DE3744895C2

DE3744895C2 -

Info

Publication number: DE3744895C2
Application number: DE3744895A
Authority: DE
Inventors: Setsuhiro Himeji Hyogo Jp Shimomura; Ryoji Amagasaki Hyogo Jp Nishiyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1991-12-12
Anticipated expiration: 2007-12-18
Also published as: US4877002A; DE3742909C2; DE3742909A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektroni schen Steuern der einem Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug bei Langsamfahrt zugeführten Ansaugluftmenge der im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Eine solche Vor richtung ist aus der DE-OS 31 51 136 bekannt.

Die bekannte Vorrichtung dient dazu, die Motorleerlauf drehzahl auf einem gewünschten Wert zu halten. Dazu wird festgestellt, ob die Motordrehzahl bei geringer Fahrzeugge schwindigkeit und Anliegen eines Drosselklappenanschlags (Leerlaufzustand) innerhalb einer vorgegebenen Betriebszone liegt. Wenn festgestellt wird, daß die Motordrehzahl nicht in der vorgegebenen Zone liegt, wird über einen mechanischen Antrieb die Drosselklappe im Vergaser entsprechend etwas weiter geöffnet oder geschlossen.

Diese Anordnung ist hauptsächlich dafür vorgesehen, bei einem Übergang der Motordrehzahl von einem Antriebszustand in den Leerlaufzustand, das heißt beim Anhalten des Fahr zeuges, eine bestimmte Leerlaufdrehzahl einzustellen. Sie hat den Nachteil, auf periodische Änderungen der Motordreh zahl innerhalb des Leerlaufbereiches etwa bei andauernder Langsamfahrt des Fahrzeuges überhaupt nicht oder nur relativ langsam anzusprechen. Letzteres kann unter ungünstigen Um ständen sogar ein Aufschaukeln der Störung zur Folge haben. Wenn daher, etwa durch einen äußeren Einfluß wie einem von dem Fahrzeug durchfahrenen Schlagloch, bei Langsamfahrt ein periodisches "Pendeln" der Motordrehzahl auftritt, kann die ses Langsamlauf-Pendeln mit der bekannten Anordnung nicht ausgeregelt werden. Das Pendeln der Motordrehzahl führt nicht nur zu Motorschwingungen, sondern kann sogar unange nehme Fahrzeugvibrationen auslösen.

Aus der JP-OS 61-1 45 332 ist eine Steuervorrichtung bekannt, die in der Lage ist, das Langsamlauf-Pendeln des Motors zu erfassen. Nach dieser Anordnung wird jedoch keine Regelung der Motordrehzahl ausgeführt, sondern lediglich der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Mo tors auf einen von zwei fest vorgegebenen Werten (0° und 10° Vorzündung) eingestellt, wodurch das Langsamlauf-Pendeln zwar eingeschränkt, aber nicht vollständig beseitigt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Vorrichtung so auszugestalten, daß eine Schwankung der Motordrehzahl und damit das Auftreten von Vibrationen auch dann vollständig unterdrückt wird, wenn ein Langsamlauf- Pendeln bereits stattgefunden hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzei chen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Aus der DE-OS 31 42 360 ist es zwar an sich bekannt, zur Einstellung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors im Leerlauf eine PI- oder PID-Regelung vorzunehmen; dabei wird jedoch von der Differenz zwischen einem Ist-Wert und einem Soll-Wert in der Umdrehungszahl des Motors ausgegangen und im übrigen auch einem möglichen Langsamlauf-Pendeln keine Be achtung geschenkt.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung steuert demgegenüber die Menge der in den Motor angesaugten Luft in dem Fall, daß sich der Motor in einem Langsamlauf-Pendelzustand befindet, entsprechend der Differenz zwischen einem Ist-Wert und einem Soll-Wert in der Menge der angesaugten Luft, dem Luftdruck im Ansaugstutzen usw. Der Langsamlauf-Pendelzustand wird da bei anhand der Umdrehungszahl des Motors, der Fahrzeugge schwindigkeit und dem Belastungszustand erkannt und die Menge der angesaugten Luft so gesteuert, daß eine Rückkopp lung entsprechend der Abweichung des genannten Ist-Wertes vom Soll-Wert erfolgt. Es ist daher möglich, das System schnell auf seinen Soll-Wert zu regeln, selbst wenn eine beliebige Drehzahlschwankung aufgetreten ist, womit das Langsamlauf-Pendeln zuverlässig verhindert und konstant ein gutes Fahrgefühl sichergestellt wird.

