DE3812146C2

DE3812146C2 -

Info

Publication number: DE3812146C2
Application number: DE3812146A
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Higashimurayama Tokio/Tokyo Jp Abe
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1990-05-17
Also published as: GB2203570A; GB8808548D0; US4825829A; GB2203570B; DE3812146A1; JP2573216B2; JPS63255542A

Description

Die Erfindung betrifft ein Leerlaufdrehzahl-Regelsystem für ei nen Kfz-Motor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem Leerlaufregelsystem in Zusammenhang mit einem elek tronischen Kraftstoffeinspritzsystem ist ein Bypass über einer Motor-Drosselklappe vorgesehen, der ein Leerlaufdrehzahl steuerventil aufweist. Das Leerlaufdrehzahlsteuerventil wird so betätigt, daß die Menge von Einlaßluft zur Aufrechterhal tung einer gewünschten Leerlaufdrehzahl über ein rückgekoppel tes Regelsystem eingestellt wird. Die gewünschte Leerlauf drehzahl wird aus einem Speicher abgeleitet, und zwar basierend auf Eingangssignalen, welche die Motorbetriebsbedingungen wie dergeben. Insbesondere wird der Öffnungsgrad des Leerlauf drehzahlsteuerventiles in Übereinstimmung mit verschiedenen Motorbetriebsdaten eingestellt, z. B. dem Startzustand der Maschine, der hohen Leerlaufdrehzahl bei kaltem Motor und dem Übergangszustand.

Wenn der Motor kalt ist, so ist die Reaktion des Motors langsam. Wenn somit der Öffnungsgrad des Leerlauf drehzahlsteuerventiles erhöht wird, um die Treibstoffmenge zu steigern um die Leerlaufdrehzahl auf eine gewünschte Leerlaufdrehzahl einzuregeln, so steigt die Motordrehzahl nicht sofort. Wenn die rückgekoppelte Regelung fortgeführt wird, so kommt es zu Nachlauf- bzw. Schwing-Erscheinungen.

Im allgemeinen wird darum bei derartigen Betriebsbedingungen die Motordrehzahl über eine Steuerung (offene Schleife) eingestellt, um dieses Nachlaufen bzw. Schwingen zu ver hindern. Wenn aber die Motordrehzahl bei kaltem Motor sinkt, so kann sie nicht wieder angehoben werden, was wiederum ein Absterben des Motors zur Folge haben kann.

Aus der JP-OS 59-3 135 ist ein rückgekoppeltes Regelsystem zur Ein stellung eines Leerlaufdrehzahlsteuerventiles bei kaltem Motor bekannt. Bei dem System wird der Integralanteil im Rückkopplungswert reduziert, so daß die Drehzahl langsam auf die gewünschte Motordrehzahl zuläuft und so ein Abster ben des Motors verhindert wird. Obwohl aber der Regeleffekt verzögert wird, kann ein Nachlaufen bzw. Schwingen nicht verhindert werden.

Aus der DE-OS 33 11 029 ist es bekannt, daß eine Soll-Leerlauf drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur bestimmt wer den kann. Die Ist-Leerlaufdrehzahl wird dem Sollwert ent sprechend geregelt. Bei diesem System wird in keiner Weise be rücksichtigt, daß die Reaktion des Motors bei niedrigen Tempe raturen anders ist als bei höheren Temperaturen. Demzufolge kommt es bei dem bekannten System relativ leicht zu Regelschwingun gen, solange der Motor kalt ist.

Aus der DE-OS 31 42 360 ist es bekannt, daß auf ein aus dem Vergleich einer Ist-Drehzahl mit einer Soll-Drehzahl abgelei tetes Komparatorsignal hin erst dann ein Betätigungssignal ab gegeben wird, wenn die Ist-Drehzahl außerhalb eines Totbe reichs bezüglich der Soll-Drehzahl liegt. Die Temperatur des Motors fließt hierbei nicht ein, so daß es auch bei dieser An ordnung zu Regelschwingungen bei kaltem Motor kommen kann.

