DE4493595C2 - Regelsystem für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge - Google Patents
Regelsystem für die in einen Motor anzusaugende LuftmengeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für die in einen Motor
anzusaugende Luftmenge nach dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1.
Es wurden bereits Techniken zur genauen Regelung der Leerlauf
drehzahl eines Motors entsprechend der Drehzahl und der Tempe
ratur des Motors und den Betriebszuständen zugeordneter Zu
satzeinrichtungen vorgeschlagen, die an dem Motor angebracht
sind, wie zum Beispiel einer Klimaanlage und einer Servolen
kung, wobei ein Leerlaufdrehzahlregelventil [nachstehend als
"ISC (Leerlaufdrehzahlregel)-Ventil" bezeichnet] in einer
Drosselbypassleitung angeordnet wird und die Öffnung des ISC-
Ventils auf der Grundlage von Signalen geregelt wird, die die
jeweiligen Betriebszustände anzeigen.
Gemäß einer solchen Technik werden Sollöffnungen (oder Soll
motordrehzahlen), die jeweiligen Motordrehzahlen entsprechen,
im voraus gesetzt. Das ISC-Ventil wird zunächst auf eine
Sollöffnung (oder auf eine Öffnung, die die Regelung der
Motordrehzahl auf eine Sollmotordrehzahl ermöglicht) geregelt.
Wenn ein Belastungswechsel der Klimaanlage oder dergleichen
auftritt, wird die Öffnung des ISC-Ventils in einem Ausmaß
weitergesteuert, das der Art des Belastungswechsels ent
spricht, so daß jede Veränderung der Motordrehzahl aufgrund
der Änderung in der Belastung kompensiert werden kann.
Bei dieser Technik ist das ISC-Ventil so konstruiert, daß die
angesaugte Luftmenge in einem weiten Bereich gesetzt werden
kann, vom Setzen einer großen Luftmenge angesaugter Luft, die
zum Zeitpunkt eines kalten Maschinenzustands erforderlich ist,
bis zu dem Setzen einer kleinen angesaugten Luftmenge, die
während eines warmen Motorzustands benötigt wird, da ein
großer Unterschied zwischen der während eines kalten Motorzu
stands durch eine Drosselbypassleitung anzusaugenden Luftmenge
und der während eines warmen Motorzustands durch die Drossel
bypassleitung anzusaugenden Luftmenge besteht. Die oben ge
nannte Technik bringt deshalb das Problem mit sich, daß die
Leerlaufdrehzahl während eines warmen Zustands höher ist als
erforderlich, wenn irgendeine Störung an dem ISC-Ventil oder
seinem Treiberkreis oder dergleichen auftritt und das ISC-
Ventil daher während des kalten Zustands auf die Einstellung
für die große Menge anzusaugender Luft fest eingestellt ist.
Wie es in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift
(Kokai) Nr. SAO 64-87843 oder dergleichen offenbart ist, wurde
dementsprechend eine Technik vorgeschlagen, nach der ein
Ventilelement (Begrenzer), der in Ansprechung auf die Motor
temperatur arbeitet, in der Bypassleitung in Reihe mit dem
ISC-Ventil angeordnet wird, so daß besonders während eines
warmen Zustands die maximale Menge der während des warmen
Zustands angesaugten und durch die Bypassleitung strömenden
Luft begrenzt wird, um einen unnötigen Anstieg der Leerlauf
drehzahl zu verhindern.
Die Anordnung eines solchen Begrenzers in der Bypassleitung
bringt jedoch das Problem mit sich, daß die auf diese Weise
geregelte Strömungsrate von der Öffnung des Begrenzers beein
flußt wird, wie es beispielsweise besonders in Fig. 11 gezeigt
ist, wenn die Öffnung des ISC-Ventils relativ groß ist.
