DE3533900C2 - Einrichtung zum Regeln eines Leerlaufbetriebes eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln eines Leerlaufbetriebes eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Einrichtung zum Regeln eines Leerlaufbetrie­ bes eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors ist aus der EP 0 107 523 A2 bekannt. Diese bekannte Einrichtung umfaßt ebenfalls ein Regelsystem mit einer Schaltungsanordnung zur Bildung eines Mittelwertes von Drehzahldaten der betreffen­ den Brennkraftmaschine, ferner eine Einrichtung zum Erzeu­ gen einer Ziel-Drehzahl bzw. von Soll-Drehzahldaten, wobei diese Einrichtung aus einem Brennstoffregelrechner besteht. Der Drehzahl-Sollwert wird von dem Brennstoffregelrechner vorgegeben. Ferner enthält die bekannte Einrichtung auch Recheneinrichtungen, die einerseits auf die mittleren Dreh­ zahldaten und auf die Soll-Drehzahldaten ansprechen, um Re­ gelsignaldaten zu erzeugen, welche die Brennstoffmenge be­ treffen, die der Brennkraftmaschine zuzuführen ist, um da­ durch eine bestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine einzu­ stellen. Auch ist eine Steuereinrichtung vorhanden, die auf die Regeldaten anspricht, um die Drehzahl der Brennkraftma­ schine entsprechend einer geschlossenen Regelschleife zu regeln.

Aus der US-PS 4 441 471 ist ein Gerät zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein Istwert-Sollwert-Vergleich durchgeführt wird. Für den Regelvorgang werden verschiedene Parameter, wie beispiels­ weise die momentane Drehzahl, die zeitliche Steuerung, die Betriebsspannung, Betriebstemperatur und weitere variable Größen verwendet. Die Regelung selbst wird gemäß einem PID- Regelverhalten durchgeführt. Das bekannte Gerät umfaßt schließlich auch einen Grenzwertregler, der jeweils eine Maximalgrenze und eine Minimalgrenze hinsichtlich der Dreh­ zahleinstellung vorgibt, und zwar abhängig von den Be­ triebseigenschaften der Brennkraftmaschine. Diese bekannte Regeleinrichtung ist jedoch nicht mehr funktionsfähig, wenn beispielsweise der Drehzahlfühler ausfällt.

Aus der DE-OS 33 12 697 ist ein Brennstoff-Steuersystem für Brennkraftmaschinen bekannt, bei welchem die Drehzahl eines Brennkraftmotors überwacht wird und die Drehstellung bei vorgegebenen Drehwinkeln abgetastet wird, um momentane Ge­ schwindigkeitswerte, die einzelnen Zylindern zugeordnet werden können, zu erfassen. Von den aufeinanderfolgenden erfaßten Momentangeschwindigkeiten wird ein Mittelwert ge­ bildet, der dann als Bezugsgröße für Momentangeschwindig­ keitswerte verwendet wird, um deren Abweichungen zu ermit­ teln. Über eine Regelstrecke werden Abweichungen der Motor­ drehzahl durch entsprechende Bemessung des zugeführten Brennstoffes auf einen Minimalwert gebracht.

Aus der DE-OS 32 24 042 ist ein Verfahren zur Drehzahlsta­ bilisierung, insbesondere der Leerlaufdrehzahl einer Brenn­ kraftmaschine bekannt. Gemäß diesem bekannten Verfahren werden Drehzahlabweichungen erfaßt und die entsprechenden Signale einer Regeleinrichtung mit PID-Verhalten zugeführt, um Änderungssignale zu erhalten. Das wesentliche dieses be­ kannten Verfahrens besteht darin, daß nur der Proportional­ anteil der Änderungssignale die Einflußgröße für alle Brennräume beeinflußt, während die individuell auf die ein­ zelnen Brennräume zurückzuführenden Integralanteile der Än­ derungssignale getrennt gebildet und zur individuellen Be­ einflussung der Einflußgröße für die einzelnen Brennräume verwendet werden. Zur Realisierung dieses bekannten Verfah­ rens sind zwangsläufig Drehzahlsensoren erforderlich, die imstande sind, den jeweiligen Zustand eines Zylinders bzw. Brennraumes zu erfassen und anzuzeigen.

Aus der DE-OS 33 41 622 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Steuerung des Leerlaufbetriebes einer Brennkraft­ maschine bekannt, wobei gemäß diesem bekannten Verfahren bestimmte Motor-Betriebsparameter korrigiert werden, wie beispielsweise der Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritz­ menge usw. Gemäß diesem bekannten Verfahren wird ferner eine Größe ermittelt, die den Motordrehzahländerungsverlauf wiedergibt und es wird ein Korrekturwert des Motorparame­ ters als eine Funktion des Motordrehzahländerungsverlaufes bestimmt. Wenn bei diesem bekannten Verfahren bzw. Vorrich­ tung die Detektoreinrichtung zur Erfassung des Drehmoment- Änderungsverlaufes ausfällt, so ist damit der gesamte Rege­ lungsvorgang lahmgelegt.

Schließlich ist aus der DE-OS 34 23 064 ein Regelverfahren für die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine bekannt, durch das mit der Hilfe einer Ermittlungseinrichtung vorbe­ stimmte Drehwinkelpositionen einer Brennkraftmaschine be­ stimmt werden können, wobei die Brennkraftmaschine eine Steuereinrichtung für die Lieferung zusätzlicher Luft auf­ weist, die die Menge der an die Maschine gelieferten zu­ sätzlichen Luft regelt. Mit Hilfe dieses bekannten Verfah­ rens kann außerdem das Verhältnis der Arbeitsphase der Steuereinrichtung für die Lieferung der zusätzlichen Luft zu einem Zeitintervall, zu welchem Impulse eines die vorbe­ stimmten Drehwinkelpositionen anzeigenden Signals erzeugt werden, im Rückkopplungsbetrieb in Antwort auf die Diffe­ renz zwischen der tatsächlichen Leerlaufdrehzahl der Ma­ schine und der gewünschten Leerlaufdrehzahl gesteuert wer­ den. Auch hierbei handelt es sich um einen in der üblichen Weise aufgebauten Regelkreis, bei welchem ein Sollwert-Ist­ wert-Vergleich durchgeführt wird, um anhand einer so ermit­ telten Regelabweichung einen spezifischen Parameter einzu­ stellen, der aus der der Maschine zugeführten Luft besteht. Wenn eine Abnormität in der Ermittlungseinrichtung, die einen Sensor zur Ermittlung der vorbestimmten Kurbelwinkel­ positionen aufweist, ermittelt wird, kann bei der bekannten Vorrichtung eine maximale Menge von zusätzlicher Luft an die Maschine durch Betätigen der Steuereinrichtung bis zu deren Betriebsgrenze geliefert werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zum Regeln eines Leerlaufbetriebes eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors der angegebenen Gattung zu schaffen, die einerseits den Ausfall eines für die Zeit­ steuerung des Einspritzvorganges maßgebenden Signalgenera­ tors feststellen kann, einen Ersatzregelkreis bei festge­ stelltem Ausfall des Signalgenerators aufbauen kann und trotzdem einen weichen kraftstoffsparenden Regelübergang zwischen normalem Regelbetrieb und dem Regelbetrieb mit dem Ersatzregelkreis gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeich­ nungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1A und 1B ein Blockdiagramm einer Ausführungs­ form mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 2A bis 2G Zeitdiagramme zum Erläutern der Ar­ beitsweise der in Fig. 1 dargestell­ ten Einrichtung;

Fig. 3 ein ins einzelne gehendes Blockdia­ gramm eines in Fig. 1 dargestellten Drehzahldetektors;

Fig. 4 ein ins einzelne gehendes Blockdia­ gramm eines in Fig. 1 dargestellten Zeitsteuerdetektors;

Fig. 5A bis 5I Zeitdiagramme zum Erläutern der Ar­ beitsweise des in Fig. 4 dargestell­ ten Zeitsteuerdetektors;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung, bei welcher ein Mikropro­ zessor verwendet ist;

Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Steuerpro­ gramms, welches in dem Mikroprozes­ sor in der in Fig. 6 dargestellten Einrichtung durchgeführt wird;

Fig. 8 und 9 ins einzelne gehende Flußdiagramme, welche einen Teil des in Fig. 7 dar­ gestellten Flußdiagramms wiederge­ ben;

Fig. 10 eine Charakteristik zum Erläutern der Berechnung der Änderung einer Soll-Leerlauf-Motordrehzahl;

Fig. 11 eine weitere Kennlinie eines weite­ ren Beispiels der Änderungscharak­ teristik der Soll-Leerlauf-Motordreh­ zahl und

Fig. 12 ein ins einzelne gehendes Flußdia­ gramm, in welchem die Hauptschritte einer Einspritzvoreilwinkelsteue­ rung wiedergegeben sind.

In Fig. 1A und 1B ist ein Blockdiagramm einer Einrichtung zum Steuern des Leerlaufbetriebs einer Brennkraftmaschine mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt, die bei einer Leerlaufbe­ triebssteuerung eines Dieselmotors angewendet ist. Eine Brennkraftmaschine in Form eines Dieselmotors 3 wird mit Kraftstoff durch Einspritzen von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 2 aus versorgt, und die Leerlaufsteuereinrichtung 1 dient dazu, die Umdrehungsge­ schwindigkeit des Motors 3 während des Leerlaufs und den Kraftstoffeinspritz-Voreilwinkel zu steuern.

Ein Drehzahldetektor 7 ist vorgesehen, um festzustellen, wann die Kurbelwelle 4 des Dieselmotors 3 eine vorbestimmte Be­ zugsposition erreicht hat. Der Detektor 7 weist einen bekann­ ten Aufbau auf und hat einen Impulsgeber 5 und eine elek­ tromagnetische Aufnahmespule 6. Da der Dieselmotor 3 bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ein Viertakt- Vierzylindermotor ist, ist ein Satz Zähne 5a bis 5d um den Umfang des Impulsgebers 5 herum ausgebildet, wobei die Zähne jeweils in 90° voneinander angeordnet sind. Die re­ lative Positionsbeziehung zwischen Impulsgeber 5 und Kur­ belwelle 4 wird in der Weise hergestellt, daß, wenn die Kolben in zwei der vier Zylinder des Dieselmotors 3 die obere Totpunktstellung erreichen, der Zahn 5a oder 5c un­ mittelbar gegenüber der elektromagnetischen Aufnahmespule 6 angeordnet ist.

In Fig. 2a ist die augenblickliche Drehzahl eines Diesel­ motors dargestellt, während in Fig. 2b die Wellenformen eines ganz bestimmten Wechselspannungssignals dargestellt sind, welches von dem Detektor 7 erzeugt wird. Sobald ein Zahn ge­ genüber der Aufnahmespule 6 angeordnet wird, ändert sich der Pegel des Signals AC (erste Impulse) von positiver auf negative Polari­ tät, so daß eine aus einem Impulspaar gebildete Wellenform jeweils einen positiven Impuls aufweist, auf welchen ein negativer Impuls folgt. Die Zeitpunkte t₁, t₃, t₅, . . . t₁₇ der Nulldurchgangsstellen zwischen den posi­ tiven und negativen Scheitelwerten entsprechen den oberen Totpunktdurchgängen der Kolben des Dieselmotors 3. Die Zeitpunkte t₂, t₄, . . . t₁₆ entsprechen den angezeigten Zeit­ punkten, an welchen die Kurbelwelle sich um einen Winkel gedreht hat, welcher größer als 90° ist, nachdem die obere Totpunktstellung passiert wurde. Andererseits sind die Zeit­ punkte t₁, t₃, t₅, . . .t₁₇ der Minima der augenblicklichen Drehzahl N die Verbrennungsstartzeitpunkte in den Zylin­ dern. Dies beruht auf der Tatsache, daß, wenn es zu einer Verbrennung kommt, die augenblickliche Drehzahl anzustei­ gen beginnt. Andererseits beginnt die augenblickliche Drehzahl N jeweils zu den Zeitpunkten t₂, t₄, . . .t₁₆ abzu­ nehmen. Genau vor jedem der aufeinanderfolgenden Zeitpunk­ te, an welchem eine Verbrennung stattfindet, erreicht die augenblickliche Drehzahl N einen Minimalwert. Aus diesem Grund ändert sich die augenblickliche Drehzahl N des Die­ selmotors 3 periodisch, wobei die Änderungsperiode einer halben vollen Umdrehung der Kurbelwelle 4 entspricht.

