkt (Block 7).
der herkömmlichen Vorrichtung nur dann ein abrupter Wenn in Block 3 festgestellt wird, daß die Ist-Üre:i-
ter oder über den optimalen Wert N0 absinkt oder an- mengen-Steuersignal SJC proportional zu der Differenz
steigt, wie durch gestrichelte Linien in F i g. 3 dargestellt zwischen Ist- und Sollwert erzeugt, durch die die den
ist. 20 Zylindern unter Umgehung der Drosselklappe zuge-
Bei der obigen Beschreibung wurde davon ausgegan- führte Luftmenge gesenkt wird (Block 8). Im nächsten
gen, daß die erfindungsgemäße Regelvorrichtung zahl- Schritt liest der Computer das für das Luft/Kraftstoffreiche getrennte Einheiten oder Baugruppen umfaßt Es Verhältnis repräsentative Signal Sr des Sauerstoff-Senist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Regel- sors 10 und stellt fest, ob das Gemisch (der Kraftstoff)
vorrichtung mit Hilfe eines Mikrocomputers zu ver- 25 fett oder mager ist (Block 9). Bei einem mageren Gewirklichen, der eine Zentraleinheit, einen Nur-Lese- misch wird eine erhöhende Korrekturkonstante (Faktor
Speicher, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, einen größer als 1 oder positiver Summand) ausgewählt, und
Taktgeber und dergleichen umfaßt. In diesem Fall sind die Amplitude des Luftmengen-Steuersignals S110 und
die Drehzahl-Ermittlungseinheit 17, die Solldrehzahl- damit die Ansaugluftmenge wird erhöht (Block 10). Im
Berechnungseinheit 18, die Gemisch-Ermittlungseinheit 30 Fall eines fetten Gemisches wird eine verringernde Kor-20, der Komparator 19 und die Luftmengen-Berech- rekturkonstante (Faktor kleiner als 1 oder negativer
nungseinheit 21 sämtlich in dem Mikrocomputer imple- Summand) ausgewählt und das Luftmengen-Steuersimentiert, und die oben beschriebenen Vorgänge, Be- gnal SK und damit die Ansaugluftmenge wird gesenkt
rechnungen und/oder Operationen laufen in der glei- (Block 11).
chen oder in ähnlicher Weise in dem Mikrocomputer ab. 35 Das so berechnete und korrigierte Luftmengen-Steu-
werden statt durch entsprechende Hardware durch umgehenden Luftmenge ari das Luftmengen-Stellgüsd 7
arithmetische Operationen entsprechend einem geeig- übertragen,
neten Programm in dem Mikrocomputer ausgeführt In dem obigen Beispiel wurde lediglich der Fall be-
zahl der Maschine entsprechend einem Programm, das wird. Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich gleichzeitig
in der nunmehr durch einen Mikrocomputer gebildeten die in die Zylinder der Maschine einzuspritzenden
fert er ein Signal 5,, das die vollständig geschlossene gasrückführung zu steuern.
puter 16. bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung zur Rege -
steuerung mit dem sequentiellen Ablesen des Drehzahl- der Regelung der Leerlaufdrehzahl die den Zylindern
signals S1 des Drehzahlsensors 14 (Kurbelwinkel-Sen- der Brennkraftmaschine unter Umgehung der Drossel-
sor) und des gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur-Si- klappe zugeführte Luftmenge unier Berücksichtigung
gnals St des Temperaturfühlers 15 und berechnet die des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (fettes oder mageres
gegenwärtige ist-Leerlaufdrehzahl N (Block 1). Wie be- 55 Gemisch) gesteuert Auf diese Weise ist es möglich, die
reits erwähnt wurde, wird in diesem Schritt mit Vorteil Schwankungen der Leerlaufdrehzahl der Maschine zu
zusätzlich geprüft ob der Anlaß-Schalter 30 ein Anlaß- verringern, d. h, die Ansprechzeit bei der Korrektur der
maanlagen-Signal liefert. Anhand des Temperatursi- wert zu verbessern.
gnals St, des Anlaß-Signals und/oder des Klimaanlagen- 60
Signals berechnet das Programm sequentiell die opti- Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
maie Leerlaufdrehzahl N0 der Brennkraftmaschine und
speichert diesen Wert in dem Speicher (Block 2).
