DE3429351C2 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und eine Ein­ richtung zur Steuerung und/oder Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Oberbegriffes des Anspruchs 1 bzw. 16.

Aus der GB-A 2 073 451 ist ein Verfahren und eine Einrichtung bekannt, die zur Rege­ lung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine den Betriebszustand derselben berücksichtigt. Es besteht die Möglichkeit, die Drehzahl auf einen vorgebbaren Sollwert zu regeln, wobei dem Regler die Dif­ ferenz zwischen im Leerlaufdrehzahl ist- und dem Leerlaufdreh­ zahlsollwert zugeführt wird. Beim Zuschalten zusätzlicher Lasten im Leerlauffall besteht weiterhin die Möglichkeit, vom Regler unab­ hängige Signale auf die Stelleinrichtung zu geben, um eventuelle auftretende sehr große Regelabweichungen zu vermeiden. Diese Signale heißen Vorsteuersignale.

Aus der DE-OS 28 12 442 und der DE-OS 26 33 617 sind Verfahren und Einrichtungen be­ kannt, bei Einspritzsystemen zur Einstellung einer gewünschten Ab­ gaszusammensetzung, das die Einspritzzeit bestimmende Steuerungs­ kennfeld abhängig vom Ausgangssignal eines Regelkreises für die Ab­ gaszusammensetzung zu korrigieren.

Dem Verfahren bzw. der Einrichtung nach dem Stand der Technik haftet der Nachteil an, daß die Vorsteuerwerte im Laufe der Zeit den Anforderungen nicht mehr voll gerecht werden. Ursachen dafür sind im Alterungsverhalten der Brennkraftmaschine zu sehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leerlaufdrehzahlregelung zu schaffen, die einerseits mit Vorsteuerwerten arbeitet, andererseits aber auch Langzeiteffekt (Alterungsverhalten) auffangen können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1 und 16.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 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 Leerlaufdreh­ zahl der Brennkraftmaschine zu berücksichtigen.

Erfindungsgemäß sind dabei zwei Möglichkeiten der Korrek­ tur 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 Verän­ derung der Vorsteuerwerte durch die Addition von Korrek­ turwerten.

Insgesamt bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren ein optimales Einschwingen der Drehzahl der Brennkraftmaschine in den Leerlauf, z. B. aus den Betriebszuständen der Teil­ last oder dem Schubabschaltens.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen sind durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen mög­ lich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine indirekte Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftma­ schine,

Fig. 2 eine Realisierung der indirekten Korrek­ tur der Fig. 1,

Fig. 3 eine direkte Korrektur der Vor­ steuerung der Leerlaufdrehzahlregelung einer Brennkraft­ maschine,

Fig. 4 eine Realisierung der direkten Korrek­ tur der Fig. 3,

Fig. 5 eine Realisierung der Korrektur­ einrichtung der Fig. 4 sowie

Fig. 6 eine weitere Reali­ sierung einer Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdreh­ zahlregelung 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 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 entsprechend programmierten Mikrocomputers, usw.

Die Fig. 1 zeigt eine indirekte Korrektur der Vorsteue­ rung der Leerlaufdrehzahlregelung einer Brennkraftma­ schine. Auf der horizontalen Achse des Diagramms ist die Motortemperatur T_M abgetragen, wobei die Grenztemperatur T_G auf dieser Achse besonders gekennzeichnet ist. Bei dieser Grenztemperatur T_G handelt es sich um die Motorbe­ triebstemperatur der Brennkraftmaschine bei Normalbetrieb. 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 Vorsteuersignal AV ist in dem Diagramm der Fig. 1 durch den Konstantwert WK dargestellt. Die Abweichung des adaptierten Vorsteuersignals AV vom Kennfeldvorsteuersignal KV um einen anderen als den Konstantwert WK ist im Diagramm der Fig. 1 mit dem Aus­ druck WT _* (T_G-T_m) bezeichnet. Mit WT ist dabei ein tem­ peraturabhängiger Wert bezeichnet, während T_G, wie schon ausgeführt wurde, die Grenztemperatur und T_M die Motor­ temperatur darstellt.

Bei dem im Diagramm der Fig. 1 dargestellten Kennfeld­ steuersignal KV handelt es sich um ein Signal, das in irgendeiner Art von Speicher abgelegt ist und dessen Größe abhängig ist vom Betriebszustand der Brennkraft­ maschine. 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 Kenn­ feldvorsteuersingals KV wird dann die gewünschte Leer­ laufdrehzahl 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 Vor­ steuerung berücksichtigt werden können, wird bei der vor­ liegenden Erfindung nicht das Kennfeldvorsteuersignal KV zur Leerlaufdrehzahlregelung herangezogen, sondern das adaptierte Vorsteuersignal AV. Dieses adaptierte Vor­ steuersignal AV ergibt sich gemäß dem Diagramm der Figur aus dem Kennfeldvorsteuersignal durch die folgenden beiden Gleichungen:

AV = KV + WK + WT (T_G-T_M) für T_M ≦ T_G

AV = KV + WK für T_M < T_G.

