DE3704941A1

DE3704941A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der leerlaufdrehzahl bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3704941A1
Application number: DE19873704941
Authority: DE
Inventors: Manfred Henning
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-08-25
Also published as: FR2610991B1; IT8847532A0; GB2201265B; DE3704941C2; ES2005980A6; FR2610991A1; IT1219797B; GB2201265A; GB8802479D0

Description

Die Erfindung betrifft ein im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenes Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der Druckschrift der Fa. Bosch, Technische Unterrichtung - Motor-Elektronik, VDI-V 1/1 DE (7.83), Seite 33 entnehmbar. Es handelt sich dort um einen Vergaser, dessen Drosselklappe durch einen pneumatischen Drosselansteller mehr oder weniger in Richtung "offen" bewegt wird, sofern diese nicht willkürlich von einem Motorbetreiber geöffnet wird. Hierbei wird der Drosselansteller von einem Ausgangssignal eines elektronischen Steuergerätes angesteuert, wobei diesem Steuergerät Signale eines Leerlaufschalters, eines Drosselstellungs-Potentiometers und eines Lagerückmelde-Potentiometers des Drosselanstellers zugeführt werden sowie weitere Werte von Motorbetriebsparametern, beispielsweise der Motordrehzahl.

Der Vergaser weist somit zwei Potentiometer auf.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsbildendes Verfahren bzw. eine Vorrichtung weiterzuentwickeln, so daß zumindest ein Potentiometer entfallen kann.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind als Unteransprüche genannt.

Durch die Erfindung ist ein vereinfachtes Verfahren zur Regelung geschaffen worden, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbar ist, wobei die Vorrichtung für jede Art von Gemischbildungseinrichtungen als Luft- bzw. Brenngemisch-Drosseleinrichtung verwendbar ist, die nur mit einem Potentiometer und einem Leerlaufschalter und für die Motor-Leerlaufdrehzahlre gelung geeignet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Funktions- und Blockschaltbild,

Fig. 2 ein Signalflußplan mit Bausteinen,

Fig. 3 einen Algorithmus aus Fig. 2 als Flußdiagramm und

Fig. 4 den Algorithmus des Lagereglers.

Fig. 1 zeigt ein Funktions- und Blockschaltbild einer Leerlaufdrehzahlregelungseinrichtung einer Brennkraftmaschine 1, mit einer Luft- bzw. Brenngemisch steuernden Drosseleinrichtung 2 eines nicht dargestellten Gemischbildungssystems (Vergaser oder Einspritzung) mit einer in einem Ansaugkanal 3 angeordneten Drosselklappe 4 und einem an einer Drosselklappenwelle 5 angeordneten Drosselhebel 6, der unter der Wirkung einer Schließfeder 7 gegen einen Drosselansteller 8 belastet ist, wenn die Drossel einrichtung 2 nicht vom Motorbetreiber geöffnet ist. Bei Anlage des Drossel hebels 6 wird ein im Drosselansteller 2 vorhandener Leerlaufschalter 9 ge schlossen und ein Signal zu einem Steuergerät 10 gegeben, dem desweiteren Signale eines mit der Drosselklappenwelle 5 verbundenen Potentiometers 11 sowie weiterer nicht dargestellter Sensoren für Motordrehzahl usw. zugeführt werden. Das Steuergerät 10 enthält u.a. Speicher für Solldrehzahlen, die in einem Summenpunkt 12 mit den Istwerten der Drehzahl verglichen werden, wobei die Differenz als Korrekturwert einem Leerlauffüllungsregler 13 zugeführt und in diesem zu einem Signal verarbeitet wird, das einem bestimmten Sollwert (α Soll) der Drosselöffnung entspricht und einem Lageregler 14 zugeführt wird. Die Ausführungsform des Füllungs- bzw. des Lagereglers ist beliebig, d. h. es können P-I-D-Regleranteile vorgesehen sein.

Die Erfindung setzt in einem im Steuergerät 10 enthaltenem Speicherblock 15 an, der in einem Leitungsstrang 16 zwischen dem Potentiometer und dem Lageregler 14 angeordnet ist und umfaßt einen Leitungsabzweig 17 vom Leerlaufschalter 9 des Drosselanstellers 8.

Bei geschlossenem Leerlaufschalter 9 wird der aktuelle Wert der Drosselöffnung als Potentiometerwert über den Speicherblock 15 dem Lageregler 14 als Drossel öffnungs-Istwert zugeführt und im Lageregler 14 zur Bildung des aus dem Füllungsreglersignal als Sollwert der Drosselöffnung abgeleiteten Signal zur Ansteuerung des Drosselanstellers 8 benutzt. Soweit gleicht also die Lagereglung bis auf die Ableitung der Istlage aus dem Drosselwellen-Potentiometer 11 dem Stand der Technik.

