DE4123735A1 - System und verfahren zum steuern der leerlaufdrehzahl eines verbrennungsmotors - Google Patents
System und verfahren zum steuern der leerlaufdrehzahl eines verbrennungsmotorsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Steuern
der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steu
ern der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung ein System und
ein Verfahren zum Steuern einer Motorleerlaufdrehzahl, wel
che für Motoren mit innerer Verbrennung anwendbar sind, bei
denen die Motorleerlaufdrehzahl zu einem Zeitpunkt unmittel
bar nach einer Störung, wie beispielsweise dem Auftreten
einer externen Last, stabilisiert wird.
Aus der japanischen Gebrauchsmusterregistrierung mit der
ersten Veröffentlichungsnummer Heisei 1-1 58 537 ist ein
beispielshaftes, zu einem früheren Zeitpunkt vorgeschlagenes
Steuersystem für die Motorleerlaufdrehzahl bekannt.
Bei dem Gegenstand dieses japanischen Gebrauchsmusters ist
ein Leerlaufsteuerventil in einer Bypasspassage eingebaut,
welche um ein Drosselventil herumläuft. Das Drosselventil
dient zum Öffnen und Schließen einer Ansaugluftpassage des
Motors.
Die Motorleerlaufdrehzahl wird daher durch Einstellen der
Ansaugluftmenge gesteuert, die die Bypasspassage durchläuft,
indem das Leerlaufsteuerventil mit einem Pulssignal beauf
schlagt wird, welches einen Pulslastfaktor bzw. ein Puls
lastverhältnis aufweist.
Das Pulslastverhältnis wird in Übereinstimmung mit einem
grundlegenden gesteuerten Wert ISCT und einem Rückkopplungs
korrekturwert ISCI eingestellt. Der grundlegende, gesteuerte
Wert ISCT wird gemäß der Motorkühlmitteltemperatur festge
legt. Der Rückkopplungskorrekturwert beinhaltet eine propor
tionale Konstante ISCP und eine Integrationskonstante ISCI.
Die Motorleerlaufdrehzahl fällt allgemein mit hoher Ge
schwindigkeit ab, wenn eine relativ große externe Last Über
lagert wird, wie wenn beispielsweise ein Servolenkungssy
stem, ein Entfeuchtungssystem oder eine Klimaanlage betätigt
werden.
Wenn der Abfall der Motorleerlaufdrehzahl über die Rückkopp
lungssteuerung korrigiert wird, tritt ein Hin- und Hersprin
gen der Motorleerlaufdrehzahl auf.
Es sei angemerkt, daß aufgrund der niedrigen Anstiegsrate
der Integrationskonstante ISCI die proportionale Konstante
ISCP fluktuiert, bis die Integrationskonstante ISCI nach dem
Zufügen der externen Last einen geeigneten Wert angenommen
hat. Daher tritt das genannte Hin- und Herspringen der Mo
torleerlaufdrehzahl N auf.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen
den Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System und Verfahren
zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl für einen Motor zu schaf
fen, welche ein Hin- und Herspringen der Motorleerlaufdreh
zahl auch bei aprupter zusätzlicher Belastung des Motors
durch eine externe Last während des Leerlaufzustandes ver
meiden.
Diese Aufgabe wird durch ein System gemäß Patentanspruch 1
sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein System zum Steuern der Motorleer
laufdrehzahl eines Verbrennungsmotors geschaffen, welches
folgende Merkmale aufweist:
- a) eine Steuerventileinrichtung, die in Reaktion auf ein Pulssignal mit einem veränderlichen Pulslastverhältnis betrieben wird, um eine Bypasspassage, welche um ein Drosselventil herumläuft, zu öffnen und zu schließen, wobei das Drosselventil in einer Ansaugluftpassage ein gebaut ist, um auf diese Weise die Ansaugluftpassage in Reaktion auf die Gashebelbetätigung zu öffnen und zu schließen;
- b) eine Motortemperaturerfassungseinrichtung zum Anfassen einer Motortemperatur;
- c) eine Solleerlaufdrehzahleinstelleinrichtung zum Einstel len einer Solleerlaufdrehzahl gemäß der Motortemperatur;
- d) eine Motordrehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ist-Motordrehzahl;
- e) einer Motordrehzahlvergleichseinrichtung zum Vergleichen der Solleerlaufdrehzahl mit der tatsächlichen Motordreh zahl;
- f) eine Proportionalkonstanteneinstelleinrichtung zum Ein stellen einer Proportionalkonstante eines Rückkopplungs korrekturkoeffizienten der Motorleerlaufdrehzahl gemäß der Differenz zwischen der Solleerlaufdrehzahl und der momentanen Motordrehzahl;
- g) eine Integrationskonstanteneinstelleinrichtung zum Ein stellen einer Integrationskonstante für den Rückkopp lungskorrekturkoeffizienten in Übereinstimmung damit, welcher der verglichenen Werte größer ist;
- h) eine Steuerwerteinstelleinrichtung zum Addieren der Pro portionalkonstante, der Integrationskonstante und eines grundlegenden Steuerwertes zum Einstellen eines letzt lichen gesteuerten Wertes des Pulslastverhältnisses;
- i) eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer an den Mo tor angelegten externen Last; und
- j) eine Integrationskonstantenkorrektureinrichtung zum Kor rigieren der Integrationskonstante durch eine Größe ge mäß der proportionalen Konstante innerhalb eines vorbe stimmten Zeitintervalls nach Auftreten der externen Last.