Das Kennfeldvorsteuersignal KV wird also oberhalb der Grenztemperatur T_G um den Konstantwert WK hin zum adap­ tierten Vorsteuersignal AV verschoben, während das Kenn­ feldvorsteuersignal KV unterhalb der Grenztemperatur T_G nicht nur um den Konstantwert WK verschoben wird, son­ dern 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 Fig. 1 dargestellten Än­ derung des Kennfeldvorsteuersignals KV hin zum adaptier­ ten Vorsteuersignal AV handelt es sich nur um eine Mög­ lichkeit einer derartigen Änderung. Es ist erfindungs­ gemäß ebenfalls möglich, das Kennfeldvorsteuersignal KV auf beliebige andere Arten hin zum adaptierten Vorsteuer­ signal AV zu verändern, so z. B. durch eine Parallelver­ schiebung von KV hin zu AV über den gesamten Bereich der Motortemperatur T_M. Bei einer derartigen beispielhaften Vereinfachung des Diagramms der Fig. 1 ergeben sich dann auch entsprechende Vereinfachungen der Realisierung des Diagramms der Fig. 1 (Fig. 2).

Fig. 2 zeigt eine Realisierung der indirekten Korrektur der Fig. 1. Mit der Bezugsziffer 10 ist dabei ein Leer­ laufregler bezeichnet, der einen Integralanteil aufweist. Die Bezugsziffer 11 trägt ein Tiefpaß. Der Schalter S1 weist das Bezugszeichen 12 auf, der Schalter S2 das Bezugszeichen 15. Mit der Bezugsziffer 13 und der Bezugs­ ziffer 16 ist jeweils ein Integrator bezeichnet. Die Be­ zugsziffer 17 ist dem Schalter S3 zugeordnet. Mit den Be­ zugszeichen 14, 18, 21 und 22 sind Verknüpfungsstellen ge­ kennzeichnet. Ein Multiplikator trägt das Bezugszeichen 19. Zuletzt ist mit der Bezugsziffer 20 ein Vorsteuerkenn­ feld bezeichnet. Der Leerlaufregler 10 bildet in Abhängig­ keit von seinem Eingangssignal, einem Drehzahldifferenz­ signal ND, ein Reglerausgangssignal RA. Das Signal RA ist dann zum einen dem Tiefpaß 11, und zum anderen der Verknüp­ fungsstelle 22 zugeführt. Abhängig von RA bildet der Tief­ paß 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 Multi­ plikators 19. Der andere Eingang des Multiplikators 19 ist mit dem Ausgangssignal der Verknüpfungsstelle 18 beauf­ schlagt, deren Eingangssignale zum einen aus der Grenz­ temperatur T_G und zum anderen aus der Motortemperatur T_m bestehen. Abhängig von seinen beiden Eingangssignalen bildet der Multiplikator ein Ausgangssignal, das mit dem Ausdruck WT _* (T_G-T_M) in der Fig. 2 bezeichnet ist. Dieses Ausgangssignal des Multiplikators 19, sowie das Ausgangs­ signal des Integrators 13, das mit WK bezeichnet ist, sind der Verknüpfungsstelle 14 zugeführt. Das Ausgangssignal der Verknüpfungsstelle 14, sowie das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfelds 20, das mit KV bezeichnet ist, sind an die Verknüpfungsstelle 21 angeschlossen. Abhängig von sei­ nen Eingangssignalen bildet die Verknüpfungsstelle 21 ein Ausgangssignal AV, das der Verknüpfungsstelle 22 zugeführt ist. Diese Verknüpfungsstelle 22 bildet dann zuletzt aus deren Eingangssignalen das Ausgangssignal LS, das die Be­ deutung eines Leerlaufstellersignals hat.

Mit Hilfe des Blockschaltbilds der Fig. 2 ist es möglich, die in der Fig. 1 dargestellte Verschiebung des Kennfeld­ vorsteuersignals KV hin zum adaptierten Vorsteuersignal AV zu realisieren. Die für diese Verschiebung ausschlaggeben­ den Werte WK und WT sind dabei abhängig vom Reglerausgangs­ signal 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 zwischengespei­ chert.