Aus der DE-OS 31 51 136 ist es bekannt, daß man eine Regelung der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von Signalen eines Dros selklappen-Positionssensors und eines Gangschaltsignalhebels des Getriebes durchführen kann. Auch hier wird der Motortem peratur keine Bedeutung beigemessen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leerlaufdreh zahl-Regelsystem für einen Kfz-Motor mit Kraftstoffeinsprit zung dahingehend weiterzubilden, daß das Leerlaufdrehzahl- Regelverhalten verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Leerlaufdrehzahl-Regelsystem nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsfor men ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere wesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die im fol genden anhand von Abbildungen näher beschrieben werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Systems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Regeleinheit;

Fig. 3 eine Graphik zur Erläuterung des Totbereiches der Eingangsdrehzahl in einem Regelsystem; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des erfin dungsgemäßen Regelverfahrens, nach welchem das Regelsystem arbeitet.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist im Einlaßkrümmer 1 a eines Mo tors 1 eine Einspritzdüse 2 vorgesehen, um jedem Zylinder des Motors 1 Treibstoff zuzuführen. Ein Ausgleichsbehälter 3 ist unterhalb eines Drosselklappenkörpers 4 vorgesehen, der über ein Ansaugrohr 5 und einen Luftströmungsmesser 6 mit einem Luftfilter 7 in Verbindung steht. Im Drossel klappenkörper 4 sind eine erste und eine zweite Drossel klappe 4 a bzw. 4 b vorgesehen. Ein Magnet-Leerlaufdrehzahl steuerventil 9 ist in einem Bypass 8 vorgesehen, der die Drosselklappen 4 a und 4 b überbrückt. Die Betätigung er folgt durch ein Solenoid 9 a. Ein O₂-Fühler 10 und ein Katalysator 11 sind im Abgaskanal 1 b angebracht.

Zum Feststellen des Öffnungsgrades der primären Drossel klappe 4 a ist ein Drosselklappenpositionssensor 14 vorge sehen. Die Ausgangssignale vom Luftströmungsmesser 6, vom O₂-Sensor 10 und vom Drosselklappenpositionssensor 14 wer den einer elektronischen Regeleinheit (ECU) 12 zugeführt. An der Kurbelwelle 1 c des Motors 1 ist zum Abtasten der Motordrehzahl ein Kurbelwinkelsensor 13 vorgesehen. Ein Kühlmitteltemperatursensor 17 ist an einem Wassermantel 1 d des Motors 1 angebracht. Die Ausgangssignale dieser Sensoren 13 und 17 werden ebenfalls der Regeleinheit 12 zugeführt. Die Regeleinheit 12 wird weiterhin mit Aus gangssignalen von einem Getriebe-Zustandsdetektor beauf schlagt, der einen Getriebeschalter 15 und einen Kupplungs schalter 16 umfaßt, die in Serie unter Bildung eines UND- Gatters verbunden sind. Wenn das Getriebe 32 sich im Neu tralzustand befindet und die Kupplung 31 des Getriebes 32 eingerückt ist, sind diese Schalter 15 und 16 angeschal tet und geben ein Neutral-/Kupplung-Signal NEP ab. Auf die Eingangssignale hin gibt die Regeleinheit 12 Betä tigungssignale ab, um die Einspritzdüse 2 und das Solenoid 9 a des Leerlaufdrehzahlsteuerventiles 9 zu betätigen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die elektronische Regel einheit 12 einen Mikroprozessor MPU 18, ein ROM 19, ein RAM 20 und eine Eingangs-/Ausgangs-Steuereinheit 21 mit einem integrierten peripheren Interface-Adapter, und einem programmier baren Zeitgeber-Modul. Der Mikropro zessor 18, das ROM 19, das RAM 20 und die Einheit 21 sind untereinander über einen Bus 22 verbunden. Die Steuereinheit 21 wird mit dem Motordrehzahlsignal Ne vom Kurbelwinkelfühler 13, einem Drosselklappenpositionssignal R vom Drosselklappenpositionssensor 14, dem Neutral/Kupp lung-Signal NEP vom UND-Kreis mit dem Getriebeschalter 15 und dem Kupplungsschalter 16, dem Rückkopplungsregelsig nal λ vom O₂-Sensor 10, dem Kühlmitteltemperatursignal Tw vom Kühlmitteltemperatursensor 17 und mit dem Luftmen gensignal Q vom Luftströmungsmesser 6 versorgt. Diese Sig nale werden im RAM 20 gespeichert. Im Mikroprozessor 18 werden eine Soll-Kraftstoffeinspritzpulsbreite und ein Ventilöffnungsgrad für das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 9 errechnet und zwar basierend auf Daten, die im RAM 20 ge speichert und auf Daten sowie Programmen, die im ROM 19 gespeichert sind. Ein Treiber 23 gibt Pulse Ti und Vp zum Betätigen der Einspritzdüse 2 bzw. des Leerlaufdrehzahl ventiles 9 auf Ausgangssignale der Input/Output-Steuer einheit 21 hin ab. Das Steuerventil 9 wird durch die Pulse Vp geöffnet und geschlossen, wobei die Luftströmungsrate durch das Ventil mit steigendem Tastverhältnis der Pulse ansteigt.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Regelverfahren, das mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung durchführbar ist, näher erläutert und zwar anhand des Flußdiagrammes nach Fig. 4.

