DE3423064C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn bei einer derartigen in der älteren DE-OS 33 16 660 beschriebenen Vorrichtung eine Unregelmäßigkeit im Detektorsystem für die Öffnung des Drosselventils auftritt, kann die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine selbst bei einer an der Maschine anliegenden maximalen Maschinenlast gesteuert werden, um einen Stillstand der Maschine zu verhindern. Es wird bestimmt, ob ein die Drosselventilöffnung anzeigendes Detektorsignal einen abnormen Wert hat oder nicht. Wird eine Abnormität festgestellt, wird der Maschine eine maximale Menge zusätzlicher Luft zugeführt, indem die Steuereinrichtung, die auf die Ventileinrichtung für die Zufuhr zusätzlicher Luft einwirkt, bis zu ihrer Betriebsgrenze betrieben wird.

Wenn eine Brennkraftmaschine in einem Leerlaufzustand bei einer niedrigen Kühlwassertemperatur betrieben wird oder wenn die Maschine während des Leerlaufbetriebes durch durch Scheinwerferlampen verursachte elektrische Lasten oder durch Klimaanlagen bewirkte mechanische Lasten usw. belastet wird, kann die Maschine leicht zu einem Stillstand gelangen. Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde in der japanischen Patentveröffentlichung 55-98 628 ein Rückkopplungsverfahren für die Leerlaufdrehzahl vorgeschlagen, bei dem ein gewünschter Wert der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von Lasten an der Maschine eingestellt wird, die Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl der Maschine und der gewünschten Leerlaufdrehzahl ermittelt wird und der Maschine zusätzliche Luft zugeführt wird, deren Menge der ermittelten Differenz entspricht. Auf diese Weise wird die Differenz auf einen möglichst kleinen Wert gebracht, um die Drehzahl der Maschine auf die gewünschte Leerlaufdrehzahl zu steuern.

Aus der japanischen Patentveröffentlichung 58-1 22 350 ist ein Rückkopplungssteuerverfahren für die Leerlaufdrehzahl bekannt, das zur Steuerung einer Steuereinrichtung für die der Maschine zugeführte Luft angewendet werden kann. Das Verhältnis der Betriebsdauer bzw. des Betriebstastverhältnisses der Steuereinrichtung für die zusätzliche Luft wird zu einem Zeitintervall, bei dem Impulse eines vorbestimmte Kurbelwinkelpositionen der Maschine anzeigenden Signals erzeugt werden, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der tatsächlichen Maschinendrehzahl und der gewünschten Leerlaufdrehzahl bestimmt. Die Steuereinrichtung für die zusätzliche Luftmenge wird in Abhängigkeit von dem Betriebstastverhältnis angesteuert, wodurch der Maschine die erforderliche Menge zusätzlicher Luft zugeführt wird. Wenn bei dem bekannten Verfahren eine Abnormität in der Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung vorbestimmter Kurbelwinkelpositionen auftritt, kann das Tastverhältnis der Steuereinrichtung für die Zufuhr zusätzlicher Luft nicht mehr richtig auf der Basis des TDC-Signals ermittelt werden. Wird statt dessen das Zylinderunterscheidungssignal zur Steuerung der Steuereinrichtung verwendet, entstehen Probleme dadurch, daß die zusätzliche Luft nicht allen, sondern z. B. lediglich ein oder zwei Zylindern zugeführt werden kann. Der Betriebszustand der Maschine kann hierdurch nachteilig beeinflußt werden, und dies kann zu einem ruckweisen Laufen oder einem Stillstand der Maschine führen.

In der DE-OS 27 49 369 ist eine Steuereinrichtung für ein Magnetventil in einem Umgehungskanal zu einer Drossel bei Brennkraftmaschinen beschrieben, mittels der die Leerlaufdrehzahl selbst bei einer Ankopplung von Zusatzaggregaten im wesentlichen konstant gehalten werden soll. Das Magnetventil bleibt dabei für die Zufuhr zusätzlicher Luft offen. Die Leerlaufdrehzahl der Maschine wird mittels Einstellung der Menge zusätzlicher Luft durch Rückkopplung gesteuert. Für den Fall, daß die Erfassung der Drehzahl bzw. der Drehwinkelpositionen fehlerbehaftet ist, d. h. eine Abnormität vorliegt, werden keine Maßnahmen vorgeschlagen.

In der DE-AS 25 57 925 ist eine Drosselventilstelleinrichtung beschrieben, mittels der der Schadstoffgehalt im Abgas einer Brennkraftmaschine herabgesetzt werden soll. Hierzu wird das Drosselventil für eine begrenzte Zeit etwas mehr als in ihrer Leerlaufstellung geöffnet gehalten, um mehr Luft als im normalen Leerlauf zuzuführen. Maßnahmen für den Fall, daß eine Abnormität auftritt, sind nicht angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine zu schaffen, durch das Abnormitäten in der Einrichtung zur Ermittlung vorbestimmter Kurbelwinkelpositionen selbst dann kompensiert werden können, wenn an der Maschine maximale Last anliegt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weitergestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung festgestellt, daß eine Abnormität vorliegt, so wird eine maximale Menge zusätzlicher Luft zugeführt, um in jedem Fall ein Arbeiten der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für die Zufuhr zusätzlicher Luft umfaßt vorzugsweise ein Solenoidventil, das angeordnet ist, um die Menge der der Maschine über einen Luftkanal zugeführte Luft zu regeln, wobei ein Ende des Luftkanals mit dem Ansaugrohr an einer Stelle stromab des Drosselventils und das andere Ende mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht. Die Steuereinrichtung kann aber auch vorteilhaft eine unterdruckbetätigte Einrichtung, die das Drosselventil in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr in einem Bereich stromab des Drosselventils betätigt, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Unterdrucks im Ansaugrohr umfassen.

