DE3429351A1

DE3429351A1 - Verfahren und einrichtung zur steuerung und/oder regelung der leerlaufdrehzahl einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3429351A1
Application number: DE19843429351
Authority: DE
Inventors: Ernst 7251 Weissach Wild
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1986-02-13
Anticipated expiration: 2004-08-10
Also published as: DE3565422D1; EP0190268B1; AU577888B2; EP0190268A1; JPS61502973A; JP2509178B2; AU4723085A; BR8506872A; DE3429351C2; WO1986001257A1; US4815433A

Description

23.Τ-198U Sr/Hm

ROBERT BOSCH GMBH₅ TOOO STUTTGART 1

Verfahren und Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Lerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und
eine Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, für die Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine den Betriebszustand derselben zu
berücksichtigen. Dies geschieht z.B. dadurch, daß für bestimmte Betriebszustände der Brennkraftmaschine bestimmte Leerlaufdrehzahlwerte vorgegeben und die Drehzahl der
Brennkraftmaschine auf diese Vorgabewerte geregelt wird.
Insgesamt ist es also mit Hilfe der bekannten Vorsteuerung möglich, Änderungen des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, z.B. die Laständerung der Brennkraftmaschine beim Einschalten z.B. einer Klimaanlage, bei der Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine schnell auszuregeln.

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Bei jeder Brennkraftmaschine treten nun jedoch nicht nur kurzfristige Änderungen des Betriebszustands auf, wie z.B. der genannte Lastsprung beim Einschalten der Klimaanlage sondern der Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändert sich auch langfristig. Bei derartigen langfristigen Änderungen handelt es sich hauptsächlich um Alterungserscheinungen der gesamten Brennkraftmaschine. Diese langfristigen Änderungen werden von der bekannten Leerlaufregelung nicht berücksichtigt, was zur Folge hat, daß von der bekannten Leerlaufregelung langfristig die Leerlaufdrehzahl nicht auf optimale Werte geregelt werden kann, also die Übergänge in den Leerlauf mit Überoder Unterschwingungen der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik den Vorteil, daß es durch die vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängige Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung möglich ist, langfristige Änderungen des Betriebszustands der Brennkraftmaschine bei der Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine zu berücksichtigen.

Erfindungsgemäß sind dabei zwei Möglichkeiten der Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung der Brennkraftmaschine möglich, nämlich zum einen die direkte Korrektur, also die Veränderung der Vorsteuerwerte selbst, oder zum anderen die indirekte Korrektur, also die Veränderung der Vorsteuerwerte durch die Addition von Korrekturwerten .

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Insgesamt "bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren ein optimales Einschwingen der Drehzahl der Brennkraftmaschine in den Leerlauf, z.B. aus den Betriebszuständen der Teillast oder des Schubabschaltens.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung sind durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine indirekte Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine, Figur 2 eine Realisierung der indirekten Korrektur der Figur 1, Figur 3 eine direkte Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung einer Brennkraftmaschine, Figur h eine Realisierung der direkten Korrektur der Figur 3, Figur 5 eine Realisierung der Korrektureinrichtung der Figur h sowie Figur β eine weitere Realisierung einer Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung einer Brennkraftmaschine.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich um die Steuerung und/oder die Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine. Diese Leerlaufregelung kann ganz allgemein im Zusammenhang mit Brennkraftmaschinen verwendet werden, also im Zusammenhang mit Otto-Brennkraftmaschinen, mit Diesel-Brennkraftmaschinen, usw. Ebenfalls sind die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht auf

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spezielle schaltungstechnische Ausführungen beschränkt, sondern sie können in jeder dem Fachmann naheliegenden Ausführungsweise realisiert werden, so z.B. in analoger Schaltungstechnik, in Digitaltechnik, mit Hilfe eines entprechend programmierten Mikrocomputers, usw.

Die Figur 1 zeigt eine indirekte Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung einer Brennkraftmaschine. Auf der horizontalen Achse des Diagramms ist die Motortemperatur T„ abgetragen, wobei die Grenztemperatur T_ auf dieser Achse besonders gekennzeichnet ist. Bei dieser Grenztemperatur T_n handelt es sich um die Motorbetriebstemperatur der Brennkraftmaschine bei Wormalbetrieb. Bei den in dem Diagramm dargestellten Kennlinien handelt es sich zum einen bei der mit KV bezeichneten Linie um ein Kennfeld-Vorsteuersignal -sowie zum anderen bei der mit AV bezeichneten Linie um ein adaptiertes Vorsteuersignal. Der konstante Abstand zwischen dem Kennfeldvorsteuersignal KV und dem adaptierten Vorsteuersteuersignal AV ist in dem Diagramm der Figur 1 durch den Konstantwert_vWK dargestellt. Die Abweichung des adaptierten Vorsteuersignals AV vom Kennfeldvorsteuersignal KV um einen anderen als den den Konstantwert WK ist im Diagramm der Figur 1 mit dem Ausdruck WT-(T_n-T ) bezeichnet. Mit WT ist dabei ein temperaturabhängiger Wert bezeichnet, während T_n, wie schon ausgeführt wurde, die Grenztemperatur, und T_M die Motortemperatur darstellt.

