DE3644639A1

DE3644639A1 - Einrichtung zum steuern des leerlaufbetriebs eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3644639A1
Application number: DE19863644639
Authority: DE
Inventors: Kyoichi Fujimori
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1987-07-02
Also published as: JPS62157258A; DE3644639C2; GB2185132A; KR870006311A; JP2562577B2; GB2185132B; GB8630567D0; KR900000220B1; US4779595A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern des Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors, und betrifft insbesondere eine Leerlaufbetrieb-Steuereinrichtung für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor zum Regulieren der jedem Zylinder zugeführten Kraftstoffmenge, um so die Streuung in der Leistung an den jeweiligen Zylindern auf ein Minimum herabzusetzen, um dadurch eine stabile Steuerung des Leerlaufbetriebs mit guten Ansprechkenndaten zu ermöglichen.

In einem herkömmlichen Steuersystem zum Steuern der Kraftstoffmenge, welche von einer Kraftstoffspritzpumpe in einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor eingespritzt worden ist, werden die Kraftstoff-Einspritzmengen für die jeweiligen Zylinder gemeinsam gleichmäßig gesteuert. Folglich kann infolge von Abmessungsunterschieden usw. in den Fertigungstoleranzen des Verbrennungsmotors und/oder der Kraftstoffeinspritzpumpe u. ä. keine gleichförmige Abgabeleistung von den Zylindern erhalten werden. Eine nicht-gleichförmige Abgabeleistung der Zylinder bewirkt jedoch insbesondere eine deutliche Verschlechterung in der Standfestigkeit des Verbrennungsmotors während des Motor-Leerlaufbetriebs; dies wiederum erhöht die Menge an schädlichen Komponenten, welche in dem Auspuffgas vorhanden sind. Ferner ruft eine solche nicht-gleichförmige Abgabeleistung eine Motorvibration hervor, was wiederum Geräusche und andere Nachteile mit sich bringt.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, sind verschiedene Einrichtungen zum Steuern des Kraftstoffs vorgeschlagen worden, welcher in die jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors entsprechend einem Einzelzylinder-Steuerverfahren eingespritzt worden ist. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 82 534/84 ist ein Beispiel einer Einrichtung dieser Art beschrieben, wobei eine Einzelzylindersteuerung auf der Basis des Ergebnisses einer für jeden Verbrennungshub in jedem Zylinder durchgeführten Feststellung der Differenz zwischen der Drehzahl zum Zeitpunkt der Verbrennung von Kraftstoff, welcher durch Einspritzen dem Mehrzylinder- Verbrennungsmotor zugeführt worden ist und der Drehzahl zu dem Zeitpunkt durchgeführt wird, wenn die augenblickliche Drehzahl der Kurbelwelle als Ergebnis der vorstehend beschriebenen Verbrennung einen Maximalwert erreicht.

Jedoch benutzen die herkömmlichen Einrichtungen dieser Art das Ergebnis der Einzelzylinder-Steuerberechnung als Daten zum Festlegen der Solleinspritzmenge beim Leerlaufbetrieb; hierbei bereiten die Ansprechkenndaten des Steuersystems in dem Fall Schwierigkeiten, wenn die Zylinderanzahl des Motors groß ist. Die herkömmlichen Einrichtungen haben daher den Nachteil, daß die Einzelzylinder-Steuerung behindert ist. Insbesondere wenn die Soll-Leerlaufdrehzahl hoch oder die Anzahl Zylinder groß ist, wird der Zeitabschnitt zum Berechnen und zur Abgabe des Sollwerts der Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder bezogen auf die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylinder in einem solchen Maße verkürzt, daß die Zeit für das Servosystem nicht ausreicht, um eine Regulierung der tatsächlichen Einspritzmenge entsprechend der Festsetzung des Sollwerts durchzuführen.

Um diesen Nachteil zu überwinden, ist erfolgreich ein Verfahren angewendet worden, bei welchem die Frequenz der Ansteuerimpulse des Reglersystems gesenkt wird, um so das Ansprechverhalten des Reglersystems zu erhöhen. Bei diesem Verfahren ergeben sich jedoch andere Schwierigkeiten; beispielsweise wird eine Änderung in dem Abgabedrehmoment des Motors sogar bei einer kleinen Vibration des Reglers hervorgerufen, und das Verfahren kann nur mit Hilfe einer sperrigen und voluminösen Einrichtung durchgeführt werden.

Die Erfindung soll daher eine Einrichtung zum Steuern des Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors schaffen, bei der das Steuern der Kraftstoffmenge, die in jeden Zylinder eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, eingespritzt ist, mit guten Ansprechkenndaten regulierbar ist. Ferner soll gemäß der Erfindung eine Einrichtung zum Steuern des Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors geschaffen werden, in welcher die Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder unabhängig von der Zylinderanzahl des zu steuernden Verbrennungsmotors gut durchgeführt werden kann.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Steuern des Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Einzelzylinder-Steuerdaten, welche die Kraftstoffmenge für die jeweiligen Zylinder darstellen, die notwendig ist, um die Abgabeleistung aller Zylinder gleich zu machen, zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt auf der Basis des Ausgangs einer Feststelleinrichtung abgegeben ist. Die Einzelzylinder-Steuerdaten werden durch eine Korrektureinrichtung in der Weise korrigiert, daß der Inhalt der Einzelzylinder-Steuerdaten nur während eines vorherbestimmten Zeitabschnitts entsprechend eines vorherbestimmten Parameters bezüglich des Steuerzustands der Kraftstoffeinspritzmenge für die Zylinder des Verbrennungsmotors erhöht oder erniedrigt wird. Im Ergebnis wird der Zeitabschnitt, welcher zum Regulieren der Einspritzmenge für jeden Zylinder erforderlich ist, um einen gewünschten Zustand zu erreichen, verkürzt; dadurch kann die Ansprechcharakteristik des Einzelzylinder-Steuersystems erheblich verbessert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Leerlaufbetrieb-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2A bis 2H Zeitdiagramme zum Erläutern des Betriebszustands des in Fig. 1 dargestellten Dieselmotors;

Fig. 3 ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm einer in Fig. 1 dargestellten Steuereinheit;

Fig. 4A bis 4K Zeitdiagramme zum Erläutern des Betriebs der in Fig. 1 und 3 dargestellten Einrichtung;

Fig. 5A bis 5F Zeitdiagramme zum Erläutern der Verbesserung der Ansprechkenndaten des Steuersystems mittels der Korrektureinheit;

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines mittels eines Mikrocomputers durchführbaren Steuerprogramms zur Realisierung derselben Funktion wie derjenigen der in Fig. 3 dargestellten Steuereinheit, und

Fig. 7 ein ins einzelne gehendes Flußdiagramm eines Teils des in Fig. 6 dargestellten Flußdiagramms.

In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Einrichtung zum Steuern des Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung dargestellt. Eine Leerlaufbetrieb- Steuereinrichtung 1 dient dazu, die Leerlaufdrehzahl eines Dieselmotors 3 zu steuern, welchem Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 2 zugeführt wird.

Ein bekannter Fühler 7, welcher aus einem Impulsgeber 5 und einer elektromagnetischen Aufnahmewicklung 6 besteht, ist an einer Kurbelwelle 4 des Dieselmotors 3 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Dieselmotor 3 ein 4Takt-6Zylinder-Motor mit sechs Zylindern C ₁ bis C ₆.

In Fig. 2A bis 2F sind Zeitdiagramme dargestellt, welche den Kraftstoffverbrennungszeitpunkt und die Größe eines Abgabedrehmoments darstellen, welches als Ergebnis der Kraftstoffverbrennung in den Zylindern C ₁ bis C ₆ erzeugt worden ist. Die horizontale Achse stellt den Kurbelwellenwinkel (°CA) dar, wobei der Kraftstoffverbrennungs-Startzeitpunkt in dem Zylinder C ₁ 0° ist. Da der Dieselmotor 3 in dieser Ausführungsform ein 4Takt-6Zylinder-Motor ist, beginnt die nächste Kraftstoffverbrennung in dem Zylinder C ₁ bei 270(°CA); hieraus folgt, daß eine Kraftstoffverbrennung in den Zylindern in Intervallen von 120(°CA) beginnt, d. h. es liegt ein Intervall von 120(°CA) zwischen der Verbrennung in einem Zylinder und derjenigen in dem nächsten Zylinder vor. Bei dieser Ausführungsform wird die Kraftstoffverbrennung in der Folge C ₁ bis C ₆ durchgeführt. In jedem Zylinder steigt das Abgabedrehmoment bis auf 60(°CA) von dem Beginn einer Kraftstoffverbrennung, während das Abgabedrehmoment nach 60(°CA) abnimmt. Das Abgabedrehmoment wird zu einem Zeitpunkt 0, wenn der Winkel 180(°CA) erreicht worden ist, wobei dann der Verbrennungshub in diesem Zylinder beendet worden ist.