Bei geöffnetem Leerlaufschalter 9, wenn die Drosseleinrichtung 2 vom Motorbetreiber geöffnet ist, liegt kein Leerlaufsignal am Speicherblock 15 und parallel am Lageregler 14 an. Hierdurch ist im Speicherblock 15 der Leitungsstrang 16 von einem in Abhängigkeit vom Leerlaufschalter 9 gleichfalls geöffneten Schalter 18 unterbrochen. Ein zwischen Schalter 18 und Lageregler 14 angeschlossener Speicher 19, hier kann es sich um einen Kondensator 20, wie er aus der Fig. 2 entnehmbar ist, oder um einen Speicher des Steuergerätes handeln, in dem ein Digitalwert gespeichert ist, hält den letzten der Drosselöffnung vor Öffnung des Leerlaufschalters 9 als Speicher wert (α Ist gespeichert) fest. Dieser wird dem Lageregler 14 anstelle des aktuellen Drosselöffnungs-Istwertes zugeführt. Hiervon ausgehend bildet der Lageregler 14 ein Ansteuerungssignal für den Drosselansteller 8.

Fig. 2 zeigt eine idealisierte Schaltung des Speicherblocks 15 als Signalflußplan mit dem Leitungsstrang 16, mit dem Kondensator 20, dem Schalter 18 und ggfs. weiteren Bausteinen 21, 22 zur Verstärkung und Digitalisierung sowie einer parallel zum Schalter 18 angelegten Sperrdiode 23. Letztere bewirkt eine Absenkung des im Kondensator 20 gespeicherten Wertes auf einen vom Potentiometer 11 angezeigten neueren kleineren Istwert der Drosselöffnung. Hierauf wird in der nachfolgenden Funktionsbeschreibung noch eingegangen.

Für das in digitaler Technik aufgebaute Steuergerät 10 ist nach Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer Subroutine eines gemäß dem Funktions- und Blockschaltbild nach Fig. 1 verwendeten Algorithmus dargestellt. Hierbei sind die Schritte mit Ziffern bezeichnet, wobei auch fortlaufende Zahlen übersprungen werden können.

Nach dem Start wird in Schritt 1 der alte Istwert der Drosselöffnung (α Ist gespeichert) durch den neu festgestellten Istwert (α Ist) ersetzt (gespeichert),
in Schritt 2 wird ein neuer Istwert (α Ist) festgestellt,
in Schritt 3 wird gefragt: ob Leerlaufschalter geschlossen ist (Leerlauf) ?
Lautet die Antwort "ja" wird
in Schritt 4, wie in Schritt 1, der alte Istwert durch den neuen ersetzt.
Lautet die Antwort "nein", wird in Schritt 5 gefragt: ist neuer Istwert kleiner als der gespeichert Istwert? Lautet die Antwort "ja" wird
in Schritt 6, wie in Schritt 1 bzw. 4, der gespeichert Istwert durch den neuen ersetzt.
Lautet die Antwort "nein", wird in Schritt 7 der gespeichert Istwert beibehalten. Nach den Schritten 4, 6 oder 7 ist die Subroutine beendet und wird neu gestartet.

In Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm für eine Subroutine für den Algorithmus des Lagereglers dargestellt, wobei auch hier die Schritte beziffert sind.

Nach dem Start wird in
Schritt 1 gefragt: ob Leerlaufschalter geschlossen ist? Lautet die Antwort "ja", erfolgt
in Schritt 2 die Lageregelung.
Lautet die Antwort "nein", wird in
Schritt 3 gefragt: Istwert der Drosselöffnung (α Ist) kleiner als Sollwert der Drosselöffnung (α Soll) ? Lautet die Antwort "ja", wird in Schritt 4 der Befehl "Drosselansteller ausfahren" gegeben. Lautet die Antwort "nein", wird in Schritt 5 Befehl "Drosselansteller verharren lassen" gegeben. Hierbei erfolgt der Befehl in Schritt 4 ggfs. ergänzt durch "mit verminderter Geschwindigkeit".

Nach den Schritten 2, 4 oder 5 ist die Subroutine beendet und wird neu gestartet.

Wirkungsweise

Die Brennkraftmaschine 1 wird im Leerlauf, d. h. mit geschlossenem Leerlaufschalter 9, betrieben. Aus dem Drosselwellen-Potentiometer 11 wird der Istwert der Drosselöffnung (α Ist) entnommen und ggfs. verstärkt und/oder digitalisiert in dem Speicher 19 bzw. 20 als Wert (α Ist gespeichert) festgehalten und dem Lageregler 14 zugeführt. Der Lageregler 14 bildet aus dem Signal des Füllungsreglers 13, das abhängig von der Differenz der aus einem Speicher entnommenen Soll- und Istdrehzahl gebildet ist und den Sollwert der Drosselöffnung (α Soll) vorgibt, ein Ansteuersignal für den Drosselansteller 8.

