DE3830603C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zum Regeln der Drehzahl
oder des Drehmoments als Ausgangsgröße eines Verbrennungs
motors durch Verändern einer Betriebsgröße - z. B. Ansaug
luftmenge, Zusatzluftmenge, Zündzeitpunkt - des Motors in
Abhängigkeit von einer Regelabweichung, mit einem durch
den Motor mechanisch angetriebenen Wechselstromgenerator
mit einer Feldwicklung, mit wenigstens einer durch den
Wechselstromgenerator gespeisten elektrischen Last, mit
einem ersten Stromfühler zur Bestimmung des Wertes des in
der Feldwicklung des Wechselstromgenerators fließenden
Stroms, mit einem vom ersten Stromfühler bestimmten
Stromwert angesteuerten Regler zur Bestimmung einer auf
einer Regelabweichung basierenden Regelgröße zur Regelung
der Ausgangsgröße des Motors und mit einem von der be
stimmten Regelgröße des Reglers angesteuerten Stellglied
zur Veränderung der Betriebsgröße in Abhängigkeit von der
Regelabweichung.
Dabei handelt es sich speziell um ein Regelsystem, mit dem
die Ausgangsgröße des Motors auch bei einer
Änderung der elektrischen Last eines durch den Motor angetriebenen
Wechselstromgenerators schnell nachführbar ist.
In einem aus den EP 01 51 523 A2 und EP 01 77 318 A2 bekannten
Regelsystem für einen Verbrennungsmotor wird die Größe des Stromes
in einer Feldwicklung eines elektrische Lasten des
Motors speisenden Wechselstromgenerators festgestellt, ein
Korrekturwert entsprechend dem Feldstrom berechnet und die
Ventilöffnungsperiode eines Regelventils korrigiert, das die
dem Motor zugeführte Ansaugluftmenge regelt. Diese Regelung
erfolgt auf der Basis des berechneten Korrekturwertes, um
die Ausgangsgröße als Funktion der Größe der elektrischen
Lasten zu regeln.
In diesem bekannten System kann in vorteilhafter Weise die
Ausgangsgröße des Motors als Funktion der Größe von elektrischen
Lasten genau geregelt werden, wenn sich die
elektrischen Lasten in einem stationären Zustand befinden,
da der Feldstrom die Größe der den Motor belastenden
elektrischen Lasten genau repräsentiert.
Bei diesem System ergibt sich jedoch der folgende Nachteil,
wenn sich die elektrischen Lasten in einem Übergangszustand
befinden, d. h., wenn sie sich ändern. In konventionellen
Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeugmotoren wird
der Feldstrom gewöhnlich nur zwischen eingeschaltetem und
ausgeschaltetem Zustand geregelt. Um den Feldstrom festzustellen,
muß daher seine Regelung zwischen eingeschaltetem
und ausgeschaltetem Zustand mittels eines Filters mit großer
Zeitkonstante in einen analogen Strom überführt werden.
Speziell wird der Feldstrom zwischen seinem eingeschalteten
und ausgeschalteten Zustand mittels eines Spannungsreglers
so geregelt, daß die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators
oder die Ausgangsspannung einer zu ihm parallelgeschalteten
Batterie konstant gehalten wird. Ein Fühler zur Bestimmung
des Feldstromes ist zur Glättung dieses Feldstromes
mit einer Filteranordnung mit großer Zeitkonstante versehen,
um diesen Strom genau zu bestimmen. Die Filteranordnung wird
durch ein Filter gebildet, das den Feldstrom in eine mit
einer Welligkeit behaftete Spannung überführt, sowie ein
weiteres Filter, das die mit Welligkeit behaftete Spannung
glättet oder mittelt, wenn die elektrischen Belastungen sich
im stationären Zustand befinden.
Die Verwendung einer Filteranordnung zur Bestimmung des
Feldstromes ist jedoch in der Praxis mit einer Zeitverzögerung
bei der Bestimmung einer Änderung der Größe der elektrischen
Lasten behaftet.