Genau genommen können in einigen Fällen die Minima der augenblicklichen Drehzahl N nicht den oberen Totpunkt­ stellungen der Kolben während einer Kompression in den Zy­ lindern entsprechen, und die Maxima können auch nicht den Punkten entsprechen, die bezüglich des oberen Totpunktes um 90° verschoben sind. Um die Beschreibung zu erleichtern, wird im folgenden angenommen, daß die Minima den oberen Totpunkten und die Maxima den Stellen entsprechen, die um 90° gegenüber dem oberen Totpunkt verschoben sind.

Die vier Zylinder des Dieselmotors sind als Zylinder C₁ bis C₄ bezeichnet, wobei der Verbrennungsprozeß für die Zylinder C₁ bis C₄ zu den Zeitpunkten t₁, t₃, t₅ bzw. t₇ begonnen wird. In der folgenden Beschreibung wird diese Folge der Verbrennungsstartzeitpunkte für die Zylinder angenommen.

Die Beziehungen zwischen den Anstiegspunkten eines Wech­ selspannungssignals AC, d. h. die Zeitpunkte, welche durch diese Anstiegspunkte angezeigt sind, und die zeitliche Steuerung an den entsprechenden Zylindern werden folgen­ dermaßen festgestellt. Ein impulsförmiges Signal NLP₁ wird von einem Nadelventil-Hubfühler 9 eines (nicht dargestell­ ten) Kraftstoffeinspritzventils erzeugt, welcher an einem Zylinder C₁ angebracht ist, und wird in einen ersten Zeitsteuer­ detektor 10 als ein Bezugszeitsignal eingegeben. Wie in Fig. 2C dargestellt, wird das impulsförmige Signal NLP₁ un­ mittelbar vor jedem der Verbrennungsstartzeitpunkte in dem Zylinder C₁, d. h. zu Zeitpunkten t₁, t₉, t₁₇ ausgegeben.

Der Zeitsteuerdetektor 10 besteht hauptsächlich aus einem Binärzähler, welcher Eingangsimpulse entsprechend den posi­ tiv verlaufenden Impulsen eines Wechselspannungssignals AC zählt, und wird von zweiten Impulsen NLP₁ rück­ gesetzt. Binärdaten, welche die Zählergebnisse darstellen, werden als erste Daten D_i ausgegeben. Auf diese Weise ist es ohne weiteres möglich, die Korrespondenz zwi­ schen einem beliebigen Anstiegspunkt eines Wechselspan­ nungssignals AC und dem Zylinder mit einem entsprechenden Betriebszeitpunkt zu unterscheiden. Die ersten Da­ ten D_i werden über einen Schalter SW (der im folgenden noch beschrieben wird) abgegeben, um in einen Drehzahl­ detektor 8 eingegeben zu werden.

Der Detektor 8 dient dazu, die Zeitintervalle R₁₁, R₂₁, . . . R₄₁, R₁₂, R₂₂, . . . zu messen, welche erforderlich sind, da­ mit sich die Kurbelwelle 4 im Anschluß an den Verbren­ nungsstartzeitpunkt in jedem Zylinder um 90° dreht; die Messung wird auf der Basis eines Wechselspannungssignals (erster Impuls) AC durchgeführt. In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines speziellen Beispiels des Drehzahldetektors 8 wiedergegeben. Wie in Fig. 3 dargestellt, weist der Drehzahldetektor 8 einen Impulsgenerator 81 auf, welcher Zählimpulse CP ab­ gibt, welche mit konstanter Folge-Frequenz erzeugt werden, welche höher als diejenige des Wechselspannungssignals AC ist. Der Drehzahldetektor 8 weist einen Zähler 82 zum Zählen der Anzahl der Impulse CP auf. Der Zähler 82 ist mit einem Eingangsanschluß 82a für Zählimpulse CP, einem Startanschluß 82b für Startimpulse, welcher dazu dient, den Zähler 82 zurückzusetzen und Zähloperationen zu star­ ten, und mit einem Stoppanschluß 82c für Stoppimpulse ver­ sehen. Mittels dieser Stoppimpulse werden Zähloperationen vom Zähler 82 angehalten und die unveränderten Zählinhalte gehalten. Ausgangsleitungen 83a und 84a von Dekodierern 83 bzw. 84 sind mit den Anschlüssen 82b bzw. 82c verbunden, und die ersten Daten D_i werden an die Dekodierer 83 und 84 angelegt.

Wie oben beschrieben, drücken die ersten Daten D_i einen Zählwert einer Zahl von positiv verlaufenden Impulsen in einem Wechselspannungssignal AC auf, wobei die Impulse durch einen Zähler gezählt werden, welcher durch die zwei­ ten Impulse NLP₁ rückgesetzt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist der Zeitsteuerdetektor 10 so ausge­ führt, daß die ersten Daten D_i auf null gesetzt werden, wenn der Detektor 10 durch die Impulse NLP₁ rückgesetzt wird. Folglich wird, wie in Fig. 2D dargestellt, der In­ halt der ersten Daten D_i 1 zum Zeitpunkt t₁, 2 zum Zeit­ punkt t₂ und 3 zum Zeitpunkt t₃; d. h., die ersten Daten D_i werden jeweils um eins inkrementiert, wenn ein positiv verlaufender Impuls eines Wechselspannungssignals AC er­ zeugt wird, und sie erreichen folglich einen Wert von 8 zum Zeitpunkt t₈. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t₉ werden erste Daten D_i durch das Anlegen der Impulse NLP₁ auf null rückgesetzt. Folglich ändern sich die Inhalte der ersten Daten D_i einmal mehr sequentiell, wie oben beschrieben ist.

Die zwei Dekodierer 83 und 84 können beispielsweise so ausgelegt sein, daß sie sich gegenseitig ansteuern können, derart, daß, wenn der eine der beiden Dekodierer für die Aufnahme eines Eingangsimpulses bereit ist, der andere der beiden Dekodierer gesperrt ist und umgekehrt, so daß die Bereitschaft auf Eingangsimpulse anzusprechen, fortwährend zwischen den Dekodierern 83 und 84 abhängig von Eingangs­ impulsen umgeschaltet wird.

Jedesmal, wenn die Inhalte der ersten Daten D_i einen der Werte 1, 3, 5 oder 7 erreichen, geht folglich der Pegel auf der Ausgangsleitung 83a des Dekodierers 83 für eine kurze Zeit hoch, um einen Startimpuls an den Startanschluß 82b des Zählers 82 anzulegen. Wenn dagegen die Inhalte der ersten Daten D_i einen der Werte 2, 4, 6 oder 8 erreichen, geht die Ausgangsleitung 84a des Dekodierers 84 für kurze Zeit hoch, und als Ergebnis wird ein Stoppimpuls an den Stoppanschluß 82c des Zählers 82 angelegt.

Folglich zählt der Zähler 82 die Taktimpulse CP, welche auf jeden der Verbrennungsstartzeitpunkte (t₁, t₃, t₅, . . .) wäh­ rend eines Intervalls folgen, was so lange dauert, bis sich die Kurbelwelle 4 um 90° gedreht hat. Der Zähler 82 erzeugt dadurch Zähldaten CD, welche einem der In­ tervalle R₁₁, V₂₁, . . . R₄₁, R₁₂, . . . entsprechen. Die Zähl­ daten CD werden an einen Umsetzer 85 angelegt und werden dadurch in Daten umgesetzt, welche jedem der Zeitintervalle R₁₁, R₂₁, . . . entsprechen. Diese umgesetzten Daten werden sequentiell als augenblickliche Drehzahldaten ausgegeben, welche die augenblickliche Motordrehzahl unmittelbar im Anschluß an eine Verbrennung in einem Zylinder ausdrücken.

Wie vorstehend beschrieben, werden Daten, welche jedes der Zeitintervalle R₁₁, R₂₁, . . . ausdrücken, die sich jeweils von einem Nulldurchgang eines Wechselspannungssignals AC (entsprechend den Verbrennungsstartzeitpunkten für die Mo­ torzylinder) bis zu dem folgenden Nulldurchgangszeitpunkt erstrecken, von dem Drehzahldetektor 8 ausgegeben. Im fol­ genden werden die Istdrehzahldaten, welche die augenblick­ liche Drehzahl bezüglich des Zylinders C_i anzeigen, in Form einer Folge ausgedrückt, in welcher eine Feststellung durch den Drehzahldetektor 8 durchgeführt wird, d. h., sie werden in allgemeiner Form als dritte Daten N_in (wobei n=1, 2, 3 . . . ist) ausgedrückt. Der Inhalt der dritten Daten N_in, die von dem Detektor 8 ausgegeben worden sind, sind so, wie in Fig. 2E dargestellt.

Die dritten Daten N_in werden in einen Mittelwertrechner 11 eingegeben, wodurch die mittlere Drehzahl des Dieselmo­ tors 3 berechnet wird. Ein Solldrehzahlrechner berechnet eine Soll-Leerlaufdrehzahl auf der Basis des jeweiligen Be­ triebszustandes des Dieselmotors 3 und erzeugt Solldrehzahl­ daten N_t, welche die Ergebnisse dieser Berechnung anzeigen.

Der Solldrehzahlrechner 12 hat eine bekannte Ausführungs­ form, in welcher Solldrehzahldaten N_t erzeugt werden, um die optimale Leerlaufdrehzahl aufgrund des Betriebszustan­ des des Dieselmotors 3 anzuzeigen, was durch vorbestimmte Betriebsdaten OD des Dieselmotors 3 ausgedrückt worden ist. Folglich braucht der Aufbau des Solldrehzahlrechners 12 nicht im einzelnen beschrieben zu werden. In diesem Fall kann statt des Solldrehzahlrechners 12 genausogut auch eine Ausführungsform verwendet werden, bei welcher konstan­ te Daten erzeugt werden, welche auf der Basis einer erfor­ derlichen Solldrehzahl festgelegt sind. Folglich ist die Schaltung zum Erzeugen von Solldrehzahldaten N_t nicht auf die in Fig. 1 dargestellte beschränkt.

Die Solldrehzahldaten N_t werden in eine Datenmodifizierein­ heit 36 eingegeben, welche dazu dient, die Solldaten ent­ sprechend den nachstehend beschriebenen Bedingungen auszu­ gleichen, um Leerlaufdrehzahldaten zu erzeugen, welche um einen ganz bestimmten festen Wert niedriger als die Solldrehzahldaten N_t sind. Die Daten, die von dem Datenmodifizierabschnitt erzeugt worden sind, werden in einen ersten Rechner (Addierer) 13 eingege­ ben. Die mittleren Drehzahldaten von dem Mittelwert­ rechner 11 werden auch in den ersten Rechner (Addierer) 13 eingegeben, wodurch mittlere Drehzahldaten und Solldrehzahldaten N_t mit den in der Zeichnung dargestellten Polaritäten ad­ diert werden. Das Additionsergebnis wird als erste Steuerdaten D_e in einen ersten PID-(Proportional-Integral- und Diffe­ rential-)Rechner 14 eingegeben, in welchem eine Datenver­ arbeitung für eine PID-Steuerung durchgeführt wird.