Genauer gesagt ist beispielsweise der Zustand, in dem die
Motortemperatur relativ gering ist (in diesem Fall ist die
maximale Bypassströmungsrate durch den Begrenzer relativ hoch)
und die meisten der Zusatzeinrichtungen des Motors nicht
betrieben sind (Zustand A), und der Zustand zu berücksichti
gen, in dem die Motortemperatur relativ hoch ist (in diesem
Fall ist die maximale Bypassströmungsrate durch den Begrenzer
relativ gering) und die meisten Zusatzeinrichtungen außer
einer speziellen Zusatzeinrichtung betrieben werden (Zustand
B). Es ist anzunehmen, daß die Öffnung des ISC-Ventils in
jedem der Zustände in einem relativ großen Öffnungsbereich im
wesentlichen gleich ist.
Es ist außerdem anzunehmen, daß der Betrieb der speziellen
Zusatzeinrichtung vor diesem Zustand gestartet wurde und die
Öffnung des ISC-Ventils um ein Ausmaß vergrößert wurde, das
der Zusatzeinrichtung in beiden Zuständen entsprechend zuvor
gesetzt wurde. Obwohl die Öffnung sowohl in dem Zustand A als
auch in dem Zustand B um das gleiche Ausmaß vergrößert wurde,
ist der Einfluß des Begrenzers im dem Zustand A geringer, so
daß die anzusaugende Luftmenge in einem größeren Ausmaß erhöht
wird, wohingegen der Einfluß des Begrenzers in dem Zustand B
relativ größer ist, so daß die zuzuführende Luftmenge um ein
geringeres Ausmaß erhöht wird. Folglich wird die Erhöhung der
zur Kompensation der Belastung dienenden Luftmenge trotz
Auftretens der gleichen Belastung durch die gleiche Zusatzein
richtung in beiden Zuständen durch die Motortemperatur beein
flußt und wird daher nicht in dem gleichen Ausmaß durchge
führt.
Außerdem ist die oben genannte Situation unter der gleichen
Temperaturbedingung zu betrachten. Der Einfluß durch den
Begrenzer ist gering, wenn die Öffnung des ISC-Ventils relativ
klein ist, der Einfluß des Begrenzers auf die Begrenzung wird
jedoch größer, wenn die oben genannte Öffnung relativ groß
wird. Auch hier besteht das Problem, daß die anzusaugende Luft
nicht präzise in einer Menge erhalten werden kann, die ent
sprechend der Höhe des Einflusses des Begrenzers auf der Basis
der Öffnung des ISC-Ventils inhärent erforderlich ist, wenn
die Änderung der Öffnung des ISC-Ventils einfach auf einen
festen Wert gesetzt wird, der einer Änderung in einem bestimm
ten Betriebszustand entspricht, wie es für eine Änderung des
Betriebs der Zusatzeinrichtung typisch ist.
Bei einem gattungsgemäßen Regelsystem, das in der DE 39 90 872
C2 beschrieben ist, wird ein erstes Regelventil verwendet, das
von einem Schrittmotor eines Leerlaufdrehzahlregelsystems auf
einen vorher bestimmten Wert geöffnet wird, wenn bei einem
Temperatursensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur des
Motors ein Fehler auftritt.
Ein als zweites Regelventil dienendes schnelles Leerlaufven
til, das sich abhängig von der Kühlmitteltemperatur öffnet
oder schließt, ist parallel zu dem ersten Regelventil in einer
Bypassleitung angeordnet. Das zweite Regelventil kann daher
nicht die maximale Luftmenge begrenzen, die durch das Leer
lausdrehzahlregelsystem strömt.
Wenn das erste Regelventil in vollkommen offener Stellung
versagt, wird die durch das Leerlaufdrehzahlregelsystem strö
mende Luftmenge so groß, daß die Leerlaufdrehzahl über einen
erforderlichen Wert hinaus ansteigt.
Außerdem wird durch die Öffnung des zweiten Regelventils die
durch das erste Regelventil strömende Luftmenge nicht beein
flußt.