Da der Feldstrom mit einer Zeitverzögerung entsprechend der
Zeitkonstante der Filteranordnung bestimmt wird, bedeutet
dies, daß die Korrektur der Ansaugluftmenge, welche bei der
Bestimmung einer Änderung des Feldstromes beginnt, zu spät
auftritt, um die Motorausgangsgröße in Abhängigkeit von der
Änderung des Feldstroms oder der Größe der elektrischen
Lasten ändern zu können. Diese Regelverzögerung kann
beispielsweise zu einem Abfall der Motordrehzahl führen. In
dem konventionellen Regelsystem für einen Betriebszustand
des Motors ist daher die Motorausgangsgrößenregelung nur
sehr schwer genau und auf einen Übergangszustand der elektrischen
Lasten des Motors schnell ansprechend durchzuführen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein System zur Regelung des Betriebs eines Verbrennungsmotors
anzugeben, mit dem die Ausgangsgröße des
Motors als Funktion einer Änderung der Größe von elektrischen
Lasten des Motors schnell regelbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Regelsystem der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen System zur
Regelung des Motorbetriebs ist es möglich, eine
Änderung der elektrischen Last sofort festzustellen und
damit eine Übergangskorrektur eines Faktors zur Änderung der
Motorausgangsgröße sofort zu starten, wodurch das Ansprechen
der Regelung der Motorausgangsgröße verbessert und damit ein
Abfall der Motordrehzahl vermieden wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung eines
Zusatzluft-Zufuhrregelsystems als Motorbetriebs-
Regelsystem für einen Verbrennungsmotor
gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm, aus dem die Art der Einstellung
eines Korrekturwertes des Treiberstroms für ein
Zusatzluft-Regelventil gemäß Fig. 1 ersichtlich
ist; und
Fig. 3 ein Zeitdiagramm, aus dem die Zeitverzögerung
eines feldstromabhängigen Korrekturwertes IACGF
als Funktion einer Änderung der Größe von elektrischen
Lasten ersichtlich ist.
Fig. 1 zeigt ein System zur Regelung des Betriebs
eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung in Form eines
Zusatzluft-Zufuhrregelsystems. Mit 1 ist dabei ein Verbrennungsmotor
bezeichnet, bei dem es sich beispielsweise um
einen Vierzylindermotor handeln kann. Mit dem Motor 1 sind
ein an seinem offenen Ende mit einem Luftfilter 2 versehenes
Ansaugrohr 3 und ein Auspuffrohr 4 verbunden. Im Ansaugrohr
3 ist eine Drosselklappe 5 vorgesehen, die durch ein Bypass-Ansaugrohr
8 mit einem Ende 8a umgehbar ist, das stromabwärts
der Drosselklappe 5 in das
Innere des Ansaugrohrs 3 mündet. Das andere Ende dieses Bypass-
Ansaugrohrs 8 ist mit einem Luftfilter 7 versehen
und steht mit der Atmosphäre in Verbindung. Am Bypass-
Ansaugrohr 8 ist ein Zusatzluft-Regelventil 6 (im folgenden
lediglich als "Regelventil" bezeichnet) vorgesehen, bei dem
es sich um ein normalerweise geschlossenes Magnetventil
handelt, das durch einen linearen Hubmagneten 6a und einen
zur Öffnung des Bypass-Ansaugrohrs 8 dienenden Ventilkörper
6b gebildet wird. Die Öffnung des Bypass-Ansaugrohrs
8 durch den Ventilkörper 6b erfolgt, wenn der Hubmagnet 6a
erregt wird. Dieser ist elektrisch mit einer elektronischen
Regeleinheit 9 (im folgenden als "ECU" bezeichnet)
verbunden.
Im Ansaugrohr 3 sind an Stellen zwischen dem Motor 1 und dem
offenen Ende 8a des Bypass-Ansaugrohrs 8 Kraftstoffeinspritzventile
10 montiert, die mechanisch mit einer (nicht
dargestellten) Kraftstoffpumpe und elektrisch mit der ECU 9
verbunden sind. Von diesen Ventilen 10 ist lediglich eines
dargestellt.
Die Kraftstoffeinspritzventile 10 und das Bypass-Ansaugrohr 8
zusammen mit dem Zusatzluft-Regelventil 6 bilden dabei ein Stellglied zur
Veränderung der Ausgangsgröße der Verbrennungsmaschine 1.
Mit der Drosselklappe 5 ist ein Drosselklappen-Öffnungssensor
11 (RTH-Sensor) verbunden. Ein Absolutdrucksensor 13
(PBA-Sensor) steht mit dem Inneren des Ansaugrohrs 3 über
eine Leitung 12 an einer Stelle stromabwärts
dem offenen Ende 8a des Bypass-Ansaugrohrs 8 in Verbindung.
Ein Motorkühltemperatur-Sensor 14 (TW-Sensor) sowie
ein Motordrehzahl-Sensor 15 (Ne-Sensor) sind an dem Motor 1
angebracht und elektrisch mit der ECU 9 verbunden.
