DE4123735C2 - System und Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors - Google Patents
System und Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines VerbrennungsmotorsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Regeln der
Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Regeln
der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 4.
Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung ein System und
ein Verfahren zum Regeln einer Leerlaufdrehzahl, welche für
Motoren mit innerer Verbrennung anwendbar sind, bei denen
die Leerlaufdrehzahl zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach
einer Störung, wie beispielsweise dem Auftreten einer exter
nen Last, stabilisiert wird.
Aus der JP-1-158 537 U ist ein beispielhaftes, zu einem
früheren Zeitpunkt vorgeschlagenes Regelsystem für die Leer
laufdrehzahl bekannt.
Bei dem Gegenstand dieses japanischen Gebrauchsmusters ist
ein Leerlaufsteuerventil in einem Bypasskanal eingebaut,
welcher parallel zu einem Drosselventil verläuft. Das Dros
selventil dient zum Öffnen und Schließen eines Ansaugluft
kanals des Motors.
Die Leerlaufdrehzahl wird daher durch Einstellen der An
saugluftmenge gesteuert, die den Bypasskanal durchläuft,
indem das Leerlaufsteuerventil mit einem Pulssignal beauf
schlagt wird, welches ein Tastverhältnis aufweist.
Das Tastverhältnis wird in Übereinstimmung mit einem grund
legenden Steuerwert ISCT und einem Regelungskorrekturwert
ISCI eingestellt. Der grundlegende Steuerwert ISCT wird ge
mäß der Motorkühlmitteltemperatur festgelegt. Der Regelungs
korrekturwert beinhaltet eine proportionale Konstante ISCP
und eine Integrationskonstante ISCI.
Die Leerlaufdrehzahl fällt allgemein mit hoher Geschwindig
keit ab, wenn eine relativ große externe Last überlagert
wird, wie wenn beispielsweise ein Servolenkungssystem, ein
Entfeuchtungssystem oder eine Klimaanlage betätigt werden.
Wenn der Abfall der Leerlaufdrehzahl über die Drehzahlrege
lung korrigiert wird, treten Regelschwankungen auf.
Es sei angemerkt, daß aufgrund der niedrigen Anstiegsrate
der Integrationskonstante ISCI die Proportionalkonstante
ISCP schwankt, bis die Integrationskonstante ISCI nach dem
Zufügen der externen Last einen geeigneten Wert angenommen
hat. Daher treten die genannten Regelschwankungen der Leer
laufdrehzahl N auf.
Aus der US-PS 4883034 sind ein System und ein Verfahren zum
Regeln der Leerlaufdrehzahl mit den eingangs genannten Merk
malen bekannt. Bei diesem System beziehungsweise Verfahren
ist der Wert der Proportionalkonstanten von dem Betrag der
Differenz zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl
abhängig.
Aus der DE-OS 34 00 951 sind ein ähnliches System und Verfah
ren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmoto
res bekannt, wobei jedoch dieser Schrift nicht zu entnehmen
ist, die Einstellung des Stellsignales für das Steuerventil
gemäß einem grundlegenden Steuerwert vorzunehmen sowie die
Soll-Leerlaufdrehzahl gemäß der Motortemperatur einzustel
len. Bei diesem bekannten System und Verfahren wird eine an
den Motor angelegte externe Last erfaßt und eine Integra
tionskonstante für die Regelung mittels einer Korrekturgröße
nach Erfassung beziehungsweise Erzeugung der externen Last
korrigiert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen
den Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System und Verfahren
zum Regeln der Leerlaufdrehzahl für einen Motor zu schaffen,
welche Regelschwankungen der Leerlaufdrehzahl auch bei ab
rupter zusätzlicher Belastung des Motors durch eine externe
Last während des Leerlaufzustandes vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch ein System gemäß Patentanspruch 1
sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 4 gelöst.
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Leerlaufregel
systemes, welches bei einem Verbrennungsmotor
anwendbar ist; und
Fig. 2 ein Flußdiagramm des Leerlaufregelsystemes gemäß
Fig. 1.
In der Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines
Leerlaufdrehzahl-Regelsystemes gemäß der Erfindung gezeigt.
In dieser Figur ist ein Motor 1 mit einem Ansaugluftkanal 2
versehen, durch den die Ansaugluft zu dem Motor 1 zugeführt
wird. Ein Drosselventil 3 ist in dem Ansaugluftkanal 2 ein
gebaut und wird in Reaktion auf eine entsprechende Betäti
gung eines Gaspedales (nicht dargestellt) geöffnet und ge
schlossen. Ein Leerlaufsteuerventil 5 ist in einem Bypasska
nal 4 angeordnet, der parallel zu dem Drosselventil 3 ver
läuft. Das Leerlaufsteuerventil 5 dient zum Öffnen und
Schließen des Bypasskanals 4 in Reaktion auf ein Pulssignal
mit einem Tastverhältnis.