gespeicherten optimalen Leerlaufdrehzahl N0 vergli- 05
chen (Block 3). Wenn die Ist-Drehzahl Nkfciner als die
Soll-Drehzahl N0 ist wird ein Luftmengen-Steuersignal
Sx proportional zu der Differenz zwischen Ist- und Soll-
Claims (9)
1. Verfahren zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine, das die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
— Abtasten der Leerlaufdrehzahl,
— Abtasten der Maschinentemperatur,
— Berechnen der optimalen Leerlaufdrehzahl anhand der abgetasteten Maschinentemperatur
und Speicherndes optimalen Drehzahlwertes,
— Vergleichen des abgetasteten Drehzahlwertes mit dem berechneten und gespeicherten optimalen Drehzahlwert, und
— Erhöhen der die Drosselklappe der Brennkraftmaschine umgehenden Ansaugluftmenge, falls
die abgetastete Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb der optimalen Drehzahl fegt und Verringern der Ansaugluftmenge.
falls die abgetastete Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb des optimalen
Drehzahlwertes liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich abgetastet wird, ob das der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch fett oder mager ist
und bei magerem Gemisch die anhand des Drehzahlvergleichs ermittelte Ansaugluftmenge auf einen
größeren Wert erhöht, bei einem fetten Gemisch die ermittelte Ansaugluftmenge auf einen kleineren
Wert verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittl.ng des vorläufigen
Wertes für die Ansaugluftmenge anhand der abgetasteten Ist-Drehzahl und der berechneten Soll-Drehzahl der Wert für die Ansaugluftmenge proportional
zu der Differenz zwischen der Ist- und Soll-Drehzahl verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung des vorläufigen
Wertes für die Ansaugluftmenge anhand der Ist- und Soll-Drehzahlen der Wert für die Ansaugluftmenge
proportional zu einem integrierten Wert der Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl verändert
wird.
4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung des vorläufigen
Wertes für die Ansaugluftmenge anhand der Ist- und Soll-Drehzahlen der Wert für die Ansaugluftmenge
proportional zu einer Summe aus der momentanen Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl und dem
integrierten Wert dieser Differenz verändert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorläufige Wert
für die Ansaugluftmenge bei der Korrektur entsprechend der Gemischzusammensetzung durch Multiplikation mit einem vorgegebenen positiven Faktor
größer als 1 erhöht bzw. durch Multiplikation mit einem vorgegebenen positiven Faktor kleiner als 1 so
verringert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der vorläufige Wert
für die Ansaugluftmenge bei der Korrektur entsprechend der Gemischzusammensetzung durch Addi-
tion eines vorgegebenen positiven Summanden bzw. durch Addition eines vorgegebenen negativer.
Summanden erhöht oder verringert' wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit
— einem Drehzahlsensor zur Erzeugung eines Drehzahlsignals,
— einem Maschinentemperatur-Fühler zur Erzeugung eines Tempsratursignals,
— einer auf das Geschwindigkeitssignal ansprechenden Drehzahl-Ermittlungseinheit zur Berechnung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines entsprechenden Ist-Drehzahlsignals,
— einer das Temperatursignal aufnehmenden Solldrehzahl-Berechnungseinheit zur Berechnung einer optimalen Drehzahl der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines entsprechenden Soll-Drehzahlsignals,
— einem die Ist- und Soll-Drehzahlsignale aufnehmenden Komparator zur Berechnung der Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl und zur
Erzeugung eines entsprechenden Differenzsignals,
— einer das Differenzsignal aufnehmenden Luftmengen-Berechnungseinheit zur Ermittlung eines Grundwertes für die der Brennkraftmaschine unter Uragehung der Drosselklappe zugeführte Ansaugluftmenge, welche Berechnungseinheit die Ansaugluftmenge erhöht, wenn die
Ist-Drehzahl unter der Soll-Drehzahl liegt, und senkt, wenn die Ist-Drehzahl über der Soll-Drehzahl liegt, und
— einem in einer Bypass-Leitung parallel zu der
Drosselklappe der Brennkraftmaschine angeordneten Luftmengen-Dosierglied zur Steuerung der dem Zylinder der Brennkraftmaschine
zugeführten Ansaugluft entsprechend einem Luftmengen-Steuersignal der Luftmengen-Berechnungseinheit,