Bei dem im Diagramm der Figur 1 dargestellten Kennfeldsteuersignal KV handelt es sich um ein Signal, das in irgendeiner Art von Speicher abgelegt ist, und dessen Größe abhängig ist vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Wird z.B. der Betriebszustand der Maschine

dadurch geändert, daß die Klimaanlage eingeschaltet wird, so wird gleichzeitig durch diese Änderung sich auch das Kennfeldsteuersignal ändern. Mit Hilfe des Kennfeldvorsteuersingals KV wird dann die gewünschte Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine schneller erreicht. Die bisher beschriebenen Vorgänge sind bekannt und gehören zum Stand der Technik. Damit nun langfristige Änderungen des Betriebszustands der Brennkraftmaschine durch die Vorsteuerung berücksichtigt werden können, wird bei der vorliegenden Erfindung nicht das Kennfeldvorsteuer-signal KV zur Leerlaufdrehzahlregelung herangezogen, sondern das adaptierte Vorsteuersignal AV. Dieses adaptierte Vorsteuersignal AV ergibt sich gemäß dem Diagramm der Figur 1 aus dem Kennfeldvorsteuersignal durch die folgenden beiden Gleichungen:

AV = KV + WK- + WT (T_Q-T_M) für

AV = KV + WK für T_M > T .

Das Kennfeldvorsteuersignal KV wird also oberhalb der Grenztemperatur T_ um den Konstantwert WK hin zum adaptierten Vorsteuersignal AV verschoben, während das Kennf eldvo"rsteuersignal KV unterhalb der Grenztemperatur T^ nicht nur um den Konstantwert WK verschoben wird, sondern gleichzeitig auch seine Steigung in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen Wert WT verändert. Bei dem Konstantwert WK und dem temperaturabhängigen Wert WT kann es sich dabei um positive und negative Größen handeln.

Bei der in der im Diagramm der Figur 1 dargestellten Änderung des Kennfeldvorsteuersignals KV hin zum adaptierten Vorsteuersignal AV handelt es sich nur um eine Möglichkeit einer derartigen Änderung. Es ist erfindungs-

gemäß ebenfalls möglich, das Kennfeldvorsteuersignal KV auf beliebige andere Arten hin zum adaptierten Vorsteuersignal AV zu verändern, so z.B. durch eine Parallelverschiebung von KV hin zu AV über den gesamten Bereich der Motortemperatur T... Bei einer derartigen beispielhaften Vereinfachung des Diagramms der Figur 1 ergeben sich dann auch entsprechende Vereinfachungen der Realisierung des Diagramms der Figur 1 (Figur 2).

Figur 2 zeigt eine Realisierung der indirekten Korrektur der Figur 1. Mit der Bezugsziffer 10 ist dabei ein Leerlaufregler bezeichnet, der einen Integralanteil aufweist. Die Bezugs-ziffer 11 trägt ein Tiefpaß. Der Schalter S1 weist das Bezugszeichen 12 auf, der Schalter S2 das Bezugszeichen 15· Mit der Bezugsziffer 13 und der Bezugsziffer 16 ist jeweils ein Integrator bezeichnet. Die Bezugsziffer 17 ist dem Schalter S3 zugeordnet. Mit den Bezugszeichen 1U, 18, 21 und 22 sind Verknüpfungsstellen gekennzeichnet. Ein Multiplikator trägt das Bezugszeichen 19· Zuletzt ist mit der Bezugsziffer 20 ein Vorsteuerkennfeld bezeichnet. Der Leerlaufregler 10 bildet in Abhängigkeit von seinem Eingangssignal, einem Drehzahldifferenzsignal ND, ein Reglerausgangssignal RA. Das Signal RA ist dann zum einen dem Tiefpaß 11, und zum anderen der Verknüpfungsstelle 22 zugeführt. Abhängig von RA bildet der Tiefpaß 11 ein Ausgangssignal, das den beiden Schaltern 12 und 15 zugeleitet wird. Jedem der beiden Schalter ist ein Integrator nachgeschaltet und zwar dem Schalter 12 der Integrator 13, und dem Schalter 15 der Integrator 16. Der Schalter 17 ist zum einen mit dem Ausgang des Integrators 16 verbunden sowie zum anderen mit einem Eingang des Multiplikators 19· Der andere Eingang des Multiplikators 19 ist mit dem Ausgangssignal der Verknüpfungsstelle 18 beaufschlagt, deren Eingangssignale zum einen aus der Grenz-

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temperatur T und zum anderen aus der Motortemperatur T bestehen. Abhängig von seinen beiden Eingangssignalen bildet der Multiplikator ein Ausgangssignal, das mit dem Ausdruck WT.(T_-T ) in der Figur 2 bezeichnet ist. Dieses Ausgangs signal des Multiplikators 19, sowie das Ausgangssignal des Integrators 13, das mit WK bezeichnet ist, sind der Verknüpfungsstelle 1k zugeführt. Das Ausgangssignal der Verknüpfungsstelle 1h, sowie das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfelds 20, das mit KV bezeichnet ist, sind an die Verknüpfungsstelle 21 angeschlossen. Abhängig τοη seinen Eingangssignalen bildet die Verknüpfungsstelle 21 ein Ausgangssignal AV, das der Verknüp-fungsstelle 22 zugeführt ist. Diese Verknüpfungsstelle 22 bildet dann zuletzt aus deren Eingangssignalen das Ausgangssignal LS, das die Bedeutung eines Leerlaufstellersignals hat.

