DE3446883C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Ansaugluftmenge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der DE-OS 33 16 664 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art beschrieben, mittels dessen unmittelbar nach dem Start der Maschine für einen stabilen Leerlauf gesorgt werden soll. Zu diesem Zweck wird beim Start der Maschine ein Steuerventil auf einen Maximalwert geöffnet, und zwar für eine von der Maschinenbetriebstemperatur in vorbestimmter Weise abhängige Zeitdauer, beginnend von dem Zeitpunkt an, bei dem die Maschinendrehzahl einen vorbestimmten Wert unterhalb der normalen Leerlaufdrehzahl überschreitet. Auf diese Weise wird für kurze Zeit die Maschinendrehzahl oberhalb der normalen Drehzahl gehalten. Zwei weitere Steuerventile dienen zum Steuern der Menge der zusätzlichen Ansaugluft in Abhängigkeit vom Betrieb verschiedener Arten zugeschalteter mechanischer Lasten, z. B. eines Klimageräts und eines Automatikgetriebes, d. h. diese Ventile werden allein abhängig von der Maschinenbelastung gesteuert, und zwar unabhängig voneinander ansprechend auf die Betätigung der entsprechenden Lasteinrichtungen. Die Steuerung mittels des Steuerventils erfolgt dabei abhängig von der Maschinenbetriebstemperatur. Arbeitet die Maschine jedoch in einem besonderen Betriebszustand bei einem niedrigen Atmosphärendruck, wie z. B. in großer Höhe, so kann es dazu kommen, daß der Maschine zu wenig zusätzliche Luft zugeführt wird, wenn deren Menge allein von der Temperatur der Maschine abhängig bestimmt wird und auf einen Wert eingestellt wird, der einem entsprechenden Betriebszustand bei einem Referenz-Atmosphärendruck zugeordnet ist. Aufgrund der zu geringen Menge zugeführte Luft wird es schwierig, ein gewünschtes Startvermögen der Maschine zu erzielen und die Leerlaufdrehzahl der Maschine auf einem Sollwert zu halten, während die Maschine zum Aufwärmen nach Beendigung des Anlaßbetriebes leerläuft. Hierdurch wird der Betrieb der Maschine instabil.

Nachteilig bei dem bekannten, von der Maschinentemperatur beeinflußten Steuer­ ventil ist, daß es einen sehr großen Öffnungsbereich haben muß, um die Menge der zusätzlichen Luft im gesamten Steuerbereich steuern zu können. Der große Öffnungsbereich des Steuerventils macht es schwierig, eine ausreichend große Luftdichtigkeit des Ventils sicherzustellen. Außerdem ist zur Betätigung eine große Kraft aufzuwenden, um den Ventilkörper gegen eine auf Unterdruck beruhende Kraft zu öffnen, der auf einer Endfläche auf den Ventilkörper einwirkt, und die Größe dieser Kraft entspricht dem großen Ventilöffnungsbereich. Entsprechend muß das Steuerventil eine große Gesamtabmessung haben.

In der DE-OS 29 23 385 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Menge von Ansaugluft für eine Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von Änderungen atmosphärischer Bedingungen beschrieben, insbesonere für den Fall einer Dichteänderung der Atmosphärenluft aufgrund von Änderungen der Wetterbedingungen oder von Höhenänderungen. In einem Zusatzansaugluftkanal ist eine Korrektureinrichtung angeordnet, die eine Änderung der Querschnittsfläche des Zusatzluftkanals abhängig von Änderungen des Atmosphärendrucks bewirkt. Das Grundkonzept dieser Korrektur beruht darauf, daß die Menge zusätzlicher Luft proportional zur Ansaugluftmenge ist, die durch den Hauptansaugkanal durchtritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Ansaugluftmenge anzugeben, durch das der Maschine eine benötigte Luftmenge genau zugeführt werden kann, insbesondere wenn sich die Maschine in einem Anlaß- oder Aufwärmzustand nach dem Start befindet, wobei einem niedrigen Atmosphärendruck Rechnung getragen werden soll, um eine glatte Betriebsstabilität der Maschine zu erzielen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein erstes und ein zweites Steuerventil verwendet, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine und auch von der Maschinenbelastung betätigt werden, um der Maschine eine zusätzliche Luftmenge zuzuführen, die den beiden Bedingungen entspricht. Die beiden Ventile werden dabei miteinander kombiniert derart betätigt, daß die Summe der Öffnungsbereiche der ersten und er zweiten zusätzlichen Luftleitung, in der die beiden Steuerventile angeordnet sind, einen erforderlichen Wert entsprechend der benötigten Menge zusätzlicher Luft annimmt.

Der Einsatz zweier Steuerventile ist sehr vorteilhaft. Sie können kleiner ausgeführt werden, als dies beim Fall eines einzigen Steuerventils möglich wäre, und entsprechend sind die aufzubringenden Betätigungskräfte wesentlich geringer. Die Kosten des Einsatzes zweier kleinerer Steuerventile sind wesentlich geringer als die eines großen Steuerventils. Hinzu kommt, daß die Größe des ersten und zweiten Steuerventils unterschiedlich ist. Durch Kombination der beiden Öffnungsbereiche kann die zusätzliche Ansaugluftmenge präzise auf einen beliebigen Sollwert gesteuert werden, und zwar sowohl bei einer großen Menge als auch bei einer kleinen Menge von Zusatzluft. Auf diese Weise ist es möglich, stets ein gutes Anlaßvermögen der Maschine und eine ausreichende Betriebsstabilität der Maschine zu gewährleisten.

Das erste und zweite Steuerventil dienen zur Steuerung der zusätzlichen Ansaugluftmenge, wenn die Maschine in einem speziellen Betriebszustand arbeitet, z. B. bei und nach dem Start der Maschine in deren Warmlaufphase. Darüber hinaus werden die beiden Ventile abhängig vom ermittelten Atmosphärendruck betätigt, so daß einer Dichteänderung bei geändertem Atmosphärendruck Rechnung getragen wird und der Maschine stets eine geeignete zusätzliche Luftmenge zugeführt wird. Hierdurch werden ein glattes und leistungsfähiges Anlaßverhalten und eine gute Betriebsstabilität der Maschine erzielt.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Anordung eines Steuersystems für die Menge von einer Brennkraftmaschine zusätzlich zugeführter Luft, auf das das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist;

Fig. 2 ein Diagramm, das eine Änderung der Menge der der Maschine zusätzlich zugeführten Luft in Abhängigkeit von einer Abnahme des Atmosphärendruckes PA zeigt;

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau einer elektronischen Steuereinheit von Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Ausführung der Steuerung des ersten und zweiten Steuerventiles durch die elektronische Steuereinheit;

Fig. 5 bis 8 Zeitdiagramme, die zeitliche Änderungen der Betriebszustände des ersten und zweiten Steuerventiles und eines dritten Steuerventiles für den schnellen Leerlauf in verschiedenen Druckbereichen zeigen;

Fig. 9 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Steuerung in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Maschine;

Fig. 10 bis 13 Flußdiagramme zur Verdeutlichung der Steuerung;

Fig. 14 ein Diagramm betreffend die Abhängigkeit des Ventiltast­ verhältnisses vom Atmosphärendruck.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Steuersystem für die Menge von einer Brennkraftmaschine zusätzlich zugeführter Luft, auf das das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Das Be­ zugszeichen 1 bezeichnet eine Brennkraftmaschine, die vier Zylinder aufweisen kann und mit der an der Ansaugseite eine Ansaugleitung 3, an deren offenem Ende ein Luftfilter 2 montiert ist, und an der Auspuffseite ein Auspuffrohr 4 verbunden sind. Ein Drosselventil 21 ist in der Ansaugleitung 3 angeordnet. Eine erste zusätzliche Luftleitung 8 und eine Luftleitung 9 für schnellen Leerlauf münden mit ihren offenen Enden 8 a und 9 a in die Ansaugleitung 3 an Orten, die stromabwärts vom Drosselventil 21 liegen. An ihren anderen Enden stehen die Luftleitungen 8 und 9 mit der Atmosphäre in Verbindung. Ein Luftfilter 7 ist am anderen Ende der ersten zusätzlichen Luftleitung 8 montiert. In der ersten zusätzlichen Luftleitung 8 ist ein erstes Steuerventil 6 für eine zusätzliche Luftmenge angeordnet, das nachfolgend lediglich als "das erste Steuerventil" bezeichnet wird, das die Menge der der Maschine 1 über die erste zusätzliche Luft­ leitung 8 gelieferten zusätzlichen Luft steuert. Das erste Steuerventil 6 ist normalerweise geschlossen und weist ein Solenoid 6 a und einen Ventilkörper 6 b auf, die so angeordnet sind, daß sie die erste zusätzliche Luftleitung 8 öffnen, wenn das Solenoid 6 a erregt ist. Das Solenoid 6 a ist elektrisch mit einer elektronischen Steuer­ einheit 5 verbunden.