Der Schalter S1 schließt, wenn sich die Brennkraftmaschine im ausgekuppeltem Zustand befindet, und wenn die Motortem­ peratur T_M größer ist als die Grenztemperatur T_G Der aus­ gekuppelte Zustand der Brennkraftmaschine kann z. B. dadurch festgestellt werden, das der Betrag des Drehzahldifferenz­ signals ND kleiner ist als eine bestimmte, vorgebbare Dreh­ zahldifferenzschwelle und daß ebenfalls das Reglerausgangs­ signal RA kleiner ist als eine bestimmte, vorgebbare Regler­ ausgangssignalschwelle. Ist der Schalter S1 geschlossen, also T_M < T_G im ausgekuppelten Zustand, so bedeutet dies, daß das Kennfeldvorsteuersignal KV des Vorsteuerkennfelds 20 nur über das über den Schalter S1 wirkende Signal WK korri­ giert wird. Insgesamt gilt also in diesem Zustand: AV = KV + WK, wie dies auch in der Beschreibung der Fig. 1 angegeben ist.

Der Schalter S2 schließt genau dann, wenn die Brennkraft­ maschine sich im ausgekuppelten Zustand befindet, und wenn die Motortemperatur T_M kleiner ist als die Grenztem­ peratur T_G. Dies bedeutet, daß sich der temperaturabhängige Wert WT nur dann ändert, wenn der Schalter S2 geschlossen ist. Das Ausgangssignal des Multiplikators 19 jedoch kann nur durch das Schließen des Schalters S2 noch kein Aus­ gangssignal liefern. Erst wenn der Schalter S3 geschlos­ sen ist, erzeugt die Multiplikator ein Ausgangssignal, das ungleich Null ist. Der Schalter S3 wird dabei genau dann geschlossen, wenn die Motortemperatur T_M kleiner ist als die Grenztemperatur T_G unabhängig vom sonstigen Zustand der Brennkraftmaschine. Insgesamt bedeutet dies, daß bei geschlossenem Schalter S3 am Ausgang des Multipli­ kators 19 ein Signal ansteht, das die Größe WT _* (T_G-T_M) hat. Ist der Schalter S2 geöffnet, so ändert sich diese Größe nur in Abhängigkeit von der Grenztemperatur T_G und der Motortemperatur T_M. Ist hingegen der Schalter S2 ge­ schlossen, so ändert sich das Ausgangssignal des Multi­ plikators 19 auch in Abhängigkeit von dem temperaturab­ hängigen Wert WT. Bei geschlossenem Schalter S3 gilt al­ so die folgende Gleichung für das adaptierte Vorsteuer­ signal: AV = KV + WK + WT _* (T_G-T_M), wie dies auch im Zu­ sammenhang mit der Beschreibung der Fig. 1 ausgeführt ist. Aufgrund der Integratoren 13 und 16 können sich in dieser Gleichung in Abhängigkeit von den Schalterstellun­ gen der Schalter S1 und S2 nicht nur die Temperaturen T_G 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 Fig. 2 eine Korrektur des Kennfeldvorsteuersignals KV hin zum adaptierten Vorsteuersignal AV möglich. Wie schon im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 1 dargestellt wurde, ist es dabei möglich, durch die Ver­ einfachung der Kennlinie des Kennfeldvorsteuersignals KV auch das Blockschaltbild der Fig. 2 entsprechend zu vereinfachen. Ebenfalls ist es erfindungsgemäß möglich, die Korrektur des Kennfeldvorsteuersignals KV nicht indirekt mit Hilfe einer additiven Verknüpfung zu reali­ sieren, sondern auch direkt durch eine Änderung der Kenn­ feldvorsteuersignale direkt im Vorsteuerkennfeld 20. Eine derartige Realisierung ist im Zusammenhang mit den Aus­ führungsbeispielen der Fig. 3, 4 und 5 nachfolgend be­ schrieben.

Unabhängig davon, ob es sich um eine indirekte Korrek­ tur der Vorsteuerung handelt, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, oder um eine direkte Korrek­ tur der Vorsteuerung, wie es in der nachfolgenden Be­ schreibung noch erläutert werden wird, basiert die gesamte Funktion der Korrektur der Vorsteuerung darauf, daß ein von Null verschiedenes Ausgangssignal bei ent­ sprechend geschlossenen Schaltern die nachfolgenden Integratoren beaufschlagt, und deren Ausgangswerte ent­ sprechend verändert. Diese Änderung der Integratoraus­ gangswerte ergibt eine Änderung des Vorsteuersignals, was wiederum eine Änderung des Leerlaufstellersignals zur Folge hat. Dieser gesamte Vorgang läuft solange ab, bis das Reglerausgangssignal Null ist. Insgesamt wird also durch die Korrektur der Vorsteuerung ein Fehler, der aufgrund der fest vorgegebenen Werte der Vorsteue­ rung entstanden ist und vom Leerlaufregler mit einem be­ grenzten Regelhub nicht ausgeregelt werden kann, vollkom­ men korrigiert. Zudem wird das Einschwingverhalten beim Übergang in den Leerlauf verbessert.

