DE4123735A1

DE4123735A1 - System und verfahren zum steuern der leerlaufdrehzahl eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE4123735A1
Application number: DE4123735A
Authority: DE
Inventors: Akihiko Araki
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1992-01-23
Anticipated expiration: 2011-07-18
Also published as: DE4123735C2; JPH0434443U; US5121725A

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|,

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

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.

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).

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.

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.