Mit Hilfe des Blockschaltbilds der Figur 2 ist es möglich, die in der Figur 1 dargestellte Verschiebung des Kennfeldvorsteuersignals KV hin zum adaptierten Vorsteuersignal AV zu realisieren. Die für diese Verschiebung ausschlaggebenden Werte WK und WT sind dabei abhängig vom Reglerausgangssignal RA, sowie von den Schalterstellungen der beiden Schalter 12 und 15· Mittels der beiden Integratoren 13 und 16 werden dann die beiden Werte WK und WT zwischengespeichert.

Der Schalter S1 schließt, wenn sich die Brennkraftmaschine im ausgekuppeltem Zustand befindet, und wenn die Motortemperatur T_M größer ist als die Grenztemperatur T_. Der ausgekuppelte Zustand der Brennkraftmaschine kann z.B. dadurch festgestellt werden, das der Betrag des Drehzahldifferenzsignals HD kleiner ist als eine bestimmte, vorgebbare Drehzahldifferenzschwelle und daß ebenfalls das Reglerausgangssignal RA kleiner ist als eine bestimmte, vorgebbare Regler-

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ausgangssignalschwelle. Ist der Schalter S1 geschlossen, also T., > T_n im ausgekuppelten Zustand, so bedeutet dies, daß das Kennfeldvorsteuersignal KV des Vorsteuerkennfelds 20 nur über das über den Schalter S1 wirkende Signal WK korrigiert wird. Insgesamt gilt also in diesem Zustand: AV = KV + WK, wie dies auch in der Beschreibung der Figur 1 angegeben ist.

Der Schalter S2 schließt genau dann, wenn die Brennkraftmaschine sich im ausgekuppelten Zustand befindet, und wenn die Motortemperatur Ί?_Μ kleiner ist als die Grenztemperatur Tp. Dies bedeutet, daß sich der temperaturabhängige Wert WT nur dann ändert, wenn der Schalter S2 geschlossen ist. Das Ausgangssignal des Muliplikators 19 jedoch kann nur durch das Schließen des Schalters S2 noch kein Ausgangssignal liefern. Erst wenn der Schalter S3 geschlossen ist, erzeugt die Multiplikator ein Ausgangssignal, das ungleich Null ist. Der Schalter S3 wird dabei genau dann geschlossen, wenn die'Motortemperatur T^. kleiner ist als die Grenztemperatur T_p unabhängig "vom sonstigen Zustand der Brennkraftmaschine. Insgesamt bedeutet dies, daß bei geschlossenem Schalter S3 am Ausgang des Multiplikators 19 ein Signal ansteht, das die Größe WT.(T -T_M) hat. Ist der Schalter S2 geöffnet, so ändert sich diese Größe nur in Abhängigkeit von der Grenztemperatur T-, und der Motortemperatur T... Ist hingegen der Schalter S2 geschlossen, so ändert sich das Ausgangssignal des Multiplikators 19 auch in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen Wert WT. Bei geschlossenem Schalter S3 gilt also die folgende Gleichung für das adaptierte Vorsteuersignal: AV = KV + WK + WT.(T -T ), wie dies auch im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 1 ausgeführt ist. Aufgrund der Integratoren 13 und 16 können sich in dieser Gleichung in Abhängigkeit von den Schalterstellungen der Schalter S1 und S2 nicht nur die Temperaturen T_ und T_M ändern, sondern auch die Werte WK und WT.

Wurde beim bisher bekannten Stand der Technik nur das Kennfeldvorsteuersignal KV mit dem Reglerausgangssignal RA zum Leerlaufstellersignal LS verknüpft, so ist gemäß der Figur 2 eine Korrektur des Kennfeldvorsteuersignals KV hin zum adaptierten Vorsteuersignal AV möglich. Wie schon im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 1 dargestellt wurde, ist es dabei möglich, durch die Vereinfachung der Kennlinie des Kennfeldvorsteuersignals KV auch das Blockschaltbild der Figur 2 entsprechend zu vereinfachen. Ebenfalls ist es erfindungsgemäß möglich, die Korrektur des Kennfeldvorsteuersignals KV nicht indirekt mit Hilfe einer additiven Verknüpfung zu realisieren, sondern auch direkt durch eine Änderung der Kennfeldvorsteuersignale direkt im Vorsteuerkennfeld 20. Eine derartige Realisierung ist'im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen der Figuren 3, h und 5 nachfolgend beschrieben. "

Unabhängig davon, ob es sich um eine indirekte Korrektur der Vorsteuerung handelt, wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, oder um eine direkte Korrektur der Vorsteuerung wie es in der nachfolgenden Beschreibung noch erläutert werden wird, basiert die gesamte Funktion der Korrektur der Vorsteuerung darauf, daß ein von Null verschiedenes Ausgangssignal bei entsprechend geschlossenen Schaltern die nachfolgenden Integratoren beaufschlagt, und deren Ausgangswerte entsprechend verändert. Diese Änderung der Integratorausgangswerte ergibt eine Änderung des Vorsteuersignals, was wiederum eine Änderung des Leerlaufstellersignals zur Folge hat. Dieser gesamte Vorgang läuft solange ab, bis das Reglerausgangssignal Hull ist. Insgesamt wird also durch die Korrektur der Vorsteuerung ein Fehler, der aufgrund der fest vorgegebenen Werte der Vorsteue-

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rung entstanden ist und vom Leerlauf regler mit einem "begrenzten Regelhub nicht ausgeregelt werden kann, vollkommen korrigiert. Zudem wird das Einschwingverhalten "beim Übergang in den Leerlauf verbessert.