Die obengenannten und weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und der Zeichnung weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das beispielhaft die gesamte Anordnung eines Rückkopplungssteuersystems für die Leerlaufdrehzahl zeigt, das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung anwendbar ist,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen einem Zeitintervall Me, bei dem Impulse eines vorbestimmte Kurbelwinkelpositionen (TDC) anzeigenden Signals erzeugt werden, und der Betriebsdauer der Steuereinrichtung für die Zufuhr zusätzlicher Luft zeigt,

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das einen elektrischen Kreis in der elektronischen Steuereinheit der Fig. 1 zeigt, und

Fig. 4 eine Darstellung eines weiteren Beispiels für die Steuereinrichtung für die Menge zusätzlicher Luft, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung anwendbar ist und die die Drosselventilöffnung steuern kann, um die Menge der der Maschine zugeführten zusätzlichen Luft zu steuern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden ausführlich im Zusammenhang mit den Figuren erläutert.

In der Fig. 1 ist ein Rückkopplungssteuersystem für die Leerlaufdrehzahl schematisch dargestellt, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung anwendbar ist. In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine dargestellt, die vier Zylinder aufweisen kann und mit der an einer Eingangsseite der Maschine 1 ein Ansaugrohr 3, an dessem offenem Ende ein Luftfilter 2 montiert ist, und an einer Ausgangsseite der Maschine 1 ein Auspuffrohr 4 verbunden sind. Ein Drosselventil 5 ist in dem Ansaugrohr 3 angeordnet. Ein Luftkanal 8 öffnet sich an seinem einen Ende 8 a in das Ansaugrohr 3 an einer Stelle, die stromab von dem Drosselventil 5 liegt. Das andere Ende des Luftkanals kanals 8 steht mit der Atmosphäre über ein Luftfilter 7 in Verbindung. Ein Steuerventil 6 für eine zusätzliche Luftmenge, das im folgenden als "das Steuerventil" bezeichnet wird, ist in dem Durchmesser des Luftkanals 8 angeordnet, um die Menge der zusätzlichen Luft zu steuern, die der Maschine 1 über den Luftdurchgang 8 zugeführt wird. Das Steuerventil 6 ist normalerweise geschlossen und weist ein Solenoid 6 a und ein Ventil 6 b auf, das so angeordnet ist, daß es den Luftkanal 8 öffnet, wenn das Solenoid 6 a erregt ist. Das Solenoid 6 a ist elektrisch mit einer elektronischen Steuereinheit 9 (ECU) verbunden. Ein Einspritzventil 10 ist so angeordnet, daß es in das Ansaugrohr 3 an einer Stelle zwischen der Maschine und dem offenen Ende 8 a des Ansaugkanals 8 hineinragt. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe verbunden. Außerdem ist es elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 9 verbunden.

Ein Sensor 17 für die Drosselventilöffnung (R TH) ist an dem Drosselventil 5 angeordnet. Ein Sensor 12 für den absoluten Druck der Ansaugluft (PBA) steht über eine Leitung 11 mit dem Ansaugrohr 3 an einer Stelle in Verbindung, die stromab vom offenen Ende 8 a des Luftkanals 8 liegt. Ein Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW) der Maschine und ein TDC-Sensor 14 zur Ermittlung von vorbestimmten Kurbelwinkelpositionen der Maschine 1 sind an dem Körper der Maschine 1 angeordnet. Alle Sensoren sind elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 9 verbunden. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet elektrische Einrichtungen, wie Scheinwerferlampen, ein Kühlergebläse usw., die elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 9 durch einen Schalter 16 verbunden sind. 18 bezeichnet eine Warneinrichtung, die ebenfalls mit der elektronischen Steuereinheit 9 verbunden ist.

Das wie oben aufgebaute Rückkopplungssteuersystem für die Leerlaufdrehzahl arbeitet in der folgenden Weise: Ansprechend auf ein von dem TDC-Sensor 14 geliefertes TDC-Signal bestimmt die elektronische Steuereinheit 9, ob der Wert des TDC-Signals normal ist oder nicht. Die Bestimmung erfolgt in der später ausführlich beschriebenen Weise. Wenn der Wert des TDC-Signals als normal herausgefunden wird, speichert die elektronische Steuereinheit 9 den Wert des TDC-Signals als einen der Parametersignalwerte, die Betriebszustände der Maschine anzeigen. Andere Betriebsparametersignale der Maschine, die durch den Sensor 12 für den absoluten Druck, den Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur der Maschine und den Sensor 17 für die Drosselventilöffnung erzeugt werden, werden an der elektronischen Steuereinheit 9 zugeführt. Dann bestimmt die elektronische Steuereinheit 9 Betriebszustände der Maschine 1 und die an dieser liegenden elektrischen Lasten auf der Basis der ausgelesenen Werte dieser Betriebsparameter der Maschine und eines die elektrischen Lasten der Maschine anzeigenden Signals, das an die elektronische Steuereinheit 9 von den elektrischen Einrichtungen 15 angelegt wird. Dann berechnet die elektronische Steuereinheit 9 eine gewünschte, der Maschine 1 zuzuführende Kraftstoffmenge, d. h. eine gewünschte Ventilöffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventiles 10 und auch eine gewünschte der Maschine 1 zuzuführende Menge zusätzlicher Luft, d. h. eine gewünschte Ventilöffnungsdauer TOUT des Steuerventils 6, auf der Basis der bestimmten Betriebszustände der Maschine und der elektrischen Lasten an der Maschine. Dann führt die elektronische Steuereinheit 9 den berechneten Werten entsprechende Antriebsimpulse dem Kraftstoffeinspritzventil 10 und dem Steuerventil 6 synchron mit der Erzeugung des TDC-Signals zu.

