DE3408988C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Steuerventils zum Regulieren der an eine Brennkraft­ maschine gelieferten Menge zusätzlicher Luft für eine Leer­ laufregelungseinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist in der älteren DE-OS 34 06 750 beschrieben.

Wenn eine Brennkraftmaschine in einem Leerlaufzustand bei niedriger Kühlwassertemperatur oder mit schweren elektrischen Lasten wie z. B. Scheinwerferlampen, elektrischem Gebläse o. dgl. betrieben wird, kann es infolge eines Drehzahl­ abfalls zu einem Stillstand der Maschine kommen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde in der japanischen Patentver­ öffentlichung 55-98 628 ein Rückkopplungsregelungsverfahren für die Leerlaufdrehzahl vorgeschlagen, bei dem die ge­ wünschte Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von der Last an der Maschine eingestellt wird, die Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl der Maschine und der gewünschten Leerlaufdrehzahl ermittelt wird und eine Menge zusätzlicher Luft an die Maschine geliefert wird, die der ermittelten Differenz entspricht, um diese Differenz zur Regelung der Maschinendrehzahl auf die gewünschte Leerlaufdrehzahl so klein wie möglich zu halten.

Bei Anwendung dieses Verfahrens kann jedoch die Drehzahl der Maschine plötzlich in Abhängigkeit von der Größe der an die Maschine angelegten Last abfallen, wenn die Kupplung oder das Übersetzungsgetriebe der Maschine ausgerückt wird, während die Maschine bei völlig geschlossenem Drosselventil verlangsamt wird. Selbst wenn die obige Rückkopplungsre­ gelung der Leerlaufdrehzahl unmittelbar nach einem solchen plötzlich Abfall der Drehzahl der Maschine eingeleitet wird, kann die Menge der zusätzlichen Luft nicht plötzlich mit einer Geschwindigkeit vergrößert werden, die ausreicht, um einen weiteren Abfall der Maschinendrehzahl der Maschine zu verhindern. Dadurch wird oft ein Stillstand der Maschine bewirkt. Selbst wenn die Maschine in den Rückkopplungsre­ gelbereich verlangsamt wird, ohne daß die Kupplung oder das Übersetzungsgetriebe während der Verlangsamung eingerückt sind, kann eine Verzögerung der Lieferung einer Menge zu­ sätzlicher Luft eintreten, die zum Beibehalten der Drehzahl der Maschine auf der gewünschten Leerlaufdrehzahl erforderlich ist. Dies führt auch zu einem Abfall der Maschinen­ drehzahl. Es kann in Abhängigkeit von der Größe der Maschinen­ last zu einem Maschinenstillstand kommen, weil beim Start der Rückkopplungsregelung an die Maschine eine Menge zusätzlicher Luft geliefert wird, die gerade der Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl der Maschine und der gewünschten Leerlaufdrehzahl entspricht.

Zur Behebung dieses Nachteils wurde in der japanischen Patentveröffentlichung 55-1 455 ein Verfahren vorgeschlagen bei dem eine vorbestimmte Menge zusätzlicher Luft an die Maschine vor der Einleitung der Rückkopplungsregelung ge­ liefert wird, wenn die Drehzahl bei Verlangsamung der Ma­ schine unter einen vorbestimmten Wert abfällt. Außerdem wurde in der japanischen Patentveröffentlichung 55-98 629 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem an die Maschine vorher zusätzliche Luft derart geliefert wird, daß bei Verlang­ samung der Maschine bis auf einen vorbestimmten Drehzahlwert die Menge der zusätzlichen Luft schrittweise während einer Zeitperiode vergrößert wird, die zu einer Zeit beginnt, zu der die Drehzahl der Maschine unter einen vorbestimmten Wert abgefallen ist, und dauert, bis die Rückkopplungsregelung eingeleitet wird.

Wenn die Maschine jedoch an einem Ort betrieben wird, an dem der umgebende Atmosphärendruck klein ist, wie dies beispielsweise bei großen Höhen der Fall ist, ist der Mengenfluß der bei einem Ansaughub an die Maschine gelie­ ferten Ansaugluft kleiner als derjenige, wenn die Maschine bei einem üblichen Atmosphärendruck betrieben wird. Wenn an die Maschine zusätzliche Luft mit einer volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit geliefert wird, die auf einen Wert eingestellt ist, der für den üblichen Atmosphärendruck geeignet ist, erfolgt daher während der Verlangsamung bei einem derartigen niedrigen Atmosphärendruck eine Verringerung der Ansaugluftmenge, die einen Abfall der Drehzahl der Maschine und sogar einen Stillstand der Maschine in Abhän­ gigkeit von der Größe der Maschinenlast bewirkt. Um diesen Nachtteil zu vermeiden, sollte die zusätzliche Luft an die Maschine mit einer vergrößerten volumetrischen Strömungs­ geschwindigkeit geliefert werden, um den Mengenfluß der an die Maschine pro Ansaughub gelieferten Ansaugluft bei einem derartigen niedrigen Atmosphärendruck gleich demjenigen bei üblichem Atmosphärendruck zu machen.