Die Figur 3 zeigt nun die direkte Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine. Im Diagramm der Figur 3 ist auf der horizontalen Achse die Motortemperatur T.. aufgezeichnet, bei der bestimmte Temperaturschwellwerte TS1, TS2, TS3 und TSU besonders gekennzeichnet sind. Auf der vertikalen Achse des Diagramms der Figur 3 sind Ausgangssignale aufgetragen, wobei hier die Werte W1, W2, W3 sowie WU besonders gekennzeichnet sind. Insgesamt zeigt das Diagramm der Figur 3 die Kennlinie des Kennfeld-VorSteuersignals KV als Funktion der Motortemperatur T„. Diese Kennlinie KV der Figur 3 ist vergleichbar mit der Kennlinie KV der Figur Insgesamt wird die Kennlinie KV der Figur 3 aus vier Stützstellen gebildet, die geradlinig miteinander verbunden sind. Dadurch ist es möglich, die Kennlinie KV der Figur 3 im Vergleich zur Figur 1 wesentlich zu verfeinern. Es ist natürlich auch möglich, noch mehr Stützstellen einzuführen, und dadurch eine nahezu nichtlineare Kennlinie KV darzustellen.

Bei der in den Figuren 3, h und 5 beschriebenen direkten Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung handelt es sich um eine Einrichtung mit einem entsprechend programmierten elektronischen Rechner. Aus diesem Grund sind in der Figur 3 für den Rechner die Werte W1 . . . WU der Stützstellen TS1 ... TS^ ausreichend. Sämtliche dazwischen liegenden Ausgangswerte errechnet sich der Rechner anhand einer an den jeweiligen Anwendungs-

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fall angepaßten Interpolation. Für die Korrektur des Kennfeldvorsteuersignals KV der Figur 3 ist es nicht nötig, wie "bei der indirekten Korrektur gemäß der Figur 1, die gesamte Kennlinie zu verändern, sondern es genügt in diesem Fall hur die vier Stützstellen zu korrigieren. Durch die erwähnte Interpolation wirkt die Korrektur der Stützstellen auf die gesamte Kennfeldvorsteuersignalkennlinie KV.

Figur h zeigt eine Realisierung der direkten Korrektur der Figur 3. Mit der Bezugsziffer 2h ist ein Leerlaufregler mit I-Anteil bezeichnet. Ein Schalter trägt das Bezugszeichen 25· Die Bezugsziffer 26 ist einer Korrektureinrichtung zugeordnet, während ein Vorsteuerkennfeld mit dem Bezugszeichen 27 "bezeichnet ist. Eine Verknüpfungsstelle trägt das Zeichen 28. Dem Leerlaufregler 2h ist als Eingangssignal das Drehzahldifferenzsignal KD zugeführt. Abhängig von seinem Eingangssignal bildet der Leerlaufregler 2h das Ausgangssignal RA, das an den Schalter 25 und an die Verknüpfungsstelle 28 angeschlossen ist. Ebenfalls mit dem Schalter 25 ist die Korrektureinrichtung 26 verbunden. Von der Korrektureinrichtung 26 sind deren Ausgangssignale zum Vorsteuerkennfeld 27 geführt. Zuletzt ist das Ausgangssignal des Vorsteuerkennf elds 27, das mit KV bezeichnet ist, an die Verknüpfungsstelle 28 angeschlossen, die abhängig von ihren Eingangssignalen das Ausgangssignal LS, das die Bedeutung eines Leerlaufstellersignals hat, bildet..

Wie schon ausgeführt wurde, erzeugt die Korrektureinrichtung 26 bei geschlossenem Schalter 25 und bei einem von Null verschiedenen Reglerausgangssignal RA Signale, mit deren Hilfe die Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung korrigiert wird. Wie ebenfalls schon ausgeführt wurde,

wird "bei der im Blockschaltbild der Figur k dargestellten Realisierung die Korrektur direkt durchgeführt, also durch eine direkte Änderung der Werte des Vorsteuerkennfelds 27· Da im beschriebenen Ausführungsbeispiel im Vorsteuerkennfeld 27 nur die vier Werte W1 ... W^ der vier Stützstellen TS1 ... TSU abgespeichert sind, ist eine Korrektur dieser Werte in besonders vorteilhafter Weise möglich. Insgesamt werden die vier Werte des Vorsteuerkennfelds 27 solange mit Hilfe der Korrektureinrichtung 26 verändert, bis bei geschlossenem Schalter 25 das Reglerausgangssignal RA zu Null wird.

Da bei einer Realisierung der Korrektur der Vorsteuerung mit Hilfe des Blockschaltbilds der Figur k durch die Aufteilung des Betriebsbereichs der Motortemperatur T„ mit Hilfe der Stützstellen TS1 ... .TS^ eine Berücksichtigung von Grenztemperaturen, wie dies bei der Realisierung der Korrektur der Vorsteuerung gemäß der Figur 2 notwendig war, nicht mehr nötig ist, ist der Schalter 25 genau dann geschlossen, wenn die Brennkraftmaschine sich im ausgekuppelten Betriebszustand befindet.