In den Unteransprüchen 2 bis 4 sind vorteilhafte Aus gestaltungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung be schrieben. Die Anordnung nach Anspruch 2 und/oder 3 hat da bei den besonderen Vorteil einer größeren Flexibilität der Steuerung und die Anordnung nach Anspruch 4 den zusätzlichen Vorteil, daß von der Steuerung berücksichtigt werden kann, ob sich der Motor beispielsweise in einem Beschleunigungs zustand befindet oder nicht.

Ein Ausführungsbeispiel für die Steuervorrichtung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, und die

Fig. 2 und 3 Ablaufdiagramme zur Darstellung der Arbeitsweise der Steuervorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine elektronische Steuervorrichtung für Verbrennungsmotoren. In dieser Figur ist mit Bezugsziffer 1 ein Motor, mit Bezugsziffer 2 ein Kolben, mit Bezugsziffer 3 ein Zylinder und mit Bezugsziffer 4 ein Zylinderkopf bezeichnet. Mit der Auspufföffnung 5 jedes Zylinders des Zylinder kopfs ist ein Auspuffkrümmer 6 verbunden, mit der Einlaß- oder Ansaugöffnung 7 ein Einlaß- oder Ansaugkrümmer 8. In diesem Ansaugkrümmer 8 ist ein Druckausgleichsbehälter 9 vorgesehen, um ein Pulsieren der Ansaugluft zu verhindern. In diesem Druckausgleichsbehälter 9 ist ein Drucksensor 10 angeordnet, um einen Druck, d. h. den Ansaugstutzen-Druck Pm, in dem An saugkrümmer 8 zu erfassen. Mit Bezugsziffer 11 ist eine Drosselklappe bzw. ein Drosselventil bezeichnet, das die Menge der in jeden Zylinder durch den Druckausgleichsbehälter 9 zuzufüh renden Ansaugluft steuert. Bezugsziffer 12 bezeichnet ein Leerlauf-Steuerventil, das die Menge der durch einen an der Drosselklappe 11 vorbeiführenden Bypass-Kanal 12A strömenden Ansaugluft steuert, Bezugsziffer 13 einen Ansauglufttemperatur- Sensor, der die Temperatur der Ansaugluft wahrnimmt. Mit der Drosselklappe bzw. dem Drosselventil 11 ist direkt ein Drosselklappen-Stellungssensor 14 verbunden, der einen Drosselklappen Öffnungssensor, der ein Signal entsprechend dem Betrag der Klappen- bzw. Ventilöffnung ausgibt, sowie einen Leerlauf schalter aufweist, der eingeschaltet ist, wenn der Motor 1 leerläuft. Bezugsziffer 15 bezeichnet einen Sauerstoffkonzen tration-Sensor, der in dem Auspuffkrümmer 6 angebracht ist, um die Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen zu erfassen, Bezugsziffer 16 einen Wassertemperatur-Sensor, der die Kühl wassertemperatur des Motors 1 erfaßt, Bezugsziffer 17 einen Verteiler, der ein Hochspannungs-Ausgangssignal von einer Zündvorrichtung oder Zündelektrode 19 zu einem bestimmten Zeitpunkt an eine Zündkerze 18 des Motors anlegt, Bezugsziffer 20 einen Drehzahl-Sensor, der in dem Verteiler 17 angebracht ist und ein Impulssignal entsprechend der Anzahl der Umdreh hungen Ne des Motors 1 erzeugt, Bezugsziffer 21 einen Anlasser- Sensor, der den Betriebszustand eines (nicht gezeigten) Anlassermotors wahrnimmt, der den Motor 1 startet, Bezugsziffer 22 einen Klimaanlagen-Schalter, der den Betriebszustand eines Klimaanlagen-Luftkompressors erfaßt, und Bezugsziffer 23 einen Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensor, der an einem Antriebsrad angebracht ist, um den Fahrzustand des Motorfahrzeugs wahrzu nehmen, und der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt.