In der DE-OS 31 38 058 ist ein Steuerungsverfahren be­ schrieben, bei dem die Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von einer Änderung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine und/oder dem Belastungszustand der Maschine geregelt wird. Betriebsparameter sind z. B. die Kühlmitteltemperatur, der Schaltzustand eines Starterschalters, die Öffnungsstellung des Drosselventils. Die Regelung der Leerlaufdrehzahl erfolgt durch Regulierung der Ansaugluftmenge. Zu diesem Zweck wird in einer mit dem Ansaugkanal an einer Stelle stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils verbun­ denen By-pass-Leitung die Durchflußmenge der Ansaugluft durch Veränderung des Querschnitts der By-pass-Leitung reguliert.

Mit dem bekannten Verfahren soll das Problem einer Regelung mit geschlossener Schleife gelöst werden, die einen ge­ wünschten, sich ändernden Regelwert hat. Wenn sich nämlich die gewünschte Leerlaufdrehzahl sofort auf eine Änderung des Betriebszustands und/oder des Belastungszustands der Maschine hin geändert hat, kann die tatsächliche Drehzahl, die durch die Regelung mit geschlossener Schleife in Ab­ hängigkeit von der Differenz von der gewünschten Drehzahl geregelt wird, nicht der Änderung der gewünschten Leer­ laufdrehzahl entsprechen. Eine Änderung der gewünschten Leerlaufdrehzahl führt daher zu einem Überschießen oder Nachschwingen in der geregelten tatsächlichen Drehzahl. Die geregelte tatsächliche Drehzahl kann somit nicht weich und schnell an die geänderte gewünschte Drehzahl angepaßt werden, wodurch das Fahrgefühl verschlechtert ist. Eine Ermittlung des die Maschine umgebenden Atmosphärendrucks erfolgt bei diesem bekannten Verfahren nicht und das Problem eines niedrigen Atmosphärendrucks, der zu einem Stillstand der Maschine führen kann, wird nicht behoben.

Aus der DE-OS 23 48 045 sind ein Vergaser für Brennkraft­ maschinen und ein Verfahren zur Regulierung der Luft- Durchflußmenge in bezug auf Änderungen der Luftdichte be­ kannt, wenn sich der Luftdruck und die Lufttemperatur ändern. Der Ansaugkanal ist an einem Ende mit der Atmosphäre und am anderen Ende mit dem Ansaugrohr verbunden. Mit dem bekannten Vergaser soll auch während eines Kaltstarts eine Abmagerung des Startgemisches entsprechend den jeweiligen Luftdruck- und Lufttemperaturverhältnissen ermöglicht werden. Zu diesem Zweck ist der Vergaser mit einem By-pass- Luftkanal versehen, dessen Querschnitt in Abhängigkeit vom Luftdruck und von der Lufttemperatur gesteuert wird. Eine barometerbetätigte Ventileinrichtung dient zur Regulierung der Luftströmung durch diesen zusätzlichen Luftkanal in Abhängigkeit vom Luftdruck und der Lufttemperatur. Die zusätzliche Luft wird dem Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt, so daß ein Luft-/Kraftstoffverhältnis erhalten wird, das für eine spezielle Drehzahl und eine spezielle Belastung der Maschine im wesentlichen konstant ist. Eine Er­ mittlung des umgebenden Atmosphärendrucks zur Verwendung in einem Regelungsverfahren für die Maschinendrehzahl und eine Drehzahl-Rückkopplungsregelung sind nicht beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine anzugeben, durch das bei Beginn der Rückkopplungsregelung unmittelbar folgend auf eine Verlangsamung der Maschine ein Drehzahlabfall und damit ein Stillstand der Maschine verhindert wird, selbst wenn die Maschine bei niedrigem Atmosphärendruck, z. B. in großer Höhe, betrieben wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Das Befehlssignal zur Ansteuerung des Steuerventils im Zusatzluftkanal ist gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens drehzahlabhängig. Es wird z. B. ausgegeben, wenn die Drehzahl einen vorbestimmten Wert unterschritten hat oder eine Ausgangswelle der Maschine nicht mit einer von der Maschine anzutreibenden Welle in Verbindung steht.

Die obengenannten Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend näher im Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Anordnung des Rückkopplungsregelungs­ systems für die Leerlaufdrehzahl, das im Zusammenhang mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren anwendbar ist;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des inneren Auf­ baues einer elektronischen Steuereinheit (ECU) der Fig. 1;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4 eine Darstellung, die beispielhaft die Beziehung zwischen dem Tastver­ hältnis DX der Ventilöffnung eines Steuerventiles für die Menge zusätz­ licher Luft und dem Atmosphärendruck PA zeigt, wobei diese Beziehung während der Regelung der Drehzahl der Maschine im Verlangsamungsbetrieb angewendet wird;

Fig. 5 einen Datenflußplan eines in der elek­ tronischen Steuereinheit ausgeführten Programmes zur Ausführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens; und

Fig. 6 einen Datenflußplan eines weiteren Beispieles für das Programm zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im folgenden wird nun das Verfahren der Erfindung im Zu­ sammenhang mit den Figuren näher erläutert.