Mit 16₁ bis 16 m sind verschiedene elektrische Einrichtungen,
wie beispielsweise Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs, in dem
der Motor 1 eingebaut ist, oder ein Heizungsgebläse einer
Klimaanlage bezeichnet. Diese elektrischen Einrichtungen
werden - wenn nichts anderes ausgeführt ist - als "elektrische
Last 17" bezeichnet. Die elektrischen Einrichtungen 16₁
bis 16 m besitzen jeweils eine Speiseklemme, mit der jeweils
ein Schalter 18₁ bis 18 m verbunden ist. Diese Schalter 18₁
bis 18 m sind über ein Hall-Element 19 als Laststromfühler
mit einem Verbindungspunkt 20a verbunden. Die elektrischen
Einrichtungen 16₁ bis 16 m liegen mit einem weiteren Anschluß
an Erde. Parallel zwischen dem Verbindungspunkt 20a und Erde
liegen eine Batterie 20, ein Wechselstromgenerator 21 sowie
ein Spannungsregler 22. Der Spannungsregler 22 regelt den
einer Feldwicklung 21a des Wechselstromgenerators 21 zugeführten
Feldstrom als Funktion der Größe der elektrischen Last,
d. h., der elektrischen Einrichtungen 16₁ bis 16 m.
Das Hall-Element 19 bestimmt den Wert des die Größe der
elektrischen Last angebenden, vom Wechselspannungsgenerator
21 und der Batterie 20 zur elektrischen Last 17 fließenden
Stroms und liefert ein Ausgangssignal EL für die ECU 9, das
ein Maß für den bestimmten Strom ist.
Zwischen einer Feldstrom-Ausgangsklemme 22a des Spannungsreglers
22 und der Feldwicklung 21a ist ein Stromfühler 23
geschaltet. Dieser Stromfühler 23 kann in konventioneller
Weise mit einem Filter großer Zeitkonstante der oben genannten
Art ausgebildet sein und dient als Feldstromfühler zur
Bestimmung des in der Feldwicklung 21a des Wechselstromgenerators
21 fließenden Feldstroms. Der Stromfühler 23 liefert
für die ECU 9 ein Ausgangssignal, das ein Maß für den Arbeitszustand
des Wechselstromgenerators ist, d. h., ein
Spannungssignal VACGF mit einem Spannungswert entsprechend
der Größe des vom Spannungsregler 22 in den Wechselstromgenerator
21 eingespeisten Feldstroms.
Der Wechselstromgenerator 21 ist mechanisch mit einer ihn
antreibenden (nicht dargestellten) Ausgangswelle des Motors
1 verbunden. Wird einer der Schalter 18₁ bis 18 m geschlossen,
so führt der Wechselstromgenerator einer entsprechenden
elektrischen Einrichtung 16₁ bis 16 m Strom zu. Übersteigt
die Größe des von den elektrischen Einrichtungen 16₁ bis 16 m
gezogenen Stromes das Leistungsvermögen des Wechselstromgenerators
21, so liefert die Batterie 20 den notwendigen
zusätzlichen elektrischen Strom.
Die ECU 9 wird mit den Motorbetriebsparameter-Signalen vom
Drosselklappenöffnungs-Sensor 11, dem Absolutdrucksensor 13,
dem Motorkühltemperatur-Sensor 14, dem Motordrehzahl-Sensor
15, dem Hall-Element 19, das ein dem elektrischen Laststrom
entsprechendes Signal EL liefert, sowie dem Stromfühler 23, der
ein dem Generatorzustand entsprechendes Signal VACGF liefert,
gespeist. Auf der Basis dieser Signale legt die ECU 9 die
Betriebsbedingungen und die Lastbedingungen, wie etwa die
Größe der elektrischen Last des Motors 1, fest, stellt eine
gewünschte, im Leerlaufbetrieb des Motors 1 aufrechtzuerhaltende
Motordrehzahl ein, berechnet die Kraftstoffzufuhrmenge
für den Motor 1, d. h., eine Ventilöffnungsperiode TOUT für die
Kraftstoffeinspritzventile 10, sowie eine Zusatzluftmenge,
d. h., einen entsprechend großen Treiberstrom IOUT für den Hubmagneten
6a des Regelventils 6, und speist die resultierenden
Treibersignale in die Kraftstoffeinspritzventile 10 und das
Regelventil 6 zu deren Betätigung ein.