Die Rechenergebnisse von dem ersten PID-Rechner 14 werden als Einspritzmengen-Dimensionsdaten Q_ide abgegeben, welche über eine Addiereinrichtung 15 übertragen und in einen Umsetzer 16 eingegeben werden. Die mittleren Drehzahldaten werden ebenfalls in den Umsetzer 16 eingegeben. Auf diese Weise werden die Daten Q_ide in Sollpositionsdaten S₁ umgesetzt, welche einen Sollwert für die Position eines Einspritzmen­ gen-Steuerteils 17 ausdrücken, d. h. einen Wert für diese Position, welche entsprechend ist, um die ersten Steuerdaten D_e auf null zu bringen. Ein Positionsfühler 18 dient dazu, die aufeinanderfolgenden Positionen festzustellen, in welchen das Einspritzmengen-Steuerteil 17 eingestellt ist, um eine Einstellung der Kraftstoffmengen zu ermöglichen, welche durch die Kraftstoffeinspritzpumpe 2 eingespritzt worden sind. Hierzu erzeugt der Positionsfühler 18 als Ausgang ein Ist­ positionssignal S₂, welches die Position anzeigt, in welche das Einspritzmengen-Steuerteil 17 gegenwärtig eingestellt ist. Dieses Istpositionssignal S₂ wird zu dem Sollpositions­ signal S₁ von dem Umsetzer 16 durch den Addierer mit den in der Zeichnung dargestellten Polaritäten addiert.

Das Additionsausgangssignal von dem Addierer 19 wird in einen zweiten PID-Rechner 20 eingegeben, und nach einer Sig­ nalverarbeitung, um eine PID-Steuerung durchzuführen, wird das Signal von dem zweiten PID-Rechner 20 in einen Impuls­ breitenmodulator 21 eingegeben. Im Ergebnis erzeugt dann der Impulsbreitenmodulator 21 ein impulsförmiges Signal PS, welches ein Leistungsverhältnis aufweist, das entsprechend dem Ausgang von dem zweiten PID-Rechner 20 festgelegt wor­ den ist. Das Signal PS wird über eine Ansteuerschaltung 22 an ein Stellglied 23 angelegt, um die Position des Ein­ spritzmengen-Steuerteils 17 zu steuern. Auf diese Weise führt das Steuerteil 17 eine Positionssteuerung so durch, daß der Dieselmotor 3 den Leerlaufbetrieb bei der Soll-Leer­ lauf-Motordrehzahl erreicht. Mittels des vorstehend beschrie­ benen Regelsystems, welches auf die mittlere Motordreh­ zahl und auf die tatsächliche Stellung des Steuerteils 17 anspricht, wird die Drehzahl des Dieselmotors 3 so gesteuert, daß sie mit der vorbestimmten Leerlaufdrehzahl über­ einstimmt.

Die Einrichtung 1 weist noch ein Regelsystem auf, um die einzelnen Zylinder zu steuern, d. h., die sogenannte "Einzelzylinder-Steuerung", wobei ein identischer Ausgang von jedem der Zylinder des Dieselmotors 3 erzeugt wird. Dieses Regelsystem wird nunmehr beschrieben.

Bei dem Regelsystem für eine Einzelzylindersteuerung wird der jedem der Zylinder zugeführte Kraftstoff entsprechend eingestellt, um die Unterschiede zwischen den Ausgängen an den einzelnen Zylindern auf null zu verringern. Diese Re­ gelschleife weist einen Drehzahldifferenzrechner 24 auf, welcher die Unterschiede zwischen den Werten einer augen­ blicklichen Motordrehzahl, welche die Istwinkelgeschwin­ digkeit zu jedem der Zylinder C₁ bis C₄ aufgrund der augenblicklichen Motordrehzahldaten (dritte Daten) N_in darstellt, und einer augenblicklichen Bezugsmotordrehzahl für einen ganz bestimmten Zylinder berechnet, welcher als ein Bezugszy­ linder vorher bestimmt worden ist. In dieser Ausführungs­ form wird der Unterschied zwischen der augenblicklichen Motordrehzahl für einen Zylinder, welcher in Betracht ge­ zogen ist, und der augenblicklichen Motordrehzahl des Zy­ linders unmittelbar vorher ausgenutzt. Folglich werden die Differenzdaten N₁₁-N₂₁, N₂₁-N₃₁, N₃₁-N₄₁ . . . nacheinander von dem Drehzahldifferenzrechner 24 als Differenzdaten D_d abgegeben. Die Abgabezeitpunkte dieser Drehzahldifferenz­ daten sind in Fig. 2F dargestellt. Die augenblicklichen Motordrehzahlwerte für jeden dieser Zylinder sollen iden­ tisch werden, d. h. der Wert der Differenzdaten D_d wird null. Aus diesem Grund werden die Differenzdaten D_d in einer Addiereinrichtung 25 zu Bezugsdaten D_r mit der in der Zeich­ nung dargestellten Polarität addiert, um einen Wert von null zu erhalten. Das Additionsergebnis wird in Form von Steuerdaten D₀ ausgegeben, welche die Kraftstoffeinspritz­ menge nach der erforderlichen Verarbeitung für eine PID- Steuerung durch einen dritten PID-Rechner 26 wiedergeben. Die mittleren Drehzahldaten werden jedesmal dann auf den neuesten Stand gebracht, wenn neue augenblickliche Mo­ tordrehzahldaten von dem Drehzahldetektor ausgegeben werden. Folglich werden die Inhalte von Daten so wie in Fig. 2G dargestellt geändert, d. h., sie ändern sich in der Folge ₁, ₂ . . .

Eine Ausgangssteuereinheit 27 dient dazu, die Abgabezeit­ punkte der Steuerdaten D₀ aufgrund der Differenzda­ ten D_d zu steuern. Diese Ausgangszeitpunkte werden, wie im folgenden beschrieben, entsprechend den ersten Daten D_i gesteuert.

Die Steuerdaten D₀, die zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt erzeugt worden sind, basieren auf Differenzdaten bezüglich zweier der Zylinder C_i und C_i+1. Steuer­ daten D₀ werden mit einem entsprechenden Wert erzeugt, um die Kraftstoffeinstelloperation im Anschluß an eine Ver­ brennung im Zylinder C_i+1 zu steuern. Die Daten D₀ werden zu den Leerlauf-Mengendaten Q_ide, welche zu diesem Zeitpunkt von dem ersten PID-Rechner 14 ausgegeben werden, in der Addiereinrichtung 15 addiert. Folglich drücken beispielsweise die Differenzdaten N_d = (N₁₁-N₂₁) (wobei D₀ N_d) für den Zeitpunkt t₄ die augenblickliche Motordrehzahldifferenz zwischen den Zylin­ dern C₁ und C₂ aus. Diese Daten D₀ werden daher zu einem Zeitpunkt ausgegeben, welcher zumindest etwas vor dem Zeitpunkt t₁₁ liegt, an welchem der Zylinder C₂ als näch­ ster den Leistungshub beginnt, und später zu einem Zeit­ punkt t₉, an welchem eine Verbrennung in dem Zylinder C₁ beginnt. Folglich werden in diesem Fall die Steuerdaten D₀, welche auf der Differenz N₁₁-N₂₁ basieren, zu den Leer­ laufmengen-Steuerdaten Q_ide addiert, welche den mittleren Drehzahldaten ₃ entsprechen. Im Ergebnis wird eine Positionssteuerung des Steuerteils 17 in einer Weise durchgeführt, daß die vorherige Drehzahldifferenz N₁₁-N₂₁ in Richtung auf null verringert wird, d. h. es wird eine Steuerung durchgeführt, damit die Werte der augenblickli­ chen Motordrehzahl für die Zylinder C₁ und C₂ identisch werden.

Auf dieselbe Weise, wie oben beschrieben, führt die Aus­ gangssteuereinheit eine Steuerung durch, um die Drehzahl­ differenz zwischen den Zylindern C₂ und C₃, zwischen den Zylindern C₃ und C₄ und zwischen den Zylindern C₄ und C₁ jeweils in Richtung auf null zu verringern. Die Arbeits­ weise in diesem Fall ist genau dieselbe wie diejenige, bei welcher die Differenz für die Zylinder C₁ und C₂ auf null verringert wird. Auf diese Weise wird eine Steuerung nach­ einander für jeden Zylinder in der Weise durchgeführt, um die den Zylindern zugeführte Kraftstoffmenge zu verringern, damit die Ausgänge von den Zylindern wechselseitig iden­ tisch werden.

Ein Schalter 29, welcher entsprechend gesteuert wird, um den Ein- oder Auszustand einer Schleifensteureinheit 28 einzustellen, ist mit dem Ausgang der Ausgabesteuereinheit 27 verbunden. Der Schalter 29 wird in den geschlossenen Zu­ stand gebracht, um dadurch, wie oben beschrieben, eine Ein­ zelzylindersteuerung durchzuführen, nur wenn die Schlei­ fensteuereinheit 28 feststellt, daß vorherbestimmten Bedin­ gungen genügt worden ist, welche anzeigen, daß eine Steu­ erung jedes Zylinders sicher durchgeführt werden kann. Wenn diesen Bedingungen genügt ist, erzeugt die Schleifen­ steuereinheit 28 ein Schaltersteuersignal S₃, wodurch der Schalter 29 geschlossen wird. Wenn jedoch diesen vorherbe­ stimmten Bedingungen nicht genügt ist, hält das Steuersig­ nal S₃ den Schalter 29 in geöffnetem Zustand, wodurch eine Einzelzylindersteuerung verhindert ist. Auf diese Weise ist eine Instabilität im Leerlaufbetrieb, die sich aus einer Einzel-Zy­ lindersteuerung ergibt, wirksam verhindert. Außerdem wird in dieser Ausführungsform, um die Ansprechcharakteristik zu demselben Zeitpunkt zu verbessern, wenn der Schalter 29 durch die Schleifensteuereinheit 28 geschlossen wird, die Frequenz des impulsförmigen Signals PS, welches von dem Impulsbreitenmodulator 21 abgegeben wird, auf eine ganz bestimmte Frequenz geändert, welche nicht von der Motor­ drehzahl des Dieselmotors 3 beeinflußt wird.

Um eine Steuerung der Winkeldrehgeschwindigkeit durch eine Einzelzylindersteuerung durchzuführen, wie oben be­ schrieben ist, sollte die Leerlaufdrehzahl auf einem sta­ bilen Wert, welcher in einem ganz bestimmten Drehzahlbe­ reich liegt, bezüglich eines gewünschten Solldrehzahlwerts gehalten werden. Hierdurch soll sichergestellt werden, daß eine gute Einzelzylindersteuerung in der oben beschriebenen Weise nur in dem Fall erreicht wird, daß eine Änderung in der Motordrehzahl infolge einer Streuung des Kraftstoff­ einspritzsystems und des Verbrennungsmotors in einer re­ gelmäßigen periodischen Wiederholung vorkommt. Wenn eine Einzelzylindersteuerung während einer Motorbeschleunigung durchzuführen ist oder wenn sich irgendeine Anomalität in dem Steuersystem ergibt, würde dies zu einer Instabilität im Leerlaufbetrieb führen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform muß den folgen­ den Bedingungen genügt sein, bevor ein Einzel-Zylindersteuerung durchgeführt wird. Erstens muß die Differenz zwischen der Soll-Leerlaufdrehzahl und der Ist-Leerlaufdrehzahl immer nicht größer als ein vorbestimmter Wert a₁ während eines vorbestimmten Zeitintervalls sein. Zweitens muß die Betä­ tigung des Gaspedals kleiner als ein vorbestimmter Wert a₂ sein. Nur wenn diesen beiden Bedingungen genügt ist, wird der Schalter 29 geschlossen, um mittels der Regelschleife eine Einzelzylindersteuerung durchzuführen.