Von dem Ansaugluft-Drucksensor 10, dem Ansaugluft-Tempe ratursensor 13, dem Drosselklappen-Stellungssensor 14, dem Sauer stoffkonzentration-Sensor 15, dem Wassertemperatur-Sensor 16 und dem Drehzahl-Sensor 20 werden unterschiedliche Ausgangs signale an eine Steuerschaltung 25 abgegeben, von der entsprechend diesen Sensor-Signalen verschiedene Steuervorgänge durchgeführt werden, wie z. B. die Steuerung der Menge des von einem Kraftstoff-Einspritzventil 26 injizierten Kraftstoffs und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Zündkerze 18.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Steuervorrich tung mit Bezug auf die Ablaufdiagramme in den Fig. 2 und 3 beschrieben. Die Fig. 2 zeigt eine Entscheidungsroutine zum Feststellen eines Langsamlauf-Pendelzustands. Im Schritt 101 des Ablaufdiagramms nach Fig. 2 erfolgt eine Feststel lung oder Entscheidung darüber, ob die Drosselklappe 1 voll ständig geschlossen ist oder nicht, und im Schritt 102 die Feststellung, ob die Anzahl Ne der Umdrehungen des Motores unter einem bestimmten Wert (1000 l/min) liegt. Dann wird im Schritt 103 erfaßt, ob das Fahrzeug mit niedriger Geschwin digkeit fährt oder nicht. Diese Feststellungen erfolgen je weils anhand der Ausgangssignale des Drosselklappen-Stel lungssensors 14, des Drehzahl-Sensors 20 und des Fahrzeugge schwindigkeits-Sensors 23. Sind die genannten Bedingungen erfüllt, das heißt ist die Drosselklappe 11 vollständig geschlossen, die Anzahl Ne der Umdrehungen kleiner als 1000 l/min und das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von über 2,5 km/h und unter 8 km/h unterwegs, wird zum Schritt 104 übergegangen. Im Schritt 104 wird das Verhältnis r der An zahl Ne der Umdrehungen des Motors zur Fahrzeuggeschwindig keit Ns (r = Ne/Ns) bestimmt. Wenn dieses Verhältnis r einen bestimmten Wert r_o übersteigt, wird festgestellt, daß sich das Getriebe nicht in der Stellung "neutral", d. h. in der Leerlaufstellung, befindet. In Abhängigkeit von dieser Fest stellung wird zu Schritt 105 übergegangen. Im Schritt 105 wird ein Flag (Kennzeichen) X auf "1" gesetzt, um anzuzei gen, daß alle Bedingungen mit "ja" entschieden wurden. Wenn sich in den Entscheidungsschritten 101 bis 104 die Antwort "Nein" ergibt, wird im Schritt 106 das Flag X auf "0" ge setzt, womit die Bearbeitung beendet ist.

Die Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Be triebs des Ausführungsbeispiels. Die Verarbeitung zur Einlaß- bzw. Ansaugsteuerung nach Fig. 3 wird auf der Grundlage des Ergebnisses der Langsamlauf-Pendelzustand-Entscheidungsroutine nach Fig. 2 durchgeführt. In Schritt 211 erfolgt die Berechnung der Grund- Regelgröße bzw. Grund-Steuervariablen S₀, durch die das Leerlauf-Steuerventil 12 auf einen bestimmten Öffnungsbetrag gesetzt wird. S₀ wird entsprechend der Motortemperatur, des Belastungszustands der Klimaanlage usw. berechnet. Anschlie ßend wird, wenn im Schritt 212 für das Flag X = 1 gilt, d. h. wenn festgestellt wurde, daß sich der Motor im Langsamlauf- Pendelzustand befindet, die Verarbeitung bei Schritt 213 wei tergeführt, wo das Getriebe- bzw. Übersetzungsverhältnis r aus der Umdrehungszahl Ne und der Fahrzeuggeschwindigkeit Ns be rechnet wird. Dann wird im Schritt 214, ausgehend von Bedin gungen wie dem Getriebeverhältnis und dem Lastzustand der Kli maanlage usw., ein Soll-Ansaugstutzendruck Pd gesetzt. Im Schritt 215 wird eine Abweichung ΔP zwischen dem Ansaugstut zendruck P und dem Soll-Ansaugstutzendruck Pd berechnet. Im Schritt 216 wird der Rückkoppelbetrag S_N proportional zum Integralwert dieser Abweichung ΔP berechnet. Dabei kann, wenn nötig, der Integral-Verstärkungsfaktor auf Grundlage des im Schritt 213 berechneten Getriebeverhältnisses r auf einen ver nünftigen Wert verändert werden. Anschließend wird im Schritt 217 die Summe S aus der Grund-Steuervariablen S₀ und dem Rückkoppelbetrag S_N berechnet. Da es offensichtlich ist, daß die Steuerung des Leerlauf-Steuerventils 12 durch diesen S- Wert die Ansaugstutzendruck-Abweichung ΔP verringert, wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Wenn ande rerseits im Schritt 212 für das Flag X≠1 gilt, d. h. wenn sich der Motor nicht im Langsamlauf-Pendelzustand befindet, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 218 fort, wo der Rück koppelbetrag auf S_N=0 gesetzt wird, so daß die oben be schriebene Steuerung nicht durchgeführt wird.