Eine zweite zusätzliche Luftleitung 8′ zweigt von der ersten zusätzlichen Luftleitung 8 an einem Ort stromabwärts vom ersten Steuerventil 6 ab. An dem sich zur Atmosphäre öffnenden Ende der Luftleitung 8′ ist ein Luftfilter 7′ vorgesehen. Ein zweites Steuerventil 6′ für eine zusätzliche Luftmenge, das im folgenden als "das zweite Steuerventil" bezeichnet wird, ist wie das erste Steuerventil 6 normalerweise geschlossen und in der zweiten zusätzlichen Luftleitung 8′ angeordnet. Dieses zweite Steuerventil 6′ weist ein Solenoid 6′ a und einen Ventilkörper 6′ b auf, die so angeordnet sind, daß sie die zweite zusätzliche Luftleitung 8′ öffnen, wenn das Solenoid 6′ a erregt ist. Das Solenoid 6′ a ist elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden. Wenn das zweite Steuerventil 6′ geöffnet ist, wird der angenommene Ventilöffnungsbereich des zweiten Steuerventils 6′ auf einen Wert (z. B. 11,5 mm²) eingestellt, der größer als der des ersten Steuerventils 6 (z. B. 5,7 mm²) ist.

Die Luftleitung 9 für den schnellen Leerlauf weist ein Luftfilter 11 an ihrem sich zur Atmosphäre öffnenden Ende auf. Über dem Querschnitt der Luftleitung 9 ist ein Steuerventil 10 für den schnellen Leerlauf angeordnet. Das Steuerventil 10 für den schnellen Leerlauf weist einen Ventilkörper 10 a auf, der so angeordnet ist, daß er durch eine Feder 10 c gegen seinen Ventilsitz 10 b gedrückt wird, um die Luftleitung 9 zu verschließen. Das Steuerventil 10 besitzt ferner eine Sensoreinrichtung 10 d, die ihren Arm 10 d′ in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Maschine verlängern oder verkürzen kann, und einen Hebel 10 e, der in Abhängigkeit von der Verlängerung bzw. Verkürzung des Armes 10 d′ der Sensoreinrichtung 10 e verschwenkbar ist, um den Ventilkörper 10 a so zu verschieben, daß er die Luftleitung 9 öffnet oder schließt.

Kraftstoffeinspritzventile 12 sind so angeordnet, daß sie in das Innere der Ansaugleitung 3 an einem Ort zwischen der Maschine 1 und den offenen Enden 8 a und 9 a der ersten zusätzlichen Luftleitung 8 und der Luftleitung 9 für den schnellen Leerlauf hineinragen, die sich beide in die Ansaugleitung 3 öffnen. Ein Sensor 16 für den absoluten Druck PBA in der Ansaugleitung steht über eine Leitung 15 mit der Ansaugleitung 3 an einem Ort zwischen der Maschine 1 und den offenen Enden 8 a, 9 a der Luftleitungen 8, 9 in Verbindung. Die Kraftstoffein­ spritzventile 12 sind mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe und elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden. Der Sensor 16 für den absoluten Druck PBA in der Ansaugleitung ist mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden. Ein Sensor 17 ist mit dem Drosselventil 21 verbunden, um dessen Ventilöffnung R TH zu ermitteln. Ein Sensor 13 zur Ermittlung der Kühlwassertemperatur TW der Maschine, die die Maschinentemperatur darstellt, und ein Drehzahlsensor 14 für die Drehwinkelposition (U/min) der Maschine sind an dem Körper der Maschine 1 angeordnet. Die Sensoren 13, 14 und 17 sind ebenfalls mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden. Der Sensor 14 kann eine besondere Kurbelwinkelposition jedes Maschinenzylinders ermitteln, die um einen vorbestimmten Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt TDC eines Kolbens in dem entsprechenden Zylinder liegt. Der Sensor 14 liefert an die elektronische Steuereinheit 5 ein vorbe­ stimmtes Steuersignal, das die besondere Position des ermittelten Kurbelwinkels der Maschine anzeigt. Dieses Steuersignal wird nachfolgend als "TDC-Signal" bezeichnet.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 18 elektrische Einrichtungen, bei denen es sich beispielsweise um Scheinwerferlampen, ein Bremslicht und ein elektrisches Kühlergebläse handelt, die über Schalter 19 elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden sind. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Sensor für den Atmosphärendruck PA, der den die Maschine 1 umgebenden Atmosphärendruck anzeigt. Mit 22 ist ein Zündschalter bezeichnet. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Starterschalter. Der Sensor 20 liefert an die elektronsiche Steuereinheit 5 ein Signal, das den ermittelten Atmosphärendruck anzeigt, und die Schalter 22 und 23 liefern jeweils Signale über ihren Einschalt- bzw. Ausschaltzustand.

Das in der oben beschriebenen Weise aufgebaute Steuersystem für die Menge zusätzlicher Luft arbeitet folgendermaßen:

Das Steuerventil 10 für den schnellen Leerlauf arbeitet, wenn die Kühlwassertemperatur der Maschine unter einem vorbestimmten Wert (z. B. 60°C) liegt, wie dies beim Start der Maschine bei kaltem Wetter der Fall ist. Genauer gesagt verlängert oder verkürzt die Sensoreinrichtung 10 d ihren Arm 10 d′ in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Maschine. Diese Sensoreinrichtung 10 d kann beispielsweise ein in ein Gehäuse gefülltes Wachs enthalten, das wärmeausdehnbar ist. Wenn die Kühlwassertemperatur der Maschine kleiner als der vorbestimmte Wert ist, befindet sich der Arm 10 d′ in einem zurückgezogenen Zustand, wobei der Hebel 10 e durch die Kraft der Feder 10 f in eine solche Position vorgespannt ist, daß er den Ventilkörper 10 a gegen die Kraft der Feder 10 c ( in der Fig. 1 nach rechts) verschiebt, wobei die Luftleitung 9 geöffnet wird. Da die so geöffnete Luftleitung 9 es ermöglicht, daß der Maschine über das Filter 11 und die Luftleitung 9 eine ausreichende Menge zusätzlicher Luft zugeführt wird, kann die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit der Maschine auf einem Wert gehalten werden, der höher als die normale Leerlaufdrehzahl bzw. Leerlaufgeschwindigkeit ist, wenn die Maschine in einem Zustand mit Referenz- Atmosphärendruck, beispielsweise bei einem üblichen Atmosphärendruck, arbeitet. Dadurch wird ein glatter und stabiler Leerlaufbetrieb der Maschine selbst bei kaltem Wetter sichergestellt, ohne daß ein Stillstand bzw. Abwürgen der Maschine zu befürchten ist.

Wenn der Arm 10 d′ der Sensoreinrichtung 10 d bei einer Zunahme der Kühlwassertemperatur der Maschine infolge des Aufwärmens der Maschine verlängert wird, stößt er den Hebel 10 e in Fig. 1 nach oben, um ihn im Uhrzeigersinn zu drehen. Dann wird der Ventilkörper 10 a durch die Kraft der Feder 10 c (in der Darstellung von Fig. 1 nach links) bewegt. Wenn die Kühlwassertemperatur einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Ventilkörper 10 a gegen den Ventilsitz 10 b gedrückt, um die Luftleitung 9 zu verschließen. Dadurch wird die Zufuhr der zusätzlichen Luft über das Steuerventil 10 für den schnellen Leerlauf unterbrochen.

Das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ arbeiten, um der die Maschine zusätzliche Luft zuzuführen, wenn die Maschine im Zustand eines niedrigen Atmosphärendruckes, wie beispielsweise in einer großen Höhe arbeitet, um eine Abnahme der Mengenflußrate bzw. Mengenflußgeschwindigkeit der Ansaugluft zu kompensieren, die sich aus der Abnahme des Atmosphärendruckes ergibt. Das Diagramm der Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Atmosphärendruck und der Menge der zusätzlichen Ansaugluft, die bei einer Abnahme des Atmosphärendruckes gegenüber einem Referenz-Atmosphärendruck (760 mmHg) über das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ in dem Fall geliefert wird (in der Figur durch die unterbrochene Linie gezeigt), daß das Steuerventil 10 für den schnellen Leerlauf arbeitet, wenn die Kühlwassertemperatur TW der Maschine unterhalb des vorbestimmten Werts (60°C) liegt. Um der Maschine eine Menge zusätzlicher Luft zuzuführen, die dem Atmosphärendruck entspricht, werden selektiv das erste und/oder zweite Steuerventil 6, 6′ betätigt.

