DE4037772A1

DE4037772A1 - Verfahren und vorrichtung zur leerlaufregelung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4037772A1
Application number: DE4037772A
Authority: DE
Inventors: Klaus Heck; Manfred Dipl Ing Mezger; Otto Sprenger; Stefan Dipl Ing Huwig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1992-06-04
Also published as: JPH04265441A; IT1252257B; US5199400A; ITMI913060A1; ITMI913060A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsteuern des Öffnungswinkels einer Drosselklappe wäh rend der Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine. Bei der Leerlaufregelung wird der Öffnungswinkel der Drosselklappe so eingeregelt, daß sich eine vorgegebene Drehzahl ein stellt.

Stand der Technik

Bei üblichen Verfahren findet mit Hilfe der genannten Vor steuerung ein Grobeinstellen des Winkels statt, während das Feineinstellen über eine Drehzahlregelung erfolgt. Ein der artiges übliches Verfahren wird nun anhand von Fig. 2 näher erläutert.

Die Drosselklappe (DK) 10, deren Öffnungswinkel einzustellen ist, befindet sich an einer Brennkraftmaschine (BKM) 11. Ein der Drosselklappe 10 zugeordnetes (nicht dargestelltes) Stellglied wird vom Ausgangssignal eines Lagereglers 12 an gesteuert, um den Drosselklappenwinkel auf einen Sollwert DK-SOLL einzustellen. Hierzu erhält eine erste Substrak tionsstelle 13 den eben genannten Sollwert DK-SOLL wie auch den Istwert DK-IST, um die Differenz zwischen den genannten beiden Werten zu bilden. Der Lageregler 12 regelt aufgrund dieser Differenz, d. h. der Regelabweichung im Öffnungswin kel.

Der Sollwert DK-SOLL für den Drosselklappenwinkel setzt sich aus zwei Teilen zusammen, nämlich einem Vorsteuerwert DK-VOR und einem Regelungswert DK-REG, die in einer Vorsteuerstelle 14 additiv miteinander verknüpft werden. Der Wert DK-REG ist das Ausgangssignal von einem Drehzahlregler 15, der dieses Ausgangssignal abhängig von der Regelabweichung zwischen einem Drehzahl-Sollwert N-SOLL und dem Drehzahl-Istwert N-IST bildet, die in einer zweiten Subtraktionsstelle 16 er zeugt wird. Die Solldrehzahl N-SOLL wird abhängig von der Motortemperatur aus einem Drehzahlkennfeld 17 ausgelesen. Der zweite der Vorsteuerstelle 14 zugeführte Wert, also der Vorsteuerwert DK-VOR, ist das Ergebnis einer mehrfachen Mo difizierung eines Grundsollwertes DK-SOLL für den Öffnungs winkel der Drosselklappe. Grundsollwerte werden abhängig von der Motortemperatur aus einem Öffnungswinkelkennfeld 18 ausgelesen. Es erfolgt dann unter Umständen ein Modifizieren in einer Multiplikationsstelle 19, auf das weiter unten ein gegangen wird. Anschließend erfolgt in einer Verknüpfungs stelle 20 ein multiplikatives oder additives Verknüpfen mit Korrekturgrößen, die von einem Korrekturteil 21 geliefert werden. Es handelt sich hier um lastabhängige Korrekturen. Zum Beispiel muß zum Beibehalten der gewünschten Leerlauf drehzahl der Drosselklappenwinkel erhöht werden, wenn eine Klimaanlage eingeschaltet wird.

Wesentlich in Zusammenhang mit dem Folgenden ist die Korrek tur in der Multiplikationsstelle 19. Es handelt sich um eine Startphasenkorrektur mit einem zeitlich verringerten Multiplikationsfaktor FAKSTA, der mit Start der Brennkraft maschine, was über das Signal von einem Zündschloß 22 ange zeigt wird, auf einen maximalen Wert, z. B. den Wert Zwei gesetzt wird, und dann innerhalb einiger Sekunden auf den Wert Eins abklingt. Dies hat zur Folge, daß in der Start phase der temperaturabhängige Grundsollwert DK-GRUNDSOLL für den Öffnungswinkel der Drosselklappe in erhöhender Weise modifiziert wird, um so dafür zu sorgen, daß der Brennkraft maschine 11 in diesem Zeitraum mehr Luft und mehr Kraftstoff zugeführt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei einer tatsächlichen Leer laufregelung noch weitere Korrekturwerte wirken und daß ins besondere eine Adaption vorhanden ist. Derartige Feinheiten sind jedoch für das hier Angesprochene ohne Bedeutung.