Wenn andererseits zumindest eine der folgenden Bedingungen eintritt, wird der Schalter 29 geöffnet, und die Einzel­ zylindersteuerung beendet. Diese Bedingungen sind erstens, daß die Differenz zwischen der Solleerlaufdrehzahl und der Istleerlaufdrehzahl höher geworden ist als ein vor­ bestimmter Wert a₃ (wobei a₃≧a₁ sind), sind zweitens, daß der Grad der Betätigung des Gaspedals über einen vorbe­ stimmten Wert a₄ hinausgeht (wobei a₄≧a₂ ist) und sind drittens, daß eine gewisse Form von Anormalität sich in dem Steuersystem entwickelt hat. Wenn der Schalter in einem solchen Fall geöffnet wird, wird die Regelung danach nur durchgeführt, um das Steuerteil 17 entsprechend den mittleren Drehzahldaten in entsprechender Weise zu steuern, um die Leerlaufdrehzahl auf den vorherbestimmten Sollwert zu bringen.

In der Ausführungsform der Fig. 1 sind beim Betrieb auch kalte Bereiche vorgesehen, unmittelbar nachdem die Ma­ schine gestartet ist, wenn die Kühlmitteltemperatur an­ nähernd dieselbe wie die Umgebungstemperatur ist.

In diesem Fall wird mittels einer Zylindersteuerung-Ab­ schalteinheit 30a vorübergehend die Einzelzylindersteuerung mit Hilfe von Ausgangsdaten gehalten, bis die Kühlmittel­ temperatur einen vorbestimmten Wert erreicht hat, um eine sichere Steuerung der Leerlaufdrehzahl zu gewährleisten.

Die Abschalteinheit 30a weist einen Schalter 31, welcher in Reihe mit dem Schalter 29 geschaltet ist, einen Kühl­ mitteltemperatursensor 22, welcher ein Signal S₇ abgibt, um die Temperatur des Kühlmittels in dem Dieselmotor 3 anzuzeigen, und eine Schalter-Steuerschaltung 33 auf, welche das Öffnen und Schließen des Schalters 31 steuert. Insbesondere die Steuerschaltung 33 beurteilt, ob die Kühlmitteltempera­ tur T_w, welche durch das Signal S₇ angezeigt worden ist, größer oder kleiner als ein vorherbestimmter Wert T_r ist, und bewirkt das Schließen des Schalters 31, wenn T_w ≧ T_r ist oder daß der Schalter 31 geöffnet wird, wenn T_w kleiner als T_r ist. Wenn daher die Kühlmitteltempera­ tur T_w kleiner als der vorherbestimmte Wert T_r ist, wird der Schalter 31 geschlossen, so daß unabhängig von dem Be­ triebszustand des Schalters 29 ein Abgeben von Ausgangs­ daten D₀ an die Addiereinrichtung 15 gesperrt ist, und eine Einzel­ zylindersteuerung auf Abschalten eingestellt wird.

Wenn die Motortemperatur niedrig ist, sind die Kraftstoff­ verbrennungsbedingungen in den Zylindern unstabil, und die Ausgangsleistungen an den Zylindern schwanken in unregel­ mäßiger Weise. Folglich ist das Schwankungsmuster der Ab­ gabedifferenzen von den Zylindern nicht konstant. Wenn in einem solchen Fall den Vorbedingungen für eine zufrieden­ stellende Einzelzylindersteuerung nicht genügt ist, wird die Einzel­ zylindersteuerung abgeschaltet. Eine Steuerung unter solchen Umständen wird nur durchgeführt, um die mittlere Dreh­ zahl dem vorherbestimmten Sollwert basierend auf dem mittleren Drehzahlwert anzunähern. Unter diesen Bedingungen kann eine stabilere Steuerung der Motorleerlaufdrehzahl nur erreicht werden, wenn keine Einzelzylindersteuerung durch­ geführt wird.

Wenn die Motorkühlmitteltemperatur auf den Wert T_r angestie­ gen ist, wodurch sich die Verbrennungsbedingungen in den Zylindern stabilisiert haben, wird der Schalter 31 ge­ schlossen, so daß, wie oben beschrieben, eine Einzelzylinder­ steuerung durchgeführt wird. Ein Leerlaufbetrieb des Diesel­ motors 3 findet danach mit einer äußerst stabilen Steuerung der Motordrehzahl mit einem niedrigen Kraftstoffverbrauch und einer geringen Geräuschemission statt.

Wenn, wie oben beschrieben, die beiden Schalter 29 und 31 geschlossen sind, wird eine geschlossene Schleife gebildet, um eine Einzelzylindersteuerung durchzuführen, wodurch der Dieselmotor 3 auf einen hochstabilen Leerlaufbetriebzu­ stand eingestellt wird.

Wenn basierend auf den vorstehend beschriebenen Grundge­ danken die Schalter 29 und 31 beide geschlossen sind, so daß eine geschlossene Schleife gebildet ist, um eine Einzel­ zylindersteuerung durchzuführen, arbeitet die Einrich­ tung 1, um die Solldrehzahldaten N_t mittels der Datenmodifi­ ziereinheit 36 auszugleichen, um so die Daten N_t in Daten umzusetzen, welche einen Leerlaufdrehzahlwert ausdrücken, welcher um einen genau vorherbestimmten Betrag niedriger ist. Auf diese Weise kann eine niedrige Leerlaufdrehzahl eingestellt werden. Hierzu weist die Datenmodifiziereinheit 36 eine Datenausgabeschaltung 35 und einen Addie­ rer 34 auf. Die Datenausgabeschaltung 35 erhält als Ein­ gänge die Schaltersteuersignale S₃ und S₄ und beurteilt, auf der Basis der Signale S₃ und S₄, ob die Schalter 29 und 31 gleichzeitig geschlossen sind oder nicht. Wenn herausgefunden wird, daß diese beiden Schalter 29 und 31 geschlossen sind, dann erzeugt die Schaltung 35 als Aus­ gang die vorbestimmten Ausgleichsdaten D_s. Wenn herausge­ funden wird, daß zumindest einer dieser Schalter offen ist, dann beendet die Datenausgabeschaltung 35 das Ausgeben von Daten D_s. Der Addierer 34 dient dazu, die Ausgleichs­ daten D_s zu den Solldrehzahldaten N_t mit den in der Zeich­ nung dargestellten Polaritäten zu addieren. Wenn zumin­ dest einer der Schalter 29 und 31 geöffnet ist, werden folglich keine Ausgleichsdaten D_s abgegeben, so daß kein Ausgleich der Solldrehzahldaten N_t durchgeführt wird. In einem solchen Fall werden Solldrehzahldaten N_t daher von dem Addierer 34 ohne Änderung abgegeben und in den Addierer 13 eingegeben. Folglich findet keine Änderung in der Soll­ leerlaufdrehzahl statt. Wenn dagegen die Schalter 29 und 31 gleichzeitig geschlossen werden, wird ein vorbestimmter Wert von Ausgleichsdaten D_s von den Solldrehzahldaten N_t subtrahiert, wodurch die mittlere Leerlaufdrehzahl (wie sie durch die Daten angezeigt ist, welche dem Addierer 13 zuge­ führt werden) um einen Betrag kleiner wird, welcher gleich den Ausgleichsdaten D_s ist. Auf diese Weise wird eine Ein­ stellung, um eine niedrige Leerlaufdrehzahl zu erzeugen, mittels des in Fig. 1 dargestellten Steuersystems durchge­ führt. Eine Verbesserung im Kraftstoffverbrauch während des Leerlaufs ist dadurch erreicht, und es kann eine be­ trächtliche Einsparung an Kraftstoffkosten erreicht werden.

Die Ausführung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist so, daß während einer Einzelzylindersteuerung die Leerlauf­ drehzahl des Motors schrittweise in Schritten, welche den Ausgleichsdaten D_s entsprechen, erniedrigt wird. Jedoch kann sie auch so angeordnet sein, daß, wenn festgestellt wird, daß die Schalter 29 und 31 beide geschlossen sind, die Solleerlaufdrehzahl in Richtung auf eine vorbestimmte Solldrehzahl entweder stufenlos oder in einer Anzahl von Stufen im Verlauf der Zeit erniedrigt wird.

Wie oben beschrieben, ist die Einrichtung 1 so ausgeführt, daß die Steuerdaten D₀ der Addiereinrichtung zugeführt werden und eine Einzelzylindersteuerung dadurch nur in dem Fall durch­ geführt wird, daß vorherbestimmten Betriebsbedingungen des Dieselmotors 3 genügt ist. Um sicherzustellen, daß eine Einzelzylindersteuerung in dem Fall reibungslos wieder begonnen werden kann, daß sie vorübergehend aus und dann wieder angeschaltet worden ist, dient eine Datenhalteeinheit 50, welche Integralwertdaten für eine Integralsteuerung hält, welche mittels des dritten PID-Rechners 26 berechnet worden sind. Die Datenhalteeinheit 50 erhält als Eingang das Feststellungsausgangssignal S₆, welches von einem Zylin­ dersteuerdetektor 39 erzeugt wird. Mittels des Detektors 39 wird festgestellt, ob eine Einzelzylindersteuerung auf der Basis von Schaltersteuersignalen S₃ und S₄ durchzuführen ist oder nicht, und das Feststellungsausgangssignal S₆ stellt das Ergebnis der Feststellung mittels des Zylinder­ steuerdetektors 39 dar. Wenn eine Einzelzylindersteuerung von dem Einschalt- auf den Ausschaltzustand umgeschaltet wird, werden die Integrationswertdaten, welche unmittelbar vor diesem Schalten erzeugt wurden, in der Datenhalteein­ heit 50 gehalten. Wenn anschließend eine Einzelzylinder­ steuerung von dem ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand geschaltet wird, werden die Integrationswertdaten, welche in der Datenhalteeinheit 50 gehalten sind, für eine Integralsteuerung als Anfangswertdaten an den dritten PID- Rechner 26 angelegt.

Folglich sind, selbst wenn eine Einzelzylindersteuerung vorübergehend in den ausgeschalteten Zustand eingestellt ist, die letzten Integrationswertdaten, welche vor der Beendigung der Einzelzylindersteuerung erzeugt werden, gespeichert gehalten. Wenn anschließend wieder eine Ein­ zelzylindersteuerung aufgenommen wird, werden die gespei­ cherten Integrationswertdaten als Anfangswertdaten verwen­ det. Auf diese Weise kann die Zeit, die für eine Zylinder­ steuerung erforderlich ist, um einen stabilen Zustand zu erreichen, nachdem ein Steuerungsbetrieb wieder aufgenommen ist, kürzer gemacht werden, und die Steuerungserholungs­ charakteristiken sind verbessert.

Nunmehr wird die Steuerung des Kraftstoffeinspritz-Voreil­ winkels beschrieben. Um den Voreilwinkel in der Einspritz­ pumpe 2 zu steuern, ist ein Zeitgeber 37 für die Einspritz­ pumpe 2 vorgesehen, welche durch eine Zeitgebersteuerschal­ tung 38 gesteuert wird. Die Schaltung 38 erhält das Wech­ selspannungssignal AC und den Nadelventil-Hubimpuls NLP₁, berechnet jeden Augenblick den optimalen Wert für den Voreilwinkel auf der Basis dieser Eingangssignale, welche alle die Betriebsbedingungen des Dieselmotors 3 abdecken, und erzeugt ein Steuersignal S_5′ welches das Rechenergebnis anzeigt. Das Steuersignal S₅ wird an den Zeitgeber 37 ange­ legt, wodurch eine optimale Voreilwinkelsteuerung für die Einspritzpumpe 2 durchgeführt ist.

Um in der Einrichtung 1 den Voreilwinkel bei Leerlaufbe­ trieb des Motors 3 in Abhängigkeit davon einzustellen, ob bei dem Leerlauf eine Einzelzylindersteuerung durchzu­ führen ist, erhält die Schaltung 38 das Feststellungs- Ausgangssignal S₆ von einem Zylindersteuerdetektor 39, welcher feststellt, ob eine Einzelzylindersteuerung ent­ sprechend den Schaltersteuersignalen S₃ und S₄ durchzu­ führen ist.