Jedesmal, wenn ein Impuls des TDC-Signals erzeugt wird, wird das Solenoid 6 a des Steuerventils 6 durch jeden seiner Antriebsimpulse während einer Zeitdauer erregt, die der berechneten Ventilöffnungsdauer TOUT entspricht, um den Ventilkörper 6 b zu öffnen. Dadurch wird der Luftkanal geöffnet, so daß eine Menge zusätzlicher Luft, die dem berechneten Wert TOUT der Ventilöffnungsdauer entspricht, der Maschine 1 über den Luftkanal 8 und das Ansaugrohr 3 zugeführt wird.

Das Kraftstoffeinspritzventil 10 wird durch jeden seiner Antriebsimpulse erregt, um sich während einer Zeitperiode zu öffnen, die seinem berechneten Wert der Ventilöffnungsdauer entspricht, um Kraftstoff in das Ansaugrohr 3 einzuspritzen. Die elektronische Steuereinheit 9 wirkt so, daß sie der Maschine 1 eine Luft/Kraftstoff- Mischung zuführt, die ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, zum Beispiel ein theoretisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis, aufweist.

Wenn die Ventilöffnungsdauer TOUT des Steuerventils 6 vergrößert wird, um die Menge der zusätzlichen Luft zu vergrößern, wird der Maschine 1 eine vergrößerte Gemischmenge zugeführt, um die Ausgangsleistung der Maschine zu vergrößern. Dies führt zu einer Vergrößerung der Maschinendrehzahl. Dagegen bewirkt eine Verkleinerung der obengenannten Ventilöffnungsdauer TOUT eine entsprechende Verkleinerung der Menge des der Maschine 1 zugeführten Gemischs, was zu einer Verkleinerung der Maschinendrehzahl führt. Auf diese Weise wird die Maschinendrehzahl durch Steuern der Menge der zusätzlichen Luft oder der Ventilöffnungsdauer TOUT des Steuerventils 6 gesteuert.

Wenn andererseits die elektronische Steuereinheit 9 bestimmt, daß der Wert des TDC-Signals abnorm ist, warnt die elektronische Steuereinheit beispielsweise den Fahrer durch Betätigen einer Warneinrichtung 18, die die Abnormität in der den TDC-Sensor 14 enthaltenen Ermittlungseinrichtung anzeigt. Zur selben Zeit öffnet die elektronische Steuereinheit 9 das Steuerventil 6 auf seine maximale Öffnung, so daß das Verhältnis des Antriebssignalimpulses für das Steuerventil 6 zum TDC-Signalimpulsintervall DOUT (das nachfolgend als Tastverhältnis bezeichnet wird) einen Wert von 100% erreicht, wobei der Maschine mit einer maximalen Menge zusätzlicher Luft zugeführt wird. Das Voranstehende wird nachfolgend ausführlicher erläutert.

Die Zeitdauer TOUT, während der das Steuerventil 6 geöffnet ist, und das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung, das zuvor erwähnt wurde, stehen durch die folgende Gleichung miteinander in Verbindung:

TOUT = DOUT/100 · Men (1)

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Zeitintervall Me, bei dem die TDC-Signalimpulse erzeugt werden, und der Ventilöffnungsdauer TOUT des Steuerventils 6. In der obigen Gleichung stellt Men ein Zeitintervall dar, das von der Erzeugung eines (n-1)-ten TDC-Signalimpulses bis zur Erzeugung des n-ten TDC-Signalimpulses dauert. Der Wert Me ist proportional zu dem reziproken Wert der Drehzahl Ne der Maschine. Mit anderen Worten nimmt das Zeitintervall Me ab, wenn die Drehzahl Ne bzw. die Geschwindigkeit der Maschine zunimmt. Wie dies durch die Gleichung (1) ausgedrückt wird, wird die Ventilöffnungsdauer TOUT durch Multiplizieren des Wertes des Zeitintervalls Me mit dem Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung (in %) bestimmt, wobei Me als Basiswert dient. Obwohl die Berechnung der Ventilöffnungsdauer TOUT nach der Eingabe des gegenwärtigen n-ten Impulses des TDC-Signals unter Verwendung des entsprechenden Zeitintervalls Men+1 ausgeführt werden sollte, um genau berechnete Werte zu erhalten, ist der Wert von Men+1 zu der Zeit, zu der die Zeitdauer TOUT berechnet wird, noch nicht bekannt und ist der Wert Men+1 nahezu gleich dem zuvor angewendeten Wert von Men. Aus diesem Grunde wird der Wert Men zur Berechnung des Wertes von TOUT verwendet.