In der Fig. 1 ist schematisch die gesamte Anordnung eines Rückkopplungsregelungssystems für die Leerlaufdrehzahl von Brennkraftmaschinen dargestellt, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren anwendbar ist. Das Bezugs­ zeichen 1 bezeichnet eine Brennkraftmaschine, die bei­ spielsweise 4 Zylinder aufweisen kann und mit der an einer Ansaugseite der Maschine 1 ein Ansaugrohr 3 mit einem Luft­ filter 2, das am offenen Ende des Rohres 3 angeordnet ist, und an einer Auspuffseite der Maschine 1 ein Auspuffrohr 4 angeordnet sind. Ein Drosselventil 9 ist in dem Ansaugrohr 3 angeordnet. Ein Zusatzluftkanal 8 mündet mit seinem einen Ende 8 a in das Ansaugrohr 3 an einem Ort stromab­ wärts von dem Drosselventil 9. Das andere Ende des Zusatzluftkanals 8 steht mit der Atmosphäre in Verbindung und weist ein Luftfilter 7 auf. Ein Steuerventil 6 für eine zusätzliche Luftmenge, das nachfolgend lediglich als "das Steuerventil" bezeichnet wird, ist sich durch den Zusatzluftkanal 8 erstreckend angeordnet, um die Menge der über den Zusatzluftkanal 8 an die Maschine 1 gelieferten zusätzlichen Luft zu regulieren. Dieses Steuerventil 6 ist normalerweise geschlossen und weist ein Solenoid 6 a und ein Ventil 6 b auf, das so ange­ ordnet ist, daß es den Zusatzluftkanal 8 öffnet, wenn das Solenoid 6 a erregt wird. Das Solenoid 6 a ist elektrisch mit einer elektronischen Steuereinheit 5 (ECU) verbunden. Ein Kraftstoffeinspritzventil 10 ist derart angeordnet, daß es in das Ansaugrohr 3 an einem Ort zwischen der Maschine 1 und dem offenen Ende 8 a des Zusatzluftkanal 8 vorsteht. Das Kraftstoffeinspritzventil ist mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe verbunden. Außerdem ist es elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden.

Ein Sensor 17 für die Öffnung des Drosselventiles ( ϑ TH- Sensor) ist mit dem Drosselventil 9 verbunden. Der Sensor 12 für den absoluten Druck (PB) steht mit dem Ansaugrohr 3 über eine Leitung 11 an einem Ort stromabwärts vom offenen Ende 8 a des Zusatzluftkanal 8 in Verbindung. Ein Sensor 13 für die Temperatur (TW) des Kühlwassers der Maschine und ein Sensor 14 für die Drehwinkelposition der Maschine, der nachfolgend als "Drehzahlsensor" bezeichnet wird, sind an dem Körper der Maschine 1 montiert. Alle Sensoren sind elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden.

Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Ausgangswelle der Ma­ schine1, die über eine Leistungsübertragungseinrichtung 23 mit einer Antriebswelle 22 verbunden, die durch die Maschine 1 ange­ trieben wird und mit den Antriebsrädern 21 eines Kraftfahrzeuges in Verbindung steht. Die Leistungsübertragungseinrichtung 23 kann aus einer Kupplung, einem Übersetzungsgetriebe oder einem automatischen Getriebe, sofern dies in der Maschine vorgesehen ist, bestehen. Nachfolgend wird die Leistungsübertragungseinrichtung der Einfachheit halber als "Kupplung" bezeichnet. Ein Schalter 19, der nachfolgend als "Kupplungsschalter" bezeichnet wird, ist an der Kupplung 23 angeordnet, um den Einrückzustand derselben zu ermitteln. Außerdem ist der Schalter elektrisch mit der elektronischen Steuerein­ heit 5 verbunden. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet elektrische Einrichtungen, wie beispielsweise Scheinwerferlampen und ein elektrisches Gebläse, die elektrisch mit der elek­ tronischen Steuereinheit 5 über entsprechende Schalter 16 verbunden sind. Ein Sensor 18 für den Atmosphärendruck (PA) ist ebenfalls elektrisch mit der elektronischen Steuerein­ heit 5 verbunden, um den die Maschine umgebenden Atmosphärendruck zu ermitteln.

Das wie oben aufgebaute Rückkopplungsregelungssystem für die Leerlaufdrehzahl arbeitet folgendermaßen: An die elektro­ nische Steuereinheit 5 werden verschiedene Betriebspara­ metersignale der Maschine von dem Sensor 17 für die Öffnung des Drosselventiles ( ϑ TH), dem Sensor 12 für den absoluten Druck (PB), dem Sensor 13 für die Temperatur (TW) des Kühl­ wassers der Maschine, dem Drehzahlsensor 14 und dem Sensor 18 für den Atmosphärendruck (PA) geliefert. Außerdem werden an die elektronische Steuerein­ heit 5 vom Kupplungsschalter 19 ein den Einrückzustand der Kupplung 23 anzeigendes Signal und ein Signal angelegt, das die elektrischen Lasten an der Maschine anzeigt, die durch die elektrischen Einrichtungen 15 bewirkt werden. Die elektronische Steuereinheit 5 bestimmt Betriebs­ zustände der Maschine 1 aus den ausgelesenen Werten der zuvor genannten Betriebsparametersignale der Maschine. Dann berechnet sie eine an die Maschine 1 zu liefernde ge­ wünschte Kraftstoffmenge, d. h. einen gewünschten Wert der Öffnungsperiode der Kraftstoffeinspritzventile 10, der für einen bestimmten Betriebszustand der Maschine ge­ eignet ist. Die elektronische Steuereinheit 5 liefert dann Antriebssignale, die dem berechneten Wert entsprechen, an die Kraftstoffeinspritzventile 10, um diese an­ zusteuern. Die elektronische Steuereinheit 5 bestimmt auch einen Belastungszustand der Maschine aus dem oben genannten Signal, das die elektrischen Lasten an der Maschine anzeigt. Außerdem liefert sie an das Steuerventil 6 ein Befehlssignal, das dem bestimmten Belastungszustand der Maschine und dem obengenannten Betriebszustand der Maschine entspricht, um das Steuerventil 6 in der nach­ folgend ausführlich beschriebenen Weise anzusteuern.