Ferner schafft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer
Motorleerlaufdrehzahl für einen Motor mit innerer Verbren
nung mit einer Steuerventileinrichtung, die in Reaktion auf
ein Pulssignal mit veränderlichem Pulslastverhältnis betrie
ben wird, um eine Bypasspassage, die um ein Drosselventil
herumläuft, zu öffnen und zu schließen, wobei das Drossel
ventil in einer Ansaugluftpassage installiert ist, um die
Ansaugluftpassage in Reaktion auf die Betätigung durch einen
Gashebel zu öffnen und zu schließen, wobei das Verfahren
folgende Schritte aufweist.
- a) Erfassen der Motortemperatur;
- b) Einstellen einer Solleerlaufdrehzahl gemäß der Motor temperatur;
- c) Erfassen einer momentanen Motordrehzahl;
- d) Vergleichen der Solleerlaufdrehzahl mit der momentanen Motordrehzahl;
- e) Einstellen einer proportionalen Konstante eines Rück kopplungskorrekturkoeffizientens der Motorleerlaufdreh zahl gemäß der Differenz zwischen der Solleerlaufdreh zahl und der momentanen Motordrehzahl;
- f) Einstellen einer Integrationskonstante des Rückkopp lungskorrekturkoeffizientens in Übereinstimmung damit, welcher der verglichenen Werte größer ist,;
- g) Addieren der proportionalen Konstante, der Integrations konstante und eines grundlegenden gesteuerten Wertes zum Einstellen eines endgültigen gesteuerten Wertes des Pulslastverhältnisses;
- h) Erfassen einer externen Last, die an den Motor angelegt wird; und
- i) Korrigieren der Integrationskonstante durch eine Größe in Abhängigkeit von der proportionalen Konstante inner halb eines vorbestimmten Zeitintervalles nach Auftreten der externen Last.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Motorleerlauf
steuersystemes, welches auf einen Motor mit innerer
Verbrennung anwendbar ist, gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 ein Flußdiagramm des Motorleerlaufsteuersystemes
gemäß Fig. 1.
In der Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines
Motorleerlaufdrehzahlsteuersystemes gemäß der Erfindung ge
zeigt. In dieser Figur ist ein Motor 1 mit einer Ansaugluft
passage 2 versehen, durch die die Ansaugluft zu dem Motor 1
zugeführt wird. Ein Drosselventil 3 ist in der Ansaugluft
passage 2 eingebaut und wird in Reaktion auf eine entspre
chende Betätigung eines Gaspedales (nicht dargestellt) ge
öffnet und geschlossen. Ein Leerlaufsteuerventil 5 ist in
einer Bypasspassage 4 angeordnet, welche das Drosselventil 3
bypass-artig umläuft. Das Leerlaufsteuerventil 5 dient zum
Öffnen und Schließen der Bypasspassage 4 in Reaktion auf ein
Pulssignal mit einem Pulslastverhältnis.
Der Motor 1 erhält durch ein Einspritzventil 6 einen einge
spritzten Kraftstoff, wobei eine Luft-Kraftstoff-Mischung
mittels Zündkerzen 7 gezündet wird, welche in jedem Motor
zylinder eingebaut sind.
Eine Steuereinheit 8, die einen Mikrocomputer aufweist, em
pfängt Signale, die von einem Leerlaufschalter 9, welcher
bei vollständigem Schließen des Drosselventils 3 eingeschal
tet wird, einem Kühlwassertemperatursensor 10 zum Erfassen
einer Kühlmitteltemperatur des Motors 1 und einem Schalter
12 stammen, welcher zum Schalten einer Betätigung einer ex
ternen Last, wie beispielsweise einer Klimaanlage und der
gleichen dient.