Der Treiberstrom IOUT zur Speisung des Hubmagneten 6a des
Regelventils 6 wird gemäß folgender Gleichung (1) berechnet:
IOUT = IAIn + Ip (1)
Darin bedeuten Ip einen proportionalen Regelterm und IAIn
einen integralen Regelterm. Der proportionale Regelterm Ip
kann das Ergebnis aus der Differenz ΔN zwischen der gewünschten
Motordrehzahl und der tatsächlichen Motordrehzahl
sowie einer proportionalen Regelverstärkung Kp sein. Der
integrale Regelterm IAIn kann durch die folgende Gleichung
(2) bestimmt werden:
IAIn = IAIn-1 + KI × ΔN + ΔIACGF (2)
Darin bedeuten IAIn-1 einen in der letzten Schleife erhaltenen
integralen Regelterm, KI eine integrale Regelverstärkung
und ΔIACGF eine Änderung eines von der elektrischen Last
abhängenden Korrekturwertes IACGF, welcher durch Abarbeitung
eines im folgenden noch zu beschreibenden Regelprogramms
nach Fig. 2 in Abhängigkeit von der Größe des zum Wechselstromgenerator
21 fließenden Feldstroms eingestellt wird.
Der Hubmagnet 6a des Regelventils 6 wird durch den im oben genannten
Sinne berechneten Treiberstrom IOUT betätigt, um
den Ventilkörper 6b, d. h., das Bypass-Ansaugrohr 8 bis zu
einem Öffnungsgrad zu öffnen, welcher der Größe dieses
Stroms entspricht, so daß dem Motor 1 die erforderliche
Zusatzluftmenge entsprechend dem Öffnungsgrad über das
Bypass-Ansaugrohr 8 und das Ansaugrohr 3 zugeführt werden.
Die Kraftstoffeinspritzventile 10 werden für die durch die
ECU 9 berechnete Ventilöffnungsperiode TOUT betätigt, um
Kraftstoff in das Ansaugrohr 3 einzuspritzen, so daß dem
Motor 1 ein Gemisch im gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis
zugeführt wird.
Wird der Öffnungsgrad des Regelventils 6 vergrößert, um die
zugeführte Zusatzluftmenge zu vergrößern, so wird dem Motor 1
eine entsprechend größere Gemischmenge zugeführt, wodurch
die Motorausgangsgröße und damit die Motordrehzahl vergrößert
wird. Wird andererseits der Öffnungsgrad des Regelventils
6 verringert, so wird die resultierende Gemischmenge
verringert, um die Motordrehzahl abzusenken. Durch Änderung
der Zusatzluftmenge, d. h. des Öffnungsgrades des Regelventils
6, ist es so möglich, das Motorausgangsdrehmoment und
damit die Motordrehzahl zu regeln.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm eines Regelprogramms zur
Berechnung einer Korrekturgröße des Treiberstroms für das
Regelventil 6 als Funktion der Größe der elektrischen Last,
speziell eine Übergangskorrekturgröße des bei Änderung der
Größe der elektrischen Last zugeführten Treiberstroms.
Dieses Programm wird bei jedem Impuls eines vom Motordrehzahl-
Sensors 15 gelieferten TDC-Signals abgearbeitet, wobei
dieser Impuls bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel jedes
Zylinders des Motors 1 unmittelbar vor der Mittelstellung im
oberen Totpunkt des Zylinders entsprechend dessen Ansaughub
erzeugt wird.
Zunächst liest die ECU 9 in einem Schritt 301 einen Wert des
Signals VACGF als Maß für den Feldstrom des Wechselstromgenerators
21 vom Stromfühler 23 in Fig. 1 sowie einen Wert des
Signals EL, das ein Maß für den vom Hall-Element 19 gelieferten
elektrischen Laststroms ist. Diese Signale VACGF und
EL sind vor ihrem Einlesen über eine Analog-Digital-Umsetzung
in Digitalwerte umgesetzt worden. Sodann berechnet die
ECU 9 die Differenz ΔEl zwischen einem Wert ELn-1 des in
einem Schritt 301 der letzten Schleife eingelesenen Signals
und einem Wert ELn dieses in der laufenden Schleife
eingelesenen Signals, d. h., eine Änderung ΔEL des elektrischen
Laststroms zwischen der letzten Schleife und der
laufenden Schleife. Diese Berechnung erfolgt in einem
Schritt 302. Sodann wird in einem Schritt 303 ein Diskriminatorwert
GEL zur Festlegung der in einem noch zu beschreibenden
Schritt 306 auszunutzenden Größe der Änderung ΔEL
auf einen vorgegebenen Wert GEL+ gesetzt, wonach in einem