Bei geöffnetem Leerlaufschalter 9, die Drosselklappe 4 ist vom Motorbetreiber geöffnet worden, wird dem Lageregler 14 anstelle eines neuen Istwertes der ge speicherte Wert (α Ist gespeichert) zugeführt und dient diesem zur Erkennung und Entscheidung:

a) α Ist gespeichert kleiner als α Soll,
Drosselansteller 8 wird ausgefahren, oder
b) α Ist gespeichert gleich oder größer α Soll,
der Drosselansteller verharrt in seiner Position.

Von den mit a) und b) bezeichneten Vorgängen kann der eigentliche Lageregler 14 durch Schaltungsverzweigung im Steuergerät 10 auch unberührt bleiben.

Insbesondere die Vorgänge unter a) sind als Notmaßnahme anwendbar, wenn der Drosselansteller 8 bei geöffnetem Leerlaufschalter 9 durch eine Fehlfunktion in eine Stellung geraten ist, der der Drosselhebel 6 nicht mehr folgen kann. Hier ermöglicht der α Ist gespeichert- und α Sollwert-Vergleich eine Korrektur, da der Drosselansteller dann, wenn α Ist gespeichert kleiner als α Soll ist, den Befehl "herausfahren" erhält. Hierdurch kann u.U. der Drosselansteller 8 gegen den Drosselhebel 6 anschlagen und den Leerlaufschalter 9 schließen. Hierdurch ist dann eine Aktualisierung des Istwertes und Zuführung zum Lageregler 14 gegeben.

Der Drosselansteller 8 kann pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigbar sein.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Leerlaufdrehzahl bei Brennkraftmaschinen durch Soll- und Istwert-Vergleich und Zuführung der Differenz zu einem Leerlauffüllungsregler zur Ermittlung eines Sollwertes der Drosselöffnung einer Luft- bzw. Brenngemisch steuernden Drosseleinrichtung, wobei der Sollwert einem Lageregler eines auf die Drosseleinrichtung einwirkenden Drosselanstellers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen eines Leerlaufsignals dem Lageregler (14) der Istwert der Drosselöffnung (α Ist) zugeführt wird und daß bei fehlendem Leerlaufsignal dem Lageregler (14) ein gespeicherter Wert der Drosselöffnung (α Ist gespeichert) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ermitteltem größeren Sollwert der Drosselöffnung (α Soll) als dem gespeicherten Wert (α Ist gespeichert), der Lageregler (14) ein Signal zur Drosselöffnung an den Drosselansteller (8) ausgibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Drosselöffnung mit Zeitverzögerung an den Drosselansteller (8) ausgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fest stellung eines kleineren Istwertes der Drosselöffnung (α Ist) als gespei chertem Wert (α Ist gespeichert), der gespeicherte Wert auf den kleineren Istwert abgesenkt und dem Lageregler (14) zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Drosseleinrichtung für die angesaugte Luft- bzw. Brenngemischmenge, mit einem die Drosseleinrichtung auf einen Mindestöffnungsspalt einstellenden Drosselansteller, der auf Signale eines Lagereglers reagiert, der wiederum auf Signale eines Füllungsreglers reagiert, die abhängig von der Differenz des Soll- und Istwertvergleiches der Leerlaufdrehzahl gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lageregler (14) der Istwert der Drosselöffnung (α Ist) als ein Potentiometerwert zugeführt wird, wenn ein Leerlaufschalter (9) Leerlaufstellung der Drosseleinrichtung (2) meldet und daß eine Speichereinheit (19) vorgesehen ist, in der der letzte Potentiometerwert vor einer willkürlichen Drosselöffnung, bei der der Leerlaufschalter (9) geöffnet ist, gespeichert und dem Lageregler (14) zugeführt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageregler (14) bei vom Füllungsregler (13) ausgegebenem größeren Sollwert der Drosselöffnung (α Soll) als dem gespeicherten Wert (α Ist gespeichert), ein Signal für den Drosselansteller (8) zur Drosselöffnung bereitstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei kleine rem Istwert der Drosselöffnung (α Ist) als dem gespeicherten Wert, der ge speicherte Wert auf den kleineren Istwert abgesenkt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit (19) von einem Kondensator (20) einer Schaltung oder einem Speicher eines Steuergerätes (10) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte Wert durch eine parallel zum Leerlaufschalter (9) gelegte Sperrdiode (23) auf den kleineren Istwert abgesenkt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die das Ausgangssignal des Lagereglers (14) mit Zeitverzögerung an den Drosselansteller (8) ausgegeben wird.