Fig. 2 zeigt ein von der Steuereinheit 8 ausgeführtes Fluß
diagramm, welches ein Programmflußdiagramm einer Motorleer
laufdrehzahlsteuerroutine ist.
In einem Schritt S1 erfaßt die Steuereinheit 8 das von dem
Kühlwassertemperatursensor 10 erzeugte Signal für die Ein
gabe des Wertes der Kühlmitteltemperatur T.
In einem Schritt S2 stellt die Steuereinheit 8 den grundle
genden Steuerwert ISCT unter Bezugnahme auf eine Tabelle mit
Pulslastverhältnissen ein, welche auf der Grundlage der
Kühlmitteltemperatur T vorbereitet ist.
In einem Schritt S3 stellt die Steuereinheit 8 die Solleer
laufdrehzahl Ns durch Bezugnahme auf eine Tabelle ein, wel
che auf der Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur T vorbe
reitet ist.
In einem Schritt S4 erfaßt die Steuereinheit die momentane
Motordrehzahl von einem Motordrehzahlsensor 11.
In einem Schritt S5 vergleicht die Steuereinheit die Motor
drehzahl N mit der Solleerlaufdrehzahl Ns.
Falls N = Ns, geht die Routine zu einem Schritt S6, bei dem
die proportionale Konstante ISCP eines Rückkopplungskorrek
turkoeffizientens auf Null eingestellt wird, und geht
daraufhin zu einem Schritt S13. Es sei angemerkt, daß die
Integrationskonstante ISCI den vorherigen Wert beibehält.
Falls N < Ns geht die Routine zu dem Schritt S7, bei dem die
proportionale Konstante ISCP gemäß folgender Gleichung ein
gestellt wird:
ISCP = -f(ΔN );
ΔN = |N-Ns|,
ΔN = |N-Ns|,
wobei f eine vorbestimmte Funktion darstellt.
In einem Schritt S7 wird die Integrationskonstante ISCI ge
mäß folgender Gleichung eingestellt:
ISCI = ISCI-ΔI,
wobei ΔI einen kleinen vorgegebenen wert bezeichnet.
Danach geht die Routine zu einem Schritt S13.
Wenn N < Ns, geht die Routine zu einem Schritt S9, bei dem
die proportionale Konstante ISCP gemäß folgender Gleichung
eingestellt wird:
ISCP = f(ΔN).
In einem Schritt SlO wird die Integrationskonstante gemäß
folgender Gleichung eingestellt:
ISCI = ISCI+ΔI.
In einem Schritt S11 ermittelt die Steuereinheit 8, ob die
momentane Zeit innerhalb eines Zeitintervalles nach dem Auf
schalten einer externen Last 12 liegt. Falls diese Überprü
fung bei dem Schritt S11 negativ ist, geht die Routine zu
einem Schritt S13. Anderenfalls geht die Routine zu einem
Schritt S12.
In dem Schritt S12 berechnet die Steuereinheit folgende
Gleichung:
ISCI = ISCI×ISCP/K,
wobei K einen vorbestimmten Wert bezeichnet.
Wenn die oben angegebene Berechnung ausgeführt ist, wird der
endgültige Steuerwert ISCD binnen kurzer Zeit berechnet,
während die externe Motorlast dem Motor zugefügt wird, wobei
der endgültige gesteuerte Wert dazu in der Lage ist, eine
stabile Leerlaufdrehzahl bei dem Solldrehzahlwert aufrecht
zu erhalten.
Bei einem Schritt S13 wird der endgültige Steuerwert ISCD
gemäß folgender Gleichung eingestellt, wobei die Routine be
endet ist:
ISCD = ISCT+ISCP+ISCI.
Das Pulssignal mit dem Pulslastverhältnis, das aufgrund des
endgültigen gesteuerten Wertes ISCD ermittelt wird, wird
ausgangsseitig dem Leerlaufsteuerventil 5 zugeführt. Die
Leerlaufdrehzahl wird mittels des Leerlaufsteuerventiles 5
gesteuert, dessen Öffnungswinkel gemäß dem Pulslastverhält
nis eingestellt wird.