Das oben anhand von Fig. 2 beschriebene bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß der Startfaktor FAKSTA in der Start phase immer wirksam wird. Dies führt dazu, daß es auch beim Starten einer betriebswarmen Brennkraftmaschine zu einem relativ hohen Drosselwert DK-SOLL kommt, was bei diesem Be triebszustand eine unerwünschte Drehzahlüberhöhung zur Folge hat. Dieser Nachteil wird jedoch bisher in Kauf genommen, um beim Start einer kalten Brennkraftmaschine die im Start fall erforderliche Überhöhung des Öffnungswinkels der Dros selklappe zu erhalten.

Es besteht seit längerem das Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsteuern des Öffnungswinkels einer Dros selklappe anzugeben, die bei einfachem Ablauf ein Überhöhen des Öffnungswinkels der Drosselklappe in der Startphase einer kalten Brennkraftmaschine erlauben, was jedoch zu keiner derartigen Überhöhung bei warmer Brennkraftmaschine führt.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vorsteuern des Öffnungs winkels einer Drosselklappe während der Leerlauf-Drehzahl regelung einer Brennkraftmaschine weist folgende Merkmale auf:

- es wird ein temperaturabhängiger Grundsollwert für den Öffnungswinkel bestimmt,
- beim Start der Brennkraftmaschine wird eine temperaturab hängige Winkelüberhöhung bestimmt,
- diese Winkelüberhöhung wird mit einem zeitlich verringer ten Multiplikationsfaktor multipliziert,
- und das Produkt wird zum Grundsollwert addiert.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also die Winkelüberhö hung im Startfall nicht alleine durch den zeitlich verrin gerten Multiplikationsfaktor FAKSTA bewerkstelligt, sondern durch diesen Faktor und zusätzlich eine Winkelüberhöhung, deren Wert beim Start der Brennkraftmaschine abhängig von der beim Start vorliegenden Motortemperatur bestimmt wird. Bei warmer Brennkraftmaschine liegt diese Winkelüberhöhung auf Null oder nahe bei Null, so daß sich der Multiplika tionsfaktor nicht auswirkt. Bei kalter Brennkraftmaschine ist die Winkelüberhöhung dagegen relativ groß, so daß sie sich nach Multiplikation mit dem genannten zeitlich verrin gerten Faktor stark auswirkt. Im Verfahrensablauf ist es nur ein geringer Mehraufwand, beim Start die temperaturabhängige Winkelüberhöhung zu bestimmen, z. B. durch Auslesen aus einem Kennfeld. Mit diesem geringen Mehraufwand wird jedoch das obengenannte Problem voll gelöst.

Von Vorteil ist es, den Multiplikationsfaktor so zu wählen, daß er beim Start den Wert Eins und als unteren Grenzwert den Wert Null aufweist. In diesem Fall kann die temperatur abhängige Winkelüberhöhung genau diejenige Winkelüberhöhung sein, wie sie auf einem Prüfstand unter der Bedingung aus gemessen wird, daß sich für alle Startmotortemperaturen je weils dieselbe Leerlaufdrehzahl in der Startphase einstellt. Auch die Grundsollwerte können unmittelbar übernommen wer den, da sie aufgrund des Endwertes Null des Multiplikations faktors nach Ablauf der Startphase auch dann nicht mehr modifiziert werden, wenn beim Start bei kalter Brennkraft maschine eine Winkelüberhöhung mit einem Wert deutlich größer Null festgelegt wurde.

Von ganz besonderem Vorteil ist es, den Sollwert für die Drehzahlregelung ganz entsprechend zu modifizieren wie den Sollwert für die Lageregelung der Drosselklappe. Zu diesem Zweck wird beim Start der Brennkraftmaschine zusätzlich eine temperaturabhängige Drehzahlüberhöhung bestimmt, diese wird mit demselben zeitlich verringerten Multiplikationsfaktor multipliziert wie die temperaturabhängige Winkelüberhöhung und das Produkt wird zu einem Drehzahl-Grundsollwert ad diert. Hierdurch ist es möglich, bei kalter Brennkraftma schine eine Drehzahlüberhöhung in der Startphase zu erzie len, um den Motor schneller auf Temperatur zu bringen, wäh rend sich bei warmer Brennkraftmaschine ab dem Start die eigentlich gewünschte Leerlaufdrehzahl ohne jede Überhöhung sofort einstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vorsteuern des Öff nungswinkels einer Drosselklappe während der Leerlauf-Dreh zahlregelung einer Brennkraftmaschine weist folgende Funk tionsgruppen auf:

- eine Einrichtung zum Bestimmen eines temperaturabhängigen Grundsollwertes für den Öffnungswinkel,
- eine Einrichtung zum Bestimmen einer temperaturabhängigen Winkelüberhöhung beim Start der Brennkraftmaschine,
- eine Multiplikationseinrichtung zum Multiplizieren der Winkelüberhöhung mit einem zeitlich verringerten Multipli kationsfaktor
- und eine Additionseinrichtung zum Addieren des Produkts zum Grundsollwert.