Das Solenoid 6 a des Steuerventiles 6 wird durch jeden Im­ puls des Antriebssignales erregt, das von der elektronischen Steuereinheit 5 jedesmal dann geliefert wird, wenn ein Impuls eines den oberen Totpunkt anzeigenden Signales (TDC-Signal), das von dem Drehzahlsensor 14 erzeugt wird, an die elektronische Steuereinheit 5 angelegt wird. Dadurch wird der Ventilkörper 6 b während einer Zeitperiode geöffnet, die der Impulsdauer des An­ triebsimpulses entspricht. Dadurch wird der Zusatzluftkanal 8 geöffnet, um der Maschine 1 zusätzliche Luft mit einer volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit zuzuführen, die der berechneten Ventilöffnungsperiode, d. h. dem Tastver­ hältnis der Ventilöffnung relativ zu dem Zeitintervall zwischen zwei benachbarten Impulsen des TCD-Signales ent­ spricht. Die zusätzliche Luft wird über den Zusatzluftkanal 8 und das Ansaugrohr 3 an die Maschine geliefert.

Die Kraftstoffeinspritzventile 10 werden durch ihre An­ steuerimpulse erregt, um während einer Zeitperiode ge­ öffnet zu werden, die dem berechneten Wert der Ventil­ öffnungsperiode entspricht, um Kraftstoff in das Ansaugrohr 3 einzuspritzen, damit der Maschine ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, das ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufweist.

Wenn die Ventilöffnungsperiode, d. h. das Tastverhältnis der Ventilöffnung, des Steuerventiles 6 vergrößert wird, um die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der zusätzlichen Luft zu vergrößern, vergrößert sich der Mengen­ strom des an die Maschine 1 gelieferten Gemischs, um die Ausgangsleistung der Maschine zu vergrößern. Dies führt zu einer Vergrößerung der Maschinengeschwindigkeit. Eine Verkleinerung der zuvor genannten Ventilöffnungsperiode oder des Tastverhältnisses bewirkt dagegen eine entsprechende Verkleinerung der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit des Gemischs, was zu einer Verkleinerung der Maschinen­ geschwindigkeit bzw. Drehzahl führt. Auf diese Weise wird die Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine durch Regulieren der volume­ trischen Strömungsgeschwindigkeit der zusätzlichen Luft oder des Tastverhältnisses der Ventilöffnung des Steuer­ ventiles 6 geregelt.

Die Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Kreises in der elektro­ nischen Steuereinheit 5 der Fig. 1. Ein Ausgangssignal vom Drehzahlsensor 14 der Fig. 1 wird an einen Wellenformer 501, in dem die Wellenform des Impulses geformt wird, an einen Zentral­ prozessor 503 (CPU) als das TDC-Signal und an einen Me-Wert- Zähler 502 angelegt. Der Me-Wert-Zähler 502 zählt das Zeit­ intervall zwischen einem vorangehenden Impuls des TDC- Signales und einem gegenwärtigen Impuls dieses Signales, das an ihn vom Drehzahlsensor 14 angelegt wird. Der gezählte Wert Me ist daher proportional zu dem reziproken Wert Me der tatsächlichen Drehzahl der Maschine. Der Me-Wert-Zähler 502 liefert den gezählten Wert Me an den Zentralprozessor über einen Datenbus 510.

Die Spannungspegel der jeweiligen Ausgangssignale von dem Sensor 17 für die Drosselventilöffnung ( ϑ TH), dem Sensor 12 für den absoluten Druck (PB) des Ansaugrohres, dem Sensor 18 für den Atmosphärendruck (PA) usw. werden durch eine Pegelverstelleinheit 504 auf einen vorbestimmten Spannungs­ pegel verschoben und nachfolgend an einen Analog-Digital- Wandler 506 über einen Multiplexer 505 angelegt. Der Ana­ log-Digital-Wandler 506 wandelt analoge Ausgangsspannungen von den zuvor erwähnten verschiedenen Sensoren aufeinander­ folgend in digitale Signale um. Die sich ergebenden digitalen Signale werden über den Datenbus 510 an den Zentral­ prozessor 503 angelegt.

Die Spannungspegel von Signalen von den Schaltern 16 der elektrischen Einrichtungen 15 und von dem Kupplungsschal­ ter 19 Fig. 1, die die jeweiligen Einschalt-Aus­ schaltpositionen der Schalter anzeigen, werden durch eine weitere Pegelverstelleinheit 512 auf einen vorbestimmten Pegel verschoben und dann durch einen Dateneingabekreis 513 in ein vorbestimmtes Signal umgewandelt und über den Daten­ bus 510 an den Zentralprozessor 503 angelegt.