Die Fig. 3 zeigt nun die direkte Korrektur der Vor­ steuerung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine. Im Diagramm der Fig. 3 ist auf der horizontalen Achse die Motortemperatur T_M aufgezeichnet, bei der bestimmte Temperaturschwellwerte TS1, TS2, TS3 und TS4 besonders gekennzeichnet sind. Auf der vertikalen Achse des Dia­ gramms der Fig. 3 sind Ausgangssignale aufgetragen, wo­ bei hier die Werte W1, W2, W3 sowie W4 besonders gekenn­ zeichnet sind. Insgesamt zeigt das Diagramm der Fig. 3 die Kennlinie des Kennfeld-Vorsteuersignals KV als Funk­ tion der Motortemperatur T_M Diese Kennlinie KV der Fig. 3 ist vergleichbar mit der Kennlinie KV der Fig. 1. Insgesamt wird die Kennlinie KV der Fig. 3 aus vier Stützstellen gebildet, die geradlinig miteinander ver­ bunden sind. Dadurch ist es möglich, die Kennlinie KV der Fig. 3 im Vergleich zur Fig. 1 wesentlich zu ver­ feinern. Es ist natürlich auch möglich, noch mehr Stütz­ stellen einzuführen, und dadurch eine nahezu nichtlineare Kennlinie KV darzustellen.

Bei der in den Fig. 3, 4 und 5 beschriebenen direkten Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung handelt es sich um eine Einrichtung mit einem entspre­ chend programmierten elektronischen Rechner. Aus diesem Grund sind in der Fig. 3 für den Rechner die Werte W1 . . . W4 der Stützstellen TS1 . . . TS4 ausreichend. Sämt­ liche dazwischen liegenden Ausgangswerte errechnet sich der Rechner anhand einer an den jeweiligen Anwendungs­ fall angepaßten Interpolation. Für die Korrektur des Kennfeldvorsteuersignals KV der Fig. 3 ist es nicht nötig, wie bei der indirekten Korrektur gemäß der Fig. 1, die gesamte Kennlinie zu verändern, sondern es genügt in diesem Fall nur die vier Stützstellen zu korrigieren. Durch die erwähnte Interpolation wirkt die Korrektur der Stützstellen auf die gesamte Kennfeldvorsteuersignalkenn­ linie KV.

Fig. 4 zeigt eine Realisierung der direkten Korrektur der Fig. 3. Mit der Bezugsziffer 24 ist ein Leerlaufreg­ ler mit I-Anteil bezeichnet. Ein Schalter trägt das Be­ zugszeichen 25. Die Bezugsziffer 26 ist einer Korrektur­ einrichtung zugeordnet, während ein Vorsteuerkennfeld mit dem Bezugszeichen 27 bezeichnet ist. Eine Verknüp­ fungsstelle trägt das Zeichen 28. Dem Leerlaufregler 24 ist als Eingangssignal das Drehzahldifferenzsignal ND zugeführt. Abhängig von seinem Eingangssignal bildet der Leerlaufregler 24 das Ausgangssignal RA, das an den Schalter 25 und an die Verknüpfungsstelle 28 angeschlos­ sen ist. Ebenfalls mit dem Schalter 25 ist die Korrek­ tureinrichtung 26 verbunden. Von der Korrektureinrich­ tung 26 sind deren Ausgangssignale zum Vorsteuerkennfeld 27 geführt. Zuletzt ist das Ausgangssignal des Vorsteuer­ kennfelds 27, das mit KV bezeichnet ist, an die Verknüp­ fungsstelle 28 angeschlossen, die abhängig von ihren Ein­ gangssignalen das Ausgangssignal LS, das die Bedeutung eines Leerlaufstellersignals hat, bildet.

Wie schon ausgeführt wurde, erzeugt die Korrektureinrich­ tung 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 Fig. 4 dargestell­ ten Realisierung die Korrektur direkt durchgeführt, also durch eine direkte Änderung der Werte des Vorsteuerkenn­ felds 27. Da im beschriebenen Ausführungsbeispiel im Vor­ steuerkennfeld 27 nur die vier Werte W1 . . . W4 der vier Stützstellen TS1 . . . TS4 abgespeichert sind, ist eine Korrektur dieser Werte in besonders vorteilhafter Weise möglich. Insgesamt werden die vier Werte des Vorsteuer­ kennfelds 27 solange mit Hilfe der Korrektureinrichtung 26 verändert, bis bei geschlossenem Schalter 25 das Reg­ lerausgangssignal RA zu Null wird.

Da bei einer Realisierung der Korrektur der Vorsteuerung mit Hilfe des Blockschaltbilds der Fig. 4 durch die Auf­ teilung des Betriebsbereichs der Motortemperatur T_M mit Hilfe der Stützstellen TS1 . . . TS4 eine Berücksichtigung von Grenztemperaturen, wie dies bei der Realisierung der Korrektur der Vorsteuerung gemäß der Fig. 2 notwendig war, nicht mehr nötig ist, ist der Schalter 25 genau dann geschlossen, wenn die Brennkraftmaschine sich im ausge­ kuppelten Betriebszustand befindet.