Die durch das Langsamlauf-Pendeln hervorgerufene Verände rung des Ansaugstutzendrucks kann durch die Steuerung der Men ge der angesaugten Luft verhindert werden, wie oben beschrie ben, so daß keine Veränderung in der Umdrehungszahl auftritt.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Soll- Ansaugstutzendruck auf der Grundlage von Bedingungen wie dem Ge triebeverhältnis und dem Lastzustand der Klimaanlage festgesetzt. Eine erheblich flexiblere Steuerung wird jedoch möglich, wenn ein Mittelwert des Ansaugstutzendrucks P jeweils zu einem be stimmten Zeitpunkt oder jeweils bei einem bestimmten Kurbel wellenwinkel berechnet wird, anstatt im voraus veränderte Be dingungen der Straßenoberfläche und Lastzustände zu berück sichtigen. Nach Fig. 3 wurde S_N durch die Integral-Berech nung bestimmt. Ein ähnlicher Effekt läßt sich jedoch durch ei ne Proportional-Berechnung oder durch eine kombinierte Inte gral- und Proportional-Berechnung erzielen. Darüberhinaus er folgte in der Ansaug-Steuerroutine keine Entscheidung, ob sich der Motor in einem Beschleunigungszustand befindet. Es können jedoch sowohl eine Maßnahme gegen Langsamlauf-Pendeln als auch eine Beschleunigungs-Korrektur vorgenommen werden, die ein ander nicht zuwiderlaufen müssen, womit sich ein gutes Fahr gefühl ergibt. Dazu wird aufgrund der Umdrehungszahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Drosselklappen- bzw. Drosselven tilöffnung, der Menge der angesaugten Luft, dem Ansaugdruck und einem Wert, der durch Division der angesaugten Luftmenge durch die Umdrehungszahl gegeben ist, nach dem Schritt 217 beur teilt, ob der Motor in einen Beschleunigungszustand eingetre ten ist, und dann gegebenenfalls der Ansaug-Rück koppelbetrag auf S_N=0 gesetzt.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde als Beispiel ein Kraftstoff-Einspritzsystem gewählt; die Vorrichtung ist jedoch auch auf ein System mit einem elektronisch gesteuerten Vergaser unter Verwendung eines Luftstrom-Sensors anwendbar. Wenn ein Luftstrom-Sensor Anwendung findet, ist der Steuerparameter die Menge der angesaugten Luft oder ein Wert, der sich durch Division dieser Menge der angesaugten Luft durch die Umdre hungszahl ergibt, so daß es selbstverständlich ist, daß die Steuerung so erfolgt, daß dieser Wert ein Sollwert ist.

Claims

1. Vorrichtung zum elektronischen Steuern der einem Ver brennungsmotor für ein Fahrzeug bei Langsamfahrt zugeführten Ansaugluftmenge, mit,
einer Einrichtung (20) zum Erfassen der Umdrehungszahl (Ne) des Fahrzeugmotors (1),
einer Einrichtung (23) zum Erfassen der Fahrgeschwin digkeit (Ns) des Fahrzeugs,
einer Einrichtung (14) zum Erfassen, ob sich der Motor (1) im minimalen Lastzustand befindet,
einer Einrichtung (10, 14) zum Erfassen der Menge der vom Motor (1) angesaugten Luft oder eines Luftdrucks im An saugstutzen (8, 9) des Motors,
einer Steuereinrichtung (25) zum Erzeugen eines Korrek tursignals, wenn sich die Umdrehungszahl (Ne) des Motors und die Fahrzeuggeschwindigkeit (Ns) in einem bestimmten Bereich befinden und der Motor im minimalen Lastzustand ist, und mit
einer Einrichtung (11, 12) zum Steuern der Menge der in den Motor (1) eingesaugten Luft in Abhängigkeit vom Korrek tursignal, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal einen Integralwert und/oder einen Proportionalwert der Differenz zwischen einem Ist-Wert und einem Soll-Wert zumindest einer der Größen enthält: Menge der angesaugten Luft, Luftdruck im Ansaugstutzen, Quotient aus der Menge der angesaugten Luft und der Umdrehungszahl.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt oder jeweils bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel des Motors ein Mittel wert von einer der Größen: Menge der angesaugten Luft, Luftdruck im Ansaugstutzen sowie Quotient aus der Menge der angesaugten Luft und der Umdrehungszahl berechnet und dieser Mittelwert als der genannte Sollwert gewählt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Berechnen (203) des Verhältnisses (r) der Umdrehungszahl (Ne) des Motors zu der Fahrzeuggeschwindig keit (Ns) und zum Verändern eines Integral-Verstärkungsfak tors und/oder eines Proportional-Verstärkungsfaktors im Korrektursignal entsprechend dem Ausgangssignal dieser Ein richtung.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuern der angesaugten Luftmenge in Abhängigkeit vom Korrektursignal gestoppt wird, wenn aufgrund zumindest einer der Größen: Umdrehungszahl (Ne) des Motors, Fahrzeug geschwindigkeit (Ns), Öffnung einer Drosselklappe (11), Menge der angesaugten Luft, Ansaugluftdruck sowie Quotient aus der Menge der angesaugten Luft und der Umdrehungszahl ein Übergangszustand des Motors erfaßt wird.