Fig. 2A bis 2F stellen schematisch den Änderungszustand in dem Abgabedrehmoment TQ ₁ bis TQ ₆ von den Zylindern C ₁ bis C ₆ dar. Jedoch kann der Kraftstoffverbrennungs -Startzeitpunkt der einzelnen Zylinder nicht immer genau mit dem oberen Totpunkt des entsprechenden Kolbens des Zylinders zusammenfallen. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird jedoch angenommen, daß der Verbrennungsstartzeitpunkt mit dem oberen Totpunkt zusammenfällt.

Das Abgabedrehmoment der jeweiligen Zylinder liegt so vor, wie es in Fig. 2A bis 2F dargestellt ist; der augenblickliche Wert TQ _i des von der Kurbenwelle 4 abgegebenen Drehmoments ist so, wie in Fig. 2G dargestellt, und die augenblickliche Drehzahl N der Kurbelwelle 4 ändert sich mit einer Periode von 120(°CA), wie in Fig. 2H dargestellt ist.

Damit der Fühler 7 den Zeitpunkt feststellen kann, an welchem die Winkelstellung der Kurbelwelle 4 des Dieselmotors 3 vorherbestimmte Bezugswinkelstellungen erreicht, sind eine Anzahl Zähne 5 a bis 5 f entlang des Umfangs des Impulsgebers 5 ausgebildet, die gegeneinander um 60° versetzt sind. Der Impulsgeber 5 ist an der Kurbelwelle 4 in der Weise befestigt, daß einer der Zähne 5 a bis 5 f der elektromagnetischen Aufnehmerwicklung 6 jeweils zu dem Zeitpunkt gegenüberliegt, an welchem die Kurbelwelle 4 eine der vorherbestimmten Winkelstellungen erreicht. Ein Ausgangssignal AC von dem Fühler 7 wird an eine Wellenformerschaltung 8 angelegt, von welcher ein dem oberen Totpunkt entsprechendes Signal TDC abgegeben wird, welches aus den oberen Totpunkt wiedergegebenden Impulsen besteht, welche den oberen Totpunkt der Kolben der jeweiligen Zylinder anzeigen.

Fig. 4A bis 4B stellen den augenblicklichen bzw. Istwert TQ _i des von der Kurbelwelle 4 des Dieselmotors 3 abgegebenen Drehmoments bzw. die augenblickliche bzw. Istdrehzahl N der Kurbelwelle 4 dar, während Fig. 4C die Wellenform des den oberen Totpunkt wiedergebenden, impulsförmigen Signals TDC darstellt. Unter den Impulsen, welche das obere Totpunktsignal TDC bilden stellen diejenigen Impulse, welche den Minimal der Istdrehzahl N entsprechen, den Startzeitpunkt der Kraftstoffverbrennung in den jeweiligen Zylindern dar.

Um die Art der Zeitsteuerung festzustellen, bei welcher Zylinder durch jeweils einen Impuls des dem oberen Totpunkt entsprechenden, impulsförmigen Signals TDC dargestellt ist, ist ein Hubsensor 8 zum Feststellen des Nadelventil-Anhebezeitpunkts eines (nicht dargestellten) Kraftstoffeinspritzventils an dem Zylinder C ₁ vorgesehen. Der von dem Hubsensor 9 erzeugte Ausgangsimpuls wird durch eine entsprechende Wellenformerschaltung 10 in eine entsprechende Wellenform umgebildet, so daß an seinem Ausgang ein impulsförmiges Signal NLP anliegt. Das Signal NLP wird unmittelbar vor dem Beginn der Kraftstoffverbrennung in dem Zylinder C ₁ in Intervallen von 720(°CA) abgegeben, wie in Fig. 4D dargestellt ist. Das Feststellen des Betriebszeitpunkts des Dieselmotors 3 wird unter Bezugnahme auf das impulsförmige Signal NLP und das dem oberen Totpunkt entsprechende Signal TDC durchgeführt, wie unten noch beschrieben wird.

Die Einrichtung 1 weist ferner einen Beschleunigungsdetektor 12 auf, welcher mit einem Gaspedal 11 verbunden ist, um die Betätigung des Gaspedals 11 festzustellen und um ein Beschleunigungssignal A zu erzeugen, welches die Betätigungsgröße des Gaspedals 11 anzeigt. Ferner ist ein Sensor 13 zum Feststellen der Kühlmitteltemperatur des Dieselmotors 3 vorgesehen, und ein Kühlmittel-Temperatursignal T, welches die Kühlmitteltemperatur anzeigt, wird von dem Sensor 13 erzeugt.

Das Beschleunigungssignal a und das Kühlmitteltemperatursignal T werden an eine signalverarbeitende Einrichtung 14 eingegeben, in welcher die Signale A und T in entsprechende digitale Daten D _A und D _T umgewandelt werden, um dann an eine Steuereinheit 15 angelegt zu werden, an welche auch die impulsförmigen Signale TDC und NLP angelegt werden. Die Steuereinheit 15 ist vorgesehen, um die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden der Zylinder zu berechnen, die notwendig ist, damit der Dieselmotor 3 mit einer gewünschten Leerlaufdrehzahl glatt und ruhig läuft. Das Regulieren der eingespritzten Kraftstoffmenge wird mittels eines Kraftstoff-Regulierteils 16 der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 durchgeführt: das Ergebnis der Berechnung, welches die gewünschte Einspritzmenge für jeden Zylinder anzeigt, welche in der Zentraleinheit 15 berechnet worden ist, wird in Form von Steuerdaten D abgegeben, welche die Position darstellen, in welche das Kraftstoffregulierteil 16 zu regulieren ist. Die Steuerdaten D werden mittels eines Digital-Analog-(D/A)Umsetzers 17 in ein Positionssteuersignal St umgesetzt, welches den Steuerdaten D entspricht; das Positionssteuersignal St wird an eine Servoeinheit 18 angelegt, wodurch die Stellung des Kraftstoffregulierteils 17 gesteuert wird.

Die Servoeinheit 18 hat ein mit dem Kraftstoff-Regulierteil 16 verbundenes Stellglied 19 und die eine Rückkopplungs- oder Closed-Loop-Regelung der Position des Kraftstoff-Regulierteils 16 wird mittels des Stellglieds 19 entsprechend dem Positionssteuersignal St durchgeführt. Die Servoeinheit 18 ist mit einem Positionsdetektor 20 versehen, um ein Istpositionssignal zu erzeugen, welches die tatsächlich regulierte Stellung des Regulierteils 16 zu dem jeweiligen Zeitpunkt anzeigt. Ein Istpositionssignal Sa von dem Positionsdetektor 20 wird zu dem Positionssteuersignal St in dem Addierer 21 mit der in Fig. 1 dargestellten Polarität addiert. Folglich gibt der Addierer 21 ein Fehlersignal Se ab, welches die Differenz zwischen der Sollposition des Regulierteils 16, welche erforderlich ist, um die vorherbestimmte, in der Steuereinheit 15 berechnete Kraftstoffspritzmenge zu erhalten, und dessen Istposition anzeigt. Das Fehlersignal Se wird an eine PID-(Proportiona, Integral und Differential-) Rechenschaltung 22 eingegeben, in welcher eine Signalverarbeitung für eine PID-Steuerung für das Fehlersignal Se durchgeführt wird; das Ausgangssignal So von der PID-Rechenschaltung 22 wird an einen Impulsbreitenmodulator 23 angelegt. Der Modulator 23 gibt ein impulsförmiges Signal PS ab, dessen Tastverhältnis sich entsprechend dem Pegel des Ausgangssignals So ändert. Das impulsförmige Signal Ps wird durch eine Ansteuerschaltung 24 auf einen Pegel verstärkt, der zum Ansteuern des Stellgliedes 19 ausreicht; das Stellglied 19 wird dann durch einen Ansteuerimpuls DP, welcher so, wie oben dargestellt, erhalten worden ist, angesteuert. Das Stellglied 19 wird durch den Ansteuerimpuls DP so betätigt, daß die Stellung des Kraftstoff-Regulierteils 16 in der Richtung eingestellt wird, in welcher das Fehlersignal Se auf null verringert wird. Folglich wird eine Closed- Loop-Regelung in der Weise durchgeführt, daß die Position des Kraftstoff-Regulierteils 16 in eine entsprechende Position gebracht wird, welche durch das Positionssteuersignal St angezeigt ist.