Es ist nun möglich, den ausgekuppelten Betriebszustand mit Hilfe des Drehzahldifferenzsignals ND und des Reglerausgangssignals RA zu erkennen, wie dies schon im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 2 dargestellt ist. Diese erste Erkennungsmöglichkeit macht jedoch eine Erstanpassung notwendig, und zwar müssen direkt nach der Fertigstellung der Brennkraftmaschine auf dem Motorprüfstand die beiden Schwellwerte für die Drehzahldifferenz und das Reglerausgangssignal so eingestellt werden, daß eine sichere Erkennung des ausgekuppelten Zustands überhaupt möglich wird.

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Besonders vorteilhaft ist es deshalb, den ausgekuppelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine mittels des folgenden Verfahrens festzustellen. Es hat sich durch Tests und Versuche herausgestellt, daß der Drehzahlabfall z.B. aus dem Teillastbereich zur Leerlaufdrehzahl im eingekuppelten Zustand wesentlich langsamer verläuft als im ausgekuppelten Betriebszustand. Dies bedeutet, daß bei einer entsprechenden Festlegung des Solldrehzahlabfalls der tatsächliche Drehzahlabfall im ausgekuppelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine nur geringfügig vom genannten Solldrehzahlabfall abweicht. Bei eingekuppeltem Betriebszustand hingegen ist diese Abweichung wesentlich größer. Dieser Unterschied kann derart für die Erkennung des ausgekuppelten Betriebszustands der Brennkraftmaschine ausgenutzt werden, daß nach einer bestimmten, vorgebbaren Zeitdauer nach de.m Eintritt der Istdrehzahl in den Regelbereich der Leerlaufdrehzahlregelung der Unterschied zwischen der gewünschten Solldrehzahl und der tatsächlichen Istdrehzahl geprüft wird. Überschreitet dieser Unterschied eine bestimmte, vorgebbare Schwelle, so bedeutet dies, daß sich die Brennkraftmaschine im eingekuppelten Zustand befindet. Ist jedoch der Unterschied kleiner als die vorgegebene■Schwelle, so bedeutet dies, daß sich die Brennkraftmaschine in ausgekuppelten Betriebszustand befindet. Der besondere Vorteil dieser Erkennung des ausgekuppelten Betriebszustands liegt darin, daß der Unterschied des Drehzahlabfalls bei eingekuppelter und ausgekuppelter Brennkraftmaschine bei allen Exemplaren der hergestellten Brennkraftmaschinen derart groß ist, daß der vorgebbare Schwellwert nicht bei jeder einzelnen Brennkraftmaschine auf dem Motorprüfstand eingestellt werden muß, sondern einmalig festgelegt werden kann. Eine Erstanpassung, wie es bei der im Zusammenhang

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mit dem Blockschaltbild der Figur 2 "beschriebenen Erkennung notwendig ist, ist also bei dieser Erkennung mit Hilfe des Drehzahlabfalls nicht notwendig. Selbstverständlich ist es möglich, die zuletzt beschriebene Erkennung auch bei der Einrichtung der Figur 2 einzusetzen.

Eine weitere, spezielle Möglichkeit der Erkennung des ausgekuppelten Betriebszustands der Brennkraftmaschine im Zusammenhang mit automatischen Getrieben besteht darin, daß dieser ausgekuppelte Zustand genau dann vorliegt, wenn am Wählhebel des automatischen Getriebe die Stellung "DRIVE" oder andere Fahrstufen nicht eingelegt ist.

Insgesamt wird also bei der direkten Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahl· einer Brennkraftmaschine gemäß der Figur k das Leerlaufstellersignal LS immer durch die Verknüpfung des Reglerausgangssignals RA mit dem Kennfeldvorsteuersignal KV erzeugt, wobei im ausgekuppelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Werte der Vorsteuerung, also die Werte des Kennfeldvorsteuersignals KV in Abhängigkeit vom Reglerausgangssignal RA korrigiert werden.

Eine Vereinfachung der Funktionsweise des Blockschaltbilds der Figur h besteht darin, daß bei der Anwendung der Einrichtung im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen der Schalter 25 nicht im ausgekuppelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschlossen wird, sondern wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner ist als eine bestimmte, vorgebbare Grenzgeschwindigkeit. Dies hat den Vorteil, daß dadurch sämtliche möglichen Probleme im Zusammenhang mit Erstanpassungen der Einrichtung nicht mehr auftreten. Besonders vorteilhaft ist es dann

noch, wenn der Schalter 25 des Blockschaltbilds der Figur k auch durch externe Eingriffe geschlossen werden kann z.B. zu Diagnosezwecken. Dadurch ist es möglich, auftretende Fehler mit weniger Aufwand zu beheben,.