Mit dem Zentralprozessor 503 sind außerdem über den Daten­ bus 510 ein Festwertspeicher (ROM-Speicher) 507, ein Speicher 508 mit wahlfreiem Zugang (RAM-Speicher) und Antriebskreise (Treiberkreise) 509 und 511 verbunden. Der RAM-Speicher 508 speichert zeitweise verschiedene berechnete Werte von dem Zentralprozessor 503, während der ROM-Speicher 507 ein Steuerprogramm speichert, das in dem Zentralprozessor 503 ausgeführt wird.

Der Zentralprozessor 503 führt das in dem ROM-Speicher 507 gespeicherte Steuerprogramm in Abhängigkeit von den Werten der zuvor genannten verschiedenen Betriebsparametersignale der Maschine aus, um Betriebszustände und Belastungszustände der Maschine zu bestimmen, um ein Ein-Aus-Steuer­ signal an den Antriebskreis 511 zu liefern, das zu Steuerung des Steuerventiles 6 dient. Der Zentralprozessor berechnet die Kraftstoffeinspritzperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile 10, um den berechneten Wert der Kraftstoffeinspritzperiode über den Datenbus 510 an den Antriebskreis 509 anzulegen. Der Antriebskreis 509 spricht auf diesen berechneten Wert an, um Antriebssignale an das Kraftstoffeinspritzventil 10 anzulegen, um dieses anzusteuern. Andererseits liefert der Antriebskreis 511 das Antriebssignal als Befehlssignal an das Steuerventil 6, um dieses zu steuern.

Im folgenden werden nun Einzelheiten des Regelungsbetriebes der Leerlaufdrehzahl des in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Rückkopplungssystemes im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 erläutert. Wenn das Drosselventil 9 zur Verlangsamung der Maschine völlig geschlossen ist, so daß die Drehzahl der Maschine mit Zeitablauf auf eine vorbestimmte Drehzahl NA (z. B. 1500 U/min) ver­ kleinert wird, wird das Steuerventil 6 geöffnet, um die Lieferungen zusätzlicher Luft an die Maschine 1 über den Zusatzluftkanal 8 zu ermöglichen, um die Regelung der Menge der zusätzlichen Luft im Verlangsamungsbetrieb auf die nachfolgend beschriebene Weise einzuleiten. Wenn die Drehzahl der Maschine weiter unter eine untere Grenze NH eines gewünschten Bereiches der Leerlauf­ drehzahl verkleinert wird, wird die Menge der zusätzlichen Luft im Rückkopplungsbetrieb geregelt, um die Drehzahl Ne der Maschine zwischen der oberen Grenze NH und einer unteren Grenze NL des gewünschten Be­ reiches der Leerlaufdrehzahl zu halten. Die obere Grenze und die untere Grenze des gewünschten Bereiches der Leer­ laufdrehzahl werden für eine stabile Steuerung der Leer­ laufdrehzahl vorgesehen. Sie werden auf Werte eingestellt, die um einen vorbestimmten Wert der Drehzahl (z. B. 30 U/min) größer bzw. kleiner als ein Mittelwert eines gewünschten Bereiches der Leerlaufdrehzahl sind, der in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Maschine, den an die Maschine beispielsweise durch die elektrischen Ein­ richtungen 15 angelegten Lasten usw. immer dann auf einen für den Betrieb der Maschine geeigneten Wert eingestellt wird, wenn sich irgendeiner dieser Parameter ändert. Wenn die tatsächliche Drehzahl der Maschine zwischen der oberen Grenze NH und der unteren Grenze NL liegt, entscheidet die elektronische Steuereinheit 5, daß die Drehzahl der Maschine gleich der gewünschten Leerlaufdrehzahl ist.

Nach dem Abfall der Drehzahl Ne der Maschine unter die vorbestimmte Drehzahl NA wird die zuvor genannte Steuerung im Verlangsamungsbetrieb eingeleitet, um zusätzliche Luft mit einer volumetrischen Strömungsge­ schwindigkeit an die Maschine zu liefern, die dem Tastver­ hältnis DOUT der Ventilöffnung des Steuerventils 6 ent­ spricht. Das Tastverhältnis der Ventilöffnung DOUT wird auf einen Wert eingestellt, der der Summe eines elektrischen Lasttermes DE, der in Abhängigkeit von der Größe der durch die elektrischen Einrichtungen 15 an die Maschine angelegten Last bestimmt wird, und eines Termes DX entspricht, der als eine Funktion des Atmosphärendruckes der Umgebung variabel ist.

Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen dem genannten Term DX und dem Atmosphärendruck PA. Wie in der Figur dargestellt ist, sind zwei vorbestimmte Werte PADX 1 (z. B. 600 mmHg) und PADX 2 (z. B. 700 mmHg) des Atmosphärendruckes PA vorgesehen, um drei Bereiche, d. h. einen ersten Bereich (PA≦PADX 1), einen zweiten Bereich (PADX 1<PA<PADX 2) und einen dritten Bereich (PA≧PADX 2) zu bestimmen. Der Wert des Termes DX wird auf größere Werte eingestellt, wenn der Atmosphärendruck PA abnimmt, so daß selbst bei einer Abnahme des Atmosphärendruckes der Mengenfluß der an die Maschine gelieferten Ansaugluft auf einen Wert aufrecht­ erhalten wird, der im wesentlichen gleich dem Mengenfluß bei einem normalen Atmosphärendruck ist. Beispielsweise wird der Term DX in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck PA auf einen Wert von drei konstanten Werten DX 1 (z. B. 50%), DX 2 (z. B. 30%) und DX 3 (z. B. 10%) eingestellt, der jeweils im Zusammenhang mit dem ersten, zweiten und dritten Bereich des Atmosphärendruckes PA anzuwenden ist. Diese Werte DX 1, DX 2 und DX 3 sind in dem ROM-Speicher 507 gespseichert. Wenn daher die Maschine an einem Ort betrieben wird, an dem der Atmosphärendruck PA klein ist, wie dies beispielsweise bei einer großen Höhe der Fall ist, wird der Term DX, d. h. das Tastverhältnis der Ventilöffnung DOUT des Steuerventiles 6, auf einen größeren Wert einge­ stellt, um dadurch die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der an die Maschine gelieferten zusätzlichen Luft zu vergrößern. Obwohl im Beispiel der Fig. 4 der Wert des Termes DX stufenweise bei einer Änderung des Atmosphärendruckes PA verändert wird, kann dieser Term DX alternativ auch so eingestellt werden, daß er sich stufenlos oder kon­ tinuierlich entlang einer geraden Linie oder einer Kurve bei einer Änderung des Atmosphärendruckes PA ändert. Außerdem kann der Term DX durch eine Berechnung als eine Funktion des Atmosphärendruckes PA unter Anwendung einer vorbestimmten Gleichung bestimmt werden.

Auf diese Weise wird die zusätzliche Luft erfindungsgemäß an die Maschine mit einer volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit geliefert, die von dem Atmosphärendruck abhängt, nachdem die Drehzahl der Maschine Ne unter den vorbestimmten Wert der Umdrehungszahl pro Minute Na gefallen ist, während die Maschine bei völlig geschlossenem Drossel­ ventil verlangsamt wird. Es kann daher ein Abwürgen bzw. ein Stillstand der Maschine selbst dann vermieden werden, wenn die Kupplung während der Verlangsamung der Maschine ausgerückt wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Maschine bei einem niedrigen Atmosphärendruck betrieben wird, wie er in einer großen Höhe anzutreffen ist.

Andererseits erfolgt die Rückkopplungsregelung der Leer­ laufdrehzahl folgendermaßen: Die elektronische Steuereinheit 5 ermittelt die Differenz zwischen der oberen oder unteren Grenze NH oder NL des gewünschten Bereiches der Leerlaufdrehzahl, der auf einen Wert eingestellt ist, der von der Maschinenlast abhängt, wie Drehzahl bereits erwähnt wurde, und der tatsächlichen Ne der Maschine, die durch den Drehzahlsensor 14 erhalten wurde. Die elektronische Steuereinheit 5 stellt außerdem ein Tastverhältnis der Ventilöffnung des Steuerventiles 6 auf einen solchen Wert ein, der der ermittelten Differenz entspricht, und macht diese Differenz zu Null und öffnet das Steuerventil 6 während einer Zeitperiode, die dem eingestellten Tastverhältnis der Ventilöffnung entspricht, um die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der zusätzlichen Luft zu regulieren.

Dadurch wird die Maschinendrehzahl auf einen Wert zwischen der oberen Grenze NH und der unteren Grenze NL, d. h. auf die gewünschte Drehzahl der Maschine, geregelt.

Während der obigen Rückkopplungsregelung der Menge der zusätzlichen Luft beim Leerlauf der Maschine kann die Drehzahl Ne der Maschine zeitweilig über die obere gewünschte Grenze NH der Drehzahl infolge von äußeren Störungen oder eines Ab­ schaltens der Maschinenlast, das durch ein Abschalten der elektrischen Einrichtungen 15 bewirkt wird, ansteigen, wie in der Fig. 3 durch das Symbol Sn angedeutet ist. In diesem Fall bestimmt die elektronische Steuereinheit 5, ob die Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft in der vorhergehenden Schleife im Rückkopplungsbetrieb ausgeführt wurde oder nicht. Diese Bestimmung erfolgt, um eine Fortsetzung der Rückkopplungssteuerung der Leerlaufdrehzahl ohne eine Beeinträchtigung durch Störungen der Ge­ schwindigkeit der Maschine, die durch äußere Störungen usw. verursacht werden, sicherzustellen, wenn diese Rückkopplungsregelung einmal eingeleitet wurde. Im Beispiel der Fig. 3 wird festgestellt, daß die vorhergehende Schleife Sn-1 im Rückkopplungsbetrieb durchgeführt wurde. Aus diesem Grunde wird die Rückkopplungsregelung auch in der gegen­ wärtigen Schleife Sn fortgeführt. Beim Beispiel der Fig. 3 wird außerdem durch die elektronische Steuereinheit 5 bestimmt, daß die gegenwärtige Schleife Sn im Rückkopplungs­ betrieb erfolgt, wenn die Drehzahl der Maschine noch die obere Grenze NH in der nächsten Schleife Sn+1 überschreitet, wie in diesem Beispiel, und die Rückkopplungsregelung wird auch in der nächsten Schleife fortgeführt. Auf diese Weise wird, wenn die Rückkopplungsregelung unmittelbar nach der Beendigung der Steuerung der Verlangsamung einmal eingeleitet wurde, die Rückkopplungsregelung selbst bei zeitweiser Überschreitung der oberen Grenze NH infolge von äußeren Störungen usw. so lange ununterbrochen ausgeführt, wie das Drosselventil 9 völlig geschlossen wird. Dadurch wird eine stabile Rückkopplungsregelung der Leerlaufdrehzahl erreicht.