In den Motor 1 wird durch ein Einspritzventil 6 Kraftstoff
eingespritzt, wobei eine Luft-Kraftstoff-Mischung mittels
Zündkerzen 7 gezündet wird.
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 Leerlauf
drehzahl-Regelroutine 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
Tastverhältnissen ein, welche auf der Grundlage der Kühl
mitteltemperatur T vorbereitet ist.
In einem Schritt S3 stellt die Steuereinheit 8 die Soller
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 Ist-Dreh
zahl von einem Motordrehzahlsensor 11.
In einem Schritt S5 vergleicht die Steuereinheit die Ist-
Drehzahl N mit der Soll-Drehzahl Ns.
Falls N = Ns, geht die Routine zu einem Schritt S6, bei dem
die Proportionalkonstante ISCP eines Regelkorrekturkoeffi
zientens auf Null eingestellt wird, und geht daraufhin zu
einem Schritt S13. Es sei angemerkt, daß die Integrations
konstante ISCI den vorherigen Wert beibehält.
Falls N < Ns, geht die Routine zu dem Schritt S7, bei dem
die Proportionalkonstante ISCP gemäß folgender Gleichung
eingestellt wird:
ISCP = -f (ΔN);
ΔN = |N-Ns|,
wobei f eine vorbestimmte Funktion darstellt.
ISCP = -f (ΔN);
ΔN = |N-Ns|,
wobei f eine vorbestimmte Funktion darstellt.
In einem Schritt S8 wird die Integrationskonstante ISCI ge
mäß folgender Gleichung eingestellt:
ISCI = ISCI-ΔI
wobei ΔI einen kleinen vorgegebenen Wert bezeichnet.
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 Proportionalkonstante ISCP gemäß folgender Gleichung
eingestellt wird:
ISCP = f (ΔN).
ISCP = f (ΔN).
In einem Schritt S10 wird die Integrationskonstante gemäß
folgender Gleichung eingestellt:
ISCI = ISCI + ΔI.
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. Andernfalls 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.
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 Regelwert eine stabile Leerlaufdrehzahl bei
dem Soll-Drehzahlwert aufrecht erhält.
Bei einem Schritt S13 wird der endgültige Regelwert ISCD
gemäß folgender Gleichung eingestellt, wobei die Routine be
endet ist:
ISCD = ISCT + ISCP + ISCI.
ISCD = ISCT + ISCP + ISCI.
Das Pulssignal mit dem Tastverhältnis, das aufgrund des end
gültigen Regelwertes ISCD ermittelt wird, wird ausgangssei
tig dem Leerlaufsteuerventil 5 zugeführt. Die Leerlaufdreh
zahl wird mittels des Leerlaufsteuerventiles 5 gesteuert,
dessen Öffnungswinkel gemäß dem Tastverhältnis eingestellt
wird.
Es sei angemerkt, daß der Schritt S1 der Motortemperaturer
fassungseinrichtung, der Schritt S2 der Einstelleinrichtung
für den grundlegenden Steuerwert, der Schritt S3 der Soll-
Drehzahleinstelleinrichtung, der Schritt S4 der Ist-Dreh
zahlerfassungseinrichtung, der Schritt S5 der Drehzahlver
gleichseinrichtung, die Schritte S8 und S10 der Integra
tionskonstanteneinstelleinrichtung, der Schritt 11 der
Erfassungseinrichtung für die externe Last, der Schritt S12
der Integrationskonstantenkorrektureinrichtung und der
Schritt S13 der Einstelleinrichtung für den endgültigen
Regelwert entsprechen.