Figur 5 zeigt eine Realisierung der Korrektureinrichtung der Figur h. Mit dem Bezugszeichen 30 ist ein Leerlaufregler mit I-Anteil bezeichnet. Die Bezugsziffern bis 35 sind jeweils einem Schalter zugeordnet. Mit den Bezugszeichen 36 bis i+1 ist jeweils ein Multiplikator bezeichnet. Jeweils eine Verknüpfungsstelle trägt eine der. Bezugsziffern h2 bis k5. Zuletzt ist mit den Bezugszeichen !+6 bis U9 jeweils ein Integrator gekennzeichnet. Der Leerlaufregler 30 ist an seinem Eingang mit dem Drehzahldifferenzsignal UD beaufschlagt. In Abhängigkeit von UD erzeugt der Leerlaufregler 30 ein Ausgangssignal, nämlich das Regelausgangssignal RA. Dieses Signal ist jedem der Schalter 31 bis 35 zugeführt. Der jeweils noch freie Anschlußpunkt der Schalter 31 bzw. 35 ist jeweils an die Verknüpfungsstelle U2 bzw. U 5 angeschlossen, Demgege-nüber sind die jeweils noch freien Anschlußpunkte des Schalters 32 mit den Multiplikatoren 36 und 37, des Schalters 33 mit den Multiplikatoren 38 und 39, sowie des Schalters 3^ mit den Multiplikatoren ko und kl verbunden. Jeder der Multiplikatoren 36 bis h~\ ist des weiteren noch mit einem temperaturabhängigen Signal beaufschlagt. Auf diese mit den Buchstaben T11, T22, T2T, T32, T31 und T*v2 bezeichneten Signale wird in der nachfolgenden Beschreibung noch näher eingegangen. Jeder der Multiplikatoren 36 bis .Ui erzeugt ein Ausgangssignal, wobei das Ausgangssignal des Multiplikators 36 an die Verknüpfungsstelle U2 angeschlossen ist, -das Ausgangssignal des Multiplikators hl an die Verknüpfungsstelle k5, die Ausgangssignale der Multiplikatoren 37 und 38

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an die Verknüpfungsstelle k-3 , sowie die Ausgangssignale der Multiplikatoren 39 und UO an die Verknüpfungsstelle UU. Zuletzt ist jede Verknüpfungsstelle mit ihrem Ausgangssignal an einen der Integratoren angeschlossen, und zwar die Verknüpfungsstelle U2 an den Integrator U6, die Verknüpfungsstelle U3 an den Integrator U7 , die Verknüpfungsstelle UU an den Integrator U8 , sowie die Verknüpfungsstelle U5 an den Integrator U^Q. Abhängig von ihren jeweiligen Eingangssignalen erzeugen dann die Integratoren k6 bis U9 entsprechende Ausgangssignale, die mit den Buchstaben DWU, DW3, DW2 , sowie DW1 bezeichnet sind.

Die Korrektureinrichtung nach Figur 5 arbeitet nun nach dem folgenden Funktionsprinzip. Gemäß der Figur 3 ist die Kennlinie des Kennfeldvorsteuersignals KV aufgrund der Tier Stützstellen TS1 ... TSU in insgesamt fünf Bereiche aufgeteilt. Diese Aufteilung wird bei der Realisierung der Korrektureinrichtung nach Figur 5 mittels der fünf Schalter 31 bis 35 durchgeführt. Von den fünf vorhandenen Schaltern 31 bis 35 schließt immer nur genau einer und zwar derjenige, welcher dem Temperaturbereich zugeordnet ist, in dem sich die Motortemperatur T_M gerade befindet. Befindet sich die Motortemperatur T in einem Temperaturbereich, der innerhalb der beiden äußersten Stützstellen liegt, so gelangt das Reglerausgangssignal RA über den jeweils geschlossenen Schalter zu zwei Multiplikatoren. Jeder dieser beider Multiplikatoren wird des weiteren noch von einem zweiten Eingangssignal beaufschlagt, und bildet abhängig von seinen beiden Eingangssignalen ein Ausgangssignal, mit dem er jeweils einen Integrator beeinflußt. Das Ausgangssignal des Integrators ist dann direkt an das Vorsteuerkennfeld angeschlossen, z.B. in der Figur 1 an das Vorsteuerkennfeld 20 oder in der Figur 3 an das Vorsteuerkennfeld 27. Mit den Ausgangswerten der Integratoren werden dann die Werte der Kennfeldvorsteuersignale verändert.

Beispielhaft sei nun die Motortemperatur T^ größer als die Schwellwerttemperatur TS2 , jedoch kleiner als die * Schwellwerttemperatur TS3. Dies hat zur Folge, daß im Blockschaltbild der Figur 5 nur der Schalter 33 geschlos sen ist. Über den Schalter 33 gelangt dann das Kegleraus gangssignal RA zu den beiden Multiplikatoren 38 und 39· Dem Multiplikator 38 ist als weiteres Eingangssignal der Wert T32 zugeführt, wo hingegen der Multiplikator 39 mit dem Wert T21 beaufschlagt ist. Abhängig von ihren jeweils zwei Eingangssignalen erzeugen die beiden Multiplikatoren 38 bzw. 39 jeweils ein Ausgangssignal, das jeweils mit der Verknüpfungsstelle 1+3 bzw. kh verbunden ist. Das jeweils zweite Eingangssignal der beiden Verknüpfungsstellen U3 und UU ist jeweils Null, da die beiden Schalter 32 und 3U geöffnet sind. Dadurch werden die beiden Ausgangssignale der beiden Multiplikatoren 38 bzw. 39 direkt an die beiden Integratoren U7 bzw. U8 weitergegeben. Das Ausgangssignal der beiden Integratoren U7 bzw. U8 bildet nun letztlich den Korrekturwert DW3 bzw. DW2. Die beiden Korrekturwerte DW3 und DW2 sind nun direkt mit dem Vorsteuerkennfeld 27 der Figur 3 verbunden und beeinflussen dort z.B. additiv die Werte W3 und W2. Insgesamt wird also mit Hilfe der beiden Korrekturwerte die Kennlinie des Kennfeldvorsteuersignals KV der Figur 3 verschoben.