Im folgenden wird anhand von Fig. 3 im einzelnen der Aufbau der Steuereinheit 15 beschrieben, welche auf die verschiedenen, vorstehend angeführten Eingangssignale anspricht, um die Steuerdaten D zu berechnen und abzugeben.

Um die zeitliche Betriebssteuerung des Dieselmotors 3 festzustellen, ist eine Zeitsteuereinheit 50 mit einer ersten Fühleinheit 27 vorgesehen, welche ein Zähler ist, welcher entsprechend dem beiden impulsförmigen Signalen TDC und NLP arbeitet. Die erste Fühleinheit 27 wird durch das impulsförmige Signal NLP rückgesetzt und hat eine Zählfunktion, welche bei jedem Eingang eines Impulses des Signals TDC inkrementiert. Das Zählergebnis in der ersten Fühleinheit 27 wird als ein Zählsignal TDCTR erhalten. Folglich ändert sich der gezählte Wert des Zählsignals TDCTR, wie in Fig. 4F dargestellt ist; der Zeitabschnitt, während welcher die augenblickliche Motordrehzahl N sich von einem Minimum auf eine Maximum ändert und der Zeitabschnitt, während welcher sich die augenblickliche Motordrehzahl N von einem Maximum auf einem Minimum ändert, kann dadurch unterschieden werden, daß der Wert des Zählsignals TDCTR eine gerade oder ungerade Zahl ist (siehe Fig. 4B).

Das Zählsignal TDCTR wird einer zweiten Fühleinheit 28 zugeführt, welche ein Zeitsteuersignal für jeden Zylinder erzeugt, welches einen vorherbestimmten Meßabschnitt festlegt, welcher zumindest den Teil des Abschnitts einschließt, während welchem eine Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem betreffenden Zylinder erzeugt wird, während welchem keine Beeinflussung infolge eines Drehmoment entsteht, das in den Zylindern außer dem betreffenden Zylinder erzeugt worden ist.

Die zweite Fühleinheit 28 hat einen Diskriminator 29, welcher auf das Zählsignal TDCTR anspricht, um zu unterscheiden, ob der Wert des Zählsignals TDCTR eine gerade oder eine ungerade Zahl ist; der Diskriminator 29 erzeugt ein Signal mit hohem Pegel auf seiner Ausgangsleitung 29 a, wenn der Wert des Zählsignals TDCTR eine ungerade Zahl ist. Die Ausgangsleitung 2 a ist über einen Inverter 30 mit einem Eingangsanschluß eines UND-Glieds 31 verbunden, an dessen anderen Eingangsanschluß das dem oberen Totpunkt entsprechende Signal TDC angelegt wird.

Folglich wird das UND-Glied 31 nur geöffnet, wenn der Wert des Zählsignals TDCTR gerade oder null ist, so daß nur die Impulse des Signals TDC, welche den Minimaß der augenblicklichen Motordrehzahl N entsprechen, über das UND-Glied 31 durchgelassen werden; die über das UND-Glied 31 erhaltenen Impulse werden als ein Zeitsteuersignal TS von der zweiten Fühleinheit 28 (siehe Fig. 4E) abgeleitet.

Das Zeitsteuersignal TS wird an eine Drehzahl-Fühleinheit 32 angelegt, in welche die Zeitpunkte T ₁₁, T ₂₁, T ₃₁, . . . von dem Zeitpunkt an, an welchem die augenblickliche Motordrehzahl N ein Minimum erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem es den nächsten Minimumszustand erreicht hat, auf der Basis des Zeitsteuersignals gemessen (siehe Fig. 4B und 4E). Die Zeitpunkte T ₁₁, T ₂₁, T ₃₁, . . . sind auf die Motordrehzahl bezogen, d. h. auf die Ausgangsleistung von den jeweiligen Zylindern. Der Zeitabschnitt, welcher zum Messen der Motordrehzahl auf die vorstehend beschriebene Weise eingestellt ist, wird auf der Basis des Zustands des Signals TDCTR in der Weise festgestellt, daß es von dem Zeitabschnitt, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem betreffenden Zylinder erzeugt wird, zumindest den Teil einschließt, während welchem keine Beeinflussung wegen eines Drehmoments entsteht, das in anderen Zylindern als dem betreffenden Zylinder erzeugt worden ist.

Mit anderen Worten, wenn der zu messende Zeitpunkt beispielsweise T ₁₁ ist, ist der Meßabschnitt R, welche zum Messen dieses Zeitpunkts T ₁₁ gesetzt worden ist, diejenige, um eine Messung durchzuführen, welche die Ausgangsleistung von dem Zylinder C ₁ betrifft und von dem gesamten Zeitabschnitt (0(°CA) bis 180(°CA)), während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem Zylinder C ₁ erzeugt wird, schließt er nur den Abschnitt (60(°CA) bis 120(°CA)), welcher nicht durch ein in Zylindern C ₆ und C ₂ erzeugtes Drehmoment beeinflußt worden ist, und einen Zeitabschnitt (0(°CA) bis 60(°CA)) ein, welcher etwa durch die Ausgangsleistung von dem Zylinder C ₆ beeinflußt ist. Die Zeitabschnitte zum Messen der anderen Zeitpunkte T ₂₁, T ₃₁, . . . werden in ähnlicher Weise eingestellt. Wenn auf diese Weise die Meßabschnitte eingestellt werden, um so den gesamten Zeitabschnitt einzuschließen, während welchem keine Beeinflussung von dem Drehmoment vorliegt, das in anderen Zylindern entsteht, um aber nicht den gesamten Zeitabschnitt einzuschließen, während welchem eine Beeinflussung durch das Drehmoment erfolgt, das in anderen Zylindern entsteht, kann eine Zeitmessung erhalten werden, welcher ziemlich genau der Ausgangsleistung von dem ganz bestimmten Zylinder entspricht und es kann auch eine genaue Information bezüglich der Ausgangsleistung von jedem der Zylinder erhalten werden.

Zeitpunkte T ₁₁, T ₂₁, T ₃₁, . . . die, wie vorstehend ausgeführt erhalten worden sind, stellen die Zeit dar, welche die Kurbelwelle 4 benötigt, um sich um 120(°CA) zu drehen. Daten, welche die augenblickliche Motordrehzahl darstellen, welche der Ausgangsleistung von dem jeweiligen Zylinder C _i entspricht, werden in der Drehzahlfühleinheit 32 unter Verwendung der Zeitpunkte T ₁₁, T ₂₁, T ₃₁, . . . berechnet. Die Daten, welche die augenblickliche Motordrehzahl für einen vorgegebenen Zylinder C ₁ darstellen, werden hier im allgemeinen entsprechend der Folge, in welcher sie in der Drehzahl- Fühlschaltung 32 festgestellt worden sind, als N _in (mit n = 0, 1, 2, . . .) dargestellt.

Folglich sind die Inhalte der augenblicklichen Drehzahldaten N _in, welche von der Drehzahlfühleinheit 32 abgegeben worden sind, solche, wie sie in Fig. 4G dargestellt sind.

Die Drehzahldaten N _in werden in eine den Mittelwert berechnende Einheit 33 eingegeben, in welcher die durchschnittliche Drehzahl des Dieselmotors 3 berechnet wird und es werden Daten N erzeugt, welche die mittlere Motordrehzahl anzeigen. In diesem Fall werden die Daten N auf der Basis von zwei aufeinanderfolgenden, die augenblickliche Drehzahl wiedergebenden Daten von der Drehzahlfühleinheit 32 berechnet (siehe Fig. 4I). Eine Recheneinheit 34 berechnet eine Soll Leerlaufdrehzahl, welche dem Betriebszustand des Dieselmotors 3 entsprechend den Kühlmittel-Temperaturdaten D _T entspricht und gibt Solldrehzahldaten Nt ab, welche das Ergebnis dieser Berechnung darstellen. Die Recheneinheit 33 gibt die Daten N ab, welche die mittlere Drehzahl des Dieselmotors darstellen; die Solldrehzahldaten Nt und die der mittleren Drehzahl entsprechenden Daten N werden in einer Addiereinheit 35 mit den in Fig. 3 dargestellten Polaritäten addiert. Das Ergebnis dieser Addition wird in Form von Fehlerdaten De abgeleitet, welche in eine erste PID-Recheneinheit 36 eingegeben werden, um eine Datenverarbeitung für eine PID-Steuerung für Fehlerdaten De durchzuführen.