Schritt 304 festgelegt wird, ob die Änderung ΔEL größer als
0 ist. Ist die Antwort negativ, d. h., ist ΔEL nicht positiv,
so wird der Diskriminatorwert GEL auf einen vorgegebenen
Wert GEL- gesetzt, welcher in einem Schritt 305 eingegeben
wird, wenn die Änderung ΔEL negativ ist. Ist die Antwort
auf die Frage im Schritt 304 positiv, so überspringt das
Programm den Schritt 305 zum Schritt 306, in dem festgelegt
wird, ob der Absolutwert |ΔEL| der Änderung ΔEL größer als
der gesetzte vorgegebene Wert GEL ist. Die vorgenannten
Schritte 304 bis 306 dienen zur Festlegung, ob die Änderung
ΔEL der Größe der elektrischen Last in einem Bereich
bleibt, der durch den vorgegebenen positiven und negativen
Wert GEL+ und GEL- gebildet ist, um damit zu entscheiden,
ob die Motorausgangsgröße zu ändern ist. Eine Änderung des
die tatsächliche Größe der elektrischen Last anzeigenden
Stromes, der vom Wechselstromgenerator 21 und der Batterie 20
zur elektrischen Last 17 fließt, erfolgt unmittelbar bei
Änderung des Einschalt/Ausschalt-Zustandes der elektrischen
Last 17 und wird ohne Zeitverzögerung unmittelbar durch das
Hall-Element 19 bestimmt. Eine Änderung der Größe der elektrischen
Last 17 wird daher durch die ECU 9 und das Hall-
Element 19 ohne Zeitverzögerung sofort bestimmt.
Ist die Antwort im Schritt 306 positiv, d. h., übersteigt der
Absolutwert der Änderung ΔEL den oben genannten vorgegebenen
Bereich, so entscheidet die ECU 9, daß die Motorausgangsgröße
durch Änderung der über das Regelventil zugeführten
Zusatzluftmenge zu ändern ist und korrigiert damit die
Betriebsgröße des Regelventils 6. Speziell wird in einem
Schritt 307 die Anzahl der TDC-Signalimpulse, für welche die
Korrektur der Motorausgangsgröße während der Zeit eines
Übergangszustandes der elektrischen Last durchgeführt werden
soll, auf eine vorgegebene Anzahl NTDCEL (beispielsweise 3
TDC-Signalimpulse) gesetzt (siehe Fig. 3). In einem Schritt
308 wird ein Kennzeichensignal FACGE auf 0 gesetzt. Dieses
Kennzeichensignal FACGE wird in einem Schritt 310 für eine
noch zu erläuternde Festlegung ausgenutzt und auf 0 gesetzt,
wenn eine Änderung in der Größe der elektrischen Last 17
aufgetreten ist. Ist keine Änderung der elektrischen Last
aufgetreten und daher keine Korrektur der Motorausgangsgröße
erforderlich, so wird diese Signal aus 1 gesetzt.
Sodann wird in einem Schritt 309 ein Wert der von der elektrischen
Last abhängigen Korrekturgröße IACGF auf einen Wert
entsprechend dem bestimmten, im Schritt 301 eingelesenen
Wert des Generatorzustandsignals beispielsweise unter Ausnutzung
einer (nicht dargestellten) IACGF-VACGF-Tabelle
gesetzt. Diese Korrekturgröße IACGF wird so gesetzt, daß die
Ansaugluftmenge mit einer Vergrößerung des Feldstroms des
Wechselstromgenerators 21 erhöht wird, um die Leerlaufdrehzahl
des Motors selbst bei einer Erhöhung des Feldstroms
konstant zu halten.
Im Schritt 310 wird festgelegt, ob das Kennzeichensignal
FACGE 0 ist oder nicht. Ist die Antwort positiv, d. h., wird
eine so große Änderung des elektrischen Laststroms bestimmt,
daß eine Änderung der Motorausgangsgröße erforderlich ist,
so schreitet das Programm zu einem Schritt 311 fort, in dem
die Differenz ΔIACGF zwischen einem in der laufenden
Schleife erhaltenen Wert IACGFn des Korrekturwertes IACGF und
einem in der letzten Schleife erhaltenen Wert IACGFn-1 dieser
Größe als Änderungsgröße der elektrischen Lastgröße berechnet,
worauf in einem Schritt 312 festgelegt wird, ob die
berechnete Differenz bzw. Änderung ΔIACGF größer als 0 ist
oder nicht. Ist die Änderung ΔIACGF größer als 0, so wird
in einem Schritt 313 festgelegt, ob die Änderung ΔIACGF
größer als ein erster vorgegebener Wert ΔIACGF+ ist,
während in einem Schritt 314 festgelegt wird, ob der Absolutwert
|ΔIACGF| der Änderung größer als ein zweiter vorgegebener
Wert ΔIACGF- ist.