Der Grund dafür, daß zwei Steuerventile 6, 6′ vorgesehen werden, ist folgender: Wäre nur ein einziges Steuerventil zur Steuerung der zusätzlichen Luftmenge vorgesehen, so müßte das Steuerventil einen größeren Öffnungsbereich haben, der der Summe der Öffnungsbereiche der beiden Steuerventile 6, 6′ entspräche. Der große Öffnungsbereich des Steuerventils würde es schwierig machen, eine ausreichend große Luftdichtigkeit des Ventiles sicherzustellen. Außerdem würde es eine große Betriebskraft erfordern, um den Ventilkörper gegen eine durch einen Unterdruck verursachte Kraft zu öffnen, der auf den Ventilkörper an dessen einer Endfläche einwirkt. Diese Kraft würde dem großen Öffnungsbereich entsprechend groß ausfallen. Aus diesem Grunde müßte das Steuerventil eine große Gesamtabmessung haben, was zu Produktionskosten führen würde, die größer als die Kosten bei Verwendung von zwei Steuerventilen, wie bei der vorliegenden Erfindung, wären.

Die nachfolgende Tabelle I zeigt verschiedene Betriebsarten zum Betrieb des ersten und zweiten Steuerventiles 6, 6′:

Tabelle I

Die erste Betriebsart 0 wird ausgeführt, wenn die Maschine in einem Leerlaufzustand arbeitet, der auf das Warmlaufen folgt, um die Geschwindigkeit der Maschine auf eine gewünschte Leerlaufdrehzahl im Rückkopplungsbetrieb zu steuern (dies wird nachfolgend als "die automatische Leerlaufsteuerung" bezeichnet). Die Steuerung des Tastverhältnisses des ersten Steuerventiles 6 wird ausgeführt, während das zweite Steuerventil 6′ unwirksam gehalten wird, wie nachfolgend ausführlicher erläutert werden wird. In den Betriebsarten I-IV werden die Steuerventile 6, 6′ ein- bzw. ausgeschaltet, und wenn sich die Betriebsart in der Reihenfolge I, II, III, IV verschiebt, wie die Summe der Öffnungsbereiche der ersten und zweiten zusätzlichen Luftleitung 8, 8′, d. h. die Menge der zusätzlichen Luft, vergrößert.

Die elektronische Steuereinheit 5 führt die Steuerung sowohl des ersten und zweiten Steuerventiles 6, 6′ als auch der Kraftstoffeinspritzventile 12 synchron mit der Eingabe des TDC-Signales und in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Maschine durch. Die Signale hierfür kommen vom Sensor 17 für die Drosselventilöffnung R TH, vom Sensor 16 für den absoluten Druck PBA, vom Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur TW der Maschine, vom Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine, vom Sensor 20 für den Atmosphärendruck PA sowie von den elektrischen Einrichtungen 18, die repräsentativ sind für die elektrischen Lasten der Maschine, vom Zündschalter 22 und vom Starterschalter 23. Genauer gesagt bestimmt die elektronische Steuereinheit 5 nach dem Anlegen jedes Impulses des TDC-Signales den Betriebszustand und den Belastungszustand der Maschine 1 aus den ausgelesenen Werten der oben genannten verschiedenen Signale. Dann berechnet sie eine gewünschte, der Maschine 1 zuzuführende Kraftstoffmenge, d. h. einen gewünschten Wert der Ventilöffnungsperiode der Kraft­ stoffeinspritzventile 12, der für die bestimmten Zustände der Maschine richtig bzw. angemessen ist. Die elektronische Steuereinheit liefert Antriebssignale, die dem berechneten Wert der Ventilöffnungsperiode entsprechen, an die Kraftstoffeinspritzventile 12, um diese anzutreiben. Die elektronische Steuereinheit 5 wählt auch die Betriebsart des ersten und zweiten Steuerventiles 6, 6′ aus und berechnet einen Wert des Tastverhältnisses zum Öffnen des ersten Steuerventiles 6, liefert Antriebssignale in Übereinstimmung mit der ausgewählten Betriebsart und dem bestimmten Tastverhältnis der Ventilöffnung an die Steuerventile 6, 6′, um diese Ventile anzusteuern, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird.

Das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ werden durch die von der elektronischen Steuereinheit 5 gelieferten Antriebssignale erregt, um die Steuerventile 6, 6′ zu öffnen, damit die Maschine 1 eine geforderte zusätzliche Luftmenge erhält.

Die Kraftstoffeinspritzventile 12 werden zum Öffnen während einer dem be­ rechneten Wert der Ventilöffnungsperiode entsprechenden Zeitperiode erregt, um Kraftstoff in die Ansaugleitung 3 einzuspritzen, so daß der Maschine 1 ein Luft/Kraftstoffgemisch in einem gewünschten Verhältnis zugeführt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine in der elektronischen Steuereinheit 5 der Fig. 1 enthaltene Schaltungsanordnung. Das TDC-Signal von dem Sensor 14 für die Drehzahl wird einem Wellenformer 501, in dem seine Impulswellenform geformt wird, und dann sowohl einem Zentralprozessor 503 als auch einem Me-Wert-Zäher 502 zugeführt. Der Me-Wert-Zähler 502 zählt das Zeitintervall zwischen einem vorangehenden bzw. früheren Impuls des TDC-Signals und einem gegenwärtigen Impuls dieses Signales, das an ihn vom Sensor 14 eingegeben wird. Der gezählte Wert Me ist daher proportional zum reziproken Wert der Ist-Drehzahl Ne der Maschine. Der Me-Wert-Zähler 502 liefert den gezählten Wert Me an den Zentralprozessor 503 über einen Datenbus 510.

Die Spannungspegel der Ausgangssignale vom Sensor 17 für die Drosselventilöffnung R TH vom Sensor 16 für den absoluten Druck PBA des Ansaugrohres, vom Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur TW der Maschine sowie vom Sensor 20 für den Atmosphärendruck PA usw. werden durch eine Pegelverstelleinheit 504 auf einen vorbestimmten Spannungspegel verschoben und dann einem Analog-Digital-Wandler 506 über einen Multiplexer 505 zugeführt. Der Analog-Digital-Wandler 506 wandelt analoge Ausgangssignale von diesen Sensoren sukzessive in digitale Signale um und führt diese dem Zentralprozessor 503 über den Datenbus 510 zu.

Die Signale von den Schaltern 19 der elektrischen Einrichtungen 18, dem Starterschalter 23 usw. werden durch eine Pegelverstelleinheit 512 auf einen vorbestimmten Spannungspegel verschoben, dann in entsprechende digitale Signale durch einen Daten-Eingangskreis 513 umgewandelt und dem Zentralprozessor 503 über den Datenbus 510 zugeführt.

Mit dem Zentralprozessor 503 sind außerdem über den Datenbus 510 ein Festwertspeicher (ROM-Speicher) 507, ein Speicher mit wahlreiem Zugang (RAM-Speicher) 508 und Antriebskreise 509, 511 und 514 verbunden. Der RAM-Speicher 508 speichert zeitweise verschiedene berechnete Werte vom Zentralprozessor 503, während der ROM-Speicher 507 Steuerprogramme usw. speichert, die in dem Zentralprozessor 503 ausgeführt werden.

Der Zentralprozessor 503 führt die in dem ROM-Speicher 507 gespeicherten Steuerprogramme aus, um Betriebszustände der Maschine, wie beispielsweise einen Startzustand, und die Belastung der Maschine auf der Basis der zuvor genannten verschiedenen Betriebsparametersignale der Maschine zu bestimmen. Der Zentral­ prozessor 503 wählt ferner die Betriebsart des ersten und zweiten Steuer­ ventiles 6, 6′ zur Steuerung der Zusatzluftmenge aus und berechnet sowohl das Tastverhältnis bzw. den Arbeitszyklus, d. h. die relative Einschaltdauer DOUT der Ventilöffnung, für das erste Steuerventil 6 als auch die Ventilöffnungsperiode für die Kraftstoffeinspritzventile 12. Dann liefert der Zentralprozessor 503 Steuersignale, die der ausgewählten Betriebsart und dem berechneten Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung entsprechen an die Antriebskreise 511, 514 über den Datenbus 510.Der Zentralprozessor 503 liefert auch ein Steuersignal, das dem berechneten Wert der Ventil­ öffnungsperiode für die Kraftstoffeinspritzventile 12 entspricht, an den Antriebskreis 509 über den Datenbus 510.