Entsprechend dem Ausgangssignal S₆ wird durch die Zeit­ geber-Steuerschaltung 38 der optimale Voreilwinkelwert während des Leerlauf s verringert oder vergrößert, was entsprechend einem Wechselspannungssignal AC und dem Nadelventil-Hubimpuls NLP₁ berechnet wird. Der opti­ male Voreilwinkel wird entsprechend der geforderten Ziel­ richtung erhöht oder verringert. Wenn beispielsweise der von dem Motor erzeugte Schwingungspegel herabgesetzt werden soll, wird der Voreilwinkel bezüglich des optimalen Werts um einen ganz bestimmten Betrag verzögert. Wenn der Kraft­ stoffverbrauch verbessert werden soll, wird eine Korrek­ tur durchgeführt, so daß der Voreilwinkel um einen ganz bestimmten Wert über den optimalen Wert hinaus verschoben wird. Wenn folglich eine Wechselzylindersteuerung durchzu­ führen ist, wird der Voreilwinkel entsprechend eingestellt, um eine beträchtliche Verbesserung in der Steuercharakteri­ stik des Leerlaufbetriebs zu erreichen.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Schalter 31, welcher entsprechend der Kühlmitteltempera­ tur öffnet oder schließt, getrennt von dem Schalter 29 vor­ gesehen. Selbstverständlich ist es jedoch auch genausogut möglich, eine Ausführung zu verwenden, bei welcher beispiels­ weise das Schaltersteuersignal S₄ von der Schaltung 33 an die Schleifensteuereinheit 28 eingegeben wird. Wie oben be­ schrieben, ist die Festsetzung, ob die Kühlmitteltempera­ tur T_w höher ist als die vorbestimmte Temperatur T_r unter den Bedingungen enthalten, welche festlegen, ob der Schalter 29 zu öffnen oder zu schließen ist. In diesem Fall braucht dann nur das Schaltersteuersignal S₃ an die Datenausgabe­ schaltung 35 und den Zylindersteuerdetektor 39 angelegt zu werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung wird eine Rege­ lung auf der Basis der mittleren Drehzahl des Dieselmotors 3 und der Stellung des Einspritzmengensteuerteils 17 durchgeführt, um dadurch übermäßige Änderungen in der Motor­ drehzahl (z. B. eine Unterschreitung usw.) zu steuern. Außer­ dem kann der Sollwert der augenblicklichen Leerlaufdrehzahl schnell erreicht werden. Eine Einzelzylindersteuerung wird durchgeführt, wenn die augenblickliche Leerlaufdrehzahl beinahe einen stabilen Zustand erreicht hat, wodurch Schwan­ kungen in der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 4, die in Folge des Betriebs des jeweiligen Zylinders auftreten, gleichgemacht werden. Solange eine Einzelzylindersteuerung fortschreitet, wird kontinuierlich die mittlere Motor­ drehzahl gesteuert. Diese mittlere Motor-Steuerfunk­ tion stellt den Hauptteil der Leerlauf-Motordrehzahlsteuerung dar.

Ferner wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungs­ form zur gleichen Zeit, zu welcher der Schalter 29 durch die Schleifensteuereinheit 28 geschlossen wird, die Frequenz des impulsförmigen Signals PS, welches von dem Impulsbrei­ tenmodulator 21 abgegeben wird, auf eine ganz bestimmte Fre­ quenz geändert, welche frei von dem Einfluß der Drehzahl des Dieselmotors 3 ist. Folglich wird die Ansprechcharakteri­ stik des Stellglieds 23 während einer Einzelzylindersteuerung verbessert. Ferner wird in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Feststellen der Winkel­ geschwindigkeit für jeden Zylinder auf der Basis der Zeit durchgeführt, welche die Kurbelwelle benötigt, um sich von der oberen Totpunktstellung des Kompressionshubs des be­ treffenden Zylinders um 90° zu drehen. Hierdurch können Veränderungen in dem Drehmoment, das bei der folgenden Ver­ brennung erzeugt wird, ohne weiteres festgestellt werden und es ergibt sich eine Steigerung der Steuerkenn­ daten.

Wenn der Betriebszeitpunkt für jeden Zylinder, der zum Führen der Einzelzylindersteuerung erforderlich ist, in dem Zeitsteuerdetektor 10 auf der Basis des Wechselspannungs­ signals AC und des Nadelventil-Hubimpulses NLP₁ festge­ stellt wird, kann eine Zeitpunktfeststellung durch den Zeitsteuerdetektor 10 unmöglich werden, wenn der Nadelventil- Hubfühler 9 versagt, so daß es unmöglich wird, diese Ein­ zelzylindersteuerung durchzuführen. Wenn diesem Zustand nicht abgeholfen wird, wird die Leerlaufsteuerung instabil. Um dies zu vermeiden, hat die Einrichtung 1 einen Reservezeitsteuer­ detektor 30 zum Feststellen des Betriebszeitpunkts in jedem Zylinder auf der Basis nur des Wechselspannungssignals AC und von zweiten Daten D_j, welche das mittels des Detektors 30 festgestellte Ergebnis anzeigen, werden an den Schalter SW angelegt.

Um festzustellen, ob der Nadelventil-Hubsensor 9 irgend­ eine Störung aufweist, ist ein Störungsdetektor 31 vorgese­ hen, welcher den Impuls NLP₁, die mittleren Drehzahl­ daten und das Istpositionssignal S₁ erhält. Der Störungs­ detektor 31 unterscheidet, ob der Dieselmotor 3 in einem Bereich ohne Einspritzung betrieben wird, und zwar auf der Basis der mittleren Drehzahldaten N und des Istpositionssignals S₂, wenn das Abgeben des impulsförmigen Signals NLP₁ von dem Nadelventil-Hubsensor 9 aufhört, und erzeugt ein Schalt­ signal HS, wenn der Betrieb des Dieselmotors 3 sich nicht in dem Bereich ohne Einspritzung befindet. Der Schalter SW wird dann von der durch eine ausgezogene Linie wiederge­ gebenen Schaltstellung in die durch eine gestrichelte Linie wie­ dergegebene Schaltstellung entsprechend dem Anlegen des Schalt­ signals HS umgeschaltet, so daß die zweiten Daten D_j statt der ersten Daten D_i dem Drehzahl­ detektor 8 und der Ausgabesteuereinheit 27 zugeführt wer­ den.

In Fig. 4 ist ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm einer Schaltung des Reserve-Zeitsteuerdetektors 30 dargestellt. Der Detektor 30 hat eine Schaltung 90 zum Formen der Signalwellen­ form des Wechselspannungssignals AC (siehe Fig. 5A), aus welchem ein Basisimpulsfolgesignal P_a durch Impulse gebildet wird, welche den positiv verlaufenden Impulsen des Wechsel­ spannungssignals AC entsprechen. Das Signal P_a wird an ein T-Flip-Flop 91 angelegt, welches entsprechend der zeitlichen Steuerung durch die Vorderflanke jedes Impulses P_a arbeitet, um einen Q-Ausgang und einen -Ausgang zu erzeugen (Fig. 5C und 5D).

Das Signal P_a wird an einen Eingangsanschluß von UND- Gliedern 92 und 93 angelegt, deren andere Eingangsanschlüsse den Q- bzw. den -Ausgang erhalten. Somit wird das UND- Glied 92 nur geöffnet, wenn der Q-Ausgang hoch ist, während das UND-Glied 93 nur geöffnet wird, wenn der -Ausgang hoch ist. Jeder andere Impuls der Impulse, welche das Im­ pulsfolgesignal P_a bilden, werden von dem UND-Glied 92 abgeleitet, um ein erstes Impulsfolgesignal P_a1 zu er­ halten (Fig. 5E).

Die anderen Impulse des Impulsfolgesignals P_a, welche nicht das erste Impulsfolgesignal P_a1 bilden, werden von dem UND-Glied 93 aus abgeleitet, um ein zweites Impulsfolge­ signal P_a2 zu erhalten (Fig. 5F).

Daher kann, wie vorstehend beschrieben, der Zeitpunkt des oberen Totpunktes der Kolben unmittelbar vor dem Arbeits­ hub in jedem Zylinder durch die Impulse des Impulsfolge­ signals angezeigt werden, das von einem der UND-Glieder 92 und 93 abgeleitet wird. Wie ohne weiteres aus Fig. 5A oder 5B zu ersehen ist, zeigen in diesem Fall die Impulse des ersten Impulsfolgesignals P_a1 den Zeitpunkt des oberen Totpunkts der Kolben unmittelbar vor dem Arbeitshub eines Zylinders an. Um das vorstehend beschriebene auf der Basis der Zeitintervalldifferenz zwischen zwei seriellen Impulsen des Signals P_a ohne die Verwendung der Impulse NLP₁ zu unterscheiden, sind Zähler 94 und 95 vorgesehen, welche durch die beiden Signale P_a1 und P_a2 gesteuert werden. Die Zähler 94 und 95 haben denselben Aufbau wie der in Fig. 3 dargestellte Zähler 82. Zählim­ pulse P_b, die von einem Impulsgenerator mit einer ausrei­ chend kurzen Periode im Vergleich zu derjenigen des Wech­ selspannungssignals AC erzeugt worden sind, werden an Ein­ gangsanschlüsse 94a und 95a angelegt. Das erste Impulsfolge-Signal P_a1 wird an einen Startanschluß 94b des Zählers 94 und an einen Stoppanschluß 95 des Zählers 95 angelegt, und das zweite Impulsfolge-Signal P_a2 wird an einen Stoppanschluß 94 _C des Zählers 94 und an einen Startanschluß 95b des Zählers 95 angelegt. Folglich wird der Zähler 94 durch einen Impuls des ersten Impulsfolgesignals P_a1 rückgesetzt, um den Zählvorgang zum Zählen der Anzahl der erzeugten Zählim­ pulse P_b zu starten. Danach wird der Zählvorgang des Zählers 94 entsprechend der ersten Erzeugung eines Impulses des zweiten Impulsfolgesignals P_a2 gestoppt, und danach bleibt der Inhalt des Zählers 94 erhalten. Die Ausgangsdaten von dem Zähler 94 werden an eine Halteschaltung 97 zum Halten der eingegebenen Daten entsprechend dem zweiten Impulsfolge­ signal P_a2 angelegt, so daß das gezählte Ergebnis des Zählers 94 unmittelbar durch die Halteschaltung 97 gehalten wird.

Der Zähler 95 beginnt damit, entsprechend Impulsen des zweiten Impulsfolgesignals P_a2 zu zählen und stoppt das Zählen entsprechend einem Impuls des ersten Impulsfolge­ signals P_a1. Das Zählergebnis des Zählers 95 wird in der Halteschaltung 98 entsprechend einem Impuls des ersten Impulsfolgesignals P_a1 gehalten.

Folglich erzeugt der Zähler 94 Daten DT₁₁, DT₁₂, DT₁₃ entsprechend den Zeiten T₁₁, T₁₂ T₁₃ . . ., welche je­ weils die Zeit von einem Impuls des ersten Impulsfolge­ signals P_a1 zu dem nächsten Impuls des zweiten Impulsfolge­ signals P_a2 anzeigen, diese Daten werden durch die Halte­ schaltung 97 zu der vorstehend beschriebenen Zeit gehalten (siehe Fig. 5E und 5F und 5G). In ähnlicher Weise erzeugt der Zähler 95 Daten DT₂₁, DT₂₂, DT₂₃, . . . entsprechend den Zeiten T₂₁, T₂₂, T₂₃, . . ., die jeweils die Zeit von einem Impuls des zweiten Impulsfolgesignals P_a2 zu dem nächsten Impuls des ersten Impulsfolgesignals P_a1 anzeigen, diese Daten werden durch die Halteschaltung 98 bei der vorstehend beschriebenen Zeit gehalten (siehe Fig. 5E, 5F und 5H).