Es ist nun möglich, den ausgekuppelten Betriebszustand mit Hilfe des Drehzahldifferenzsignals ND und des Regler­ ausgangssignals RA zu erkennen, wie dies schon im Zusam­ menhang mit der Beschreibung der Fig. 2 dargestellt ist. Diese erste Erkennungsmöglichkeit macht jedoch eine Erst­ anpassung notwendig, und zwar müssen direkt nach der Fertigstellung der Brennkraftmaschine auf dem Motorprüf­ stand die beiden Schwellwerte für die Drehzahldifferenz und das Reglerausgangssignal so eingestellt werden, daß eine sichere Erkennung des ausgekuppelten Zustands über­ haupt möglich wird.

Besonders vorteilhaft ist es deshalb, den ausgekuppelten Be­ triebszustand der Brennkraftmaschine mittels des folgen­ den Verfahrens festzustellen. Es hat sich durch Tests und Versuche herausgestellt, daß der Drehzahlabfall z. B. aus dem Teillastbereich zur Leerlaufdrehzahl im einge­ kuppelten Zustand wesentlich langsamer verläuft als im ausgekuppelten Betriebszustand. Dies bedeutet, daß bei einer entsprechenden Festlegung des Solldrehzahlabfalls der tatsächliche Drehzahlabfall im ausgekuppelten Be­ triebszustand der Brennkraftmaschine nur geringfügig vom genannten Solldrehzahlabfall abweicht. Bei einge­ kuppeltem Betriebszustand hingegen ist diese Abwei­ chung wesentlich größer. Dieser Unterschied kann derart für die Erkennung des ausgekuppelten Betriebszustands der Brennkraftmaschine ausgenutzt werden, daß nach einer bestimmten, vorgebbaren Zeitdauer nach dem Eintritt der Istdrehzahl in den Regelbereich der Leerlaufdrehzahlrege­ lung der Unterschied zwischen der gewünschten Solldreh­ zahl und der tatsächlichen Istdrehzahl geprüft wird. Über­ schreitet dieser Unterschied eine bestimmte, vorgebbare Schwelle, so bedeutet dies, daß sich die Brennkraftma­ schine im eingekuppelten Zustand befindet. Ist jedoch der Unterschied kleiner als die vorgegebene Schwelle, so bedeutet dies, daß sich die Brennkraftmaschine in ausge­ kuppelten Betriebszustand befindet. Der besondere Vor­ teil 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 mit dem Blockschaltbild der Fig. 2 beschriebenen Erken­ nung notwendig ist, ist also bei dieser Erkennung mit Hilfe des Drehzahlabfalls nicht notwendig. Selbstverständ­ lich ist es möglich, die zuletzt beschriebene Erkennung auch bei der Einrichtung der Fig. 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 vor­ liegt, wenn am Wählhebel des automatischen Getriebe die Stellung "DRIVE" oder andere Fahrstufen nicht eingelegt ist.

Insgesamt wird also bei der direkten Korrektur der Vor­ steuerung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine gemäß der Fig. 4 das Leerlaufstellersignal LS immer durch die Verknüpfung des Reglerausgangssignals RA mit dem Kennfeldvorsteuersignal KV erzeugt, wobei im ausge­ kuppelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Werte der Vorsteuerung, also die Werte des Kennfeldvor­ steuersignals KV in Abhängigkeit vom Reglerausgangssignal RA korrigiert werden.

Eine Vereinfachung der Funktionsweise des Blockschalt­ bilds der Fig. 4 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 Fig. 4 auch durch externe Eingriffe geschlossen werden kann z. B. zu Diagnosezwecken. Dadurch ist es möglich, auftretende Fehler mit weniger Aufwand zu beheben.