Der Antriebskreis 509 spricht auf das an ihn angelegte Steuersignal an, um Antriebsimpulse an die Kraftstoff­ einspritzventile 12 zu deren Erregung anzulegen, während die Antriebskreise 511, 514 auf ihre Steuersignale ansprechen, um Antriebsimpulse an das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ anzulegen, um diese durch Einschalten/Ausschalten zu erregen.

Die Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines im Zentralprozessor 503 ausgeführten Programms zur Steuerung des ersten und zweiten Steuerventiles 6, 6′.

Dieses Programm wird ausgeführt, nachdem der Zündschalter 22 eingeschaltet wurde, um die elektronische Steuereinheit 5 zu initialisieren Schritt 1). Es wird mit den Schritten gestartet, die dem Eingangspunkt A folgen und die synchron mit der Erzeugung des TDC-Signales ausgeführt werden. Das TDC-Signal von dem Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine wird beim Schritt 2) an die elektronische Steuereinheit 5 geliefert. Dann wird beim Schritt 3) zuerst bestimmt, ob die Maschine in einem Anlaßzustand arbeitet. Diese Bestimmung kann beispielsweise dadurch ausgeführt werden, daß bestimmt wird, ob die Drehzahl Ne der Maschine kleiner als die Anlaß­ drehzahl NCR (z. B. 400 U/min) ist oder nicht und ob sich der Starterschalter 23 der Fig. 1 in einem Einschaltzustand befindet oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 3) "Ja" lautet, d. h. wenn die Maschine angelassen wird, schreitet das Programm zum Schritt 4) fort, um die Steuerung im völlig geöffneten Betrieb bzw. im Betrieb mit der vollen Öffnung auszuführen, in dem der Maschine 1 zusätzliche Luft zugeführt wird, um das Starten der Maschine zu erleichtern und um es zu ermöglichen, daß die Drehzahl der Maschine schnell bzw. sofort die Leerlaufdrehzahl erreicht. Während der Steuerung im Betrieb mit der vollen Öffnung werden das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ in Übereinstimmung mit der in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck ausgewählten Betriebsart selektiv betätigt, wie nachfolgend ausführlich erläutert wird.

Jede der Fig. 5 bis 8 zeigt ein Zeitdiagramm, das Änderungen der Betriebszustände des ersten und zweiten Steuerventiles 6, 6′ und des Steuerventiles 10 für den schnellen Leerlauf sowie die zeitliche Änderung der Drehzahl der Maschine nach dem Schließen des Zündschalters 22 bis zu dem Zeitpunkt zeigt, zu dem sich die Art der Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft von der Steuerung des Betriebes mit der vollen Öffnung (die beim Anlassen der Maschine bewirkt wird) zur Steuerung des schnellen Leerlaufes (der beim Aufwärmen der Maschine bewirkt wird) und dann zur automatischen Leerlaufsteuerung verschiebt, die beim Leerlauf der Maschine nach der Beendigung des Warmlaufzustandes bewirkt wird). Bei der Fig. 5 ist der Atmosphärendruck PA größer als ein vorbestimmter Wert PADX 3 (z. B. 760 mmHg) oder gleich diesem vorbestimmten Wert. Bei der Fig. 6 ist der Atmosphärendruck PA kleiner als der vorbestimmte Wert PADX 3 und außerdem gleichzeitig größer als ein weiterer vor­ bestimmter Wert PADX 2 (z. B. 670 mmHg) oder gleich diesem. Bei der Fig. 7 ist der Atmosphärendruck PA kleiner als der weitere vorbestimmte Wert PADX 2 und gleichzeitig größer als noch ein weiterer vorbestimmter Wert PADX 1 (z. B. 610 mmHg) oder gleich diesem. Schließlich ist bei der Fig. 8 der Atmosphärendruck PA kleiner als der letztere vorbestimmte Wert PADX 1.

Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 3) der Fig. 4 "Nein" lautet, d. h., wenn die Maschine den Anlaßzustand verlassen hat, schreitet das Programm zu den Schritten 5), 6) und 7) fort, bei denen eine Bestimmung getroffen wird, ob eine Zeitperiode tIU abgelaufen ist oder nicht, seitdem zum ersten Mal bestimmt wurde, daß die Maschine den Anlaßzustand verlassen hat. Dies bedeutet, daß beim Schritt 5) bestimmt wird, ob die Maschine in der unmittelbar vorhergehenden Schleife angelassen wurde. Wenn die Antwort "Ja" lautet, wird der Schritt 6) ausgeführt, um die Zeitperiode tIU auf einen Wert einzustellen, der der Kühlwassertemperatur TW der Maschine entspricht, wie nachfolgend erläutert wird. Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 5) "Nein" lautet, d. h., wenn der Wert der Zeitperiode tIU bereits eingestellt worden ist, schreitet das Programm zum Schritt 7) fort, um zu bestimmen, ob die Zeitperiode tIU abgelaufen ist oder nicht, seitdem der Betrieb der Maschine den Anlaufzustand verlassen hat. Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 7) "Nein" lautet, d. h., wenn die Zeitperiode tIU nicht abgelaufen ist, schreitet das Programm zum Schritt 4) fort, um die Steuerung des Betriebes der vollen Öffnung (c in den Fig. 5 bis 8) weiter auszuführen. Wenn bestimmt wird, daß die Zeitperiode tIU abgelaufen ist, schreitet das Programm zum Schritt 8) fort.

Die ununterbrochene Ausführung der Steuerung des Betriebes mit der vollen Öffnung während der Zeitperiode tIU, selbst nach Beendigung des Anlassens der Maschine, erfolgt aus dem folgenden Grund:

Unmittelbar nach der Beendigung eines Anlaßzustandes wird gewöhnlich ein nicht dargestellter Dynamo der Maschine betrieben, um die Batterie der Maschine, deren Spannung infolge des Betriebes des Starters abgefallen ist, zu laden, um wieder eine richtige bzw. geeignete Batteriespannung herzustellen. Der Betrieb des Dynamos stellt eine Last an der Maschine dar, die einen Abfall der Leerlaufdrehzahl der Maschine bewirkt, wodurch die Betriebsstabilität der Maschine nachteilig beeinflußt wird. Aus diesem Grunde wird die Zufuhr der zusätzlichen Luft an die Maschine während der Zeitperiode tIU fortgesetzt, von der angenommen wird, daß sie der Zeitperiode des Betriebes des Dynamos unmittelbar nach der Beendigung des Anlaßbetriebes entspricht. Die Leerlaufdrehzahl der Maschine wird so auf einem Wert gehalten, der größer als der Sollwert für die Steuerung der Leerlaufdrehzahl im Rückkopplungsbetrieb ist. Dadurch wird ein stabiler Leerlaufbetrieb der Maschine erhalten. Wenn die Temperatur der Maschine klein ist, kann die auf diese Weise vergrößerte Leerlaufdrehzahl zu einem schnellen bzw. plötzlichen Anstieg der Temperatur der Zylinderwände der Maschine führen, wodurch eine stabile bzw. beständige Verbrennung in den Zylindern sichergestellt wird. Wenn andererseits die Kühlwassertemperatur der Maschine beim Start der Maschine hoch ist, können Blasen in den Röhren des Kraftstoffzufuhrsystems entstehen, die den Leerlaufbetrieb der Maschine instabil machen. Die vergrößerte Leerlaufdrehzahl kann auch dazu beitragen, Blasen im Kraftstoffzufuhrsystem schnell bzw. sofort zu entfernen, um dadurch eine stabile Steuerung der Drehzahl der Maschine sicherzustel­ len.

Die Einstellung der Zeitperiode tIU beim Schritt 6) der Fig. 4 erfolgt unter Anwendung einer Tabelle für die Beziehung zwischen der Kühlwassertemperatur TW der Maschine und der Zeitperiode tIU (Fig. 9). Entsprechend der Tabelle wird die Zeitperiode tIU auf einen konstanten Wert tIU 0 (z. B. 5 s) eingestellt, wenn die Kühl­ wassertemperatur TW der Maschine kleiner als ein vorbestimmter Wert TWIU 1 (z. B. 40°C) ist. Wenn die Kühlwassertemperatur der Maschine ansteigt, wird die Zeitperiode tIU schrittweise auf kleinere Werte eingestellt. Wenn die Kühlwassertemperatur TW der Maschine größer als ein vorbestimmter Wert TWIU 3 (z. B. 80°C) ist, wird die Zeit­ periode tIU auf einen konstanten Wert tIU 3 (z. B. 4 s) eingestellt.