Das Ergebnis der in der Einheit 36 durchgeführten Berechnung werden bei einer Einspritzmengen-Bemessung als Daten Qci abgeleitet, welche über eine Addiereinheit 37 an eine Umsetzeinheit 38 angelegt werden, in welche die Daten N ebenfalls eingegeben werden. Die von der Addiereinheit 37 gelieferten Daten werden in Steuerdaten D umgesetzt, welche die Sollposition des Kraftstoffregulierteils 16 darstellen, welche notwendig ist, um den Inhalt der Fehlerdaten De auf null zu reduzieren.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, hat die Einrichtung 1 ein Closed-Loop-Regelsystem, welches auf die der mittleren Drehzahl entsprechenden N und die Solldrehzahldaten Nt anspricht, um die durchschnittliche Leerlaufdrehzahl des Dieselmotors so zu steuern, daß sie mit dem gewünschten Sollwert übereinstimmt.

Obwohl in dieser Ausführungsform die der mittleren Drehzahl entsprechenden Daten N auf der Basis der der augenblicklichen Drehzahl entsprechenden Daten N _in von der Drehzahlfühleinrichtung 32 berechnet werden, können die der mittleren Drehzahl entsprechenden Daten N auch mittels einer herkömmlichen Einrichtung erhalten werden.

Die Einrichtung 1 hat noch ein anderes Closed-Loop-Regelsystem für eine Einzelzylinder-Steuerung, wodurch der dem Motor zugeführte Kraftstoff für jeden der Zylinder so reguliert wird, um die augenblickliche Motordrehzahl für die jeweiligen Zylinder gleichzumachen. Dieses Closed-Loop-Regelsystem weist eine die Drehzahldifferenz berechnende Einheit 39 auf, welche auf die Daten N _in anspricht und nacheinander sowie wiederholt für jeden Zylinder die Differenz zwischen der augenblicklichen Motordrehzahl infolge des Ausgangs von dem jeweiligen Zylinder und der Drehzahl infolge des Ausgangs von einem Bezugszylinder berechnet, welche aus den übrigen jeweiligen Zylindern vorherbestimmt ist. In dieser Ausführungsform wird die augenblickliche Motordrehzahl, die unmittelbar vor der augenblicklichen Motordrehzahl für einen ganz bestimmten in Betracht gezogenen Zylinder erhalten worden ist, als die augenblickliche Bezugsdrehzahl für den speziellen Zylinder ausgewählt. Folglich werden die Differenzwert N ₁₁-N ₂₁, N ₂₁-N ₃₁, N ₃₁-N ₄₁, . . . nacheinander von der die Drehzahldifferenz berechnenden Einheit 39 als Differenzdaten Δ N _in abgegeben. In dieser Ausführungsform hat die Einheit 39 ein Schieberegister 40 und einen Addierer 41. Das Schieberegister 40 erhält die Daten N _in und speichert nur die letzten beiden Istdrehzahldaten in der Reihe. Die letzten beiden sequentiellen Daten von dem Schieberegister 40 werden in den Addierer 41 eingegeben, in welchem diese beiden Daten mit der in Fig. 3 dargestellten Polarität addiert werden, um die notwendigen Differenzdaten Δ N _in infolge zu erhalten. Die abgegebenen Zeitpunkte und die Inhalte dieser Differenzdaten Δ N _in sind in Fig. 4H dargestellt.

Die Differenzdaten Δ N _in werden in eine zweite PID-Recheneinheit 42 eingegeben, um den geforderten Prozeß für eine PID-Regelung bei den Differenzdaten Δ N _in durchzuführen. Die zweite PID-Recheneinheit 42 gibt dann Daten Q _ATC ab, welche die zu regulierende Kraftstoffmenge für jeden Zylinder darstellen, um die Ausgangsleistung von dent sprechenden Zylindern gleichzumachen; die Daten Q _ATC werden an eine Ausgangssteuereinheit 40 angelegt. In Fig. 4J ist der Zustand dargestellt, auf welchen der Inhalt der Daten Q _ATC bei jeweils 120(°CA) erneuert wird.

Die Einheit 43 dient dazu, die Abgabezeitpunkte der Daten Q _ATC zu steuern. Diese Abgabezeitpunkte werden entsprechend dem Zählsignal TDCTR von der ersten Fühleinheit 27 gesteuert, wie nachstehend beschrieben wird. Wenn die Daten Q _ATC, die jeweils zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt erzeugt worden sind, basierend auf den Differenzdaten Δ N _in erhalten werden, welche sich auf zwei der Zylinder C _i und C _i+1 beziehen, werden die Daten Q _ATC vor oder während des folgenden Kraftstoff-Regulierhubs für den Zylinder C _i+1 abgegeben. In diesem Fall werden die Daten Q _ATC nach 8 gezählten Einheiten des Zählsignals TDCTR abgegeben. Das heißt, der Zeitschlitz zum Abgeben der Daten Q _ATC ist in der Abgabesteuereinheit 43 um 8 gezählte Einheiten des Zählsignals TDCTR zurückgeschoben.

Die Daten Q _ATC werden über einen Schalter 44 an die Addiereinheit 37 angelegt und in dieser (37) zu den Daten Q _ci addiert, welche von der ersten PID-Recheneinheit 36 zu diesem Zeitpunkt abgegeben worden sind. An die Addiereinheit 37 werden ferner die Q-Daten Q _DR von einer den Sollsteuerwert berechnenden Einheit 45 angelegt. Die Einheit 45 berechnet entsprechend den mittleren Drehzahldaten N und den Beschleunigungsdaten D _A eine gewünschte Sollansteuer- Kraftstoffmenge, welche dem Betätigungszustand des Gaspedals 11 entspricht, und sie (45) gibt die Daten, welche das Ergebnis der Berechnung anzeigen, als Ansteuerwert- bzw. Q-Daten Q _DR ab. Die Addiereinheit 37 addiert die Daten Q _ATC. Q _ci und Q _DR und gibt Daten Q _t ab, welche die Gesamtsumme darstellen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, stellt beispielsweise der Wert Q ₁₁ der Daten Q _ATC die Menge dar, auf welche der Kraftstoff reguliert werden sollte, um die Differenz zwischen der Istdrehzahl für den Zylinder C ₆ und der Istdrehzahl für den Zylinder C ₁, d. h. zwischen der Ausgangsleistung von dem Zylinder C ₆ und der Ausgangsleistung von dem Zylinder C ₁ auf null zu reduzieren. Die Daten Q _ATC mit einem Wert Q ₁₁ werden während des Abschnitts von 600(°CA) bis 720(°CA) abgegeben, was in dem folgenden Kraftstoff- Verdichtungshub in dem Zylinder C ₁ erfolgt, und wodurch eine Kraftstoffeinspritzung in dem nächsten Zylinder (dem Zylinder C ₅) nicht beeinflußt wird (siehe Fig. 4J und 4K). Auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, wird auch die Reduzierung der Differenz in der Ausgangsleistung zwischen den Zylindern nacheinander durchgeführt, um jeweils die Differenz in der Leistungsabgabe zwischen den Zylindern C ₁ und C ₂, den Zylindern C ₂ und C ₃, und den Zylindern C ₃ und C ₄, den Zylindern C ₄ und C ₅ und den Zylindern C ₅ und C ₆ auf null zu reduzieren. Auf diese Weise wird eine Steuerung zum Regulieren der Kraftstoffmenge für jeden Zylinder durchgeführt, um so die Leistungsabgabe von den Zylindern gleichzumachen.

Ferner wird der auf der Ausgangsseite der Abgabesteuereinheit 43 vorgesehene Schalter 44 so gesteuert, um durch eine Reguliereinheit 46 auf den Ein- oder AUS-Zustand eingestellt zu werden. Der Schalter 44 wird geschlossen, um eine Einzelzylindersteuerung nur dann durchzuführen, wenn die Reguliereinheit 46 feststellt, daß vorherbestimmten Bedingungen genügt worden ist, welche anzeigen, daß eine Einzelzylindersteuerung in sicherer Weise durchgeführt werden kann. Wenn dagegen diesen vorherbestimmten Bedingungen nicht genügt ist, dann wird der Schalter 44 geöffnet, um dadurch eine Einzelzylindersteuerung zu verhindern. Hierdurch ist dann eine Instabilität des Leerlaufbetriebs verhindert, die von einer Einzelzylindersteuerung herrührt.