Zeichnung

Fig. 1 Funktions-Blockdiagramm zum Erläutern eines Verfah rens zum Vorsteuern des Öffnungswinkels einer Drosselklappe während der Leerlauf-Drehzahlregelung mit Hilfe einer tem peraturabhängigen Winkelüberhöhung; und

Fig. 2 Funktions-Blockschaltbild für ein bekanntes Verfah ren zum Vorsteuern des Öffnungswinkels einer Drosselklappe während der Leerlauf-Drehzahlregelung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die Vorrichtung und das Verfahren zum Vorsteuern des Öff nungswinkels einer Drosselklappe während der Leerlauf-Dreh zahlregelung einer Brennkraftmaschine, wie im folgenden anhand von Fig. 1 erläutert, arbeiten grundsätzlich wie die bekannte Vorrichtung bzw. das übliche Verfahren, wie sie anhand von Fig. 2 beschrieben wurden. Es wird jedoch der Multiplikationsfaktor FAKSTA nicht unmittelbar mit dem Grundsollwert DK-GRUNDSOLL für den Öffnungswinkel der Dros selklappe multipliziert, sondern es erfolgt ein Multiplizie ren mit einer temperaturabhängigen Winkelüberhöhung DDKSTA, und erst mit dem Produkt wird der genannte Grundsollwert modifiziert und zwar durch Addieren des Produktes. Für die sen Ablauf zeigt Fig. 1 zusätzlich zu den anhand von Fig. 2 erläuterten Funktionsgruppen ein Winkelüberhöhungskennfeld 23, aus dem auf ein Startsignal vom Zündschloß 22 her die genannte temperaturabhängige Winkelüberhöhung DDKSTA ausge lesen wird. In einer ersten Multiplikationsstelle 19.1 er folgt multiplikatives Verknüpfen mit dem Faktor FAKSTA und in einer ersten Modifikationsstelle 24.1 Addieren des Pro duktes zum Grundsollwert DK-GRUNDSOLL.

Je kälter die Brennkraftmaschine 11 bei ihrem Start ist, um so höher ist die temperaturabhängige Winkelüberhöhung DDKSTA. Sie wird im Startmoment mit dem Wert Eins des Startfaktors FAKSTA multipliziert. Dieser klingt jedoch in nerhalb einiger Sekunden auf den Wert Null ab, woraufhin das von der ersten Multiplikationsstelle 19.1 ausgegebene Produkt Null wird, und demgemäß der Grundsollwert DK-GRUND- SOLL unverändet weitergegeben wird. Bei warmer Brennkraft maschine erfolgt derartiges unverändertes Weitergeben be reits ab dem Startmoment, da in diesem Fall die temperatur abhängige Winkelüberhöhung DDKSTA schon beim Start einen Wert nahe Null oder den Wert Null aufweist. Dann ergibt sich aber auch bei Multiplikation mit dem Wert Eins des Faktors FAKSTA kein Korrekturwert. Es sei darauf hingewiesen, daß unabhängig von der eben besprochenen vorhandenen oder nicht vorhandenen Korrektur im Startfall die Korrektur des Grund sollwertes DK-GRUNDSOLL mit Korrekturgrößen, wie sie vom Korrekturteil 21 ausgegeben werden, in der Verknüpfungsstel le 20 nach wie vor erfolgen kann.

Außer den bereits vorstehend genannten zusätzlichen Funk tionsgruppen weist das Funktions-Blockschaltbild gemäß Fig. 1 noch folgende weitere Funktionsgruppen gegenüber dem jenigen von Fig. 2 auf: ein Drehzahlüberhöhungskennfeld 25, eine zweite Multiplikationsstelle 19.2 und eine zweite Modi fizierstelle 24.2. Das Kennfeld 17 für temperaturabhängige Drehzahl-Sollwerte ist durch ein Kennfeld 17′ für tempera turabhängige Grundsollwerte N-GRUNDSOLL der Drehzahl er setzt.