dadurch gekennzeichnet, daß die. Vorrichtung einen
in dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoff-Sensor (10) zur Erzeugung eines für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches repräsentativen Gemisch-Signals, das angibt, ob das Gemisch
fett oder mager ist, und eine auf das Signal des Sauerstoff-Sensors (10) ansprechende Gemisch-Ermittlungseinheit (2G) zur Unterscheidung zwischen fettem und magerem Gemisch und zur Erzeugung eines Signals entsprechend fettem Gemisch oder eines
Signals entsprechend magerem Gemisch umfaßt und daß die Berechnungseinheit (20) den Grundwert der
Ansaugluftmenge anhand der Signale der Gemisch-Ermittlungseinheit (20) derart korrigiert, daß der
Grundwert bei fettem Gemisch gesenkt und bei magerem Gemisch erhöht wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-Ermittlungseinheit (17),
die Solldrehzahl-Berechnungseinheit (18), der Komparator (19), die Gemisch-Ermittlungseinheit (20)
und die Luftmengen-Berechnungseinheit (2t) durch einen Mikrocomputer(16) gebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen Anlaß-Schalter (30)
zur Erzeugung eines einen Anlaß-Vorgang der Brennkraftmaschine anzeigenden Signals, das zur
Korrektur der Soll-Drehzahl der Brennkraf itnaschine an die Solldrehzahl-Berechnungseinheit (18)
fibertragen wird, und durch einen Klimaanlagen-Schalter
(31) zur Erzeugung eines den Betrieb einer Klimaanlage anzeigenden Signals, das ebenfalls zur
Korrektur der Soll-Drehzahl an die Solldrehzahl-Berechnungseinheit (18) übertragen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine gemäß
dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung-dieses Verfahrens.
Es sind Regelvorrichtungen (DE-OS 31 38 099) zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von Brennkraftmaschinen
bekannt, bei denen eine Rückkopplungssteuerung der der Brennkraftmaschine unter Umgehung der Drosselklappe
zugeführten Luftmenge anhand eines Signals erfolgt, das die Differenz zwischen der Ist-Leerlaufdrehzah!
und einer SoH-Leeriaufdrehzahl angibt Da bei einer
solchen herkömmlichen Regelvorrichtung die Luftmenge lediglich auf der Grundlage der Differenz zwischen
Ist- und Soll-Drehzahl unabhängig von dem Luft/ Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten
Gemischs dosiert wird, kommt es zu Schwankungen der in dieser Weise geregelten Leerlaufdrehzahl
entsprechend dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Wenn die
Luftmenge um einen bestimmten Betrag erhöht wird, während der Brennkraftmaschine ein fettes Gemisch
zugeführt wird, so steigt die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine stark an, während andererseits im
Fall eines mageren Gemisches die Leerlaufdrehzahl bei einer Erhöhung der Luftmenge um den gleichen Betrag
nur mäßig ansteigt oder in einigen Fällen sogar abnimmt. Wenn umgekehrt die Luftmenge während der
Zufuhr eines fetten Gemisches um einen bestimmten Betrag gesenkt wird, nimmt die Leerlaufdrehzahl stark
ab. während bei einem mageren Gemisch die Leerlaufdrehzahl bei der Verringerung der Luftmenge um den
gleichen Betrag nur wenig abnimmt.
Da bei der herkömmlichen Regelvorrichtung die Leerlaufdrehzahl ohne Berücksichtigung des Luft/
Kraftstoff-Verhältnisses geregelt wird und folglich verhältnismäßig
große Unterschiede zwischen der Ist-Drehzahl u';id der Soü-Drehzahl auftiiten, kommt es zu
momentanen Änderungen der Leerlaufdrehzahl, die sich in einem ungleichmäßigen Lauf der Brennkraftmaschine
oder einem sogenannten Sägen oder Jagen der Maschine äußern. Die heikömmliche Regelvorrichtung
hat somit den Nachteil, daß die Brennkraftmaschine keine zufriedenstellende Leerlaufstabilität aufweist
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer
Brennkraftmaschine zu schaffen, das die oben genannten Nachteile überwindet und eine stabile Regelung der
Leerlaufdrehzahl gestattet, wobei insbesondere die Ansprechzeit bei Abweichen der Maschinendrehzahl von
der gewünschten Soll-Drehzahl verkürzt und die Stabilität der Brennkraftmaschine bei Betrieb mit der Soll-Drehzahl
verbessert werden soll.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des verfahrensgemäßen
Anspruchs 1 und des vorrichtungsgemäßen Anspruchs 7 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an^igeben.