Es sei angemerkt, daß der Schritt S1 der Motortemperaturer
fassungseinrichtung, der Schritt S2 der Einstelleinrichtung
für den grundlegenden gesteuerten Wert, der Schritt S3 der
Solldrehzahleinstelleinrichtung, der Schritt S4 der Motor
drehzahlerfassungseinrichtung, der Schritt S5 der Motordreh
zahlvergleichseinrichtung, die Schritte S8 und S10 der Inte
grationskonstanteneinstelleinrichtung, der Schritt 11 der
Erfassungseinrichtung für die externe Last, der Schritt S12
der Integrationskonstantenkorrektureinrichtung und der
Schritt S13 der Einstelleinrichtung für den endgültigen ge
steuerten Wert entsprechen.
Wie oben beschrieben wurde, werden bei dem Verfahren und dem
System zum Steuern der Motorleerlaufdrehzahl gemäß der Er
findung die Integrationskonstante auf einen größeren Wert
korrigierend eingestellt, als dies üblicherweise der Fall
ist, um ohne Zeitverzögerung einen aprupten Abfall der Mo
tordrehzahl aufgrund des zusätzlichen Auftretens einer ex
ternen Last an dem Motor zu verhindern, wenn die momentane
Zeit innerhalb eines Zeitintervalles nach dem Zeitpunkt der
Erzeugung oder des Auftretens der externen Last liegt. Daher
kann die Zeitdauer, während der ein Hin- und Herspringen der
Motordrehzahl auftritt, auf einen so kurzen Wert wie möglich
gebracht werden. Daher werden die Fahreigenschaften des Mo
tors verbessert.
Claims (10)
1. System zum Steuern der Motorleerlaufdrehzahl eines Ver
brennungsmotors, mit folgenden Merkmalen:
- a) einer Steuerventileinrichtung (5), die in Reaktion auf ein Pulssignal mit einem veränderlichen Puls lastverhältnis zum Öffnen und Schließen einer By passpassage (4) für ein Drosselventil (3) betrieben wird, wobei das Drosselventil (3) in einer Ansaug luftpassage (2) zum Öffnen und Schließen der An saugluftpassage in Reaktion auf die Stellung des Gaspedales geöffnet und geschlossen wird;
- b) einer Motortemperaturerfassungseinrichtung (S1, 10) zum Erfassen einer Motortemperatur;
- c) einer Solleerlaufdrehzahleinstelleinrichtung (S3) zum Einstellen einer Solleerlaufdrehzahl gemäß der Motortemperatur;
- d) einer Motordrehzahlerfassungseinrichtung (S4, 11) zum Erfassen der momentanen Motordrehzahl;
- e) einer Motordrehzahlvergleichseinrichtung (S5) zum Vergleichen der Solldrehzahl mit der momentanen Mo tordrehzahl;
- f) einer Proportionalkonstanteneinstelleinrichtung (S6, S7, S9) zum Einstellen einer Proportionalkon stante eines Rückkopplungskorrekturkoeffizientens der Motordrehzahl gemäß einer Differenz zwischen der Solldrehzahl und der momentanen Drehzahl;
- g) einer Integrationskonstanteneinstelleinrichtung (S8, S10) zum Einstellen einer Integrationskonstan ten des Rückkopplungskorrekturkoeffizientens in Ab hängigkeit davon, welcher der verglichenen Werte größer ist;
- h) einer Steuerwerteinstelleinrichtung (S13) zum Ad dieren der Proportionalkonstante, der Integrations konstante und eines grundlegenden Steuerwertes zur Einstellung eines endgültigen Steuerwertes des Pulslastverhältnisses;
gekennzeichnet durch
- i) eine Erfassungseinrichtung (12) zum Erfassen einer externen Last, die an dem Motor angelegt wird; und
- j) einer Integrationskonstantenkorrektureinrichtung (S11, S12) zum Korrigieren der Integrationskonstan te mittels einer Größe entsprechend der Proportio nalkonstante innerhalb eines vorbestimmten Zeitin tervalls nach Erzeugung der externen Last.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die externe Last eine Klimaanlage, die in einem Fahrzeug angeordnet ist, in dem der Motor (1) befestigt ist, und
daß die Einrichtung zum Erfassen der externen Last ein Schalter (12) ist, der eingeschaltet wird, um die Klimaanlage zu betätigen.