Befindet sich die Motortemperatur außerhalb eines Temperaturbereichs, der durch die beiden äußersten Temperaturschwellwerte TS1 und TSU begrenzt ist, so wird der Reglerausgangswert über den jeweils geschlossenen Schalter direkt dem Integrator zugeführt, ohne dabei mit irgendwelchen anderen Werten multipliziert zu werden. Vom Integrator aus wird jedoch auch in diesem Fall dann direkt das Vorsteuerkennfeld 27 der Figur U beeinflußt.

Betrachtet man die Kennlinie der Kennfeldvorsteuersignale KV der Figur 3 , so werden bei einer "beliebigen Motortemperatur T_M immer nur die beiden Werte der Ausgangswerte W1 ... WU korrigiert, die den Bereich, in dem die Motortemperatur sich befindet, abgrenzen. Befindet sich die Motortemperatur unterhalb der kleinsten Temperatu-rschwel-Ie oder oberhalb der größten Temperaturschwelle, so wird jeweils nur der Ausgangswert dieser Temperaturschwelle korrigiert.

Ist einer der Schalter 32 bis 3^ geschlossen, so gelangt das Reglerausgangssignal' RA, wie schon ausgeführt wurde, an einen der Multiplikatoren 36 bis k"\ . Jeder dieser Multiplikatoren ist, wie ebenfalls schon ausgeführt wurde, mit einem weiteren Eingangssignal beaufschlagt. Für dieses Eingangssignal gelten nun allgemein die folgenden Beziehungen. Ist die Motortemperatur T., größer als eine erste allgemeine Temperaturschwelle TSX, jedoch kleiner als eine zweite allgemeine Temperaturschwelle TSY, so gilt für das zweite Eingangssignal des Multiplikators, dessen Ausgangssignal ind'irekt den Korrekturwert DWX beeinflußt, die Beziehung TX1 = (TSY-T ) : (TSY-TSX). Für das Eingangssignal des zweiten Multiplikators, dessen Ausgangssignal den Korrekturwert DWY beeinflußt gilt hingegen die Beziehung TY2 = (T_M~TSX) : (TSY-TSX). Im Blockschaltbild der Figur 5 sind die jeweiligen Temperaturbereiche der Schalter 31 bis 35 bei vier gemäß der Figur 3 gewählten Stützstellen dargestellt, ebenfalls sind die Eingangswerte der Multiplikatoren 36 bis kl, die den angegebenen allgemeinen Wert besitzen, für den speziellen Temperaturbereich genannt.

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Liegt also die Motortemperatur zwischen zwei Stützstellen, so werden die "beiden Ausgangswerte der Stützstellen entsprechend dem Abstand der Motortemperatur von den
Stützstellen gewichtet. Liegt hingegen die Motortemperatur direkt auf einer Stützstelle, so wird der Ausgangswert nur dieser Stützstelle mit dem. Faktor Eins gewichtet.

Die beschriebene Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung einer Brennkraftmaschine umfaßt
gemäß der Figur 1 und der Figur 3 bisher nur die Abhängigkeit der Korrektur der Vorsteuerung von einer
Variablen. Es ist auch möglich, die Korrektur der
Vorsteuerung von zwei Variablen abhängig zu machen.
Dies ergibt dann keine zweidimensionalen Kennlinien,
wie z.B. in der Figur 3 dargestellt, sondern dreidimensionale Kennfelder. Vor allem mit Hilfe der direkten
Korrektur der Vorsteuerung, wie sie in den beiden Blockschaltbildern der Figur k und der Figur '5 dargestellt ist, ist es dabei in besonders vorteilhafter Weise möglich,
diese dreidimensionalen Kennfelder mit Hilfe von Stützstellen und entsprechenden Interpolationen auf einfache Weise zu korrigieren. Die Berechnung der Korrekturwerte für die einzelnen Stützstellen erfordert dabei im Vergleich zur zweidimensionalen Kennlinie nur einen geringen Mehraufwand. Die Gleichungen für diese Korrekturwerte ergeben sich dabei in analoger Form zu den angegebenen
allgemeinen Gleichungen der Korrekturwerte, wie dies im Zusammenhang mit dem Blockschaltbild der Figur 5 ausgeführt ist.

Figur 6 zeigt eine weitere Realisierung einer Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung einer Brennkraftmaschine. Mit der Bezugsziffer 51 ist dabei ein Leerlaufregler mit I-Anteil bezeichnet, die Bezugsziffer 52

trägt ein Begrenzungsglied, die Bezugsziffer 53 ein Zähler sowie die Bezugsziffer 5k ein Totzeitglied. Ein Um-schalter ist durch das Bezugszeichen 55 gekennzeichnet, während ein Schalter das Bezugszeichen 56 aufweist. Der Leerlaufregler 51 ist an seinem Eingang mit dem Drehzahldifferenzsignal WD beaufschlagt, und erzeugt davon abhängig das Reglerausgangssignal RA. Das Begrenzungsglied 52, der Zähler 53, das Totzeitglied 5k , und einer der beiden Anschlußpunkte des Umschalters 55 bilden eine Serienschaltung, der am Eingang des Begrenzungsglieds 52 das Reglerausgangssignal RA zugeführt ist. Der zweite Anschlußpunkt des Umschalters 55 ist ebenfalls mit dem Reglerausgangssignal RA beaufschlagt. Zuletzt ist der gemeinsame Anschlußpunkt des Umschalters 55 mit dem Schalter 56 verbunden, dessen freies Ende dann entweder indirekt oder direkt die Vorsteuerung der Leerlauf drehzahlregelung der Brennkraftmaschine beeinflußt.