So lange die Drehzahl Ne der Maschine oberhalb der oberen Grenze NH liegt, wie in Fig. 3 durch das Symbol SK ange­ deutet ist, bestimmt andererseits die elektronische Steuer­ einheit 5 während der Regelung im Verlangsamungsbetrieb, ob die vorhergehende Schleife Sk-1 im Verlangsamungsbetrieb erfolgte oder nicht. Sie setzt die Regelung der Verlangsamung auch in der gegenwärtigen Schleife Sk fort, wenn die vorhergehende Schleife im Verlangsamungsbetrieb erfolgte. Dadurch wird es möglich zu vermeiden, daß die elektronische Steuereinheit 5 eine falsche Entscheidung trifft, daß nämlich die Maschine in einem Regelungsbereich des Rückkopplungsbetriebes arbeitet, obwohl die Maschine tatsächlich noch in einem Regelungsbereich des Verlangsamungsbetriebes arbeitet, wobei die Drehzahl der Maschine oberhalb der oberen Grenze NH der Leerlaufdrehzahl liegt. Außerdem ist es möglich dadurch zu vermeiden, daß das Tastverhältnis der Ventilöffnung des Steuerventiles 6 auf einen extrem kleinen Wert gesteuert wird, wenn die Rückkopplungsregelung fälschlicherweise infolge der obengenannten Fehlent­ scheidung ausgeführt wird, sodurch ein Abwürgen bzw. ein Stillstand der Maschine nach dem Ausrücken der Kupplung verursacht wird.

Fig. 5 zeigt einen Datenflußplan einer Routine des Steuerprogrammes zur Ausführung der oben beschriebenen Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft im Verlangsamungs­ betrieb und im Rückkopplungsbetrieb zur Regelung der Leer­ laufdrehzahl der Maschine, wobei diese Routine in der elek­ tronischen Steuereinheit 5 ausgeführt wird. Diese Routine wird synchron mit einem Impuls- oder TDC-Signal, von dem jeder Impuls bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel der Ma­ schine 1 erzeugt wird, oder einem Impulssignal ausgeführt, desses Impulse mit konstanten Zeitintervallen erzeugt werden. Zuerst erfolgt eine Bestimmung, ob die Maschine in einem Betriebszustand arbeitet oder nicht, der die Lieferung von zusätzlicher Luft an die Maschine erfordert. Diese Bestimmung erfolgt bei den Schritten 1 und 2. Genauer gesagt wird beim Schritt 1 bestimmt, ob ein ermittelter Wert der Drosselventilöffnung kleiner als ein vorbestimmter Wert ϑ DL ist oder nicht, der einer im wesentlichen völlig ge­ schlossenen Position des Drosselventiles entspricht. Dann wird beim Schritt 2 bestimmt, ob der zuvor ermittelte bzw. gezählte Wert Me, der proportional zum reziproken Wert der Drehzahl Ne der Maschine ist, größer als ein vorbestimmter Wert MA ist oder nicht, der dem reziproken Wert eines vorbestimmten Wertes NA der Drehzahl (z. B. 1500 U/min) entspricht. Wenn eine der Antworten auf die Bestimmungen der Schritte 1 und 2 negativ ist oder "Nein" lautet, d. h., wenn das Drosselventil geöffnet ist oder wenn die Drehzahl Ne der Maschine größer als der vorbestimmte Wert MA der Drehzahl ist, wird beim Schritt 8 das Tastverhältnis DOUT der Ven­ tilöffnung des Steuerventiles 6 auf Null eingestellt, woraufhin das gegenwärtige Programm beendet wird, da dann die Lieferung von zusätzlicher Luft an die Maschine nicht erforderlich ist, weil keine Gefahr besteht, daß die Maschine abgewürgt wird bzw. zum Stillstand kommt, oder daß Schwingungen bzw. Vibrationen der Maschine entstehen, die auftreten können, wenn die Drehzahl der Maschine klein ist.

Wenn die Antworten auf die Fragen der Schritte 1 und 2 beide "Ja" lauten, d. h. wenn das Drosselventil sich in einer im wesentlichen völlig geschlossenen Position befindet, und wenn gleichzeitig die Drehzahl Ne der Maschine unter den vorbestimmten Wert NA der Drehzahl verkleinert wird, schreitet das Programm zum Schritt 3 fort, bei dem ein Vergleich zwischen dem Wert Me, der proportional zum reziproken Wert der Drehzahl Ne der Maschine ist, und einem Wert MH erfolgt, der dem reziproken Wert der oberen Grenze NH des gewünschten Bereiches der Leerlaufdrehzahl entspricht. Wenn die Beziehung Me≧MH nicht gilt, d. h. wenn die Dreh­ zahl Ne der Maschine größer als die obere Grenze NH ist, wird beim Schritt 4 bestimmt, ob die vorhergehende Schleife im Rückkopplungsbetrieb erfolgte oder nicht. Wenn die Antwort negativ ist oder "Nein" lautet, geht die elektronische Steuereinheit 5 davon aus, daß die gegenwärtige Schleife im Verlangsamungsbetrieb erfolgen soll. Die elektronische Steuereinheit liest daher einen Wert des zuvor genannten Termes DX, der einem tatsächlichen Wert des Atmosphärendruckes PA entspricht, von der PA-DX-Tabelle der Fig. 4 aus (Schritt 5) und berechnet dann das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung des Steuerventiles 6 für die Steuerung des Verlangsamungsbetriebes durch Addieren des ausgelesenen Wertes DXC zu dem genannten Term DE der elektrischen Last (Schritt 6).