Die durch die Halteschaltung 97 und 98 gehaltenen Daten werden an einen Vergleicher 99 angelegt, der feststellt, welche Daten weniger sind. Die Daten G₁, welche das Ergebnis der Unterscheidung anzeigen, werden als Auswählsteuerdaten an einen Selektor 100 angelegt, welcher die beiden Impuls­ folgesignale P_a1 und P_a2 erhält. Der Selektor 100 dient dazu, um selektiv eines der beiden Signale P_a1 oder P_a2 in einer Weise abzuleiten, daß ein Impulsfolgesignal, welches als ein Haltesignal an die Halteschaltungen ange­ legt wird, die Halteschaltung mit den größeren Daten hält. Da in diesem Fall der durch die Halteschaltung 98 gehaltene Inhalt größer als der von der Halteschaltung 97 gehaltene Inhalt ist, wird das erste Impulsfolgesignal P_a1, durch den Selektor 100 ausgewählt und als ein Zählimpulssignal an einen Basis- 4-Zähler 101 angelegt. Das heißt, es folgt, daß ein Impuls­ folgesignal, das aus Impulsen gebildet ist, welche den Zeitpunkt des oberen Totpunktes des Kolbens unmittelbar vor dem Arbeitshub des Zylinders anzeigen, auf der Basis des Zählinhalts der Zähler 94 und 95 ausgewählt wird.

Folglich wird der Zählstand des Basis-4-Zählers 101 bei jedem Impuls des ersten Impulsfolgesignals P_a1 um eins inkrementiert, wie in Fig. 5I dargestellt ist, und wieder­ holt den Zählstand von 0 bis 3. Folglich zeigen die Aus­ gangsdaten von dem Zähler 101 an, in welchem Zylinder der Kolben zu diesem Zeitpunkt bei seinem Verbrennungshub ist, und sie werden als die zweiten Daten D_j erzeugt.

In welchem der Zylinder C₁ bis C₄ der Arbeitshub statt­ findet, ist unmöglich unmittelbar auf der Basis des In­ halts der zweiten Daten D_j anzuzeigen. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, ist jedoch eine Einzelzylindersteuerung nicht erschwert und kann normalerweise mit Hilfe der zweiten Daten D_j durchgeführt werden. Somit ist es möglich, die Einzelzylindersteuerung normalerweise durchzuführen, selbst wenn der Nadelventil-Hubfühler 9 ausfällt.

In dieser Ausführungsform ist das Reservesystem in der Weise angeordnet, daß die zweiten Daten D_j an dem Steuersystem nur vorgesehen werden, wenn der Hubfühler 9 aus­ fällt. Jedoch kann die in Fig. 4 dargestellte Schaltung anstelle des Zeitsteuerdetektors 10 vorgesehen sein, und die Un­ terscheidungsdaten von der in Fig. 4 dargestellten Schaltung können ständig an den Drehzahldetektor und die Ausgangs­ steuereinheit 27 angelegt sein.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt, in welcher die Einrichtung zum Steuern des Leerlaufbetriebs mittels eines Mikrocomputers oder Mikro­ prozessors durchgeführt wird. Die Teile der in Fig. 6 dar­ gestellten Einrichtung 40, welche mit den entsprechenden in Fig. 1 dargestellten Teilen identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben. Eine Wellenformer­ schaltung 41 erzeugt Ausgangsimpulse, welche den positiv verlaufenden Impulsen eines Wechselspannungssignals AC entsprechen. Diese Impulse werden als obere Totpunktim­ pulse TDC abgegeben. Die TDC-Impulse, der Nadelventil-Hub­ impuls NLP₁ von dem Hubfühler 9 und das Istpositionssignals S₂ von dem Positionssensor 18 werden an einen Mikropro­ zessor 43 angelegt, welcher mit einem Festwertspeicher (ROM) 42 ausgestattet ist. Der Festwertspeicher 42 spei­ chert ein Steuerprogramm, welches eine Funktion durchführt, welche identisch den Leerlaufsteuerfunktionen der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist. Dieses Steuerprogramm wird von dem Mikroprozessor 43 durchgeführt, wodurch eine Steuerung erfolgt, um eine ganz bestimmte Leerlaufdrehzahl zu erzeugen. Dieses Steuerprogramm ist entsprechend aus­ gelegt, um einen Einspritzvoreilwinkel zu steuern, hierbei erzeugt der Prozessor 43 ein erstes Ausgangssignal O₁, das die Berechnungsergebnisse anzeigt, um die Einspritzmenge zu steuern, und erzeugt ein zweites Ausgangssignal O₂, welches die Berechnungsergebnisse anzeigt, um den Einspritz- Voreilwinkel zu steuern. Die Signale O₁ und O₂ werden an den Impulsbreitenmodulator 21 bzw. den Zeitgeber 37 ange­ legt.

In Fig. 7 ist ein Flußdiagramm des in dem Festwertspeicher 42 gespeicherten Steuerprogramms dargestellt. Das Steuer­ programm besteht aus einem Hauptsteuerprogramm 122 mit einem Schritt 120, bei welchem der Betrieb nach dem Start des Programms eingeleitet wird, und mit einem Schritt 122 zum Durchführen einer Positionssteuerung des Einspritz­ mengen-Regelteils sowie der Berechnung einer Sollein­ spritzmenge entsprechend der Betätigung eines Gaspedals, aus einem Unterbrechungsprogramm INT1, das entsprechend der Abgabe eines Nadelventil-Hubimpulses NLP₁ durchzu­ führen ist, und aus einem weiteren Unterbrechungsprogramm INT2, das entsprechend der Abgabe des oberen Totpunktim­ pulses TDC auszuführen ist.

Bei dem Schritt 123 des Unterbrechungsprogramms INT1 wird zuerst der Inhalt eines Zählers TDCTR auf 8 gesetzt, und ein Flag TF wird beim Schritt 124 auf "0" gesetzt, wodurch die Ausführung der Operation endet. Das Flag TF ist vorgesehen, um festzusetzen, ob die Berechnung der Einspritzmengendaten Q_i durchgeführt werden sollte oder ob die zu berechnenden Daten Q_i in einem Unterbrechungs­ programm INT2 erzeugt werden sollten. Das Unterbrechungs­ programm INT wird entsprechend der Erzeugung des oberen Totpunktimpulses TDC durchgeführt, und der Inhalt des Zählers TDCTR wird beim Schritt 125 um eins dekrementiert. Die Operation geht dann auf einen Schritt 126 über, wo eine erste Entscheidung getroffen wird, ob der Inhalt des Zählers TDCTR gleich null ist. Bei ja, d. h. TDCTR = 0, geht die Operation auf einen Schritt 127 über, bei welchem der Zähler TDCTR auf 8 gesetzt wird, und geht dann auf einen Schritt 128 weiter, wo das Flag TF invertiert wird.

Wenn dagegen die Entscheidung beim Schritt 126 nein ist, geht die Operation grade auf den Schritt 128 über, bei welchem die Inversion des Flags stattfindet. Eine Berech­ nung von Daten M₁, M₂ . . . welche das Zeitintervall zwischen benachbarten Impulsen anzeigen (welche der Zeit T₁₁, T₂₁, T₁₂, . . . in Fig. 5 entsprechen) wird durchgeführt, und die Motordrehzahl wird beim Schritt 129 entsprechend dem Rechen­ ergebnis berechnet.

Beim Schritt 130 wird entschieden, ob der Hubfühler 9 de­ fekt ist oder versagt. Die Entscheidung wird so getroffen, daß, wenn der Inhalt des Zählers TDCTR größer als der vor­ herbestimmte Wert von 8 ist, ein Kraftstoffeinspritzzu­ stand festgestellt wird, und festgelegt wird, daß er fehlerhaft ist bzw. ausgefallen ist (NG). Wenn der Hubfühler 9 nicht ausgefallen ist, geht die Operation auf Schritte 131 bis 133 über, bei welchen entschieden wird, ob die Kühlmitteltemperatur T_w des Motors 3 über einem vorbe­ stimmten Wert von T_r liegt, ferner wird entschieden, ob die Betätigungsgröße R des Gaspedals unter einem vorbestimmten Wert A₂ liegt, und ob die Differenz -N_t zwischen der Solleerlaufdrehzahl N_t und der mittleren Leerlauf­ drehzahl für einen vorbestimmten Zeitabschnitt über einem vorbestimmten Wert a₁ liegt.

Nur wenn die Entscheidung bei jedem der Schritte 131 bis 133 ja ist, geht die Operation auf den Schritt 134 über, bei welchem die Berechnung zur Einzelzylindersteuerung entsprechend der augenblicklichen Motordrehzahl für den Leerlaufbetrieb durchgeführt wird und geht dann auf den Schritt 135 über, bei welchem die Leerlauf-Motordrehzahl auf der Basis des Rechenergebnisses für die Einzelzylinder­ steuerung entsprechend der mittleren Motordrehzahl gesteuert wird.

Wenn dagegen die Entscheidung bei einem der Schritte 131 bis 133 nein ist, wird keine Berechnung für eine Einzel­ zylindersteuerung beim Schritt 132 durchgeführt, und es wird nur die Leerlaufmotordrehzahlsteuerung basierend auf der mittleren Motordrehzahl durchgeführt.

Wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist, weist die Verbrennung in dem Motor eine spezifische Charakteristik auf und die Amplitude des Abgabedrehmoments wird instabil. Folg­ lich kann nicht garantiert werden, daß die periodischen Schwankungen der Verbrennung dieselbe Tendenz in jedem Zylinder haben, was eine Voraussetzung für die Einzelzylin­ dersteuerung ist. Folglich wird der Temperaturzustand des Kühlmittels als einer der Faktoren in Betracht gezogen, um im Falle einer Einzelzylindersteuerung bezüglich der Vor­ aussetzung zu entscheiden. Folglich wird die Bedingung T_w ≧ T_r für die Einzelzylindersteuerung gewählt. Wenn T_w ≦ T_r in dem vorstehenden Fall erhalten wird, wird keine Berech­ nung für die Einzelzylindersteuerung beim Schritt 134 durch­ geführt und die Leerlaufdrehzahlsteuerung wird aufgrund der mittleren Motordrehzahl durchgeführt.

In Fig. 9 ist ein ins einzelne gehendes Steuerflußdiagramm der Leerlaufdrehzahlsteuerung dargestellt, die beim Schritt 135 durchzuführen ist. In Fig. 9 werden beim Schritt 170 die Solldrehzahldaten N_t berechnet, und die Operation geht auf den Schritt 171 über, bei welchem entschieden wird, ob eine Einzelzylindersteuerung ein durchführbarer Zustand ist. Wenn die Entscheidung ja ist, geht die Operation auf den Schritt 172 über, bei welchem eine Solleerlaufdrehzahl N_t eingestellt wird, welche erhalten wird, indem von den Solldrehzahldaten N_t Korrekturdaten D_s subtrahiert werden, welche einen vorherbestimmten Wert der Motordrehzahldaten anzeigen, wenn die Steuerung auszuführen ist, um die Sol­ leerlaufdrehzahl zu erhalten, die niedriger ist als die Solleerlaufdrehzahl, die beim Schritt 170 erhalten worden ist.

Die Berechnung beim Schritt 172 kann die Ausgangsdreh­ zahl N_io modifizieren, welche durch die Daten N_t bei einer Motordrehzahl N_i1 angezeigt worden ist, welche herabgesetzt worden ist, und als Daten N_t-D_s angezeigt worden ist, wie in Fig. 10 dargestellt. Die Modifikation der Daten kann jedoch in diesem Fall als ein Programm durchgeführt werden, in welchem die Solleerlaufdrehzahl nach dem oben beschriebenen Zeitpunkt t_a verringert wird und der Wert von Daten N_t allmählich verringert wird, um so die Drehzahl N_i1 darzustellen, welche um einen vorherbestimmten Betrag zum Zeitpunkt t_b nach Verstreichen von Zeit herabgesetzt werden kann, wie in Fig. 11 dargestellt ist.