Fig. 5 zeigt eine Realisierung der Korrektureinrich­ tung der Fig. 4. Mit dem Bezugszeichen 30 ist ein Leer­ laufregler mit I-Anteil bezeichnet. Die Bezugsziffern 31 bis 35 sind jeweils einem Schalter zugeordnet. Mit den Bezugszeichen 36 bis 41 ist jeweils ein Multiplikator bezeichnet. Jeweils eine Verknüpfungsstelle trägt eine der Bezugsziffern 42 bis 45. Zuletzt ist mit den Be­ zugszeichen 46 bis 49 jeweils ein Integrator gekennzeich­ net. Der Leerlaufregler 30 ist an seinem Eingang mit dem Drehzahldifferenzsignal ND beaufschlagt. In Abhängigkeit von ND 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 42 bzw. 45 angeschlossen. Dem­ gegenüber 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 34 mit den Multiplikatoren 40 und 41 ver­ bunden. Jeder der Multiplikatoren 36 bis 41 ist des weiteren noch mit einem temperaturabhängigen Signal be­ aufschlagt. Auf diese mit den Buchstaben T11, T22, T21, T32, T31 und T42 bezeichneten Signale wird in der nach­ folgenden Beschreibung noch näher eingegangen. Jeder der Multiplikatoren 36 bis 41 erzeugt ein Ausgangssignal, wobei das Ausgangssignal des Multiplikators 36 an die Verknüpfungsstelle 42 angeschlossen ist, das Ausgangs­ signal des Multiplikators 41 an die Verknüpfungsstelle 45, die Ausgangssignale der Multiplikatoren 37 und 38 an die Verknüpfungsstelle 43, sowie die Ausgangssignale der Multiplikatoren 39 und 40 an die Verknüpfungsstelle 44. Zuletzt ist jede Verknüpfungsstelle mit ihrem Aus­ gangssignal an einen der Integratoren angeschlossen, und zwar die Verknüpfungsstelle 42 an den Integrator 46, die Verknüpfungsstelle 43 an den Integrator 47, die Verknüp­ fungsstelle 44 an den Integrator 48, sowie die Verknüp­ fungsstelle 45 an den Integrator 49. Abhängig von ihren Jeweiligen Eingangssignalen erzeugen dann die Integra­ toren 46 bis 49 entsprechende Ausgangssignale, die mit den Buchstaben DW4, DW3, DW2, sowie DW1 bezeichnet sind.

Die Korrektureinrichtung nach Fig. 5 arbeitet nun nach dem folgenden Funktionsprinzip. Gemäß der Fig. 3 ist die Kennlinie des Kennfeldvorsteuersignals KV aufgrund der vier Stützstellen TS1 . . . TS4 in insgesamt fünf Be­ reiche aufgeteilt. Diese Aufteilung wird bei der Reali­ sierung der Korrektureinrichtung nach Fig. 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_M in einem Temperaturbereich, der innerhalb der beiden äußersten Stützstellen liegt, so gelangt das Reglerausgangssignal RA über den jeweils geschlossenen Schalter zu zwei Mul­ tiplikatoren. Jeder dieser beiden Multiplikatoren wird des weiteren noch von einem zweiten Eingangssignal be­ aufschlagt, und bildet abhängig von seinen beiden Ein­ gangssignalen ein Ausgangssignal, mit dem er jeweils einen Integrator beeinflußt. Das Ausgangssignal des In­ tegrators ist dann direkt an das Vorsteuerkennfeld an­ geschlossen, z. B. in der Fig. 1 an das Vorsteuerkenn­ feld 20 oder in der Fig. 3 an das Vorsteuerkennfeld 27. Mit den Ausgangswerten der Integratoren werden dann die Werte der Kennfeldvorsteuersignale verändert.

Beispielhaft sei nun die Motortemperatur T_M größer als die Schwellwerttemperatur TS2, jedoch kleiner als die Schwellwerttemperatur TS3. Dies hat zur Folge, daß im Blockschaltbild der Fig. 5 nur der Schalter 33 geschlos­ sen ist. Über den Schalter 33 gelangt dann das Regleraus­ 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 ih­ ren jeweils zwei Eingangssignalen erzeugen die beiden Multiplikatoren 38 bzw. 39 Jeweils ein Ausgangssignal, das jeweils mit der Verknüpfungsstelle 43 bzw. 44 ver­ bunden ist. Das jeweils zweite Eingangssignal der bei­ den Verknüpfungsstellen 43 und 44 ist jeweils Null, da die beiden Schalter 32 und 34 geöffnet sind. Dadurch werden die beiden Ausgangssignale der beiden Multipli­ katoren 38 bzw. 39 direkt an die beiden Integratoren 47 bzw. 48 weitergegeben. Das Ausgangssignal der beiden Integratoren 47 bzw. 48 bildet nun letztlich den Korrek­ turwert DW3 bzw. DW2. Die beiden Korrekturwerte DW3 und DW2 sind nun direkt mit dem Vorsteuerkennfeld 27 der Fig. 3 verbunden und beeinflussen dort z. B. additiv die Werte W3 und W2. Insgesamt wird also mit Hilfe der beiden Korrekturwerte die Kennlinie des Kennfeldvor­ steuersignals KV der Fig. 3 verschoben.

Befindet sich die Motortemperatur außerhalb eines Tem­ peraturbereichs, der durch die beiden äußersten Tem­ peraturschwellwerte TS1 und TS4 begrenzt ist, so wird der Reglerausgangswert über den jeweils geschlossenen Schalter direkt dem Integrator zugeführt, ohne dabei mit irgendwelchen anderen Werten multipliziert zu wer­ den. Vom Integrator aus wird jedoch auch in diesem Fall dann direkt das Vorsteuerkennfeld 27 der Fig. 4 beein­ flußt.