Beim Schritt 8) der Fig. 4 wird bestimmt, ob die Kühl­ wassertemperatur TW der Maschine größer als ein vorbestimmter Wert TWAIC 0 (z. B. 50°C) ist oder nicht. Dieser vorbestimmte Wert TWAIC 0 wird auf einen Wert eingestellt, der kleiner als der obige Wert ist, bei dem das Steuerventil 10 für den schnellen Leerlauf unwirksam gemacht wird (z. B. 60°C), wobei Änderungen der Betriebscharakteristiken zwischen zu verwendenden Steuerventilen für den schnellen Leerlauf in Betracht gezogen werden. Aus diesem Grunde bedeutet ein negative Antwort auf die Frage des Schrittes 8), daß das Steuerventil 10 für den schnellen Leerlauf dann bereits arbeitet und daß die Maschine daher in einem Warmlaufzustand arbeitet. Bei dieser Gelegenheit schreitet das Programm zum Schritt 9) fort, um die Steuerung des schnellen Leerlaufes (c in den Fig. 5 bis 8) auszuführen, bei dem Zufuhr der zusätzlichen Luft zur Maschine ausgeführt wird, so daß die Drehzahl der Maschine oberhalb der normalen Drehzahl gehalten wird, um einen Stillstand bzw. ein Abwürgen der Maschine zu verhindern und das Aufwärmen der Maschine schnell bzw. sofort zu vollenden. Dies wird nachfolgend ausführlicher erläutert.

Wenn das Ergebnis der Bestimmung des Schrittes 8) zu einer bejahenden Antwort führt, schreitet das Programm zur Ausführung der automatischen Leerlaufsteuerung zum Schritt 10 fort. Entsprechend der automatischen Leerlaufsteuerung wird eine Soll-Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von den durch die elektrischen Einrichtungen 18 usw. bewirkten elektrischen Lasten eingestellt und die Menge der zusätzlichen Luft wird im Rückkopplungsbe­ trieb derart gesteuert, daß die Ist-Drehzahl der Maschine auf der Soll-Leerlaufdrehzahl gehalten wird, um dadurch die Betriebsstabilität der Maschine während des Leerlaufbetriebes zu verbessern und ein Abwürgen bzw. einen Stillstand der Maschine zu verhindern, wenn die Maschine in einem Leerlaufzustand verlangsamt wird, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird.

Die Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Ausführung der Steuerung des Betriebes bei der vollen Öffnung, die beim Schritt 4) der Fig. 4 ausgeführt wird.

Zuerst wird beim Schritt 1) bestimmt, ob der ermittelte Wert des Atmosphärendruckes PA größer als der vorbestimmte Wert PADX 3 (z. B. 760 mmHg) oder gleich diesem Wert ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" lautet, werden das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ beim Schritt 2) entsprechend der Betriebsart II gesteuert. Dies bedeutet, daß das erste Steuerventil 6 betätigt wird, wobei sein Ventilöffnungsverhältnis DOUT auf 100% eingestellt wird, wohingegen das zweite Steuerventil 6′ unwirksam geschaltet wird (d+e der Fig. 5), wie in der Tabelle I dargestellt ist.

Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 1) "Nein" lautet, schreitet das Programm zum Schritt 3) fort, um zu bestimmen, ob der ermittelte Druckwert PA größer als der vorbestimmte Wert PADX 2 (z. B. 670 mmHg) oder gleich diesem Wert ist oder nicht. Wenn die Bestimmung beim Schritt 3) eine bejahende Antwort ergibt, d. h., wenn der ermittelte Druckwert PA kleiner als der vorbestimmte Wert PADX 3 und gleichzeitig größer als der weitere vorbestimmte Wert PADX 2 oder gleich diesem Wert (d. h. PADX 3<PA≧PADX 2) ist, wird der Schritt 4) ausgeführt, um die Steuerventile 6, 6′ entsprechend der Betriebsart III zu steuern. Dies bedeutet, daß das erste Steuerventil 6 unwirksam gemacht wird, während das zweite Steuerventil 6′ allein betätigt wird (d+e der Fig. 6).

Wenn der ermittelte Druckwert PA kleiner als der vorbestimmte Wert PADX 2 (d. h. PA<PADX 2) ist, schreitet das Programm zum Schritt 5) fort, um die Steuerventile 6, 6′ entsprechend der Betriebsart IV zu steuern. Dies bedeutet, daß sowohl das erste als auch das zweite Steuerventil 6, 6′ betätigt werden (d+e der Fig. 7 und 8).

Auf diese Weise wird der Maschine 1 eine Menge von zusätzlicher Luft zugeführt, die vergrößert wird, wenn der Atmosphärendruck PA abnimmt. Dadurch wird es nach der Beendigung des Anlassens der Maschine erleichtert, daß der Betrieb der Maschine den Anlaßzustand verläßt und daß die Drehzahl der Maschine oberhalb einer normalen Leerlaufdrehzahl gehalten wird (g in den Fig. 5 bis 8).

Die Fig. 11 zeigt einen Ablaufplan eines Programms zur Ausführung der Steuerung des schnellen Leerlaufes, die beim Schritt 9 in der Fig. 4 durchgeführt wird.

Zuerst wird beim Schritt 1) bestimmt, ob der ermittelte Druckwert PA größer oder gleich dem vorbestimmten Wert PADX 3 (760 mmHg) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" lautet, wird der Schritt 2) ausgeführt, um den Wert einer Programmvariablen NFD auf Null einzustellen, die für die automatische Leerlaufsteuerung angewendet wird, wie nachfolgend beschrieben werden wird. Dann werden die Steuerventile 6, 6′ entsprechend der Betriebsart I (Schritt 3)) gesteuert. In der Betriebsart I werden sowohl das erste als auch das zweite Steuerventil 6, 6′ unwirksam geschaltet (d+e der Fig. 5), wie in der Tabelle I gezeigt ist. Dies erfolgt des­ halb, weil das Ventil 10 für die Steuerung des schnellen Leerlaufes so entworfen ist, daß es an die Maschine eine Menge zusätzlicher Luft liefert, die in einem Zustand mit Standard-Atmosphärendruck (Referenz-Atmosphärendruck) für die Maschine erforderlich ist. Aus diesem Grunde ist es nicht nötig, der Maschine zusätzliche Zusatzluft über das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ zuzuführen, wenn er ermittelte Druckwert PA einen Wert annimmt, der nahe diesem Referenz-Atmosphärendruck, aber oberhalb des vorbestimmten Werts PADX 3 liegt.

Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 1) "Nein" lautet, wird der Schritt 4) ausgeführt, um zu bestimmen, ob der ermittelte Druckwert PA größer oder gleich dem vorbestimmten Wert PADX 2 (670 mmHg) ist oder nicht. Wenn beim Schritt 4) eine bejahende Antwort erhalten wird, d. h., wenn der ermittelte Druckwert PA kleiner als der vorbestimmte Wert PADX 3 und gleichzeitig größer oder gleich dem vorbestimmten Wert PADX 2 (d. h. PADX 3<PA≧PADX 2) ist, schaltet das Programm zum Schritt 5) fort, um den Wert der Programmvariablen NFD auf 1 einzustellen. Dann werden das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ entsprechend der Betriebsart II (d+e der Fig. 6) beim Schritt 6) gesteuert.

Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 4) "Nein" lautet, wird eine Bestimmung getroffen, ob der ermittelte Druckwert PA größer oder gleich dem vorbestimmten Wert PADX 1 (z. B. 610 mmHg) ist oder nicht (Schritt 7)). Wenn die Antwort "Ja" lautet, d. h. wenn der ermittelte Druckwert PA kleiner als der vorbestimmte Wert PADX 2 und gleichzeitig größer oder gleich dem vorbestimmten Wert PADX 1 (d. h. PADX 2<PA≧PADX 1) ist, schaltet das Programm zum Schritt 8) fort, um den Wert der Programmvariablen NFD wie beim Schritt 5) auf 1 einzustellen. Dann werden das erste und zweite Steuerventil 6, 6′ entsprechend der Betriebsart III (d+e der Fig. 7) beim Schritt 9) ge­ steuert.