Die Operation geht dann auf Schritt 173 über, bei welchem die erforderliche Steuerung durchgeführt wird, um die Solleerlaufdrehzahl zu erhalten, welche beim Schritt 172 auf der Basis des Rechenergebnisses der Einspritzmenge für eine Einzelzylindersteuerung eingestellt wurde. Wenn die Entscheidung beim Schritt 171 nein ist, wird der Schritt 172 ausgelassen, wenn die Operation auf den Schritt 173 übergeht, wobei die Leerlaufdrehzahlsteuerung entsprechend den beim Schritt 170 erhaltenen Daten N_t durchgeführt wird.

Wenn in Fig. 7 der Hubfühler 9 defekt ist, geht die Opera­ tion auf den Schritt 136 über, bei welchem entschieden wird, ob das Flag FATC, welches anzeigt, ob eine Einzelzylinder­ steuerung durchgeführt worden ist, auf "1" gesetzt ist. Wenn die Entscheidung ja ist, d. h. FATC = "1", geht die Operation auf den Schritt 131 über, während, wenn die Entscheidung nein ist, d. h. FATC = "0" ist, die Operation auf den Schritt 137 übergeht. Beim Schritt 137 wird eine andere Entscheidung getroffen, ob der Leerlaufbetriebszustand für eine Zeit angedauert hat, die größer als eine vorbestimmte Zeit T₀ ist. Bei nein geht die Operation auf den Schritt 135 über, während bei ja die Operation auf den Schritt 138 übergeht.

Beim Schritt 138 werden unter Daten, welche das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden oberen Totopunktimpulsen TDC anzeigen, die Daten M_n, welche bei der laufenden Durchführung des Unterbrechungsprogramms INT2 erhalten worden sind, mit den Daten M_n-1 verglichen, welche bei der Ausführung des Unterbrechungsprogramms INT2 erhalten wurden. Wie aus Fig. 2A und 2B ersichtlich, ändern sich die Intervalle zwischen den oberen Totpunktimpulsen TDC zwischen einem langen und einem kurzen Zustand, so daß der Vergleich der Daten M_n mit den Daten M_n-1 es möglich macht, festzustellen, ob die zeitliche Betriebssteuerung für die Zylinder sich in dem langen oder in dem kurzen Zustand befindet.

In diesem Fall wird, wenn der Zustand M_n < M_n-1 erhalten wird, der obere Totpunktimpuls TDC, bei welchem das Unter­ brechungsprogramm INT2 zu diesem Zeitpunkt durchgeführt wird, der erste Impuls, der erzeugt worden ist, nachdem einer der Zylinder in seinen Arbeitshub eintritt, das heißt, er entspricht einem der Zeitpunkte t₂, t₄, t₆, . . .

Wenn dagegen der Zustand M_n < M_n-1 erhalten wird, wird der obere Totpunktimpuls TDC, bei welchem das Unterbrechungs­ programm INT2 zu diesem Zeitpunkt ausgeführt wird, ein Impuls, welcher den Start des Arbeitshubs in einem der Zylinder des Motors anzeigt. Das heißt, er entspricht einem der Zeitpunkte t₁, t₃, t₅, . . .

Wenn folglich die Entscheidung beim Schritt 138 nein ist, wird keine Berechnung der Einspritzmenge für eine Einzel­ zylindersteuerung durchgeführt, und der Betrieb geht auf den Schritt 135 über, während bei ja die Operation beim Schritt 139 weitergeht, wobei entschieden wird, ob das Flag FN auf "1" gesetzt wird. Das Flag FN ist vorgesehen, um zu unterscheiden, ob die Entscheidung beim Schritt 137 zumindest einmal ja wird.

Wenn das Flag FN "0" ist, ist die Entscheidung beim Schritt 139 nein, und die Operation geht beim Schritt 140 weiter, bei welchem das Flag FN auf "1" gesetzt wird, und der Inhalt des Zählers TDCTR auf ein veränderliches N eingestellt wird, worauf die Operation beim Schritt 141 weitergeht. Folglich wird beim nächsten Mal die Entscheidung beim Schritt 139 ja. Beim Schritt 141 wird K = K + 1 gebildet, und entschieden, ob K beim Schritt 142 gleich 4 ist, d. h. K = 4. Wenn einer der Zylinder in seinen Arbeitshub ein­ tritt, erhöht sich K um eins. Wenn die Entscheidung beim Schritt 142 nein ist, geht die Operation auf den Schritt 135 über. Wenn jedoch die Entscheidung beim Schritt 142 ja ist, geht die Operation auf den Schritt 144 über, bei dem eine andere Entscheidung getroffen wird, ob die Veränder­ liche N gleich dem Inhalt des Zählers TDCTR ist. Wenn N = TDCTR ist, da ein Zyklus verstrichen ist, d. h. die Kurbelwelle 4 sich um 720° gedreht hat, geht die Opera­ tion auf den Schritt 145 über, bei welchem FATC = "1", TDCTR = 8 und TF = "0" gesetzt werden, und die Operation geht auf den Schritt 135 über. Wenn die Entscheidung beim Schritt 144 nein ist, geht die Operation beim Schritt 143 weiter, bei welchem K = "0" und FN = "0" gebildet werden und die Operation geht dann beim Schritt 135 weiter.

Wenn, wie oben beschrieben, festgestellt wird, daß der Hubfühler 9 nicht ausgefallen ist, geht die Operation unmittelbar beim Schritt 131 weiter. Wenn jedoch der Hubfühler 9 ausfällt, werden Daten M_n-1 mit den Daten M_n verglichen und es wird eine Entscheidung beim Betriebszeitpunkt für jeden der Zylinder des Motors getroffen. Der Schritt 134, bei welchem die Einspritzmenge für jeden Zylinder berechnet wird, wird dann entsprechend dem Ergebnis der Entscheidung durchgeführt.

Das Steuern und die Operation für die einzelnen Zylinder beim Schritt 134 wird nunmehr anhand des in Fig. 8 im ein­ zelnen wiedergegebenen Flußdiagramms beschrieben.

Zuerst wird beim Schritt 150 der Zustand des Flag TF unter­ schieden. Wenn festgestellt wird, daß TF = "0" ist, werden die nachfolgenden Schritte zum Berechnen der Steuerdaten für jeden der Zylinder durchgeführt. Wenn dagegen festge­ stellt wird, daß TF = "1" ist, werden die nachfolgenden Schritte, um die Steuerdaten zum Steuern der Zylinder abzu­ leiten, durchgeführt. Der Zustand des Flags TF = 0 bedeutet einen Zustand, bei welchem der obere Totpunktimpuls TDC noch nicht erzeugt worden ist, nachdem der Nadelventil- Hubimpuls NLP₁ erzeugt wurde, oder einen Zustand, bei welchem eine ungrade Anzahl von oberen Totpunktimpulsen TDC bereits erzeugt worden ist, nachdem der Nadelventil-Hubimpuls NLP₁ erzeugt wurde, aber der nächste obere Totpunktimpuls TDC noch nicht erzeugt worden ist. Der Zustand zeigt dann nämlich einen Zeitabschnitt an, während welchem der Zylin­ der nicht in den Arbeitshub eingetreten ist, und er ent­ spricht jeder der Zeitperioden t₂ bis t₃, t₄ bis t₅, t₆ bis t₇, . . ., in Fig. 2.

Andererseits zeigt der Zustand des Flags TF = "1" die Zeitperioden an, während welchen in einem der Zylinder der Verbrennungsprozeß stattfindet, wie aus der folgenden Beschreibung noch verständlich wird. Die Zeitabschnitte sind t₁ bis t₂, t₃ bis t₄, t₅ bis t₆, . . ., in Fig. 2.

Wenn das Flag TF "0" ist, geht die Operation beim Schritt 151 weiter, bei welchem entschieden wird, ob die Betriebsbe­ dingungen des Motors den notwendigen Bedingungen genügen, um die Einzelzylindersteuerung durchzuführen. Bei nein werden die Inhalte der Daten, welche die Kraftstoffeinspritz­ menge QAin für eine Einzelzylindersteuerung anzeigen, beim Schritt 152 zu null gemacht. Bei der Beschreibung dieser Ausführungsform sind die Kraftstoffeinspritz- Steuerdaten zum Steuern jedes der Zylinder im allgemeinen mit QAin bezeichnet, wobei i die Zylinderzahl und n den aus den Daten berechneten Zeitpunkt anzeigen.

Nach dieser Operation werden beim Schritt 163 die Integral­ steuerdaten I_atc zum Durchführen der Integralsteuerung unter den Berechnungsergebnissen für die PID-Steuerung gespei­ chert. Diese PID-Steuerung wird beim Schritt 159 durchgeführt, wie später noch beschrieben wird. Die Integralsteuerdaten, die beim Schritt 159 erhalten worden sind, unmittelbar bevor die Einzelzylindersteuerung abgeschaltet wird, werden in einem Randomspeicher (RAM) 44 des Mikroprozessors 43 ge­ speichert. Danach geht die Operation auf den Schritt 153 über, bei welchem die Berechnung, um die Kraftstoffein­ spritzsteuermengendaten Q für eine Leerlaufdrehzahlsteuerung zu erhalten, entsprechend der mittleren Motordrehzahl durch­ geführt werden; die Operation geht dann beim Schritt 154 weiter.

Beim Schritt 154 werden die Einspritzmengen-Steuerdaten Q_a (i+1) (n-1) zu den Steuerdaten Q_i für die nächste Zylindersteuerung addiert, welche einen Zylinder vorher berechnet wurden. Die sich ergebenden Steuerdaten Q_i werden in dem Randomspeicher (RAM) 44 des Mikroprozessors 43 gespeichert.

Wenn die Entscheidung beim Schritt 151 ja ist, geht die Operation beim Schritt 155 weiter, bei welchem die Differenz ΔN_in zwischen der Drehzahl N_in, welche auf dem zu diesem Zeitpunkt ausgegebenen oberen Totpunktimpuls TDC basiert, und der Drehzahl N (i-1), welche auf dem einen Zyklus vorher abgegebenen, oberen Totpunktimpuls TDC beruht, be­ rechnet wird, und die Operation geht beim Schritt 156 weiter.

Beim Schritt 156 wird aus der beim Schritt 155 erhaltenen Differenz N_i und aus der Differenz N_i(n-1), welche auf ähnliche Weise einen Zyklus vorher erhalten worden ist, eine weitere Differenz N_i berechnet. Nach die­ ser Operation wird jeweils eine Konstante zur Durchführung der PID-Steuerung beim Schritt 157 eingestellt, und die Operation geht beim Schritt 158 weiter, bei welchem die Integraldaten I_ATD für die Integralsteuerung, die beim Schritt 163 gespeichert worden sind, geladen werden, und die Operation geht beim Schritt 159 weiter, bei welchem die PID-Steuerberechnung mit Hilfe jeder dieser Daten durch­ geführt wird. Folglich werden bei der Berechnung der PID-Steuerung, die beim Schritt 159 durchgeführt wird, wenn die Einzelzylindersteuerung von dem ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand geändert wird, die Daten, welche beim Schritt 163 gespeichert worden sind, als Inte­ gralsteuerdaten I_ATC verwendet. Folglich kann das erforder­ liche Ergebnis im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die Berechnung der PID-Steuerung wieder von Anfang an durchge­ führt wird, schneller erhalten werden.

Die Steuerdaten Q_Ain zum Steuern jedes der Zylinder, die durch die Berechnung für die PID-Steuerung beim Schritt 159 erhalten worden sind, werden in dem Randomspeicher (RAM) 44 beim Schritt 160 gespeichert. Folglich werden in diesem Fall die Datenwerte, welche beim Schritt 160 gespeichert worden sind, und der vorherige Wert der Daten Q_i addiert, um Enddaten Q_i zu erhalten.