Betrachtet man die Kennlinie der Kennfeldvorsteuersignale KV der Fig. 3, so werden bei einer beliebigen Motortem­ peratur T_M immer nur die beiden Werte der Ausgangswerte W1 . . . W4 karrigiert, die den Bereich, in dem die Motor­ temperatur sich befindet, abgrenzen. Befindet sich die Motortemperatur unterhalb der kleinsten Temperaturschwel­ le oder oberhalb der größten Temperaturschwelle, so wird jeweils nur der Ausgangswert dieser Temperaturschwelle korrigiert.

Ist einer der Schalter 32 bis 34 geschlossen, so gelangt das Reglerausgangssignal RA, wie schon ausgeführt wurde, an einen der Multiplikatoren 36 bis 41. Jeder dieser Multiplikatoren ist, wie ebenfalls schon ausgeführt wurde, mit einem weiteren Eingangssignal beaufschlagt. Für dieses Eingangssignal gelten nun allgemein die fol­ genden Beziehungen. Ist die Motortemperatur T_M größer als eine erste allgemeine Temperaturschwelle TSX, jedoch kleiner als eine zweite allgemeine Temperaturschwelle TSY, so gilt für das zweite Eingangssignal des Multipli­ kators, dessen Ausgangssignal indirekt den Korrekturwert DWX beeinflußt, die Beziehung TX1 = (TSY-T_m) : (TSY-TSX). Für das Eingangssignal des zweiten Multiplikators, des­ sen Ausgangssignal den Korrekturwert DWY beeinflußt gilt hingegen die Beziehung TY2 = (T_M-TSX) : (TSY-TSX). Im Blockschaltbild der Fig. 5 sind die jeweiligen Tem­ peraturbereiche der Schalter 31 bis 35 bei vier gemäß der Fig. 3 gewählten Stützstellen dargestellt, eben­ falls sind die Eingangswerte der Multiplikatoren 36 bis 41, die den angegebenen allgemeinen Wert besitzen, für den speziellen Temperaturbereich genannt.

Liegt also die Motortemperatur zwischen zwei Stützstel­ len, so werden die beiden Ausgangswerte der Stützstellen entsprechend dem Abstand der Motortemperatur von den Stützstellen gewichtet. Liegt hingegen die Motortempera­ tur direkt auf einer Stützstelle, so wird der Ausgangs­ wert nur dieser Stützstelle mit dem Faktor Eins gewich­ tet.

Die beschriebene Korrektur der Vorsteuerung der Leer­ laufdrehzahlregelung einer Brennkraftmaschine umfaßt gemäß der Fig. 1 und der Fig. 3 bisher nur die Ab­ hängigkeit 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 Fig. 3 dargestellt, sondern dreidimen­ sionale Kennfelder. Vor allem mit Hilfe der direkten Korrektur der Vorsteuerung, wie sie in den beiden Block­ schaltbildern der Fig. 4 und der Fig. 5 dargestellt ist, ist es dabei in besonders vorteilhafter Weise möglich, diese dreidimensionalen Kennfelder mit Hilfe von Stütz­ stellen und entsprechenden Interpolationen auf einfache Weise zu korrigieren. Die Berechnung der Korrekturwerte für die einzelnen Stützstellen erfordert dabei im Ver­ gleich zur zweidimensionalen Kennlinie nur einen gerin­ gen 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 Fig. 5 ausge­ führt ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Realisierung einer Korrektur der Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung einer Brenn­ kraftmaschine. Mit der Bezugsziffer 51 ist dabei ein Leer­ laufregler mit I-Anteil bezeichnet, die Bezugsziffer 52 trägt ein Begrenzungsglied, die Bezugsziffer 53 ein Zäh­ ler sowie die Bezugsziffer 54 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 Dreh­ zahldifferenzsignal ND beaufschlagt, und erzeugt davon abhängig das Reglerausgangssignal RA. Das Begrenzungs­ glied 52, der Zähler 53, das Totzeitglied 54, und ei­ ner der beiden Anschlußpunkte des Umschalters 55 bilden eine Serienschaltung, der am Eingang des Begrenzungs­ glieds 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 ent­ weder indirekt oder direkt die Vorsteuerung der Leer­ laufdrehzahlregelung der Brennkraftmaschine beeinflußt.