Wenn die Bestimmung beim Schritt 7) eine negative Antwort ergibt, d. h., wenn er ermittelte Druckwert PA kleiner als der vorbestimmte Wert PADX 1 ist, wird der Schritt 10) ausgeführt, um zu bestimmen, ob der ermittelte Wert der Kühlwassertemperatur TW der Maschine kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert TWFD (z. B. 40°C) ist oder nicht, der kleiner als der zuvor genannte vorbestimmte Wert TWAIC 0 (z. B. 50°C) ist. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 10) "Ja" lautet (d. h. TW≦TWFD), schreitet das Programm zum Schritt 11) fort, um den Wert der Programmvariablen NFD auf 1 einzustellen. Dann werden die Steuerventile 6, 6′ entsprechend der Betriebsart IV (d+e der Fig. 8) gesteuert (Schritt 12)). Wenn beim Schritt 10) bestimmt wird, daß der ermittelte Temperaturwert TW der Maschine größer als der vorbestimmte Wert TWFD ist, werden die Schritte 8) und 9) ausgeführt (Zeitintervalle t 1 bis t 2 von d und e in Fig. 8). Die Gründe dafür, daß die Betriebsart der Steuerventile 6, 6′ von der Betriebsart IV zur Betriebsart III geändert wird, wenn die Kühlwassertemperatur TW der Maschine den vorbestimmten Wert TWFD während der Steuerung des schnellen Leerlaufes in einem Zustand überschreitet, in dem der Atmosphärendruck unterhalb des vorbestimmten Werts PADX 1 liegt, sind die folgenden: Wenn die Kühlwassertemperatur TW der Maschine während der Steuerung des schnellen Leerlaufes ansteigt, bewegt sich der Ventilkörper 10 a des Steuerventiles 10 für den schnellen Leerlauf in Richtung auf seine geschlossene Position (f in Fig. 8), wodurch eine schrittweise Abnahme der Drehzahl Ne der Maschine (g in Fig. 8) bewirkt wird. Wenn die Kühlwassertemperatur TW der Maschine den vorbestimmten Wert TWAIC 0 erreicht, wird entschieden, daß der Warmlaufzustand der Maschine beendet ist. Demgemäß wird die Steuerart für die zusätzliche Luftmenge von der Steuerung des schnellen Leerlaufes zur automatischen Leerlaufsteuerung (Punkt t 2 von c in Fig. 8) verschoben. Gewöhnlich hat sich die Drehzahl Ne der Maschine zur Zeit t 2 des Umschaltens von der Steuerung des schnellen Leerlaufes zur automatischen Leerlaufsteuerung auf einen Wert in der Nähe der normalen Leerlaufdrehzahl der Maschine verringert. Daher kann, wenn das zweite Steuerventil 6′ zur Umschaltzeit t 2 unwirksam geschaltet wird, ein großer Abfall der Drehzahl Ne der Maschine stattfinden, wodurch dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt wird. Aus diesem Grunde wird zuvor das erste Steuerventil 6, das eine kleinere Zusatzluftmenge liefert, zur Umschaltzeit t 1 unwirksam geschaltet (Betriebsart III), wenn die Kühlwassertemperatur TW der Maschine den vorbestimmten Wert TWFD erreicht und wenn die Drehzahl Ne der Maschine sehr viel größer als die normale Leerlaufdrehzahl (Punkt t 1 in Fig. 8) ist, so daß kein Stillstand bzw. Abwürgen der Maschine erfolgen kann. Danach wird das erste Steuerventil 6 betätigt, während gleichzeitig das zweite Steuerventil 6′ unwirksam geschaltet wird (Betriebsart 0), wenn die Kühlwassertemperatur TW der Maschine den vorbestimmten Wert TWAIC 0 erreicht (Punkt t 2 in Fig. 8). Dadurch wird eine plötzliche Änderung der zugeführten Menge der zusätzlichen Luft und daher auch ein abrupter Abfall der Drehzahl der Maschine verhindert.

Wenn die Steuerung in der Betriebsart IV ohne ein Umschalten der Betriebsart zum Zeitpunkt t 1 ununterbrochen ausgeführt wird, nimmt die Drehzahl Ne der Maschine entlang einer Betriebslinie ab, die durch die unterbrochene Linie g in Fig. 8 dargestellt ist. Es wird somit eine zusätzliche Kraftstoffmenge erforderlich, die dem schraffierten Bereich A in Fig. 8 entspricht, so daß der Kraft­ stoffverbrauch der Maschine vergrößert wird und daher die Emissionscharakteristiken der Maschine nachteilig be­ einträchtigt werden.

Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms zur Ausführung einer automatischen Leerlaufsteuerung, die beim Schritt 10) der Fig. 4 ausgeführt wird.

Entsprechend der automatischen Leerlaufsteuerung werden die Steuerventile 6, 6′ in der Betriebsart 0 gesteuert, in der das Tastverhältnis der Ventilöffnung des ersten Steuerventils 6 gesteuert wird, während das zweite Steuerventil 6′ unwirksam geschaltet ist, wie zuvor bereits erläutert wurde.

Zunächst wird bei Schritt 1) eine Bestimmung getroffen, ob der vom ME-Wert-Zähler 502 in Fig. 3 gelieferte Zählwert Me, der proportional zum reziproken Wert der Ist-Drehzahl Me der Maschine ist, größer oder gleich einem Wert MA ist oder nicht, der dem reziproken Wert eines vorbestimmten Wertes NA (z. B. 1500 U/min) entspricht, der größer ist als die Soll-Leerlaufdrehzahl ist. Wenn die Antwort "Nein" lautet (d. h. ME<Ma), d. h. die Drehzahl Ne der Maschine größer als die vorbestimmte Drehzahl NA ist, schreitet das Programm zum Schritt 2) fort, um das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung des ersten Steuerventiles 6 auf 0 einzustellen (was nachfolgend als "Betrieb zur Beendigung der Zufuhr" bezeichnet wird), weil keine Gefahr besteht, daß die Maschine abgewürgt wird bzw. zum Stillstand kommt oder Vibrationen der Maschine entstehen, usw., was eintreten könnte, wenn die Drehzahl Ne der Maschine kleiner als die vorbestimmte Drehzahl MA ist.

Wenn die Anwort auf die Frage beim Schritt 1) "Ja" lautet (d. h. Me≧MA), d. h., wenn die Drehzahl Ne der Maschine kleiner oder gleich der vorbestimmten Drehzahl NA ist, wird der Schritt 3) ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Ventilöffnung R TH des Drosselventiles 21 kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert R IDL ist oder nicht, der als gleich einer im wesentlichen geschlossenen Position angesehen werden kann. Wenn die Bestimmung beim Schritt 3) eine negative Antwort liefert, schreitet das Programm zum Schritt 2) fort, um den Betrieb zur Beendigung der Zuführung auszuführen, wohingehend der Schritt 4) ausgeführt wird, wenn eine positive Antwort erhalten wird, um die Werte MH und MI einzustellen, die jeweils den reziproken Werten eines oberen Grenzwertes NH und eines unteren Grenzwertes NL der Soll-Leerlaufdrehzahl entsprechen. Der obere und untere Grenzwert NH, NL werden in Abhängigkeit von den Werten der Betriebsparametersignale der Maschine, die die Kühlwassertemperatur TW der Maschine und die Belastungszustände der Maschine, wie beispielsweise den Betriebszustand der Klimaanlage, anzeigen, auf geeignete Werte eingestellt, um einen stabilen Leerlaufbetrieb der Maschine sicherzustellen.

Dann wird bei den Schritten 5 und 5′ bestimmt, ob die Steuerung des schnellen Leerlaufes oder die Steuerung des Betriebes bei der vollen Öffnung in der unmittelbar vorhergehende Schleife ausgeführt worden ist oder nicht. Wenn eine der Bestimmungen bei den Schritten 5, 5′ eine bejahende Antwort liefert, schreitet das Programm zum Schritt 9) fort, um das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung des ersten Steuerventiles 6 im Rückkopplungsbetrieb zu berechnen, wie nachfolgend ausführlich erkläutert wird. Wenn andererseits die Bestimmung bei den Schritten 5, 5′ negative Antworten liefern, wird der Schritt 6) ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Wert zum reziproken Wert der Drehzahl Ne der Maschine proportionale Wert Me größer oder gleich dem beim Schritt 4) eingestellten oberen Grenzwert MH ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 6) "Nein" lautet (d. h. Me<MH), d. h. wenn die Drehzahl Ne der Maschine größer als der obere Grenzwert NH der Soll- Leerlaufdrehzahl ist, wird beim Schritt 7) bestimmt, ob die Steuerung des Rückkopplungsbetriebes in der unmittelbar vorhergehenden Schleife ausgeführt wurde oder nicht. Wenn die Bestimmung beim Schritt 7) eine negative Antwort liefert, wird entschieden, daß die Maschine in einem Zustand arbeitet, in dem eine Steuerung des Ver­ langsamungsbetriebes bewirkt werden sollte. Dementsprechend schreitet das Programm zum Schritt 8) fort, um das Tastverhältnis DOUT des ersten Steuerventiles 6 für die Steuerung im Verlangsamungsbetrieb zu berechnen. Die Berechnung des Tastverhältnisses DOUT der Ventilöffnung im Verlangsamungsbetrieb wird beispielsweise dadurch ausgeführt, daß ein Wert DE, der in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der elektrischen Einrichtungen 18 bestimmt worden ist, zu einem vorbestimmten Wert DX, auf den nachfolgend noch Bezug genommen wird, hinzuaddiert wird, um die Summe als Wert des Tastverhältnisses DOUT der Ventilöffnung zu erhalten.