Ist die Antwort im Schritt 313 oder 314 positiv, d. h., wird
im Schritt 313 festgelegt, daß die Änderung ΔIACGF größer
als der erste vorgegebene Wert ΔIACGF+ ist, oder wird im
Schritt 314 festgelegt, daß der Absolutwert |ΔIACGF| der
Änderung größer als der zweite vorgegebene Wert ΔIACGF-
ist, so bedeutet das, daß eine so große Änderung im Einschalt-
Ausschalt-Zustand der elektrischen Einrichtungen
aufgetreten ist, die einer relativ großen Änderung der Last
des Motors entspricht. In diesem Falle besteht die Möglichkeit,
daß eine plötzliche Abnahme der Motordrehzahl (wenn
die elektrische Last gemäß Fig. 3 zugenommen hat) oder eine
plötzliche Zunahme der Motordrehzahl auftritt. Um die Betriebsgröße
des Regelventils 6 zu korrigieren, beispielsweise
die Zusatzluftmenge zu erhöhen, um eine plötzliche Änderung
der Motordrehzahl zu vermeiden, schreitet das Programm
daher zu einem Schritt 315 fort, in dem die im Schritt 311
festgelegte Änderung ΔIACGF dem in der letzten Schleife
gemäß Gleichung (2) erhaltenen integralen Regelterm IAIn-1
hinzu addiert wird, wonach das Programm beendet wird.
Auf diese Weise wird die Korrektur der Zusatzluftmenge
unmittelbar bei Bestimmung einer Änderung in der Größe der
elektrischen Last im Schritt 306 gestartet, um die Motorausgangsgröße
schneller zu ändern als das bei der konventionellen
Art des Startens der Korrektur nach Bestimmung einer
Änderung im Feldstrom des Wechselstromgenerators 21 möglich
ist. Daher kann ein Abfall der Motordrehzahl reduziert oder
verhindert werden, was aufgrund der Regelverzögerung bei
einem konventionellen System nicht möglich ist.
Ist die Antwort im Schritt 313 oder 314 negativ, d. h., ist
die Änderung ΔIACGF positiv und gleichzeitig kleiner als
der erste vorgegebene Wert ΔIACGF+ oder ist der Absolutwert
|ΔIACGF| kleiner als der zweite vorgegebene Wert ΔIACGF-,
so bedeutet dies, daß die Änderung der Größe der elektrischen
Last so klein ist, daß keine plötzliche Änderung der Motordrehzahl
stattfindet. Das Programm schreitet daher zu einem
Schritt 316 fort, um einen Wert der von der elektrischen
Last abhängenden Korrekturgröße IACGF für die laufende
Schleife gemäß der folgenden Gleichung (3) festzulegen:
IACGFn = IACGFn-1 × (1-α) + IACGFn × α (3)
Darin bedeutet α einen als Funktion der dynamischen Charakteristik
des Motors 1 eingestellten Eichkoeffizienten. Dieser
Koeffizient wird beispielsweise auf 0,25 eingestellt.
Der Grund für ein solches Einstellen des IACGFn-Wertes auf
einen kleineren Wert durch Ausnutzung des Eichkoeffizienten
α, wenn die Änderung der Größe der elektrischen Last klein
ist, liegt in der Filterung des Feldstroms. Speziell enthält
die vom Feldstromfühler 23 gelieferte Spannung auch bei
Filterung innerhalb dieses Fühlers 23 eine bestimmte Welligkeit.
Befindet sich die elektrische Last in einem stationären
Zustand, so wird daher der Schritt 316 zur Ausmittelung
des bestimmten Feldstroms abgearbeitet.
Der gemäß der obigen Gleichung (3) berechnete IACGF-Wert
wird jedoch bei der Regelung der Änderung der Zusatzluftmenge
nicht ausgenutzt. Er wird vielmehr bei der Berechnung der
Änderung ΔIACGF im Schritt 311 ausgenutzt, wenn eine relativ
große Änderung der Größe der elektrischen Last 17 im
nächsten und den folgenden Schritten bestimmt wird.