Claims (6)
1. System zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Ver
brennungsmotors, mit:
- a) einer Steuerventileinrichtung (5), die durch ein Pulssignal mit einem veränderlichen Tastverhältnis gesteuert wird und die in einem Bypasskanal (4) parallel zu einem durch ein Gaspedal betätigten Drosselventil (3) in einem Ansaugluftkanal (2) des Motors angeordnet ist;
- b) einer Motortemperatur-Erfassungseinrichtung (S1, 10) zum Erfassen einer Motortemperatur (T);
- c) einer Soll-Leerlaufdrehzahl-Einstelleinrichtung (S3) zum Einstellen einer Soll-Leerlaufdrehzahl (Ns) abhängig von der Motortemperatur (T);
- d) einer Drehzahl-Erfassungseinrichtung (S4, 11) zum Erfassen der Ist-Drehzahl (N) des Motors;
- e) einer Drehzahl-Vergleichseinrichtung (S5) zum Ver gleichen der Soll-Drehzahl (Ns) mit der Ist-Dreh zahl (N);
- f) einer Regeleinrichtung (8) für die Leerlaufdrehzahl mit einem Proportional-Integralglied mit
- f1) einer Proportionalkonstanten-Einstelleinrichtung (S6, S7, S9) zum Einstellen einer Proportionalkon stante (ISCP) eines Regelungskorrekturkoeffizien tens für die Leerlaufdrehzahl, wobei der Betrag der Proportionalkonstante (ISCP) von der Differenz (ΔN) zwischen der Soll-Drehzahl (Ns) und der Ist-Drehzahl (N) abhängig ist; und
- f2) einer Integrationskonstanten-Einstelleinrichtung (S8, S10) zum Einstellen einer Integrationskonstan ten (ISCI) des Regelungskorrekturkoeffizientens;
- g) einer Steuerwert-Einstelleinrichtung (S13) zum Ad dieren der Proportionalkonstante (ISCP), der Inte grationskonstante (ISCI) und eines grundlegenden Steuerwertes (ISCT) zur Einstellung eines endgül tigen Regelwertes (ISCD) für das Tastverhältnis des Pulssignals
gekennzeichnet durch
- h) eine Erfassungseinrichtung (12) zum Erfassen einer externen Last, die an dem Motor angelegt wird; und
- i) einer Integrationskonstanten-Korrektureinrichtung (S11, S12) zum Korrigieren der Integrationskonstan te (ISCI) mittels einer Größe (ISCP/K) entsprechend der Proportionalkonstante (ISCP) bei jedem Durch laufen der Regelungsroutine (S1-S13) innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Erfassung der externen Last, wenn die Ist-Drehzahl (N) klei ner als die Soll-Drehzahl (Ns) ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die externe Last eine Klimaanlage ist, 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) zum Einschalten der Klimaanlage ist.
daß die externe Last eine Klimaanlage ist, 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) zum Einschalten der Klimaanlage ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Integrationskonstanten-Korrektureinrichtung (S12) die Integrationskonstante (ISCI) folgendermaßen einstellt, wenn die momentane Zeit innerhalb des vorbe stimmten Zeitintervalles ab dem Erfassen der externen Last ist:
ISCI = ISCI×ISCP/K,
wobei ISCP die Proportionalkonstante und K einen vorbe stimmten Wert bezeichnet.
daß die Integrationskonstanten-Korrektureinrichtung (S12) die Integrationskonstante (ISCI) folgendermaßen einstellt, wenn die momentane Zeit innerhalb des vorbe stimmten Zeitintervalles ab dem Erfassen der externen Last ist:
ISCI = ISCI×ISCP/K,
wobei ISCP die Proportionalkonstante und K einen vorbe stimmten Wert bezeichnet.
4. Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Verbren
nungsmotores, welcher eine Steuerventileinrichtung (5)
umfaßt, die durch ein Pulssignal mit einem veränderli
chen Tastverhältnis gesteuert wird und die in einem
Bypasskanal (4) parallel zu einem durch ein Gaspedal
betätigten Drosselventil (3) in einem Ansaugluftkanal
des Motors angeordnet ist; mit folgenden Verfahrens
schritten:
- a) Erfassen (S1) einer Motortemperatur (T);
- b) Einstellen (S5) einer Soll-Leerlaufdrehzahl gemäß der Motortemperatur (T);
- c) Erfassen (S4) der Ist-Drehzahl (N) des Motors;
- d) Vergleichen (S5) der Soll-Leerlaufdrehzahl mit der Ist-Drehzahl;
- e) Proportional-Integral-Regeln der Leerlaufdrehzahl durch
- e1) Einstellen (S6, S7, S9) einer Proportionalkonstante (ISCP) eines Regelungskorrekturkoeffizientens für die Leerlaufdrehzahl wobei der Betrag der Propor tionalkonstanten (ISCP) von der Differenz (ΔN) zwi schen der Soll-Drehzahl (Ns) und der Ist-Drehzahl (N) abhängig ist; und
- e2) Einstellen (S8, S10) einer Integrationskonstanten (ISCI) des Regelungskorrekturkoeffizientens;
- f) Addieren (S13) der Proportialkonstante (ISCP), der Integrationskonstante (ISCI) und des grundlegenden Steuerwertes (ISCT) zur Einstellung des endgültigen Regelwertes (ISCD) für das Tastverhältnis;
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- h) Erfassen einer externen Last, die an den Motor an gelegt wird; und
- i) Korrigieren (S11, S12) der Integrationskonstanten (ISCI) durch eine Größe (ISCP/K) entsprechend der Proportionalkonstante (ISCP) bei jedem Durchlaufen der Regelungsroutine (S1-S13) innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalles nach Erfassung der externen Last, wenn die Ist-Drehzahl (N) kleiner als die Soll-Drehzahl (Ns) ist.
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