Die Fig. 14 zeigt ein Beispiel einer Tabelle der Beziehung zwischen dem vorbestimmten Wert DX und dem Atmosphärendruck PA. Wie in der Figur dargestellt ist, sind eine Reihe von z. B. vier Bereichen des Atmosphärendruckes PA, d. h. ein erster Bereich (PA<PADX 1 (z. B. 610 mmHg)), ein zweiter Bereich (PADX 1≦PA<PADX 2 (z. B. 670 mmHg)), ein dritter Bereich (PADX 2≦PA<PADX 3 (z. B. 740 mmHg)) und ein vierter Bereich (PA≦PADX 3), vor­ gesehen, während der Wert DX auf einen von vier konstanten Werten DX 1 (z. B. 80%), DX 2 (z. B. 40%), DX 3 (z. B. 30%) und DX 4 (z. B. 20%) eingestellt wird, der jeweils für den ersten, zweiten, dritten und vierten Bereich anzuwenden ist, so daß der Wert DX bei einer Zunahme des Atmosphärendruckes PA abnimmt. Diese Werte DX 1, DX 2, DX 3 und DX 4 sind in dem ROM-Speicher 507 gespeichert. Aus diesem Grunde wird, wenn der Atmosphärendruck PA abnimmt, wenn die Maschine in größere Höhen gelangt, der Wert DX und demgemäß das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung auf größere Werte eingestellt, um die Menge der der Maschine zugeführten zusätlichen Luft zu vergrößern.

Auf diese Weise wird, wenn die Drehzahl Ne der Maschine kleiner als der vorbestimmte Wert NA und gleichzeitig größer als der obere Grenzwert NH der Soll- Leerlaufdrehzahl ist, während die Maschine bei völlig geschlossenem Drosselventil verlangsamt wird, das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung des ersten Steuerventiles im Verlangsamungsbetrieb berechnet. Hierdurch kann ein abrupter Abfall der Drehzahl der Maschine selbst in dem Fall verhindert werden, in dem die Kupplung bei der Verlangsamung der Maschine ausgerückt wird. Dadurch wird ein Stillstand bzw. Abwürgen der Maschine verhindert, das durch eine Verzögerung der Zufuhr von zusätzlicher Luft während der folgenden Steuerung im Rückkopplungsbetrieb verursacht wird, die eingeleitet wird, wenn die Drehzahl Ne der Maschine kleiner als der obere Grenzwert NH wird.

Wenn die Bestimmung beim Schritt 6 der Fig. 12 eine bejahende Antwort (d. h. Me≧Mh) liefert, d. h. wenn die Drehzahl Ne der Maschine kleiner als der obere Grenzwert NH der Soll-Leerlaufdrehzahl wird, schaltet das Programm zum Schritt 9) fort, um das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung für die Steuerung im Rückkopplungsbetrieb zu berechnen. Dieser Schritt 9) wird auch ausgeführt, wenn die Bestimmung beim Schritt 7) eine bejahende Antwort ("Ja") liefert. Dies bedeutet, daß, wenn die Steuerung im Rückkopplungsbetrieb in der unmittelbar vorhergehenden Schleife ausgeführt wurde die Drehzahl der Maschine Ne einmal unter den oberen Grenzwert NH der Soll- Leerlaufdrehzahl abfällt, die Menge der zusätzlichen Luft fortwährend im Rückkopplungsbetrieb selbst dann gesteuert wird, wenn die Drehzahl Ne der Maschine den oberen Grenzwert NH überschreitet, solange das Drosselventil 21 völlig geschlossen bleibt.

Der Zentralprozessor 503 liefert dann an den Antriebskreis 511 in Fig. 3 ein Steuersignal, das dem Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung entspricht, das bei den Schritten 2), 8) oder 9) bestimmt wurde, um das erste Steuerventil 6 während einer dem Tastverhältnis DOUT ensprechenden Zeitperiode zu öffnen (Schritt 10).

Die Fig. 13 zeigt ein Ablaufdiagramm der Art zur Berechnung des Tastverhältnisses DOUT der Ventilöffnung des ersten Steuerventiles 6 im Rückkopplungsbetrieb, die beim Schritt 9 in Fig. 12 ausgeführt wird. Das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung des ersten Steuerventiles 6 wird als die Summe von Werten eines Termes DPIn des Rückkopplungsbetriebes und eines Termes DE der elektrischen Last berechnet, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird. Der Wert des Termes DPIn des Rückkopplungsbetriebes wird als die Summe eines Wertes des Termes DPIn-1 des Rückkopplungsbetriebes, der in der unmittelbar vorhergehenden Schleife bestimmt wurde, eines Wertes eines Termes KI Δ M der Integrationssteuerung und eines Termes KP ΔΔ M der Proportionalsteuerung erhalten.

Zuerst wird beim Schritt 1 bestimmt, ob die Steuerung im Rückkopplungsbetrieb in der unmittelbar vorhergehenden Schleife ausgeführt wurde oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" lautet, schreitet das Programm zum Schritt 2) fort, in dem eine Bestimmung getroffen wird, ob die Steuerung des Betriebes bei der vollen Öffnung in der unmittelbar vorhergehenden Schleife ausgeführt wurde oder nicht. Wenn die Steuerung des Betriebes der vollen Öffnung in der unmittelbar vorhergehenden Schleife ausgeführt wurde, bedeutet dies, daß der Term DPIn des Rückkopplungsbetriebes in dieser Schleife nicht berechnet wurde. Bei dieser Gelegenheit wird der Wert der Programmvariablen NFD beim Schritt 3) auf Null zurückgesetzt. Dann wird der Term DPIn-1 des Rückkopplungsbetriebes auf 100% gesetzt (Schritt 4).

Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 2) "Nein" lautet, wird der Schritt 5) ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Wert der Programmvariablen NFD, die während der Steuerung des schnellen Leerlaufes eingestellt wurde (Fig. 11), gleich 1 ist oder nicht. Eine bejahende Bestimmung beim Schritt 5) bedeutet, daß wenigstens eines der beiden Steuerventile 6, 6′ während der Steuerung des schnellen Leerlaufes betätigt war, und es werden bei dieser Gelegenheit die Schritte 3) und 4) ausgeführt, um den Wert des Termes DPIn-1 des Rückkopplungsbetriebes auf 100% einzustellen.

Wenn andererseits die Antwort auf die Frage des Schrittes 5) "Nein" lautet, d. h., wenn die automatische Leerlaufsteuerung nach der Ausführung der Steuerung des schnellen Leerlaufes im Zustand eines Atmosphärendruckes, der oberhalb des vorbestimmten Werts PADX 3 (740 mmHg) liegt, eingeleitet wird oder wenn die Steuerung im Rückkopplungsbetrieb beim Schritt 9) in Fig. 12 auf die Steuerung im Verlangsamungsbetrieb beim Schritt 8) folgend bewirkt wird, wird der Wert des Termes DPIn-1 des Rückkopplungsbetriebes auf den vorbestimmten Wert DX beim Schritt 6) eingestellt.

Wenn die Bestimmung beim Schritt 1) eine bejahende Antwort liefert, d. h., wenn die Steuerung im Rückkopplungsbetrieb in der unmittelbar vorhergehenden Schleife und auch in der vorliegenden Schleife ausgeführt wurde, schreitet das Programm zum Schritt 7) fort, um als den Wert des Termes DPIn-1 des Rückkopplungsbetriebes einen Wert des Termes DPIn-1 des Rückkopplungsbetriebes anzuwenden, der in der vorhergehenden Schleife angewendet wurde.