Das Begrenzungsglied 52 hat die Aufgabe, das Reglerausgangssignal RA auf bestimmte, vorgebbare kleine Werte zu begrenzen. Diese begrenzten Reglerausgangssignale werden dann vom Zähler 53 aufsummiert. Damit nicht jede kleine Änderung des Zählwerts des Zählers 53 sofort eine direkte oder indirekte Korrektur der Vorsteuerung hervorruft, hat das Totzeitglied 5 ^ die Aufgabe, nur dann ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der Zählwert des Zählers 53 einen bestimmten, vorgebbaren Wert überschreitet. Im normalen Fährbetrieb ist der Umschalter 55 so geschaltet, daß er das Totzeitglied 5^· mit dem Schalter 56 verbindet. Nur zu Diagnosezwecken kann der Umschalter 55 z.B, mittels eines externen Eingriffs in seine andere Stellung gebracht werden, und damit das Begrenzungsglied 52, der Zähler 53, sowie das Totzeitglied 5^ kurzgeschlossen werden. Der Schalter 56 ist nur geschlossen, wenn sich die Brennkraftmaschine nicht im Leerlauf befindet. Dies

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hat zur Folge, daß während des Betriebszustands des Leerlaufs keine Korrektur der Vorsteuerung stattfindet, sondern nur außerhalb des Leerlaufbetriebs. Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß das Ausgangssignal des Schalters 56 einerseits analog zu den Figuren 1 und 2 indirekt die Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung korrigieren kann, sowie andererseits ebenfalls diese Korrektur direkt durchführen kann, wie dies in den Figuren 3 bis 5 dargestellt ist.

- Leerseite -

Claims

23.7.198U Sr/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

1J Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Leer-¹ laufdrehzahl einer Brennkraftmaschine, mit Sensoren zur Erzeugung von den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisierende Betriebskenngrößen, mit einer von den Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine abhängigen Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine, sowie mit einer Regelung der Leerlaufdrehzahl wenigstens in Abhängigkeit von der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig -vom Betriebszustand der -Brennkraftmaschine die Vorsteuerung korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerung direkt durch die Änderung der Werte der Vorsteuerung korrigiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerung indirekt durch die Verknüpfung der Werte der Vorsteuerung mit Korrekturwerten korrigiert wird.
k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Verknüpfung um eine Addition handelt.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur im ausgekuppelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Vorsteuerung korrigiert wird.
6. Verfahren nach Ansprühe 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Brennkraftmaschine genau dann in ihrem ausgekuppelten Betriebszustand befindet, wenn sich der Betrag der Drehzahldifferenz zwischen Solldrehzahl und Istdrehzahl unterhalb einer bestimmten, vorgebbaren Drehzahldifferenzschwelle befindet, und wenn das Ausgangssignal des Leerlaufreglers ebenfalls unterhalb einer bestimmten, vorgebbaren Schwelle liegt.
T. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Brennkraftmaschine genau dann im ausgekuppelten Betriebszustand befindet, wenn der Drehzahlabfall der Istdrehzahl der Brennkraftmaschine einen bestimmten, vorgebbaren Wert unterschreitet,
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine mit automatischem Getriebe die Vorsteuerung nur dann korrigiert wird, wenn sich das automatische Getriebe nicht in einer Fahrstellung befindet.
9- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerung nur dann korrigiert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs eine bestimmte vorgebbare Fahrgeschwindigkeit unterschreitet.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerung nur dann korrigiert wird, wenn sich die Brennkraftmaschine im Betriebszustand der Diagnose befindet.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Vorsteuerung mit Hilfe von Gleichungen in mehrere Bereiche eingeteilt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Vorsteuerung korrigiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerung mit Hilfe einzelner Stützstellen und dazwischenliegenden entsprechenden Interpolationen angegeben ist.
1^. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Stützstellen korrigiert werden.
15·. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerung nicht nur von einer, sondern von mehreren Variablen abhängig ist.
16, Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, mit Sensoren zur Erzeugung für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisierende Betriebskenngrößen, mit einer von den Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine abhängigen Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine, sowie mit einer Regelung der Leerlaufdrehzahl wenigstens in Abhängigkeit

von der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Korrektur der Vorsteuerung vorhanden sind.
17· Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens mittels eines Integrators die Vorsteuerung korrigiert wird.
18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren wenigstens ein Multiplikator zur Korrektur der Vorsteuerung benutzt wird.
19. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Mittel zur Korrektur der Vorsteuerung die gesamte Vorsteuerung "beeinflußt wird. ·
20. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Korrektur der Vorsteuerung nur Stützwerte der Vorsteuerung beeinflussen.
21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß nur die direkt angrenzenden Stützwerte beeinflußt werden.