Nach der Berechnung des IACGFn-Wertes im Schritt 316 schreitet
das Programm zu einem Schritt 317 fort, in dem die im
Schritt 311 festgelegte Änderung ΔIACGF auf 0 gesetzt wird,
da die während der Rückkoppelungsregelung der Zusatzluftmenge
auftretende Änderung der elektrischen Last so klein ist, daß
es nicht erforderlich ist, den integralen Regelterm IAIn
durch Änderung von ΔIACGF zu korrigieren. Sodann wird das
Programm verlassen. Die Übergangskorrektur der Zusatzluftmenge,
d. h., die Addition von ΔIACGF und IAIn-1, im Schritt
315 wird sich wiederholen bei jeder Erzeugung eines TDC-
Signalimpulses von dem Zeitpunkt an, in
dem der ein Maß für die Laststromänderung darstellende Wert
des Spannungssignals EL sich aufgrund einer Zunahme der
elektrischen Last schrittweise geändert hat, bis zum Ablauf
der Zeitperiode der Erzeugung der vorgegebenen Anzahl von
TDC-Impulsen abgearbeitet, wie dies in Fig. 3 dargestellt
ist.
Wie Fig. 3 zeigt, wird die elektrische lastabhängige Korrekturgröße
IACGF vom Zeitpunkt einer Änderung des Signalwertes
EL an und selbst nach der Reduzierung des Wertes ΔEL auf 0
kontinuierlich erhöht, bis sie einen Wert entsprechend den
Änderungswerten ΔIACGF und der vorgegebenen TDC-Signalimpulszahl
NTDCEL erreicht.
Wird eine Änderung der Größe der elektrischen Last nicht
bestimmt, so daß die Antwort im Schritt 306 negativ ist, so
wird in einem Schritt 318 festgelegt, ob die TDC-Signalimpulszahl
NTDCEL auf 0 reduziert worden ist oder nicht. Ist
die Antwort negativ, so werden die Anzahl NTDCEL in einem
Schritt 319 um 1 reduziert und die Schritte 318 und die
nachfolgenden Schritte wiederholt.
Ist die TDC-Signalimpulszahl NTDCEL auf 0 reduziert, so daß
die Antwort auf die Frage im Schritt 318 positiv wird, so
wird in einem Schritt 320 das Kennzeichensignal FACGE auf 1
gesetzt, wodurch die Korrektur der Zusatzluftmenge für einen
Übergangszustand der elektrischen Last vervollständigt wird.
Das bedeutet, daß die Antwort auf die Frage im Schritt 310
negativ wird und sodann die Schritte 316 und 317 abgearbeitet
werden, worauf das Programm beendet wird.
Der Grund für die kontinuierliche Erhöhung der lastabhängigen
Korrekturgrößen IACGF, bis die TDC-Signalimpulszahl
NTDCEL auf 0 reduziert ist, ist der folgende. Der zeitliche Abstand
des Auftretens einer Änderung in der Motorlast hervorgerufen
durch eine Änderung der elektrischen Last, hängt von einer
Änderung der Generatorgröße des Wechselstromgenerators 21 ab.
So führt beispielsweise eine Erhöhung der Motorausgangsgröße
mit dem zeitlichen Abstand des Auftretens einer Erhöhung des Feldstroms,
hervorgerufen durch eine Zunahme der elektrischen
Last, zu einer guten Regelung der Motorausgangsgröße. Ein
Wechselstromgenerator-System besitzt jedoch generell eine
solche Charakteristik, daß eine große Zeitverzögerung zwischen
einer Erhöhung der elektrischen Last und der entsprechenden
Erhöhung des Feldstroms vorhanden ist. Daher wird
die TDC-Signalimpulszahl NTDCEL auf einen Wert eingestellt,
der von der Zeitverzögerung abhängig ist, um die Zunahme des
Feldstroms zu berücksichtigen, welche dem Ablauf der Zeitverzögerung
genau folgt.
Es ist erfindungsgemäß nicht zwingend erforderlich, die
Zusatzluftregelung durch Änderung der Größe des Treiberstroms
für den Hubmagneten 6a des Regelventils 6 durchzuführen.
Als Regelventil 6 kann auch ein solches Ventil
verwendet werden, bei dem über das Tastverhältnis des Hubmagneten
die Ventilöffnungsdauer geregelt wird.
Das Zusatzluft-Regelsystem ist nicht auf eine Ausführungsform
mit einem die Drosselklappe 5 umgebenden Bypass-Ansaugrohr 8
und einem Regelventil zur Änderung der Öffnungsfläche des
Bypass-Ansaugrohrs 8 beschränkt. Es ist jede Ausführungsform
möglich, mit der die Gesamt-Ansaugluftmenge änderbar
ist. Beispielsweise kann ein elektromagnetisches oder ein
druckabhängiges Betätigungsorgan verwendet werden, das mit
der Drosselklappe 5 in Antriebsverbindung steht, um dieses
zwangsweise zu öffnen.