daß die externe Last eine Klimaanlage, die in einem Fahrzeug angeordnet ist, in dem der Motor (1) befestigt ist, und
daß die Einrichtung zum Erfassen der externen Last ein Schalter (12) ist, der eingeschaltet wird, um die Klimaanlage zu betätigen.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Proportionalkonstanteneinstelleinrichtung (S7,
S9) die Proportionalkonstante (ISCP) folgendermaßen ein
stellt, wenn das Vergleichsergebnis der momentanen Mo
tordrehzahl und der Solleerlaufdrehzahl N < Ns ist:
ISCP = f(ΔN); ΔN = |N-Ns|,wobei N die momentane Motordrehzahl, Ns die Sollmotor
drehzahl und f eine vorbestimmte Funktion bezeichnen,
und
daß die Proportionalkonstanteinstelleinrichtung (S7, S9) die Proportionkonstante (ISCP) folgendermaßen einstellt, wenn das Vergleichsergebnis N < Ns ist:ISCP = f(ΔN).
daß die Proportionalkonstanteinstelleinrichtung (S7, S9) die Proportionkonstante (ISCP) folgendermaßen einstellt, wenn das Vergleichsergebnis N < Ns ist:ISCP = f(ΔN).
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Integrationskonstanteneinstelleinrichtung (S8,
S10) die Integrationskonstante (ISCI) folgendermaßen
einstellt; wenn N < Ns ist:
ISCI = ISCI-ΔI,wobei ΔI einen kleinen vorbestimmten Wert bezeichnet,
und
daß die Integrationskonstanteneinstelleinrichtung (S8, S10) die Integrationskonstante (ISCI) folgendermaßen einstellt, wenn N < Ns ist:ISCI = ISCI+ΔI.
daß die Integrationskonstanteneinstelleinrichtung (S8, S10) die Integrationskonstante (ISCI) folgendermaßen einstellt, wenn N < Ns ist:ISCI = ISCI+ΔI.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet,
daß die Integrationskonstantenkorrektureinrichtung (S12)
die Integrationskonstante (ISCI) folgendermaßen ein
stellt, wenn die momentane Zeit innerhalb des vorbe
stimmten Zeitintervalles ab dem Einschalten der Klimaan
lage ist:
ISCI = ISCI×ISCP/K,wobei K einen vorbestimmten Wert bezeichnet.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der endgültige Steuerwert folgendermaßen berechnet
wird:
ISCD = ISCT+ISCP+ISCI,wobei ISCT einen grundlegenden Steuerwert bezeichnet.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Motortemperaturerfassungseinrichtung einen Mo
torkühlmitteltemperatursensor (10) umfaßt.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Steuerventileinrichtung ein Motorleerlaufsteuer
ventil (5) umfaßt, das in einer Bypasspassage (4) einge
baut ist, um eine Ansaugluftflußmenge, die die Bypass
passage (4) durchläuft, gemäß eines Öffnungswinkels zu
steuern, wobei der Öffnungswinkel von dem variablen
Pulslastverhältnis des Pulssignales, das dem Motorleer
laufsteuerventil zugeführt wird, abhängt.
9. Verfahren zum Steuern der Motorleerlaufdrehzahl eines
Verbrennungsmotores, welcher eine Steuerventileinrich
tung umfaßt, die in Reaktion auf ein Pulssignal mit
einem veränderlichen Pulslastverhältnis angesteuert
wird, um eine Bypasspassage, die ein Drosselventil by
passartig umläuft, zu öffnen und zu schließen, wobei das
Drosselventil in einer Ansaugluftpassage angeordnet ist,
um diese in Reaktion auf die Stellung eines Gaspedales
zu öffnen und zu schließen, mit folgenden Verfahrens
schritten:
- a) Erfassen (S1) einer Motortemperatur;
- b) Einstellen (S5) einer Solleerlaufdrehzahl gemäß der Motortemperatur;
- c) Erfassen (S4) einer momentanen Motordrehzahl;
- d) Vergleichen (S5) der Solleerlaufdrehzahl mit der momentanen Drehzahl;
- e) Einstellen (S6, S7, S9) einer Proportionalkonstante eines Rückkopplungskorrekturkoeffizientens der Mo torleerlaufdrehzahl gemäß einer Differenz zwischen der Solldrehzahl und der momentanen Motordrehzahl;
- f) Einstellen (S8, S10) einer Integrationskonstanten des Rückkopplungskorrekturkoeffizientens in Abhän gigkeit davon, welcher der verglichenen Werte größer ist;
- g) Addieren (S13) der Proportialkonstante, der Inte grationskonstante und des grundlegenden Steuer wertes in der Art, daß ein endgültiger Steuerwert des Pulslastverhältnisses eingestellt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- h) Erfassen einer externen Last, die an den Motor an gelegt wird; und
- i) Korrigieren (S11, S12) der Integrationskonstanten durch eine Größe gemäß der Proportionalkonstante innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalles ab der Erzeugung der externen Last.
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