In der Gleichung (1) wird der Wert des Tastverhältnisses DOUT der Ventilöffnung nach der Eingabe jedes Impulses des TDC-Signals als eine Funktion der Betriebsparameter, wie der Drehzahl der Maschine, der Kühlwassertemperatur der Maschine oder der elektrischen Lasten usw. bestimmt, wie dies oben ausgeführt wurde, und auf geeignete Werte eingestellt, um die gewünschte Leerlaufdrehzahl auf einen Wert zu regeln, der am besten für die Last der Maschine während des Leerlaufs geeignet ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung auf 100% eingestellt, wenn eine Abnormität in der Kurbelwinkelposition anzeigenden Einrichtung der Maschine auftritt, die den TDC-Sensor 14 enthält. Dies bedeutet, daß das auf ein Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung von 100% gesteuerte Steuerventil 6 im wesentlichen in der völlig geöffneten Position ununterbrochen gehalten wird, wie dies aus der Gleichung (1) hervorgeht. In diesem Fall wird das Steuerventil selbst nach der Erzeugung des (n+1)- ten TDC-Signalimpulses offengehalten, wie dies in der Fig. 2 durch die unterbrochene Linie dargestellt ist.

In der Fig. 2 bezeichnet das Symbol To eine Konstante, die eine Zeitverzögerung der Ventilöffnung darstellt und auf der Basis der Zeit, die zum Einlesen der Datensignale erforderlich ist, der Zeit, die zum Berechnen der Ventilöffnungsdauer TOUT erforderlich ist, der Verzögerungszeit für das Ansaugen von Luft usw. eingestellt wird, und die in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Ansaugrohrs usw. experimentell bestimmt wird. Bei der folgenden Erzeugung des TDC-Signalimpulses wird das Steuerventil 6 nach dem Ablauf der Verzögerungszeit To der Ventilöffnung geöffnet.

Im Zusammenhang mit der Fig. 3 wird nun ein Beispiel für einen elektronischen Steuerkreis in der elektronischen Steuereinheit 9 erläutert. Die Funktion des Steuerkreises besteht darin, zu bestimmen, ob das Ausgangssignal des TDC-Signals 14 zu einem anomalen Wert geführt hat oder nicht, und das Steuerventil völlig zu öffnen, wenn eine Abnormität auftritt.

Nachdem die Wellenform des TDC-Signals von dem TDC- Sensor 14 der Fig. 1 durch einen Wellenformerkreis 901 geformt wurde, wird es an einen sequentiellen Taktgenerator 902 und an einen Kreis 903 zur Ermittlung einer Abnormität angelegt. Der Taktgenerator 902 spricht auf die Eingabe jedes Impulses des TDC- Signals an, um sequentiell die Taktimpulse CP 0, CP 1 zu erzeugen. Der Taktimpuls CP 0 wird an das Me-Wert- Register 906 angelegt, um zu bewirken, daß in dieses der durch einen Me-Wert-Zähler 905 gezählte und an das Register angelegte unmittelbar vorhergehende Wert eingegeben wird. Der Zähler zählt durch einen Bezugstaktgenerator 904 gelieferte Bezugstaktimpulse, um das Zeitintervall zwischen zwei benachbarten TDC-Signalimpulsen zu messen. Nachfolgend wird das Taktsignal CP 1 an den Me-Wert-Zähler 905 angelegt, um dessen Stand, nämlich diesen unmittelbar vorhergehenden Wert, auf 0 zurückzustellen. Das Me-Wert-Register 906 speichert demgemäß bei jeder Erzeugung eines TDC-Signalsimpulses einen gezählten Wert Me, der dem Zeitintervall zwischen dem Augenblick, bei dem der unmittelbar vorhergehende TDC-Signalimpuls erzeugt wurde und dem Augenblick entspricht, bei dem der gegenwärtige TDC- Signalimpuls erzeugt wird.

Der Kreis 903 zur Ermittlung der Abnormität bestimmt, ob das TDC-Signal vom TDC-Sensor 14 abnorm ist oder nicht. Verschiedene Arten zur Ausführung dieser Bestimmung können angewendet werden. Beispielsweise kann eine Entscheidung, daß eine Abnormität aufgetreten ist, getroffen werden, wenn eine der folgenden Bedingungen gilt:

• 1) Das gegenwärtige Zeitintervall des TDC-Signals, nämlich das Verhältnis des Wertes von Me zum unmittelbar vorhergehenden Wert von Me, fällt fortlaufend über eine vorbestimmte Anzahl von TDC-Signalimpulsen außerhalb eines vorbestimmten Bereiches, oder
• 2) es wird kein TDC-Signal eingegeben, obwohl ein Signal, das anzeigt, daß ein nicht dargestellter Starter der Maschine eingeschaltet wurde, ununterbrochen während einer vorbestimmten Zeitperiode als ein Eingangssignal vorhanden ist.