Um insbesondere die Winkelgeschwindigkeit durch die Einzelzylindersteuerung zu regulieren, sollte die Leerlaufdrehzahl sich in einem stabilen Zustand befinden, in welchem die Motordrehzahl in einem vorherbestimmten Drehzahlbereich liegt, welcher einen gewünschten Sollwert einschließt, und zwar deshalb, da eine gute Einzelzylindersteuerung wirksam in der vorstehend beschriebenen Weise nur durchgeführt wird, wenn die Änderung in der Istmotordrehzahl die sich aus Abweichungen des Kraftstoffeinspritzsystems und des Verbrennungsmotors ergibt, in regelmäßiger, periodischer Form auftritt. Folglich wird, falls eine Einzelzylindersteuerung durchgeführt werden sollte, wenn eine Beschleunigung/Verzögerung durchzuführen ist, oder wenn irgendeine Anomalität in dem Steuersystem aufgetreten ist, die Instabilität des Leerlaufbetriebs größer werden.

Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform der Schalter 44 geschlossen, um die Regulierung für die Einzelzylindersteuerung nur dann durchzuführen, wenn allen folgenden Bedingungen bzw. Voraussetzungen genügt ist. Erstens muß die Kühlmitteltemperatur größer als ein vorherbestimmter Wert Tr sein. Zeitens muß der Absolutwert der Differenz zwischen der Soll-Leerlaufdrehzahl und der Istleerlaufdrehzahl für mehr als die vorherbestimmte Zeit unter einem vorherbestimmten Wert K ₁ gehalten werden. Drittens muß der Betätigungswert A _p des Gaspedals unter einem vorherbestimmten Wert A ₁ liegen. Dagegen wird, wenn einer einzigen der vorstehenden Bedingungen nicht genügt ist, der Schalter 44 geöffnet, und eine Einzelzylindersteuerung beendet.

Da sich die Voraussetzung bei dem Reguliervorgang in Abhängigkeit davon ändern, ob eine Einzelzylindersteuerung durchgeführt wird, kann die Einrichtung 1 so ausgelegt werden, daß die PID-Konstante in der ersten PID-Recheneinheit 36 und der zweiten PID-Recheneinheit 32 entsprechend dem geöffneten/geschlossenen Zustand des Schalters 44 geändert wird; hierdurch ist eine viel größere Stabilisierung des Betriebs ermöglicht.

Wenn der Schalter 44 geschlossen ist, werden die Daten Q _ATC an die Addiereinheit 37 angelegt, in welcher die Daten Q _ATC zu den Daten Q _ci und Q _DR addiert werden, und es werden Solleinspritzmengen-Daten Q _t abgegeben, welche für eine Einzelzylindersteuerung zu verwenden sind. Die Daten Q _t werden durch die Umsetzeinheit 38 in Sollpositionsdaten Q _t umgesetzt.

Ferner ist eine Korrektureinheit 47 vorgesehen, um die Sollpositionsdaten P _t zu korrigieren, um so die Ansprechkenndaten des mittels der Servoeinheit 18 durchgeführten Servosteuerbetriebs entsprechend den Sollpositionsdaten P _t zu verbessern. In dieser Ausführungsform ist die Korrektureinheit 47 auf der Ausgangsseite der Umsetzeinheit 38 vorgesehen und hat eine einen Korrekturwert berechnende Einheit 48, welche auf die Sollpositionsdaten P _t und die durchschnittlichen Drehzahldaten N anspricht und berechnet den Korrekturwert, welcher bei den Sollpositionsdaten P _t zu diesem Zeitpunkt entsprechend dem Regulierzustand der Kraftstoffeinspritzmenge, welche den jeweiligen Zylindern des Dieselmotors 3 zugeführt wird.

Die Recheneinheit 48 hat die Aufgabe, den Sollwert P _t(n-1) zu speichern, welcher bei der Kraftstoffeinspritzmengen- Steueroperation verwendet worden ist, welche durchgeführt worden ist, unmittelbar bevor die Kraftstoffeinspritzmengen- Steueroperation für den Zylinder zur Zeit gesteuert wird, und hat die Funktion, die Differenzdaten Δ P _t (=P _tn - P _t(n-1)) zu berechnen, welche die Differenz zwischen dem Sollwert P _tn zu diesem Zeitpunkt und dem letzten Sollwert P _t(n-1) anzeigen. Wenn folglich P _tn ≦λτ P _t(n-1) ist, dann wird der Wert von Δ P _t positiv, und wenn P _tn ≦ωτ P _t(n--1) ist, wird der Wert von Δ P _t negativ. Der Wert der Korrekturmenge M, welche durch die Korrektur berechnende Einheit 48 festgelegt worden ist, wird dadurch berechnet, daß der Sollwert P _tn zu diesem Zeitpunkt mit einem Korrekturkoeffizienten K multipliziert wird, dessen Größe in angemessener Weise als eine Funktion der der mittleren Motordrehzahl entsprechenden Daten N und des Wertes von Δ P _t (=f(Δ P _t, N)) festgesetzt wird. Die Korrekturmenge M hat ein positives Zeichen, wenn Δ P _t positiv ist, während die Korrekturmenge ein negatives Vorzeichen hat, wenn P _t negativ ist. Korrekturdaten P _c, welche die Korrekturmenge darstellen, werden von der Korrektur- Berechnungseinheit 48 abgegeben.

In dieser Ausführungsform hat die Recheneinheit 48 ein Schieberegister 60 und einen Addierer 61. Das Schieberegister 60 erhält die Sollpositionsdaten P _t und speichert nur die letzten zwei Sollpositionsdaten in der Reihe. Die letzten zwei aufeinanderfolgenden Sollpositionsdaten P _(n-1) und P _tn von dem Schieberegister 60 werden in den Addierer 61 eingegeben, in welchem diese zwei Daten mit der in Fig. 3 dargestellten Polarität addiert werden und die Differenzdaten Δ P _t zu erhalten. Der Abgabezeitpunkt und der Inhalt der Differenzdaten Δ N _in sind in Fig. 4H dargestellt.

Die Differenzdaten Δ P _t werden in eine Listen-Berechnungseinheit 62 eingegeben, an welche die der mittleren Motordrehzahl entsprechenden Daten N eingegeben sind; der Korrekturkoeffizient K wird in der Listen-Recheneinheit 62 entsprechend vorgeschriebener Listendaten berechnet, welche die Funktion f = (Δ P _t, N) darstellen. Ein Signal welches den berechneten Korrekturkoeffizienten K darstellt, wird einer Multipliziereinheit 63 zugeführt, an welche die den Sollwert P _tn darstellenden Sollpositionsdaten P _t angelegt werden; die Multiplikation von K und P _tn wird in der Multipliziereinheit 63 durchgeführt. Das Multiplikationsergebnis wird von der Einheit 63 in Form der Korrekturdaten P _c abgegeben, welche an eine Addiereinheit 49 über einen Schalter SW angelegt werden, welcher entsprechend dem Zählsignal TDCTR gesteuert wird, um in Abhängigkeit davon geöffnet/ geschlossen zu werden, ob die durch das Zählsignal TDCTR dargestellte Zahl ungerade oder gerade ist. An die Addiereinheit 49 werden ferner die Sollpositionsdaten P _t unmittelbar von der Umsetzeinheit 38 angelegt. Die Sollpositionsdaten P _t werden mittels der Addiereinheit 49 zu den Korrekturdaten P _c addiert, und die korrigierten Daten, welche als Ergebnis dieser Addition erhalten worden sind, werden als Steuerdaten D abgegeben.