Das Begrenzungsglied 52 hat die Aufgabe, das Regleraus­ gangssignal 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 direk­ te oder indirekte Korrektur der Vorsteuerung hervor­ ruft, hat das Totzeitglied 54 die Aufgabe, nur dann ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der Zählwert des Zählers 53 einen bestimmten, vorgebbaren Wert überschreitet. Im normalen Fahrbetrieb ist der Umschalter 55 so geschal­ tet, daß er das Totzeitglied 54 mit dem Schalter 56 ver­ bindet. 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 54 kurzgeschlossen werden. Der Schalter 56 ist nur geschlossen, wenn sich die Brennkraftmaschine nicht im Leerlauf befindet. Dies hat zur Folge, daß während des Betriebszustands des Leer­ laufs keine Korrektur der Vorsteuerung stattfindet, son­ dern nur außerhalb des Leerlaufbetriebs. Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß das Ausgangssignal des Schalters 56 einerseits analog zu den Fig. 1 und 2 indirekt die Vorsteuerung der Leerlaufdrehzahlregelung korrigieren kann, sowie andererseits ebenfalls diese Korrektur direkt durch­ führen kann, wie dies in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist.

Claims (21)

1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine, wobei aus einem vorgegebenen und einem gemesse­ nen Drehzahlsignalwert von einem Leerlaufdrehzahlregler ein Regel­ ausgangssignal gebildet wird, aus einem Kennfeld abhängig von Be­ triebsgrößen der Brennkraftmaschine ein Vorsteuersignalwert erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus Reglerausgangssignal und Vorsteuersignal ein Stellsignal zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl gebildet wird, wobei zu vorgege­ benen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine das Vorsteuersignal zur Korrektur von das Kennfeld beeinflussenden Veränderungen wenigstens auf der Basis des Reglerausgangssignals korri­ giert wird und die Korrektur im Sinne einer Regelung des Regleraus­ gangssignals auf einen vorbestimmten Wert, insbesondere den Wert Null, erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuersignal direkt durch die Änderung der Werte des Vorsteuersignals korrigiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuersignal indirekt durch die Verknüpfung der Werte des Vorsteuersignals mit Korrekturwerten korrigiert wird.

4. 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 Brenn­ kraftmaschine das Vorsteuersignal korrigiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Brennkraftmaschine genau dann in ihrem aus­ gekuppelten Betriebszustand befindet, wenn sich der Be­ trag der Drehzahldifferenz zwischen Solldrehzahl und Ist­ drehzahl unterhalb einer bestimmten, vorgebbaren Drehzahl­ differenzschwelle befindet, und wenn das Ausgangssignal des Leerlaufreglers ebenfalls unterhalb einer bestimmten, vorgebbaren Schwelle liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Brennkraftmaschine genau dann im ausgekuppel­ ten Betriebszustand befindet, wenn der Drehzahlabfall der Istdrehzahl der Brennkraftmaschine einen bestimmten, vor­ gebbaren Wert unterschreitet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine mit automatischem Getriebe das Vorsteuersignal nur dann korrigiert wird, wenn sich das automatische Getriebe nicht in einer Fahrstellung befin­ det.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuersignal nur dann korrigiert wird, wenn die Fahr­ geschwindigkeit eines von der Brennkraftmaschine ange­ triebenen Kraftfahrzeugs eine bestimmte vorgebbare Fahr­ geschwindigkeit unterschreitet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuersignal nur dann korrigiert wird, wenn sich die Brennkraftmaschine im Betriebszustand der Diagnose befin­ det.

11. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuersignal mit Hilfe von linearen Gleichungen in mehrere Be­ reiche eingeteilt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Vorsteuersignal korrigiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuersignal mit Hilfe einzelner Stützstellen und dazwischenliegenden entsprechenden Interpolationen ange­ geben ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Stützstellen korrigiert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuersignal nicht nur von einer, sondern von mehreren Variablen abhängig ist.

16. Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine,
mit einem Leerlaufdrehzahlregler, der aus einem vorgegebenen und einem gemessenen Drehzahlsignalwert ein Reglerausgangssignal bildet,
mit einer Vorsteuerung, die aus einem Kennfeld abhängig von Be­ triebsgrößen der Brennkraftmaschine ein Vorsteuersignalwert erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die aus Reglerausgangssignal und Vorsteuer­ signal ein Stellsignal zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl bilden, und Korrekturmittel vorhanden sind, die zu vorgegebenen Betriebszu­ ständen der Brennkraftmaschine das Vorsteuersignal zur Korrektur von das Kennfeld beeinflussenden Veränderungen wenigstens auf der Basis des Reglerausgangssignals im Sinne einer Regelung des Reglerausgangssignals auf einen vorbestimmten Wert, insbesondere den Wert Null, korrigieren.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens mittels eines Integrators das Vorsteuersignal korrigiert wird.

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Multiplikator zur Korrek­ tur des Vorsteuersignal benutzt wird.

19. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Korrekturmittel das gesamte Vorsteuersignal beeinflußt wird.

20. Einrichtung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel nur Stütz­ werte des Vorsteuersignals beeinflussen.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß nur die direkt an den Vorsteuersignalwert angrenzenden Stützwerte beeinflußt werden.