Wenn der Kreis 903 bestimmt hat, daß das TDC-Signal abnorm ist, ändert das Ausgangssignal des Ermittlungskreises seinen Pegel von "0" zu "1" und bleibt von diesem Zeitpunkt an auf dem hohen Pegel oder dem Pegel "1". Selbst wenn der Zündschalter der Maschine ausgeschaltet wird, wird das Ergebnis dieser Bestimmung einer Abnormität in dem Kreis weiter gespeichert, bis der Zustand des Kreises zur Ermittlung der Abnormität nach einer Reparatur des TDC-Sensors 14 per se usw. des Systems zur Ermittlung der Drehwinkelposition in einer Autoreparaturwerkstätte od. dgl. wieder hergestellt ist.

Der Wert Me in dem Me-Wert-Register, nämlich ein Wert, der dem reziproken Wert der Drehzahl der Maschine entspricht, wird an einen Steuerkreis 907 für die Zufuhr zusätzlicher Luft, der nachfolgend als der "AIC- Steuerkreis" bezeichnet wird, angelegt. Der AIC-Steuerkreis 907 stellt eine gewünschte Leerlaufdrehzahl in Übereinstimmung mit Signalen von den elektrischen Einrichtungen 15 der Fig. 1, die die elektrischen Lasten anzeigen, einem Signal von der nicht dargestellten Klimaanlage od. dgl., das die mechanische Last anzeigt, einem Signal von dem Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur, das die Temperatur der Maschine anzeigt, usw. ein. Der AIC-Steuerkreis 907 kann außerdem die Differenz zwischen der gewünschten Leerlaufdrehzahl und der tatsächlichen Leerlaufdrehzahl berechnen, die aus dem Wert Me erhalten wird. Außerdem kann er das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung des Steuerventils 6 derart berechnen, daß diese Differenz sich einem Wert 0 nähert. Der berechnete Wert wird als ein Wert B an einen Eingangsanschluß 908 b eines Multiplizierkreises 908 angelegt. An den anderen Eingangsanschluß 908 a des Multiplizierkreises 908 wird als ein Wert A der Wert Me angelegt, der durch das Me-Wert-Register 906 geliefert wird. Der Multiplizierkreis 908 ermittelt das Produkt der Werte A und B, um die Ventilöffnungsdauer TOUT des Steuerventils 6 in Übereinstimmung mit der Gleichung (1) zu ermitteln. Nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer To, die in der Fig. 2 angedeutet ist, liefert der Multiplizierkreis 908 auch den berechneten Wert, der der Ventilöffnungsdauer TOUT entspricht, an den Steuerkreis 909 für das Tastverhältnis. Der Steuerkreis 909 für das Tastverhältnis erzeugt an seinem Ausgangsanschluß ein hochpegeliges Ausgangssignal "1" zu derselben Zeit, zu der der berechnete Wert als ein Eingangssignal vom Multiplizierkreis 908 erscheint. Das Ausgangssignal des Steuerkreises 909 bleibt während der Dauer der Ventilöffnungsdauer TOUT hochpegelig und kehrt dann auf einen niedrigen Pegel "0" zurück.

Wenn das den TDC-Sensor 14 enthaltende Ermittlungssystem normal arbeitet, wird das Ausgangssignal des Kreises 903 zur Ermittlung einer Abnormität auf einem niedrigen Pegel "0" gehalten, wie dies oben ausgeführt wurde. Der Pegel dieses Signals mit dem niedrigen Pegel wird durch einen Inverter 911 in ein hochpegeliges Signal umgekehrt, das an einen UND-Kreis 910 angelegt wird, wobei dieser eingeschaltet wird. Das zuvor genannte, während der Dauer der Ventilöffnungsdauer TOUT durch den Steuerkreis 909 für das Tastverhältnis erzeugte hochpegelige Signal wird an einen Antriebskreis 913 über den eingeschalteten UND-Kreis 910 und an einen ODER-Kreis 912 angelegt. Der Antriebskreis 913 führt dem Solenoid 6 a des Steuerventils der Fig. 1 ein Antriebssignal zu, um das Solenoid zu erregen, solange das hochpegelige Signal an den Antriebskreis angelegt wird.

Wenn das Ergebnis der durch den Kreis 903 zur Ermittlung einer Abnormität ausgeführten Diagnose anzeigt, daß die den TDC-Sensor enthaltenden Ermittlungseinrichtung abnorm arbeitet, ändert sich das Ausgangssignal des Kreises 903 zur Ermittlung einer Abnormität von dem niedrigen Pegel "0" zu dem hohen Pegel "1" und wird das sich ergebende hochpegelige Signal durch den Inverter 911 in ein Signal mit einem niedrigen Pegel invertiert. Dadurch wird der UND-Kreis 911 ausgeschaltet. Zur selben Zeit wird das Ausgangssignal mit dem hohen Pegel des Kreises 903 zur Ermittlung einer Abnormität über den ODER-Kreis 912 an den Antriebskreis 913 angelegt. Wie dies oben bereits erwähnt wurde, wird das Ausgangssignal des Kreises 903 zur Ermittlung einer Abnormität, wenn der Kreis 903 einmal ermittelt, daß die das den TDC-Sensor enthaltende Ermittlungseinrichtung abnorm arbeitet, von diesem Augenblick an auf dem hohen Pegel "1" gehalten. Aus diesem Grunde erzeugt der Antriebskreis 913 infolge dieses hochpegeligen Signals ununterbrochen das das Solenoid 6 a erregende Antriebssignal.

Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel der Steuereinrichtung für eine zusätzliche Luftmenge, die an Stelle des Steuerventils 6 der Fig. 1 angewendet werden kann und bei der es sich um eine durch einen Unterdruck betätigte Anordnung handelt, die die Zufuhr zusätzlicher Luft an die Maschine dadurch steuern kann, daß sie die Größe der Drosselventilöffnung pneumatisch steuert.

Ein Drosselventil 5′, das in der Fig. 4 dargestellt ist, ist in dem Ansaugrohr 3 der Fig. 1 an der Stelle des Drosselventils 5 der Fig. 1 angeordnet. Das Drosselventil 5′ weist einen Hebel 19 auf, durch den das Ventil 5′ zusammen mit dem Hebel 19 um einen Drehpunkt 20 an dem Ventil 5′ gedreht wird. Ein zweiter Hebel 21 ist an einem Ende auf diesem Drehpunkt 20 so angeordnet, daß er eine Drehbewegung um den Drehpunkt 20 ausführen kann. Das andere Ende 21 a des Hebels 21 ist an einem Ende einer Stange 23 a eines durch einen Unterdruck betätigbaren Betätigungsgliedes 23 befestigt. Der auf dem Drehpunkt 19 angeordnete Hebel 19 weist Arme auf, die sich in entgegengesetzten Richtungen von dem Drehpunkt 20 aus erstrecken. Ein nicht dargestelltes Drossel- bzw. Gaspedal ist mit einem Ende 19 a des Hebels 19 über einen Draht 22 verbunden. Der Hebel 19 ist so angeordnet, daß dann, wenn das Drosselventil 5′ sich in der Nähe seiner völlig geschlossenen Position befindet, das andere Ende des Hebels 19 b des Hebels 19 gegen den Hebel 21 an einer Stelle in der Nähe seines Endes 21 a angrenzt, um seine Drehbewegung, d. h. die Drehung des Drosselventils in Richtung auf seine völlig geschlossene Position in einer nachfolgend ausführlich beschriebenen Weise zu begrenzen.

Das Betätigungsglied 23 weist die Stange 23 a, die so angeordnet ist, daß sie gegen den Hebel 21 drückt und an diesem zieht, ein Diaphragma bzw. eine Membran 23 b, die mit der Stange 23 a verbunden ist, um diese in Reaktion auf den Atmosphärendruck oder einem selektiv an sie durch ein Dreiwegesolenoidventil 25 angelegten Unterdruck zu verschieben, und eine Feder 23 c auf, die so angeordnet ist, daß sie die Membran 23 b derart drückt, daß sie den Hebel 21 durch die Stange 23 a nach unten drückt. Eine Vakuumkammer 23 d wird durch die Membran 23 b in dem durch den Unterdruck betätigten Betätigungsglied 23 bestimmt. Eine Leitung 24 steht mit dem Ansaugrohr 3 an einer Stelle stromab von dem darin angeordneten Drosselventil 5′ in Verbindung. Die Leitung 24 ist mit der Vakuumkammer 23 d verbunden. Das Dreiwegeventil 25 ist im Querschnitt der Leitung 24 angeordnet. Das Dreiwegeventil 25 weist eine Ventilkammer 25 a auf, die eine Öffnung 25 b besitzt, die mit der Vakuumkammer 23 d des Betätigungsgliedes 23 über einen stromabwärts gelegenen Bereich 24 a der Leitung 24 in Verbindung steht. Eine zweite Öffnung 25 c des Dreiwegeventils 25 steht mit dem Ansaugrohr 3 über einen stromaufwärts gelegenen Bereich 24 b der Leitung 24 in Verbindung. Eine dritte Öffnung 25 d des Dreiwegeventils 25 steht über einen Verbindungskanal 25 f mit der Atmosphäre in Verbindung. Das Dreiwegeventil 25 weist außerdem einen Ventilkörper 25 e auf, der in der Ventilöffnung 25 a vorgesehen ist und durch eine Feder 25 h gedrückt wird, um die Öffnung 25 c zu verschließen, um die Verbindung zwischen der Vakuumkammer 23 d des Betätigungsgliedes 23 und dem Ansaugrohr 3 zu unterbrechen und um gleichzeitig die Verbindung zwischen der Vakuumkammer 23 d und der Atmosphäre über die dann geöffnete Öffnung 25 d herzustellen. Außerdem weist das Ventil 25 ein Solenoid 25 g auf, das im erregten Zustand den Ventilkörper 25 e gegen die Kraft der Feder 25 h so drückt, daß er die Öffnung 25 d berührt, um die Verbindung zwischen der Vakuumkammer 23 e des Betätigungsgliedes 23 und dem Ansaugrohr 3 wieder herzustellen. Das Solenoid 25 g ist elektisch mit der elektronischen Steuereinheit 9 der Fig. 1 verbunden.

Ein Sensor 17 für die Drosselventilöffnung ist einerseits mechanisch mit dem Drosselventil 5′ und andererseits elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 9 verbunden.

Im folgenden wird nun die Arbeitsweise der Steuereinrichtung für die zusätzliche Luftmenge gemäß der Fig. 4, die in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, erläutert.