Dann schreitet das Programm zum Schritt 8) fort, in dem Werte des Terms KI Δ M der Integral- bzw. Integrationssteuerung und des Termes KP ΔΔ M der Proportionalsteuerung zum Wert des Termes DPIn-1 des Rückkopplungsbetriebes hinzuaddiert werden, der bei dem Schritt 4), 6) oder 7) eingestellt wurde. Die sich ergebende Summe wird als der Wert DPI-n des Termes des Rückkopplungsbetriebes angewendet; der in der gegenwärtigen Schleife anwendbar ist. Der Wert des Termes KI Δ M der Integralsteuerung wird als ein Produktwert berechnet, der durch Multiplizieren mit einem Betrag erhalten wird, um den die Ist-Drehzahl Ne der Maschine von dem durch den oberen und unteren Grenzwert NH, NL der Soll-Leerlaufdrehzahl bestimmten Drehzahlbereich der Maschine abweicht. Der Wert Δ Mn proportional zum reziproken Wert der Differenz zwischen der Ist-Drehzahl Ne der Maschine und dem oberen oder unteren Grenzwert NH, NL wird hierbei mit einem konstanten Wert KI multipliziert. Der Wert KP ΔΔ M des Termes der Proportionalsteuerung ist ein Produktwert, der durch Multiplizieren eines Differenzwertes ΔΔ M zwischen dem Wert Δ Mn, der in der gegenwärtigen Schleife bestimmt wird, und einem Wert Δ Mn-1, der in der unmittelbar vorhergehenden Schleife bestimmt wurde, mit einem konstanten Wert KP erhalten wird. Wenn die Ist- Drehzahl Ne der Maschine in den Bereich fällt, der durch den oberen und unteren Grenzwert NH, NL der Soll- Leerlaufdrehzahl bestimmt wird, werden sowohl der Term KI Δ Mn der Integralsteuerung als auch der Term KP ΔΔ M der Proportionalsteuerung auf Null eingestellt. Dies bedeutet, daß bei dieser Gelegenheit der Wert des Termes DPIn des Rückkopplungsbetriebes, der in der gegenwärtigen Schleife anwendbar ist, auf denselben Wert eingestellt wird, wie derjenige, der in der unmittelbar vorhergehenden Schleife angewendeet wurde.

Zu dem bestimmten Wert PDIn des Termes des Rückkopplungs­ betriebes wird ein Wert des Termes der elektrischen Last hinzuaddiert und der sich ergebende Summenwert wird als das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung des ersten Steuerventiles 6 angewendet, das in der gegenwärtigen Schleife anwendbar ist (Schritt 9)). Der Wert des Termes DE der elektrischen Last wird auf einen Wert eingestellt, der der Größe der Maschinenlast entspricht, die durch die elektrischen Einrichtungen 18 angelegt wird. Selbst wenn das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung, das beim Schritt 9) berechnet wurde, einen Wert annimmt, der 100% überschreitet, wird das angewendete Ist-Tastverhältnis DOUT auf 100% eingestellt.

Wie oben festgestellt wurde, wird, wenn die automatische Leerlaufsteuerung unmittelbar nach der Beendigung der Steuerung des Betriebes bei der vollen Öffnung oder unmittelbar nach der Beendigung der Steuerung des schnellen Leerlaufes im Zustand eines niedrigen Atmosphärendruckes bewirkt wird, das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung auf 100% zur Zeit der Einleitung der automatischen Leerlaufsteuerung eingestellt und danach schrittweise verringert. Dadurch wird eine glatte Verschiebung der Drehzahl Ne der Maschine zur Soll-Leerlaufdrehzahl sichergestellt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung der einer Brennkraftmaschine (1) zugeführten Ansaugluftmenge, wobei die Maschine (1) eine Ansaugleitung (3), ein in der Ansaug­ leitung (3) angeordnetes Drosselventil (21), eine erste zusätzliche Luftleitung (8), die das Drosselventil (21) überbrückt, ein erstes Steuerventil (6) mit Ein/Aus- Schaltfunktion, das in der ersten zusätzlichen Luft­ leitung (8) angeordnet ist, um die Zufuhr von zusätzlicher Luft über die erste zusätzliche Luftleitung (8) zur Maschine (1) freizugeben oder zu unterbrechen, und eine zweite zusätzliche Luftleitung (8′), die das Drosselventil (21) überbrückt, und ein zweites Steuer­ ventil (6′) mit Ein/Aus-Schaltfunktion aufweist, um die Zufuhr von zusätzlicher Luft über die zweite zusätzliche Luftleitung (8′) zur Maschine (1) freizugeben oder zu unterbrechen, wobei der die Maschine (1) umgebende Atmosphärendruck (PA) ermittelt wird und der Betriebszustand der Maschine bestimmt wird, der die Steuerung der Ansaugluftmenge beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerventile (6, 6′) bei und unmittelbar nach dem Starten der Maschine im Anlaß- und Warmlaufzustand der Maschine derart selektiv gesteuert werden, daß die Summe der Öffnungsbereiche der beiden zusätzlichen Luftleitungen (8, 8′) auf einen der ermittelten zusätzlichen Luftmenge entsprechenden Wert eingestellt wird, und daß ausgehend von einem Referenz-Atmosphärendruck mit sinkendem Atmosphärendruck (PA) die Summe dieser Öffnungsbereiche vergrößert wird, derart, daß zunächst nur das erste Steuerventil (6), dann nur das zweite Steuerventil (6′) und schließlich beide Steuerventile (6, 6′) geöffnet sind, wobei das zweite Steuerventil (6′) eine größere Durchsatzkapazität als das erste Steuerventil (6) hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Steuerung der beiden Steuerventile (6, 6′) so lange erfolgt, bis eine vorbestimmte Zeitperiode (tIU) noch nicht abgelaufen ist, nachdem die Maschine (1) den Anlaßzustand verlassen hat, wobei die vorbestimmte Zeitperiode (tIU) eine Funktion der ermittelten Temperatur (TW) der Maschine (1) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Steuerventil (6, 6′) selektiv in Abhängigkeit von der Temperatur (TW) der Maschine (1) derart betätigt werden, daß die Summe der Öffnungsbereiche der ersten und zweiten zusätzlichen Luftleitung (8, 8′) abnimmt, wenn der ermittelte Wert der Temperatur (TW) der Maschine (1) zunimmt, solange der Wert des ermittelten Atmosphären­ druckes (PA) konstant bleibt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 zur Anwendung bei einer Maschine, die eine dritte zusätzliche Luftleitung (9), die das Drosselventil (21) überbrückt, und ein drittes Steuerventil (10) aufweist, das in der dritten zusätzlichen Luftleitung (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsbereich der dritten zusätzlichen Luftleitung (9) bei einer Abnahme der Temperatur (TW) der Maschine (1) vergrößert wird, um die Menge der über die dritte zusätzliche Luftleitung (9) der Maschine (1) zuzuführenden zusätzlichen Luft auf einen richtigen Wert zu steuern, wenn die Maschine (1) in einem Warmlaufzustand bei Referenz-Atmosphärendruck arbeitet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungsperiode des ersten Steuerventils (6) mit einem Tastverhältnis (DOUT) gesteuert wird, das der Differenz zwischen der Ist-Drehzahl (Ne) und einer Soll- Drehzahl der Maschine entspricht, wenn die Maschine (1) in einem Leerlaufzustand unmittelbar nach der Beendigung des Warmlaufbetriebes arbeitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Tastverhältnisses (DOUT) des ersten Steuerventils (6) eingeleitet wird, wenn der ermittelte Wert der Temperatur (TW) der Maschine (1) über einen vorbestimmten Wert zunimmt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anfangswert des Tastverhältnisses (DOUT) zum Öffnen des ersten Steuerventils (6) so eingestellt wird, daß die maximal mögliche Menge von zusätzlicher Luft über das erste Steuerventil (6) zugeführt wird, wenn der ermittelte Wert des Atmosphärendruckes (PA) kleiner als ein vorbestimmter Druckwert ist, und daß eine Menge von zusätzlicher Luft, die zwischen der maximal und der minimal möglichen Menge liegt, der Maschine (1) über das erste Steuerventil (6) zugeführt wird, wenn der ermittelte Wert des Atmosphärendruckes (PA) größer als der vorbestimmte Druckwert ist, wobei die Steuerung des Tastverhältnisses (DOUT) des ersten Steuerventils (6) mit diesem eingestellten Anfangswert des Tastverhältnisses (DOUT) eingeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Wert des ermittelten Atmosphärendruckes (PA) kleiner als ein vorbestimmter Druckwert und gleichzeitig der ermittelte Wert der Temperatur (TW) der Maschine (1) kleiner als ein vorbestimmter Temperaturwert ist, sowohl das erste als auch das zweite Steuerventil (6, 6′) betätigt werden, wohingegen dann, wenn der Atmosphärendruck (PA) kleiner als der vorbestimmte Druckwert und gleichzeitig der ermittelte Wert der Temperatur (TW) der Maschine (1) größer als der vorbestimmte Temperaturwert ist, nur das zweite Steuerventil (6′) be­ tätigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Temperaturwert (TWAICO) so eingestellt wird, daß er kleiner als ein weiterer eingestellter Temperaturwert ist, oberhalb von dem das dritte Steuerventil (10) völlig geschlossen ist.