Wenn die Beziehung Me≧MH beim Schritt 3 gilt, d. h., wenn die Drehzahl Ne der Maschine kleiner als die obere Grenze NH des gewünschten Bereiches der Leerlaufdrehzahl wird, schreitet das Programm von der Regelung im Verlangsamungsbetrieb zur Regelung der Leerlaufdrehzahl im Rückkopplungsbetrieb fort, wobei das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung zur Anwendung bei der Rückkopplungsregelung auf die zuvor ge­ schilderte Weise beim Schritt 7 berechnet wird. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 4 "Ja" lautet, d. h. wenn die Drehzahl Ne der Maschine größer als die obere gewünschte Grenze NH der Drehzahl ist und wenn gleichzeitig die vorgehende Schleife im Rückkopplungsbetrieb erfolgte, schreitet das Programm auch zum Schritt 7 fort, um die Rückkopplungsregelung fortzusetzen.

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird die zu­ sätzliche Luft mit einer vorbestimmten volu­ metrischen Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck PA an die Maschine fortgesetzt während der ganzen Zeit geliefert, unmittelbar, nachdem die Drehzahl Ne der Maschine durch die Regelung des Verlangsamungsbetriebes unter die vorbestimmte Drehzahl NA abgefallen ist, und bis die Rückkopplungsregelung der Leerlaufdrehzahl der Maschine eingeleitet wird. Die Art der Lieferung der zusätzlichen Luft im Verlangsamungsbetrieb ist jedoch nicht auf die oben be­ schriebene Art begrenzt. Alternativ zur obigen Ausführungsform kann, nachdem Die Drehzahl Ne der Maschine unter den vorbestimmten Wert NA der Drehzahl abgefallen ist, das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung des Steuerventiles 6 unter Verwendung der folgenden Gleichung beim Schritt 6 der Fig. 5 derart berechnet werden, daß es schrittweise vergrößert wird, wenn die Drehzahl der Maschine abnimmt, so daß das Tastverhältnis DOUT gleich der Summe der Werte des Termes DE der elektrischen Last und des obengenannten Termes DX wird, der von dem Atmosphärendruck bis zur Zeit der Einleitung der Regelung im Rückkopplungsbetrieb abhängt. Dies ist durch die unterbrochene Linie in der Fig. 3 dar­ gestellt:

DOUT = (DX + DE) / (MH - MA) × (Me - MA)

Die Fig. 6 zeigt einen Datenflußplan eines weiteren Beispieles des Programmes zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei alle Schritte der Fig. 6 im wesentlichen den entsprechenden Schritten des Datenflußplanes der Fig. 5, vom Schritt 2 abgesehen, ähnlich sind. Beim Schritt 2 der Fig. 6 wird in Abhängigkeit von dem obengenannten Signal, das den Einrückzustand der Kupplung 23 anzeigt, und das von dem Kupplungsschalter 19 der Fig. 1 geliefert wird, bestimmt, ob die Kupplung 23 ausgerückt ist oder nicht. Wenn bei den Schritten 1 und 2 zum ersten Mal bestimmt wird, daß das Drosselventil 9 sich in einer im wesentlichen geschlossenen Position befindet und daß gleichzeitig die Kupplung 23 ausgerückt ist, wird die Regelung der Menge der zusätzlichen Luft im Verlangsamungs­ betrieb ausgeführt. Danach werden die Schritte 3 bis 7 wiederholt in derselben Weise, wie dies zuvor im Zusammenhang mit der Fig. 5 erläutert wurde, so lange ausgeführt, wie die Antworten auf die Fragen bei den Schritten 1 und 2 beide "Ja" lauten.

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung eines Steuerventils zum Regulieren der an eine Brennkraftmaschine gelieferten Menge zusätzlicher Luft für eine Leerlaufregelungseinrichtung, wobei die Maschine ein in einem Ansaugkanal angeordnetes Drossel­ ventil und Leerlaufregelungseinrichtung einen das Steu­ erventil aufweisenden Zusatzluftkanal aufweist, dessen eines Ende mit dem Ansaugkanal an einer Stelle stromabwärts des Drosselventils verbunden ist, wobei ermittelt wird, ob sich die Maschine im Verlangsamungsbetriebszustand und außerhalb des geregelten Leerlaufzustandes befindet und wobei im Verlangsamungsbetriebszustand das Steuerventil zur Zufuhr von Zusatzluft mittels eines Befehlssignals ange­ steuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wert des die Maschine umgebenden Atmosphärendrucks ermittelt wird und daß das Befehlssignal in Abhängigkeit vom ermittelten Atmosphärendruckwert festgelegt wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befehlssignal konstant gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befehlssignal drehzahlabhängig ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befehlssignal ausgegeben wird, wenn die Drehzahl einen vorbestimmten Wert unterschritten hat.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befehlssignal ausgegeben wird, wenn festgestellt wird, daß eine Ausgangswelle der Brennkraftmaschine mit einer von der Brennkraftmaschine anzutreibenden Welle nicht in Verbindung steht.