Wenn das nicht dargestellte Gaspedal nicht niedergedrückt wird, d. h. wenn der Niederdrückgrad 0 ist, wird das Drosselventil 5′ durch die Kraft einer nicht dargestellten Feder in einer geschlossenen Position (äußerste Position im Uhrzeigersinn, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist) gehalten, wobei das Ende 19 b des Hebels 19 den Hebel 21 berührt. Wenn nun die Rückkopplungssteuerung der Drehzahl der Maschine bei dem Leerlauf der Maschine bewirkt wird und wenn gefordert wird, daß der Maschine 1 zusätzliche Luft zugeführt wird, berechnet die elektronische Steuereinheit 9 in der oben bereits erläuterten Weise das Tastverhältnis der Ventilöffnungsperiode des Dreiwegeventils 25 in Abhängigkeit von der geforderten Menge der zusätzlichen Luft, die der Maschine zuzuführen ist. Das Solenoid 25 g des Ventilkörpers 25 e des Dreiwegeventils 25 wird mit einem Impulstastverhältnis, das dem obengenannten berechneten Tastverhältnis entspricht, und synchron mit der Erzeugung jedes Impulses des TDS-Signals erregt. Solange das Solenoid 25 d erregt ist, ist die Öffnung 25 c geöffnet, um den Unterdruck von einer Stelle stromabwärts vom Drosselventil 5′ in das Ansaugrohr 3 in die Vakuumkammer 23 d des Betätigungsgliedes 23 einzuführen. Dadurch wird der Betrag des Unterdruckes in der Vakuumkammer 23 d bestimmt. Mit anderen Worten wird der Wert des in der Vakuumkammer 23 d vorherrschenden Unterdrucks durch das Zeitverhältnis zwischen der Verbindung der Vakuumkammer 23 d mit dem Ansaugrohr 3 und der Verbindung dieser Kammer 23 d mit der Atmosphäre bestimmt, wobei das Verhältnis dem obengenannten Tastverhältnis, mit dem der Ventilkörper 25 e wiederholt synchron mit der Erzeugung jedes TDC-Signalimpulses geöffnet und geschlossen wird, entspricht. Auf diese Weise wird das Tastverhältnis um so größer, je größer der Unterdruck in der Vakuumkammer 23 d wird. Der stromauf gelegene Bereich 24 a der Leitung 24 und der stromab gelegene Bereich 24 b der Leitung 24 und der Kanal 24 f, durch den das Dreiwegeventil 25 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, weisen in ihnen jeweils angeordnete Öffnungen 24 c, 24 c′ und 25 i auf.

Dadurch wird es ermöglicht, daß nicht nur das am besten geeignete Ansprechen der Membran 23 b erreicht wird, sondern daß auch abrupte Druckschwankungen in der Vakuumkammer 23 d verhindert werden.

Wenn der Unterdruck in der Vakuumkammer 23 d zunimmt, wird die Membran 23 b in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den auf ihre gegenüberliegenden Seiten einwirkenden Drücken gegen die Kraft der Feder 23 c in eine Richtung verschoben, in der das Volumen der Vakuumkammer 23 d verkleinert wird. In der Fig. 4 wird die Membran nach rechts oben verschoben. Dadurch wird bewirkt, daß der Hebel 21 sich durch die Stange 23 a, die mit der Membran 23 b verbunden ist, entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Dadurch werden sowohl der Hebel 19 als auch das Drosselventil 5′, das einstückig einem Ende bzw. einer Seite des Hebels 19 ausgebildet ist, um den Drehpunkt 20 derart drehen, daß das Drosselventil 5′ geöffnet wird, um die geforderte Menge der zusätzlichen Luft der Maschine 1 zuzuführen.

Wenn die Zufuhr zusätzlicher Luft zur Maschine unnötig wird, stellt die elektronische Steuereinheit 9 das Tastverhältnis für das Dreiwegeventil 25 auf 0, um das Solenoid 25 g zu entregen. Aus diesem Grunde verschließt der Ventilkörper 25 e des Dreiwegeventils 25 die Öffnung 25 c und öffnet die Öffnung 25 d. Dadurch wird bewirkt, daß die Vakuumkammer 23 d des Betätigungsgliedes 23 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, so daß die Differenz zwischen den auf die gegenüberliegenden Seiten der Membran 23 b angelegten Drücken 0 wird, so daß die Membran durch die Kraft der Feder 23 c in eine Richtung verschoben wird, in der das Volumen der Vakuumkammer 23 d vergrößert wird. In der Fig. 4 wird die Membran nach links unten verschoben. Dadurch wird der Hebel 21 durch die Stange 23 a nach unten gestoßen, wodurch bewirkt wird, daß das Drosselventil 5′ durch die Kraft der nicht dargestellten Feder in die völlig geschlossene Position zurückgebracht wird.

Wenn bei dieser Gelegenheit das Gaspedal niedergedrückt wird, wird der Hebel 19 durch den Draht 22 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch bewirkt wird, daß das Drosselventil 5′ sich auch bis zu einer Öffnung öffnet, die dem Niederdrückgrad des Gaspedals entspricht. Außerdem bleibt dabei, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird und wenn der Hebel 19 dementsprechend gedreht wird, der Hebel 21 in seiner vorherigen Position zurück, da er nicht durch die Drehung des Hebels 19 beeinträchtigt wird.