Im Schritt 101 wird in Übereinstimmung mit dem Drosselklap penpositionssignal R festgestellt, ob die Drosselklappe 4 a geschlossen ist oder nicht. Wenn die Drosselklappe 4 a geschlossen ist, so wird ein Leerlaufzustand festgestellt und das Programm schreitet zu einem Schritt 102 weiter. Wenn die Drosselklappe 4 a offen ist, so wird das Programm beendet und ein Normalbetrieb des Motors wird festgestellt und weitergeführt.

Im Schritt 102 wird in Übereinstimmung mit dem Neutral/ Kupplung-Signal NEP festgestellt, ob der Neutralbereich und das Einrücken der Kupplung vorliegen. Wenn der Getrie beschalter 15 und der Kupplungsschalter 16 an sind, so schreitet das Programm zum Schritt 103 fort (wenn nicht, so liegt der Normalbetrieb vor).

Im Schritt 103 wird das Kühlmitteltemperatursignal Tw des Kühlmitteltemperatursensors 17 ausgelesen. In einem Schritt 104 wird in Übereinstimmung mit dem Kühlmitteltemperatur signal Tw festgestellt, ob sich die Maschine im Kaltlauf- Zustand befindet. Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw klei ner oder gleich einer vorbestimmten Temperatur To liegt (To ist z. B. 70°C), so wird Kaltlauf festgestellt und das Programm schreitet zu einem Schritt 105 fort (wenn nicht, so liegt der "Normalzustand" vor).

Im Schritt 105 wird die Soll-Drehzahl NSET aus einer Ta belle im ROM 19 in Übereinstimmung mit der Kühlmitteltem peratur hergeleitet. Die Soll-Drehzahlen hängen von der Motortemperatur in einer bestimmten Art und Weise ab, wie sie durch Experimente für den Motor ermittelt und im ROM 19 gespeichert wurde.

Nach dem Schritt 105 wird in einem Schritt 106 ein Tot bereich NFB der Ist-Drehzahl in bezug auf die Soll- Drehzahl aus einer im ROM 19 gespeicherten Tabelle in Über einstimmung mit der Kühlmitteltemperatur Tw hergeleitet. Die Antwortcharakteristik des Motors in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur Tw wird ebenfalls über Experimen te ermittelt. Der Totbereich NFB ist basierend auf dem Reaktions verhalten des Motors festgelegt und im ROM 19 gespeichert. Wie in Fig. 3 gezeigt, steigt die Breite des Totbereiches NFB mit sinkender Kühlmitteltemperatur Tw.

In einem Schritt 107 wird die Ist-Drehzahl Ne gemäß dem Motordrehzahlsignal mit der Soll-Leerlaufdrehzahl NSET aus Schritt 105 verglichen. Wenn Ne < NSET, so schreitet das Programm zum Schritt 108 fort. Wenn Ne ≧ NSET, so geht das Programm zum Schritt 109.

Im Schritt 108 wird festgestellt, ob die Differenz zwischen der Soll-Drehzahl NSET und der Ist-Drehzahl Ne (NSET - Ne) größer ist als NFBL bei der vorliegenden Kühlmitteltempe ratur. Wenn NSET - Ne) ≧ NFBL, so schreitet das Programm zu einem Schritt 110 fort. Wenn (NSET - Ne) < NFBL, so geht das Pro gramm zum Schritt 111.

Im Schritt 110 steuert die Eingangs-/Ausgangs-Steuereinheit 21 der Regeleinheit 12 den Treiber 23 so an, daß dieser Pulse Vp mit hohem Tastverhältnis abgibt, die dem Sole noid 9 a des Leerlaufsteuerventiles 9 zugeführt werden. Auf grund dieser Ansteuerung steigt die Strömungsrate der Luft durch den Bypass 8. Dementsprechend gibt der Treiber 23 Pulse Ti ab, so daß die Menge an eingespritztem Kraft stoff steigt, wobei die Pulse Ti der Einspritzdüse 2 zu geführt werden. Auf diese Weise wird die Motordrehzahl angehoben. Danach kehrt das Programm zum Schritt 101 zu rück.

Im Schritt 109 wird festgestellt, ob die Differenz zwi schen der Ist-Drehzahl Ne und der Soll-Drehzahl NSET (Ne - NSET) größer ist als NFBH. Wenn (Ne - NSET) ≧ NFBH, so geht das Programm zum Schritt 112. Wenn (Ne - NSET) < NFBH, so geht das Programm zum Schritt 111.