Das erfindungsgemäße Regelsystem ist auch nicht auf eine
Verwendung als Zusatzluftzuführungs-Regelsystem beschränkt.
Es ist auch zur Regelung anderer Größen verwendbar, um das
Ausgangsdrehmoment eines Verbrennungsmotors zu ändern.
Beispielsweise kann es als Zündzeitpunkt-Regelsystem verwendet
werden, mit dem der Zündzeitpunkt eines Verbrennungsmotors
vorverschoben oder vergrößert wird.
Claims (7)
1. System zum Regeln der Drehzahl oder des Drehmoments
als Ausgangsgröße eines Verbrennungsmotors durch
Verändern einer Betriebsgröße - z. B. Ansaugluftmenge
Zusatzluftmenge, Zündzeitpunkt - des Motors in
Abhängigkeit von einer Regelabweichung, mit einem
durch den Motor (1) mechanisch angetriebenen Wechsel
stromgenerator (21) mit einer Feldwicklung (21a),
mit wenigstens einer durch den Wechselstromgenerator
(21) gespeisten elektrischen Last (17), mit einem
ersten Stromfühler (23) zur Bestimmung des Wertes des
in der Feldwicklung (21a) des Wechselstromgenerators
(21) fließenden Stroms, mit einem vom ersten
Stromfühler (23) bestimmten Stromwert angesteuerten
Regler (in 9) zur Bestimmung einer auf einer Regelab
weichung (ΔN) basierenden Regelgröße (IOUT) zur
Regelung der Ausgangsgröße des Motors (1) und mit
einem von der bestimmten Regelgröße (IOUT) von dem
Regler (in 9) angesteuerten Stellglied (6, 8) zur
Veränderung der Betriebsgröße in Abhängigkeit von der
Regelabweichung (ΔN), gekennzeichnet durch einen
zweiten Stromfühler (19) zur Bestimmung des Wertes
des vom Wechselstromgenerator (21) zur elektrischen
Last (17) fließenden Stroms, durch eine Übergangszustand-
Detektoranordnung (in 9) zur Feststellung eines
Übergangszustandes der elektrischen Last (17) auf der
Basis des vom zweiten Stromfühler (19) bestimmten
Stromwertes und durch eine Übergangskorrekturgrößen-
Festlegungsanordnung (in 9), die als Funktion des vom
ersten Stromfühler (23) bestimmten Stromwertes bei
Feststellung des Übergangszustandes eine Übergangs
korrekturgröße (ΔIACGF) für die durch den Regler (in
9) festgelegte Regelgröße (IOUT) festlegt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Übergangszustand-Detektoranordnung (in 9)
entscheidet, daß die elektrische Last (17) sich im
Übergangszustand befindet, wenn eine Änderung des vom
zweiten Stromfühler (19) bestimmten Stromwertes in
Richtung der Änderung des Stroms größer als ein
vorgegebener Wert (GEL) ist.
3. System nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übergangskorrekturgrößen-Festlegungsanordnung
(in 9) einen Korrekturwert (IACGF) aus
dem vom ersten Stromfühler (23) bestimmten Stromwert
sowie eine Änderung (ΔIACGF) des festgelegten Korrekturwertes
(IACGF) bestimmt und die festgelegte
Änderung (ΔIACGF) als Übergangskorrekturgröße
verwendet, wenn die festgestellte Änderung (ΔIACGF) in
Richtung der Änderung des festgelegten Korrekturwertes
(IACGF) größer als ein vorgegebener Wert (Δ
IACGF+, ΔIACGF-) ist.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Übergangskorrekturgrößen-
Festlegungsanordnung (in 9) vom Zeitpunkt des ersten
Feststellens des Übergangszustandes durch die Übergangszustand-
Detektoranordnung (in 9) an die Übergangskorrekturgröße
(ΔIACGF) in einer vorgegebenen Zeitperiode
(NTDCEL) kontinuierlich festlegt, und zwar
unabhängig davon, ob der festgestellte Übergangszustand
vor dem Ablauf der vorgegebenen Zeitperiode
(NTDCEL) endet.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Stromfühler (19) ein
Hall-Element ist.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betriebsgröße die Zusatzluft
menge ist, die dem Verbrennungsmotor (1) über ein die
Drosselklappe (5) umgehendes Bypass-Ansaugrohr (8)
zugeführt wird.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betriebsgröße die dem Ver
brennungsmotor (1) zugeführte Ansaugluftmenge ist.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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D2 | Grant after examination | ||
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