Der Schalter SW wird geschlossen, wenn der Wert des Zählsignals TDCTR eine ungerade Zahl ist, während er geöffnet wird, wenn der Wert des Signals TDCTR eine gerade Zahl ist. Folglich wird der Inhalt der Steuerdaten D gleich den Sollpositionsdaten P _t, wenn der Wert des Signals TDCTR eine gerade Zahl ist, während der Inhalt der Steuerdaten D gleich der Summe aus den Sollpositionsdaten P _t und den Korrekturdaten P _c wird, wenn der Wert des Signals TDCTR eine gerade Zahl ist.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der Korrektureinheit 47 anhand von Fig. 5A bis 5f beschrieben. In Fig. 5A ist eine Kurve dargestellt, welche das Änderungsmuster der Istdrehzahl des Dieselmotors 3 wiedergibt, während in Fig. 5B eine Kurve dargestellt ist, welche das Änderungsmuster des TDCTR-Werts zu diesem Zeitpunkt anzeigt. Hierbei entsprechen Fig. 5A und 5B den Fig. 4B bzw. 4F. In der Steuereinheit 15 wird die Berechnung für die Steuerung bei jedem Auftreten der Impulse des Zeitsteuersignals TS (Fig. 5C) durchgeführt. Fig. 5D zeigt das Änderungsmuster des Werts der Sollpositionsdaten P _t, welche bei jedem Minimum der Motordrehzahl N berechnet werden. Inzwischen sind auch die Korrekturdaten P _c zu demselben Zeitpunkt synchron mit der vorstehend erwähnten Berechnung der Solldaten P _t berechnet (siehe Fig. 5E). Die Korrekturdaten P _c werden zu den Sollpositionsdaten P _t addiert, welche über den Schalter 47 zugeführt worden sind, welcher entsprechend dem Inhalt des Zählsignals arbeitet, um die Steuerdaten D zu erzeugen, wie durch die ausgezogene Linie in Fig. 5F dargestellt ist.

Da, wie aus Fig. 5F ersehen werden kann, die Korrekturdaten P _c zu den Sollpositionsdaten P _t addiert werden, unmittelbar nachdem der Wert der Sollpositionsdaten P _t erneuert worden ist, wird die Sollposition an der Servoeinheit 18 größer als der berechnete Sollwert, wenn die Differenz Δ P _tn zwischen dem Sollwert P _tn zu diesem Zeitpunkt und der vorherige Sollwert P _t(n-1) ein positiver Wert ist. Wenn dagegen die Differenz Δ P _tn ein negativer Wert ist, wird die Sollposition an der Servoeinheit 18 kleiner als der berechnete Sollwert. Folglich ändert sich die Istposition des Kraftstoffregulierteils 16 durch das Steuern der Servoeinheit 18 so, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 5F dargestellt ist. Die strichpunktierte Linie in Fig. 5F stellt das Änderungsmuster der Istposition des Kraftstoffregulierteils 16 für den Fall dar, daß die Korrekturdaten P _c überhaupt nicht verwendet werden. Wie aus einem Vergleich dieser beiden Vorgänge ersehen werden kann, ist die Ansprechcharakteristik der Servosteuerung durch die Servoeinheit 18 mit Hilfe der Korrekturdaten P _c verbessert. Wenn der Wert des Signals TDCTR gerade wird, nachdem das Kraftstoffregulierteil schnell in die gewünschte, durch die Sollpositionsdaten P _t dargestellte Sollposition gebracht worden ist, werden die Daten D gleich den Sollpositionsdaten P _t, und die gewünschte Positionierung des Kraftstoffregulierteils 16 kann festgelegt werden, bevor eine Kraftstoffeinspritzung beginnt.

Da in diesem Fall der Wert der Korrekturdaten P _c entsprechend der durchschnittlichen Motordrehzahl und der Größe von Δ P festgelegt ist, welche der Differenz zwischen der Sollposition zu dem vorherigen Zeitpunkt und der Position zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt darstellt, kann die Ansprechcharakteristik des Servosystems jederzeit in einen geeigneten Zustand eingestellt werden, und eine gute Servosteuerung ist gewährleistet. Ferner kann, selbst wenn die Leerlaufdrehzahl des Motors hoch geworden ist und die Periode des impulsförmigen PDC-Signals kurz geworden ist, das Kraftstoff-Regulierteil in der gewünschten Sollposition ohne Fehler positioniert werden, bevor die Kraftstoffeinspritzung für einen ganz bestimmten in Betracht gezogenen Zylinder begonnen wird.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der in Fig. 1 und 3 dargestellten, den Leerlaufbetrieb steuernden Einrichtung 1 beschrieben. Die Kraftstoffmengen-Regulierung wird mittels der Servoeinheit 18 entsprechend der Closed-Loop-Regelung durchgeführt, welche wiederum entsprechend den Daten N, welche die durchschnittliche Drehzahl des Dieselmotors 3 anzeigen, und entsprechend der Solldrehzahldaten N _t durchgeführt. Folglich wird die Kraftstoffeinspritzmenge in der Weise gesteuert, daß die mittlere Leerlaufdrehzahl des Dieselmotors 3 auf einer durch die Solldrehzahldaten N _t angezeigten Drehzahl gehalten wird. Wenn die Leerlaufdrehzahl im wesentlichen stabil gehalten wird und den gewünschten Bedingungen genügt ist, wird der Schalter 44 durch die Reguliereinheit 46 geschlossen, und die Daten Q _ATC für eine Einzelzylindersteuerung werden über den Schalter 44 an die Addiereinheit 37 angelegt. Somit werden die Daten Q _ATC für eine Einzelzylindersteuerung dem Closed-Loop-Regelsystem zu dem geforderten Zeitpunkt durch die Abgabesteuereinheit 43 zugeführt.

Die Daten Q _ATC werden entsprechend der Drehbewegung der Kurbelwelle 4 innerhalb eines vorherbestimmten Meßzeitabschnittes erhalten, welcher so eingestellt ist, daß von dem Zeitabschnitt, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem betreffenden Zylinder erzeugt wird, zumindest der Teil enthalten ist, während welchem keine Beeinflussung wegen eines Drehmoments erfolgt, das in anderen Zylindern als dem betreffenden Zylinder erzeugt worden ist. Folglich können Daten erhalten werden, welche sich auf die Ausgangsleistung des speziellen in Betracht gezogenen Zylinders beziehen, wobei ein minimaler Einfluß von der Ausgangsleistung der anderen Zylinder erhalten wird. Folglich kann eine stabile Arbeitsweise der Einzelzylindersteuerung bei Leerlaufbetrieb erwartet werden.

Die der Solleinspritzmenge entsprechenden Daten Q _t werden durch die Umsetzeinheit 38 in die Sollpositionsdaten P _t umgesetzt, und die Daten P _t werden durch die Korrektureinheit 48 korrigiert. Diese Korrektur wird dadurch durchgeführt, daß der Korrekturwert M zu den Sollpositionsdaten P _t nur in dem Fall addiert wird, daß der Wert des Signals TDCTR eine ungerade Zahl ist. Folglich werden die Ansprechkenndaten dieses Steuersystems so, wie vorstehend ausgeführt verbessert (siehe Fig. 5A bis 5F).

Dieselbe Funktion wie diejenige der vorstehend beschriebenen Steuereinheit 15 kann mittels eines entsprechenden Steuerprogramms in einem Mikrocomputer durchgeführt werden; eine derart beschaffene Einrichtung legt ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 6 ist ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms dargestellt, das in einem Mikrocomputer auszuführen ist, um eine ähnliche Steuerfunktion wie diejenige der in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung 15 zu realisieren. Dieses Steuerprogramm wird anhand dieses Flußdiagramms nachstehend erläutert. Das Steuerprogramm weist ein Hauptsteuerprogramm 70 und zwei Unterbrechungsprogramme INT 1 und INT 2 auf. Bei dem Hauptsteuerprogramm 70, welches zum Berechnen der Daten Q _DR dient, wird beim Schritt 71 eine Operation initialisiert, worauf auf den Schritt 72 übergegangen wird, bei welchem Beschleunigungsdaten D _A und Kühlmittel-Temperaturdaten D _T eingelesen werden. Bei dem anschließenden Schritt 73 werden die Daten Q _DR auf der Basis der Beschleunigungsdaten DA _A und der mittleren Drehzahldaten N berechnet, welche in dem nachstehend zu beschreibenden Unterbrechungsprogramm INT 2 erhalten worden sind.

Das Unterbrechungsprogramm INT 1 wird jedesmal dann durchgeführt, wenn ein impulsförmiges Hubsignal NLP erzeugt wird. Wenn die Ausführung des Unterbrechungsprogramms INT 1 beginnt, wird das veränderliche Signal TDCTR, welches den gezählten Wert eines durch Software gebildeten Zählers darstellt, beim Schritt 81 rückgesetzt, und der Ablauf kehrt auf das Hauptprogramm 70 zurück.