Die oben beschriebene Arbeitsweise wird angewendet, wenn ein normaler Wert des TDC-Signals an die elektronische Steuereinheit 9 geliefert wird, ohne daß irgendeine Abnormität in der die Kurbelwinkelposition ermittelnden Einrichtung auftritt, die den TDC-Sensor 14 enthält. Wenn irgendeine Abnormität in der Ermittlungseinrichtung auftritt, stellt die elektronische Steuereinheit 9 das Tastverhältnis des Dreiwegeventils 25 auf 100% ein, wie dies zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 erläutert wurde. Genauer gesagt, wird das Solenoid 25 g des Dreiwegeventils 25 in einem erregten Zustand gehalten, wenn und nachdem irgendeine Abnormität in der Ermittlungseinrichtung auftritt. Dadurch wird bewirkt, daß der Ventilkörper 25 e die Öffnung 25 d verschließt und die Öffnung 25 c öffnet, wodurch der Unterdruck in der Vakuumkammer 23 d des Betätigungsgliedes 23 auf einen maximalen Wert gebracht wird, was bedeutet, daß er gleich dem Unterdruck gemacht wird, der in dem Ansaugrohr 3 stromab des Drosselventils 5 vorliegt.

Dadurch wird die Verschiebung der Membran 23 b auf einen maximalen Wert gebracht, und dadurch wird bewirkt, daß der Hebel 21 sich durch die Stange 23 a entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, wodurch das Drosselventil 5′ sich auf einen vorbestimmten maximalen Öffnungswert öffnet, um die maximale Menge der zusätzlichen Luft zu liefern, die für die Maschine beim Leerlauf der Maschine und bei der maximalen Last an der Maschine gefordert wird.

Im Falle der obigen Steuerung der Drosselventilöffnung zum Zwecke der Regelung der Zufuhr der zusätzlichen Luft zur Maschine kann eine derartige Steuerung durch andere geeignete Einrichtung zur Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft geliefert werden, die anders aufgebaut sind, als die oben erläuterte. Beispielsweise kann die Stange 23 a direkt durch das Solenoid und nicht durch das Betätigungsglied 23 betätigt werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Ermittlung vorbestimmter Kurbelwinkelpositionen, mit einer Steuereinrichtung, die auf eine Ventileinrichtung für die Zufuhr zusätzlicher Luft einwirkt, die bei normalem Betrieb der Ermittlungseinrichtung synchron mit der Erzeugung von Impulsen eines die vorbestimmten Kurbelwinkelpositionen anzeigenden Signals betätigt wird, um die Menge der der Maschine zugeführten zusätzlichen Luft zu regulieren und das Verhältnis der Betriebsdauer bzw. des Betriebstastverhältnisses der Steuereinrichtung für die Zufuhr der zusätzlichen Luft zu einem Zeitintervall, bei dem Impulse des die vorbestimmten Kurbelwinkelpositionen anzeigenden Signals erzeugt werden, im Rückkopplungsbetrieb in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der tatsächlichen Leerlaufdrehzahl und der gewünschten Leerlaufdrehzahl der Maschine zu steuern und die der Maschine eine maximale Menge zusätzlicher Luft bis zu einer Betriebsgrenze dieser Steuereinrichtung zuführt, wenn eine Abnormität in der Ermittlungseinrichtung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung der Abnormität bestimmt wird, ob die Veränderungsrate der Maschinendrehzahl (Ne) bei jeder Erzeugung des die vorbestimmten Kurbelwinkelpositionen anzeigenden Signals fortlaufend über eine vorbestimmte Anzahl der Signalimpulse außerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, oder kein Eingang des die vorbestimmten Kurbelwinkelpositionen anzeigenden Signals über einen vorbestimmten Zeitraum vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Kreis (903) zur Ermittlung einer Abnormität umfaßt, der bei Ermittlung einer Abnormität statt eines Ausgangssignals mit einem ersten Pegel (0) ein Ausgangssignal mit einem zweiten Pegel (1) ausgibt und über einen Verknüpfungskreis (910, 911, 912) einem Antreibskreis (913) für eine Ventileinrichtung (6 a, 25 g) zuführt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kreis (903) zur Ermittlung der Abnormität das Ergebnis der Bestimmung einer Abnormität gespeichert bleibt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (1) ein Ansaugrohr (3), ein in dem Ansaugrohr (3) angeordnetes Drosselventil (5) und einen Luftkanal (8) aufweist, daß ein Ende des Luftkanals (8) mit dem Ansaugrohr (3) an einer Stelle stromab des Drosselventils (5) und das andere Ende des Luftkanals (8) mit der Atmosphäre in Verbindung steht und daß die Steuereinrichtung für die Menge zusätzlicher Luft ein Solenoidventil (6) aufweist, das angeordnet ist, um die Menge der der Maschine (1) durch den Luftkanal (8) zugeführten zusätzlichen Luft zu steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (1) ein Ansaugrohr (3) und ein in dem Ansaugrohr (3) angeordnetes Drosselventil (5′) aufweist und daß die Steuereinrichtung für die Zufuhr zusätzlicher Luft ein durch einen Unterdruck betätigtes Betätigungsglied (23), durch das das Drosselventil (5′) in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr (3) in einem Bereich stromab des Drosselventils (5′) öffenbar oder schließbar ist, und eine Steuereinrichtung (25) für den Unterdruck aufweist, durch die die Größe des auf das Betätigungsglied (23) wirkenden Unterdrucks im Ansaugrohr steuerbar ist.