Erfindungsgemäß wird bei der Steuerung der Luftmenge,
die der Brennkraftmaschine unter Umgehung der Drosselklappe zugeführt wird, nicht nur die Differenz
zwischen der Ist-Drehzahl und der unter anderem anhand der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine
ermittelten Soll-Drehzahi, sondern zusätzlich unter Berücksichtigung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Gemischs gesteuert
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Drehzahlsensor, einen
Maschinentemperatur-Fühler, einen Sauerstoff-Sensor, eine Drehzahl-Emittlungseinheit zur Berechnung
der Ist-Drehzahl, eine Solldrehzahl-Berechnungseinheit,
einen Komparator zur Berechnung der Differenz zwischen der Ist- und der Soll-Drehzahl, eine Ermittlungseinheit
zur Ermittlung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs, eine Ansaugluftmengen-Berechnungseinheit
zur Berechnung eines Grundbetrages der Ansaugluftmenge anhand der Drehzahldifferenz
und zur Korrektur des Grundbetrages anhand des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses und ein Dosierglied zur Steuerung
der Ansaugluftmenge.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Regelvorrichtung einen Mikrocomputer, der die Funktionen
der Drehzahl-Ermittlungseinheit, der SolldrehzahlBerechnungseinheit,
des Komparator?, der Gemisch-Emiittlungseinheit
und der Ansaugluftmengen-Berechnungseinheit übernimmt
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert
Es zeigt
F i g. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in Verbindung mit einer schematisch
dargestellten Vierzylinder- Brennkraftmaschine,
F i g. 2 ein Blockdiagramm des wesentlichen Teils einer Berechnungseinheit der Regelvorrichtung aus
Fig. 1,
F i g. 3(A) ein Beispiel einer Wellenform des Brennstoff/Luft-Verhältnisses
des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches,
Fig.3(B) die Wellenform eines Ausgangssignals Src
der Berechnungseinheit, das die eingespritzte Kraftstoffmenge steuert,
Fig.3(C) Wellenformen der Leerlaufdrehzahlen N.
Λ/'bei Steuerung mit Hufe der erfindungsgemüßen bzw.
einer herkömmlichen Steuervorrichtung,
Fig.3(D) die Wellenformen von Ausgangssignalen
S1C und S'ac der erfindungsgemäßen bzw. einer herkö.nmlichen
Regelvorrichtung, die die Ansaugluftmenge steuern und
F i g. 4 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Schritte zur Festlegung der die Drosselklappe umgehenden
Luftmenge anhand der Maschinendrehzahl und -temperatur sowie des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung zur Regelung der Leerhufdrehrahl
einer Brennkraftmaschine ist in Fig. 1 dargestellt Eine
Vierzylinder-Brennkraftmaschine 1 umfaßt ein Ansaugrohr 2 und einen Auspuffkrümmer 3.
Ein Drosselklapp ^-Positionssensor 5 ist mechanisch mit einer Drosselklappe 4 verbunden und erzeugt ein
Positionssignäl 5,, das den Öffnungsgrad der Drosselklappe angibt. Eine Bypass-Leitung 6 verbindet die
stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten der in dem Ansaugrohr 2 angeordneten Drosselklappe 4. In
der Bypass-Leitung 0 ist ein Luftmengen-Dosierglied 7 angeordnet Das Dosierglied 7 umfaßt ein einzelnes
elektromagnetisches Ventil oder eine Kombination aus einem elektromagnetischen Ventil und einem Vakuumventil
und dient dazu, entsprechend einem Luftmfingen-
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| JP57077535A JPS58195043A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 内燃機関の回転速度制御装置 |
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