Wenn dagegen die Entscheidung beim Schritt 150 ja ist, werden die Daten Q_i zu diesem Zeitpunkt zu den Steuerdaten Q_APP addiert, die entsprechend dem Betätigungswert des Gas­ pedals festgelegt worden sind, um so Daten Q_DRV beim Schritt 161 zu erhalten, wobei die Operation dann beim Schritt 162 wei­ tergeht, bei welchem die Daten Q_DRV als Kraftstoffeinspritzmen­ gensteuerdaten für die Zylinder erzeugt werden.

Wenn, wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, der Hubfühler 9 normal arbeitet, werden die Berechnung der Steuerdaten zum Durchführen einer Einzelzylindersteuerung und deren Ausgabe durch das Flag TF gesteuert, während, wenn der Hubfühler 9 fehlerhaft arbeitet, durch den Vergleich der Daten M_n mit den Daten M_n-1 der Zeitpunkt für die Einzelzylinder­ steuerung festgelegt werden kann. Folglich kann unabhängig davon, ob der Hubfühler normal oder fehlerhaft arbeitet, eine entsprechende Operation für eine Einzelzylindersteuerung durchgeführt werden.

In Fig. 12 ist ein ins einzelne gehendes Steuerflußdiagramm eines Hauptteils des Schrittes für die in Fig. 7 dargestellte Einspritzvoreilwinkelsteuerung wiedergegeben. In Fig. 12 wird nach dem Starten einer Einspritzvoreilwinkelsteuerung die Berechnung für den Voreilwinkel-Sollwert beim Schritt 180 durchgeführt, und die Operation geht auf den Schritt 181 über, wenn entschieden ist, ob eine Einzelzylindersteuerung durchzuführen ist. Wenn die Entscheidung ja ist, was bedeutet, daß eine Einzelzylindersteuerung durchzuführen ist, geht die Operation auf den Schritt 182 über, bei welchem eine Korrek­ turberechnung durchgeführt wird, so daß der Sollvoreilwin­ kelwert, der beim Schritt 180 erhalten worden ist, um einen vorbestimmten Betrag erhöht oder verringert werden kann. Nach dieser Operation wird der Schritt 183 durchgeführt.

Beim Schritt 183 wird eine Einspritz-Voreilwinkelsteuerung zum Steuern des Zeitgebers 37 durchgeführt, so daß der tatsächliche Voreilwinkel gleich dem beim Schritt 182 erhaltenen Sollvoreilwinkel gemacht wird, und die Einspritz-Voreil­ winkelsteuerung wird dann beendet. Wenn die Entscheidung beim Schritt 181 nein ist, wird jedoch der Schritt 182 nicht ausgeführt, und der beim Schritt 180 erhaltene Sollvoreil­ winkel wird statt dessen zur Steuerung verwendet.

Folglich kann bei der Einrichtung zum Steuern des Leer­ laufbetriebs einer Brennkraftmaschine der Sollvoreilwinkelwert in Abhängigkeit davon modifiziert werden, ob die Steuerung für jeden der Zylinder durchzu­ führen ist oder nicht, so daß dadurch die Leerlaufbetrieb-Kennlinien beträchtlich verbessert sind.

Ferner ermöglicht die Verwendung eines Speichers mit einer Reservebatterie zum Speichern der Integralsteuerdaten, die entsprechend der Berechnung der PID-Steuerung erhalten worden sind, daß die Integralsteuerdaten zur Verfügung stehen, wenn die Einzelzylindersteuerung nach dem Start der folgenden Operation durchgeführt wird, selbst wenn ein Hauptschalter ausgeschaltet war.

Claims (7)

1. Einrichtung zum Regeln eines Leerlaufbetriebes eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, mit einem Regelkreis (7, 9, 10, 8, 24, 25, 26, 27, 12, 34, 13, 14, 15, 16, 19, 20 bis 23, 17), mit einer ersten Ausgangsstufe (11), um mitt­ lere Drehzahldaten () zu erzeugen, die eine mittlere Dreh­ geschwindigkeit der Brennkraftmaschine (3) angeben, einer zweiten Ausgangsstufe (12) zum Erzeugen von Solldrehzahlda­ ten (N_t), die eine vorbestimmte Soll-Leerlaufdrehzahl ange­ ben, mit einer ersten Recheneinrichtung (13), die auf die mittleren Drehzahldaten () und die Solldrehzahldaten (N_t) anspricht, um erste Steuerdaten (D_e) zu erzeugen, welche die an die Maschine (3) abzugebende Brennstoffmenge betref­ fen, um die Soll-Leerlaufdrehzahl zu erhalten, und mit einem Stellglied (23), das auf die ersten Steuerdaten (D_e) anspricht, um ein Einspritzmengensteuerteil (17) hinsicht­ lich der Leerlaufdrehzahl der Maschine einzustellen, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Detektor (7) vorgesehen ist, um bestimmte Kurbelwellenstellungen der Maschine festzu­ stellen, wobei der Detektor einen ersten Signalgenerator (5, 6) zum Erzeugen erster Impulse (AC), immer wenn die Kurbelwelle der Maschine (3) vorbestimmte Bezugswinkelposi­ tionen erreicht, enthält, ferner ein zweiter Signalgenera­ tor (9) zum Erzeugen zweiter Impulse (NLP₁), immer dann, wenn Brennstoff in einen vorbestimmten Zylinder (C₁-C₄) der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, vorgesehen ist, ein erster Zeitsteuerdetektor (10) vorgesehen ist, der auf die ersten (AC) und die zweiten (NLP₁) Impulse anspricht, um Daten (D_i) zu erzeugen, die angeben, welcher Zylinder sich im Verbrennungsprozeß befindet, ein Reserve-Zeit­ steuerdetektor (30) vorgesehen ist, der auf die ersten Impulse (AC) anspricht und eine Einrichtung (90, 91, 92, 93) aufweist, welche auf die ersten Impulse (AC) anspricht, um ein erstes Impulsfolgesignal (Pa₁), das gebildet wird, indem erste Impulse (AC) voneinander abgeleitet werden, und um ein zweites Impulsfolgesignal (Pa₂) zu erzeugen, das durch die restlichen ersten Impulse (AC) gebildet wird, eine Entscheidungseinrichtung (94-99) enthält, welche auf die ersten und zweiten Impulsfolgesignale (Pa₁, Pa₂) an­ spricht, um zu entscheiden, welches das Impulsfolgesignal ist, um den Zeitpunkt des oberen Totpunktes bei der Kom­ pression anzuzeigen, eine Auswähleinrichtung (100) enthält, welche auf die Entscheidung in der Entscheidungseinrichtung anspricht, um ein gewünschtes Impulsfolgesignal auszuwäh­ len, und einen n-Voreilzähler (101) (wobei n gleich der An­ zahl der Zylinder des Motors ist) aufweist, um die Impulse des Impulsfolgesignals zu zählen, welches durch die Aus­ wähleinrichtung (100) ausgewählt worden ist, wobei die ge­ zählten Daten, die durch den n-Voreilzähler (101) erhalten worden sind, als erste Daten (D_i) abgeleitet werden und eine Änderung des Inhalts der zweiten Daten (D_j) immer zum Zeitpunkt (TDC) erfolgt, wobei diese zweiten Daten die re­ lativen Kurbelwellenlagen hinsichtlich der Zylinder auf der Grundlage der ersten Impulse (AC) aufgrund einer periodi­ schen Änderung der momentanen Drehzahl der Brennkraftma­ schine (3) angeben, ferner eine Fehlerdetektoreinrichtung (31) vorgesehen ist, um festzustellen, ob der zweite Si­ gnalgenerator (9) eine Fehlfunktion hat, ein steuerbarer Schalter (SW) vorgesehen ist, der auf das Ausgangssignal der Fehlerdetektoreinrichtung (31) anspricht, um entweder die ersten Daten (D_i) auszuwählen, wenn keine Fehlfunktion in dem zweiten Signalgenerator (9) auftritt, oder die zwei­ ten Daten des Reserve-Zeitsteuerdetektors (30) auszuwählen, wenn eine Fehlfunktion im zweiten Signalgenerator (9) auf­ tritt, wobei die Umschaltung auf das Ersatzsystem während des Zeitabschnitts erfolgt, bei dem in keinem der Zylinder ein Einspritzvorgang stattfindet, daß ferner zur Durchfüh­ rung einer Einzelzylindersteuerung ein Drehzahldetektor (8) vorgesehen ist, der bei entsprechender Schaltstellung des Schalters (SW) entweder auf die zweiten Daten (D_j) oder auf die ersten Daten (D_i) anspricht, um Daten (N_in), welche Zeitintervalle (R₁₁, R₂₁, R₃₁ . . .) zwischen aufeinander­ folgenden Nulldurchgängen der ersten Impulse (AC) betref­ fen, zu erzeugen, daß ein Drehzahl-Differenzrechner (24) vorgesehen ist, der die dritten Daten (N_in) erhält und die Unterschiede (Differenzdaten D_d) zwischen den Werten einer augenblicklichen Motordrehzahl, welche die Ist-Winkelge­ schwindigkeit zu jedem der Zylinder (C₁-C₄) aufgrund der augenblicklichen dritten Daten (N_in) darstellt, und einer augenblicklichen Bezugsmotordrehzahl für einen ganz be­ stimmten Zylinder berechnet, welcher als ein Bezugszylinder vorher bestimmt worden ist, eine Addiereinrichtung (25) vorgesehen ist, welche zu den Differenzdaten (D_d) Bezugsda­ ten (D_r) addiert, um als Ergebnis Steuerdaten (D₀) gemäß einem Additionsergebnis von Null zu erhalten, wobei diese Steuerdaten (D₀) so ausgegeben werden, daß sie die Kraft­ stoffeinspritzmenge nach einer Verarbeitung für eine PID-Steuerung wiedergeben, eine Ausgabesteuereinheit (27) vor­ gesehen ist, die die Steuerdaten (D₀) empfängt, und die auf das Ausgangssignal der Detektoreinrichtung (7, 9, 10) an­ spricht, um weitere Steuerdaten mit einer vorbestimmten Zeitsteuerung vor der nachfolgenden Einstellung der Brenn­ stoffmenge für jeden der Zylinder vorzusehen, und eine wei­ tere Addiereinrichtung (15) vorgesehen ist, um die weiteren Steuerdaten in den Regelkreis (16, 19, 20-23, 17) einzu­ speisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator (5, 6) einen ersten Impuls jedesmal dann erzeugt, wenn einer der Kolben des Motors seine obere Totpunktstellung erreicht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenerzeugungseinrichtung einen Binärzähler auf­ weist, welcher durch die zweiten Impulse (NLP₁) rückgesetzt wird, und die ersten Impulse (AC) zählt, wobei die Daten, welche das Zählergebnis in dem Zähler darstellen, als die ersten Daten (D_i) abgegeben werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Recheneinrichtung (13) Daten (D_e) berechnet, welche die Differenz zwischen der Solldrehzahl und dem Mit­ telwert der Drehzahl der Kurbelwelle des Motors anzeigen, wenn jeder Zylinder (C₁-C₄) in den Verbrennungsprozeß ein­ tritt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Differenzrechner (24) Differenzdaten (D_d) entsprechend Drehzahlschwankungen von Arbeitshub zu Ar­ beitshub auf der Grundlage der ersten Daten (D_i) und der zweiten Daten (D_j) berechnet.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Solldrehzahlrechner (12) die Solldrehzahldaten ent­ sprechend einem Signal berechnet, welches die Betriebsbe­ dingungen des Motors anzeigt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34, 35) zum Korrigieren der Solldrehzahldaten (N_t) in der Weise, daß die vorherbestimmte Soll-Leerlaufmo­ tordrehzahl um einen vorbestimmten Wert abhängig von be­ stimmten Werten von Betriebsbedingungen des Motors verrin­ gert wird.