Die eben genannten Funktionsgruppen wirken auf die Drehzahl ganz entsprechend wie die weiter obengenannten zusätzlichen Funktionsgruppen zum Modifizieren der Vorsteuerung des Dros selklappenwinkels. Im Startfall wird nämlich aus dem Kenn feld 25 für Drehzahlüberhöhungen ein temperaturabhängiger Drehzahlüberhöhungswert ausgelesen, der in der zweiten Mul tiplikationsstelle 19.2 mit dem Faktor FAKSTA multipliziert wird, woraufhin das Produkt in der zweiten Modifizierstelle 24.2 zu einem temperaturabhängigen Grundsollwert N-GRUNDSOLL für die Drehzahl addiert wird. Entsprechend wie oben für den Öffnungswinkel der Drosselklappe beschrieben, kann hier im Startfall einer kalten Brennkraftmaschine leicht eine Dreh zahlüberhöhung in der Startphase realisiert werden, ohne daß es zu einer Drehzahlüberhöhung in der Startphase bei warmer Brennkraftmaschine kommt.

Die beschriebenen Verfahrensabläufe bringen die weiteren Vorteile mit sich, daß die Kennfelder für Grundsollwerte unter Berücksichtigung alleine des Verhaltens einer warmen Brennkraftmaschine appliziert werden können. Das Verhalten einer kalten Brennkraftmaschine wird insgesamt mit Hilfe des Faktors FAKSTA und der temperaturabhängigen Winkelüberhöhung und gegebenenfalls zusätzlich der temperaturabhängigen Drehzahlüberhöhung berücksichtigt.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel werden sowohl eine temperaturabhängige Winkelüberhöhung wie auch eine tempera turabhängige Drehzahlüberhöhung vorgenommen. Dies bietet sich aufgrund der einfachen Realisierbarkeit und der großen Vorteile an. Erhebliche Vorteile gegenüber bekannten Ver fahren werden allerdings bereits schon dann erzielt, wenn die beschriebene Modifizierung des Vorsteuerwinkels des Öff nungswinkels der Drosselklappe alleine vorgenommen wird.

Claims

1. Verfahren zum Vorsteuern des Öffnungswinkels einer Dros selklappe (17) während der Leerlauf-Drehzahlregelung einer Brennkraftmaschine (21), bei dem ein temperaturabhängiger Grundsollwert (DK-GRUNDSOLL) für den Öffnungswinkel bestimmt wird und der bestimmte Wert innerhalb einer Startzeitspanne der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines zeitlich verringerten Multiplikationsfaktors (FAKSTA) modifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum genannten Modifizieren

- beim Start der Brennkraftmaschine eine temperaturabhängige Winkelüberhöhung (DDKSTA) bestimmt wird,
- diese Winkelüberhöhung mit dem zeitlich verringerten Multiplikationsfaktor multipliziert wird,
- und das Produkt zum Grundsollwert addiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- beim Start der Brennkraftmaschine eine temperaturabhängige Drehzahlüberhöhung (DNSTA) bestimmt wird,
- diese Drehzahlüberhöhung mit dem zeitlich verringerten Multiplikationsfaktor (FAKSTA) multipliziert wird,
- und das Produkt zu einem Drehzahl-Grundsollwert (N-GRUND- SOLL) addiert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Multiplikationsfaktor (FAKSTA) während seines zeitlichen Verringerns von Eins auf Null ändert.

4. Vorrichtung zum Vorsteuern des Öffnungswinkels einer Drosselklappe während der Leerlauf-Drehzahlregelung einer Brennkraftmaschine, mit

- einer Einrichtung (18) zum Bestimmen eines temperaturab hängigen Grundsollwertes für den Öffnungswinkel,
- einer Einrichtung zum Ausgeben eines zeitlich verringerten Multiplikationsfaktors zum Modifizieren des Grundsollwer tes, gekennzeichnet durch
- eine Einrichtung (23) zum Bestimmen einer temperaturabhän gigen Winkelüberhöhung beim Start der Brennkraftmaschine,
- eine Multiplikationseinrichtung (19.1) zum Multiplizieren der Winkelüberhöhung mit dem zeitlich verringerten Multi plikationsfaktor
- und eine Additionseinrichtung (24.1) zum Addieren des Pro dukts zum Grundsollwert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (17′) zum Ausgeben eines Drehzahl-Grund sollwertes,
- eine Einrichtung (25) zum Bestimmen einer temperaturabhän gigen Drehzahlüberhöhung beim Start der Brennkraftmaschi ne,
- eine Multiplikationseinrichtung (19.1) zum Multiplizieren der Drehzahlüberhöhung mit dem zeitlich verringerten Mul tiplikationsfaktor
- und eine Additionseinrichtung (24.2) zum Addieren des Pro dukts zum Drehzahl-Grundsollwert.