Das Unterbrechungsprogramm INT 2 wird jedesmal dann durchgeführt, wenn einer der Impulse des dem oberen Totpunkt entsprechenden Signals TDC erzeugt wird. Wenn die Durchführung des Unterbrechungsprogramms INT 2 beginnt, geht die Operation zuerst auf Schritt 91, bei welcher der Wert des Signals TDCTR um eins inkrementiert wird, während bei dem anschließenden Schritt 92 unterschieden wird, ob der Wert des Signals TDCTR ungerade oder gerade ist. Wenn der Wert des Signals TDCTR ungerade ist, wird das Ergebnis der Unterscheidung beim Schritt 92 ja und der Ablauf geht auf Schritt 93 über, bei welchem Daten N _in berechnet werden. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind die zu diesem Zeitpunkt berechneten Daten N _in Daten für einen Zylinder, dessen Verbrennungshub 120(°CA) früher begonnen hat. Die Operation geht dann auf Schritt 94 über, bei welchem die Daten N, welche die mittlere Motordrehzahl zu diesem Zeitpunkt anzeigen, aus den Daten N _in, welche beim Schritt 93 erhalten worden sind, und aus Daten N _i(n-1) berechnet werden, welche vor den Daten N _in erhalten worden sind.

Bei den folgenden Schritten 95 bis 97 wird unterschieden, ob die Kühlmitteltemperatur T _w höher ist als ein vorherbestimmter Wert T _r, ob der Betätigungswert A _p des Gaspedals 11 nicht größer als ein vorherbestimmter Wert A ₁ ist, und ob der Absolutwert N - N _t , welcher die Differenz zwischen der Soll-Leerlaufdrehzahl N _t und der mittleren Leerlaufdrehzahl N ist, für einen längeren Zeitabschnitt als ein vorherbestimmter Abschnitt unter dem Wert K _i gewesen ist. Nur wenn die Ergebnisse bei der Unterscheidung in allen Schritten 95 bis 97 ja sind, geht der Betrieb auf Schritt 98 über, bei welchem die Daten Q _ATC für eine Einzelzylindersteuerung berechnet werden. Wenn dagegen das Ergebnis bei irgendeinem der Schritte 95 bis 97 nein ist, geht der Betrieb auf Schritt 99 über, bei welchem der Inhalt der Daten Q _ATC null gesetzt wird, so daß keine Einzelzylindersteuerung durchgeführt wird.

Nachdem entweder der Schritt 98 oder 99 durchgeführt worden ist, geht der Betrieb auf Schritt 100, bei welchem die Daten Q _ci berechnet werden, um die mittlere Leerlaufdrehzahl auf der Basis der Kühlmitteltemperatur-Daten D _T zu berechnen. Danach wird auf den Schritt 101 übergegangen, bei welchem die Daten Q _t, welche die zu dem jeweiligen Zeitpunkt erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge anzeigen, berechnet werden. Die Daten Q _t sind gleich der Gesamtsumme aus den Daten Q _DR, Q _ci und Q _ATC.

Der Wert der Daten Q _ATC zu diesem Zeitpunkt ist der Wert, welcher zu dem Zeitpunkt berechnet wird, an welchem der Wert des Signals TDCTR um 8 Einheiten kleiner als der vorliegende TDCTR-Wert, d. h. zum Zeitpunkt 480(°CA) früher war. Bei dem nächsten Schritt 102 werden die Daten Q _t in Sollpositionsdaten P _t umgesetzt, welche die Position des Kraftstoff-Regulierteils 16 anzeigen, welche notwendig ist, um die durch die Daten Q _t angezeigte Kraftstoffeinspritzmenge bezüglich der durchschnittlichen Drehzahldaten N zu erhalten. Es wird dann auf den Schritt 103 übergegangen, bei welchem die Sollpositionsdaten P _t dadurch korrigiert werden, daß sie mit (1 + f (N, Δ P _t) multipliziert werden, um Steuerdaten D zu erhalten, welche korrigiert worden sind. Bei dem anschließenden Schritt 104 werden die korrigierten Steuerdaten D ausgegeben.

Wenn das Ergebnis der Unterscheidung beim Schritt 92 nein ist, d. h. während des Zeitabschnitts von dem Maximum zu dem Minimum der Istmotordrehzahl N, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, werden die Schritte 93 bis 104 nicht ausgeführt, und es wird auf den Schritt 105 übergegangen, bei welchem die Daten P _t, welche einem Programmzyklus vorher erhalten worden sind, so, wie sie sind, abgegeben werden, und die Durchführung des Unterbrechungsprogramms INT 2 wird beendet.

Folglich kann die Positionierung des Kraftstoff-Regulierteils 16 mit einer hohen Empfindlichkeit durchgeführt werden. Ferner kann, selbst wenn die Leerlaufdrehzahl des Motors hoch geworden ist und die Periode des impulsförmigen TDC-Signals kurz geworden ist, das Kraftstoff-Regulierteil 16 ohne Fehler an der gewünschten Sollposition positioniert werden, bevor die Kraftstoffeinspritzung für einen bestimmten, in Betracht gezogenen Zylinder begonnen wird.

In Fig. 7 ist im einzelnen ein Flußdiagramm des in Fig. 6 dargestellten Schrittes 98 zur Berechnung der Daten Q _ATC wiedergegeben; dieses Flußdiagramm wird nachstehend im einzelnen erläutert. Zuerst werden beim Schritt 111 die Differenzdaten Δ N _in berechnet, welche die Differenz zwischen den Daten N _in, welche beim Schritt 93 dieses Programmzyklus erhalten worden sind, und von Daten N _i(n-1) anzeigen, welche beim Schritt 93 des vorherigen Programmzyklus erhalten worden sind. Der Ablauf geht dann auf Schritt 112 über, bei welchem die Differenz Δ Δ N _i zwischen den beim Schritt 111 erhaltenen Differenzdaten Δ N _in und den Differenzdaten Δ N _i(n-1) berechnet werden, welche auf dieselbe Weise einen Zyklus davor erhalten worden sind. Danach wird auf den Schritt 113 übergegangen, bei welchem die einzelnen Konstanten für eine PID-Steuerung gesetzt werden; beim Schritt 114 wird dann der Integraltherm I _ATCi geladen. Es wird dann auf den Schritt 115 übergegangen, bei welchem eine PID-Steuerberechnung durchgeführt wird; beim Schritt 116 werden die Steuerdaten Q _ATC für eine Einzelzylindersteuerung, die als ein Ergebnis des Schrittes 115 erhalten worden sind, in einem Randomspeicher (RAM) bezogen auf den TDCTR-Wert zu diesem Zeitpunkt gespeichert.

Entsprechend dem vorstehend erwähnten Steuerprogramm wird der Inhalt des TDCTR-Werts, welcher bei dem Auftreten eines impulsförmigen Hubsignals NLP rückgesetzt worden ist, jedesmal dann inkrementiert, wenn ein Impuls des dem oberen Totpunkt entsprechenden Signals entsteht. Darüber hinaus wird nur wenn der TDCTR-Wert eine ungerade Zahl ist, eine Berechnung für die augenblickliche Drehzahl der Kurbelwelle entsprechend dem von dem jeweiligen Zylinder entstehenden Drehmoment durchgeführt; hieraus resultiert dann die Einzelzylindersteuerung. Folglich werden, wie bereits ausgeführt, Daten N _in auf der Basis der Rotation der Kurbelwelle 4 während eines vorherbestimmten Meßabschnitts berechnet, der so festgelegt ist, daß er den Teil des Meßabschnitt einschließt, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in einem ganz bestimmten Zylinder erzeugt wird, während welchem keine Beeinflussung wegen eines Drehmoments erfolgt, das in anderen Zylindern als dem bestimmten in Betracht gezogenen Zylinder erzeugt worden ist. Als Ergebnis können daher Daten erzeugt werden, welche sich auf die Ausgangsleistung jedes Zylinders beziehen, wobei eine Beeinflussung durch die Ausgangsleistung anderer Zylinder auf ein Minimum unterdrückt sind; es kann auch mit hoher Stabilität eine Einzelzylindersteuerung bei Leerlaufbetrieb durchgeführt werden.