Im Schritt 112 wird das Tastverhältnis des Solenoids 9 a des Leerlaufdrehzahlsteuerventiles 9 reduziert, so daß die Luftströmungsrate sinkt, wobei weiterhin die von der Einspritzdüse 2 eingespritzte Kraftstoffmenge reduziert wird. Demzufolge wird auch die Motordrehzahl reduziert. Dies bedeutet, daß die Motordrehzahl so geregelt wird, daß sie innerhalb des Totbereiches NFB liegt.

Da das Programm nur dann zum Schritt 111 fortschreitet, wenn die Ist-Drehzahl innerhalb des Totbereiches NFB liegt, wird in diesem Schritt die Position des Steuerventiles 9 unverändert beibehalten.

Wenn das Kraftfahrzeug mit einem Automatikgetriebe verse hen ist, so werden der Getriebeschalter 15 und der Kupp lungsschalter 16 der zuvor gezeigten Ausführungsform durch den Neutralschalter des Automatikgetriebes ersetzt. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird anstelle eines Kühlmitteltemperaturfühlers 17 ein Temperaturfühler verwendet, welcher die Abgastemperatur mißt.

Nachdem gemäß der vorliegenden Erfindung die Breite des Totbereiches bei steigender Kühlmitteltemperatur verrin gert wird, und zwar in Übereinstimmung mit dem Reaktionsver halten des Motors (der bei steigender Temperatur immer schneller anspricht), wird die Leerlaufdrehzahl des Motors sehr weich geregelt, ohne daß es beim Kaltlauf zu einem Nachlaufen bzw. zu Schwingeffekten kommt.

Claims

1. Leerlaufdrehzahl-Regelsystem für einen Kraftfahrzeug-Motor mit Kraftstoffeinspritzung mit
einem Drosselklappen-Positionssensor (18) zum Abgeben ei nes Leerlaufsignales (R) dann, wenn eine Drosselklappe (4 a) des Motors (1) geschlossen ist,
einem Neutralzustandsdetektor (15, 16), der auf das Leer laufsignal (R) hin ein Neutralsignal (NEP) dann abgibt, wenn ein Getriebe (31, 32) des Fahrzeuges sich im Neutral zustand befindet,
einem Motortemperaturfühler (17), der auf das Neutralsig nal (NEP) hin ein Temperatursignal (Tw) in Übereinstimmung mit der Motortemperatur abgibt,
Kaltlauf-Detektormitteln (104), die ein Kaltlaufsignal dann abgeben, wenn die Motortemperatur (Tw) unterhalb ei ner vorbestimmten Temperatur liegt,
einem Motordrehzahldetektor (13) zum Abgeben eines Dreh zahlsignales in Übereinstimmung mit der Ist-Drehzahl (Ne),
einem ersten Speicher (19) zum Speichern von Soll-Leerlauf drehzahlen (NSET) in Übereinstimmung mit dem Motortempera tursignal (Tw),
einem zweiten Speicher (19) zum Speichern eines Totbe reiches (NFB : NFBH, NFBL) bezüglich der Soll-Drehzahl (NSET) in Übereinstimmung mit der Motortemperatur (Tw), wobei die Breite des Totbereiches mit abnehmender Motor temperatur steigt,
ersten Herleitmitteln (105), die auf das Kaltlaufsignal hin eine Soll-Drehzahl (NSET) aus dem ersten Speicher (19) in Übereinstimmung mit dem Motortemperatursignal (Tw) her leiten,
zweiten Herleitungsmitteln (106) zum Herleiten eines Tot bereiches (NFB : NFBH, NFBL) aus dem zweiten Speicher (19) in Übereinstimmung mit dem Temperatursignal (Tw),
Komparatormitteln (107, 108, 109) zum Vergleichen der Ist- Drehzahl (Ne) mit der hergeleiteten Soll-Drehzahl (NSET) und dem hergeleiteten Totbereich (NFB : NFBH, NFBL) und zum Abgeben eines Betätigungssignals, wenn die Ist-Dreh zahl (Ne) außerhalb des hergeleiteten Bereichs des Totbe reiches (NFB : NFBH, NFBL) liegt,
Treibermitteln (23), die auf das Betätigungssignal hin ein Betätigungselement (2, 9) des Drehlaufdrehzahl-Regelsy stems ansteuern zum Einregeln der Ist-Drehzahl (Ne) auf die Soll-Drehzahl (NSET).

2. Leerlaufdrehzahl-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatormittel (108, 109) derart ausgebildet sind, daß verglichen wird, ob die Ist-Drehzahl (Ne) ober halb eines oberen oder unterhalb eines unteren Grenzwertes (NFBH, NFBL) des Totbereiches liegt.

3. Leerlaufdrehzahl-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ein Magnetventil (9) in einem Bypass (8) zur Überbrückung der Drosselklappe (4) umfaßt.