Die vorliegende Ausführungsform bezieht sich auf einen Fall, bei welchem die Erfindung bei der Leerlaufsteuerung eines 4Takt-6Zylinder-Dieselmotors angewendet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch bei einer Leerlaufsteuerung eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors einer anderen Art als der in der Ausführungsform dargestellte Verbrennungsmotor, wie beispielsweise auf einen Verbrennungsmotor mit mehr als 4 Zylindern, angewendet werden.

Da in dieser Ausführungsform der Meßabschnitt, um Daten zu erhalten, welche zu der Ausgangsleistung jedes Zylinders in Beziehung gesetzt sind, so, wie vorstehend ausgeführt, eingestellt ist, ist eine vergleichsweise genaue Bestimmung der Ausgangsleistung jedes Zylinders möglich, wobei der Einfluß durch die Ausgangsleistung anderer Zylinder unterdrückt ist. Folglich kann eine genaue Steuerung der Einspritzmenge für jeden Zylinder während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors realisiert und der Leerlaufbetrieb mit sehr großer Stabilität durchgeführt werden.

Claims

1. Einrichtung zum Steuern des Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors, mit welcher eine Einzelzylinder-Steuerung zum Reduzieren des Unterschieds in der Abgabeleistung der Zylinder des Motors durchführbar ist, gekennzeichnet durch
eine erste Fühleinrichtung (7) zum Feststellen des Betriebszeitpunkts des Verbrennungsmotors (3);
eine erste Recheneinrichtung zum Berechnen und Erzeugen von ersten Daten, die sich auf die Abgabeleistung jedes Zylinders des Verbrennungsmotors (3) beziehen;
eine zweite Recheneinrichtung, welche auf die ersten Daten anspricht, um Einzelzylinder-Steuerdaten zu berechnen und zu erzeugen, welche die Kraftstoffzufuhr betreffen, die erforderlich ist, um die Differenz zwischen der Abgabeleistung von jedem Zylinder und derjenigen eines Bezugszylinders, welcher für die jeweiligen Zylinder vorherbestimmt ist, auf null zu reduzieren;
eine Abgabe-Steuereinrichtung (15) zum Steuern jedes Abgabezeitpunkts der Einzelzylinder-Steuerdaten entsprechend dem Feststellergebnis in der ersten Fühleinrichtung (7) in der Weise, daß die Einzelzylinder-Steuerdaten zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt vor der nächsten Kraftstoffregulierung für den entsprechenden Zylinder erzeugt werden;
eine Korrektureinrichtung (47), um die Einzelzylinder-Steuerdaten nur während eines vorherbestimmten Zeitabschnitts entsprechend einem vorherbestimmten Parameter zu korrigieren, welcher den Steuerzustand der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors (3) betrifft, und
eine Servoeinrichtung (18), welche auf die korrigierten Einzelzylinder- Steuerdaten anspricht, um die Kraftstoffmenge einzustellen, welche dem Verbrennungsmotor (3) zuzuführen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fühleinrichtung einen ersten Signalgenerator (7), um erste Impulse jedesmal dann zu erzeugen, wenn eine Kurbelwelle (4) des Motors (3) vorherbestimmte Bezugswinkelstellungen erreicht, einen zweiten Signalgenerator (9), um jedesmal dann zweite Impulse zu erzeugen, wenn Kraftstoff in einen vorherbestimmten Zylinder des Motors eingespritzt wird, und eine Datenabgabeeinrichtung hat, welche auf die ersten und zweiten Impulse anspricht, um Unterscheidungsdaten zu erzeugen, welche anzeigen, in welchem Zylinder ein Verbrennungsprozeß stattfindet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator (7) den ersten Impuls jedesmal dann erzeugt, wenn einer der Kolben des Motors (3) seine obere Totpunktstellung erreicht.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signalgenerator ein Hubfühler (9) ist, welcher an einer Kraftstoffeinspritzdüse vorhersehen ist, welche an dem vorherbestimmten Zylinder angebracht ist, und die zweiten Impulse entsprechend dem Einspritzvorgang über die Kraftstoffeinspritzdüse erzeugt.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenabgabeeinrichtung eine Zähleinrichtung ist, welche entsprechend den zweiten Impulsen rückgesetzt wird und die Anzahl eingegebener erster Impulse zählt, und daß das Zählergebnis als die Unterscheidungsdaten erzeugt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (3) ein Viertakt-Motor mit mehr als vier Zylindern ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Fühleinrichtung (28), welche auf einen Ausgang von der ersten Fühleinrichtung (7) anspricht, um ein Zeitsteuersignal zu erzeugen, um einen vorherbestimmten Meßzeitabschnitt für jeden Zylinder festzulegen, und daß die erste Recheneinrichtung die ersten Daten entsprechend dem Zeitsteuersignal berechnet.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fühleinrichtung (28) den vorherbestimmten Meßzeitabschnitt festlegt, um so zumindest den Teil einzuschließen, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in einem entsprechenden Zylinder erzeugt wird, während welchem (Zeitabschnitt) keine Beeinflussung wegen eines Drehmoments erfolgt, welches in anderen Zylindern als dem betreffenden, ganz bestimmten Zylinder erzeugt worden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zweite Fühleinrichtung (28), welche auf Ausgangsdaten von der ersten Fühleinrichtung (7) anspricht, um ein Zeitsteuersignal zu erzeugen, um einen vorherbestimmten Meßzeitpunkt für jeden Zylinder festzulegen, welcher zumindest den Teil enthält, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in einem betreffenden Zylinder erzeugt wird, während welchem (Zeitabschnitt) keine Beeinflussung während eines Drehmoments vorliegt, das außer in dem betreffenden, ganz bestimmten Zylinder in anderen Zylindern erzeugt worden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fühleinrichtung (28) einen Diskriminator (29), welcher auf die Unterscheidungsdaten anspricht, um zu unterscheiden, ob das Ergebnis des Zählvorgangs durch die Datenabgabeeinrichtung eine ungerade Zahl ist oder nicht, und eine Einrichtung hat, welche auf die ersten Impulse und die Ausgangsdaten des Diskriminators anspricht, um selektiv die ersten Impulse entsprechend dem Zählergebnis der Datenabgabeeinrichtung abzugeben.

11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Recheneinrichtung Daten berechnet, welche die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle des Motors (3) während der Meßperiode betreffen.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtungen (47) die Einzelzylinder-Steuerdaten korrigiert, welche von der Abgabeleistungs- Steuereinrichtung (43) abgegeben worden sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert in der Korrektureinrichtung (47) entsprechend der Differenz zwischen den beiden letzten aufeinanderfolgenden Einzelzylinder-Steuerdaten festgelegt wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturgröße festgelegt wird, indem die mittlere Motordrehzahl zu diesem Zeitpunkt in Betracht gezogen wird.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (47) eine Einrichtung zum Erhalten von Differenzdaten, welche eine Differenz zwischen den beiden letzten aufeinanderfolgenden Einzelzylinder-Steuerdaten darstellen, eine Einrichtung, welche auf die Differenzdaten und Daten anspricht, welche die durchschnittliche Drehzahl des Motors darstellen, um einen Korrekturkoeffizienten zu berechnen, und eine Einrichtung aufweist, um den Korrekturwert entsprechend dem Korrekturkoeffizienten und den letzten Einzelzylinder-Steuerdaten zu berechnen.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der berechnete Korrekturwert zu den letzten Einzelzylinder-Steuerdaten nur während des vorherbestimmten Zeitabschnitts addiert wird.

17. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (47) eine Einrichtung zum Erhalten von Differenzdaten, welche eine Differenz zwischen den beiden letzten aufeinanderfolgenden Einzelzylinder-Steuerdaten darstellen, eine Einrichtung, welche auf die Differenzdaten und Daten anspricht, welche die mittlere Drehzahl des Motors darstellen, um einen Korrekturkoeffizienten zu berechnen, und eine Einrichtung aufweist, um die Korrekturgröße entsprechend dem Korrekturkoeffizienten und den letzten Einzelzylinder-Steuerdaten zu berechnen.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der berechnete Korrekturwert zu den letzten Einzelzylinder-Steuerdaten nur während des vorherbestimmten Zeitabschnitts addiert wird.

19. Einrichtung nach Anspruch 18. dadurch gekennzeichnet, daß ein vorherbestimmter Zeitabschnitt entsprechend dem Abgabeergebnis der Zähleinrichtung festgelegt ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der berechnete Korrekturwert zu den letzten Einzelzylinder-Steuerdaten nur dann addiert wird, wenn das Abgabeergebnis der Zähleinrichtung eine ungerade Zahl ist.