In der DE 40 06 294 A1 ist eine Leerlaufdrehzahlregelventil
beschrieben, das einen Schrittmotor aufweist, bei dem mehrere
Schritte nicht in linearer Beziehung zur eingesaugten Luftmen
ge sind. Eine Erhöhung oder Verringerung der Schritte bei
einer Lastveränderung, zum Beispiel beim Einschalten einer
Klimaanlage, wird abhängig von der Öffnung eines als erstes
Regelventil dienenden Ansaugsteuerventils korrigiert, um die
nichtlineare Ventilöffnungscharakteristik des ersten Regelven
tils zu kompensieren, damit immer eine geeignete Menge eines
Luft-/Kraftstoffgemisches in die Verbrennungskammer strömen
kann. Eine Begrenzungseinrichtung für die Ansaugluftmenge ist
bei diesem Leerlaufdrehzahlregelsystem nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem für
die in einem Motor anzusaugende Luftmenge zu schaffen, das es
ermöglicht, die angesaugte Luftmenge zur Kompensation einer
Belastung ohne Einfluß durch die Motortemperatur unabhängig zu
ändern und auf einem erforderlichen Wert zu halten.
Diese Aufgabe wird durch ein Regelsystem mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Regelsy
stems sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 8.
Bei dem erfindungsgemäßen Regelsystem für die in einen Motor
anzusaugende Luftmenge werden einem Betriebszustand eines
Motors entsprechende Öffnungswerte durch die Sollöffnungs-
Setzeinrichtung aus der Speichereinrichtung gelesen. Nach dem
Setzen der Öffnungswerte als Sollöffnung für das erste Regel
ventil wird eine Korrektur der Öffnungswerte (der Sollöffnung
für das erste Regelventil) auf der Basis wenigstens der Infor
mation über den Temperaturzustand des Motors oder einer Infor
mation über die Öffnung des ersten Regelventils durchgeführt.
Die Öffnung des ersten Regelventils wird dann durch die Soll
öffnungs-Setzeinrichtung auf die Sollöffnung geregelt, die
durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung gesetzt worden ist.
Außerdem macht es die Speicherung der ersten Öffnungswerte für
den warmen Zustand des Motors und der zweiten Öffnungswerte,
die Betriebszuständen einer Zusatzeinrichtung des Motors
entsprechen, in der Speichereinrichtung möglich, nach dem
Setzen einer Sollöffnung des ersten Regelventils durch die
Sollöffnungs-Setzeinrichtung mittels der ersten Setzeinrich
tung eine Probesollöffnung auf der Basis sowohl der ersten
Öffnungswerte als auch der zweiten Öffnungswerte zu setzen und
dann eine Korrektur der Probeöffnung durch die zweite Setz
einrichtung auf der Basis wenigstens der Information über den
Temperaturzustand des Motors oder der Information über die
Öffnung des ersten Regelventils durchzuführen und daher die
Sollöffnung zu setzen.
Die Speicherung der einer Differenz zwischen einer Motordreh
zahl und einer Sollmotordrehzahl entsprechenden Öffnungswerte
in der Speichereinrichtung macht es möglich, - nach dem Setzen
einer Sollöffnung des ersten Regelventils durch die Sollöff
nungs-Setzeinrichtung - eine Probesollöffnung durch die erste
Setzeinrichtung auf der Basis sowohl einer anderen Probesoll
öffnung, die unmittelbar vorher gesetzt wurde, als auch der
Öffnungswerte zu setzen und dann eine Korrektur der Probesoll
öffnung durch die zweite Setzeinrichtung auf der Basis wenig
stens der Information über den Temperaturzustand des Motors
oder der Information über die Öffnung des ersten Regelventils
durchzuführen und daher die Sollöffnung zu setzen.
In der Sollöffnungs-Setzeinrichtung kann die Korrektur der
Sollöffnung auf der Basis sowohl der Information über den
Temperaturzustand des Motors als auch der Information über die
Öffnung des ersten Regelventils durchgeführt werden.
Die Speicherung der Korrekturkoeffizienten für die Korrektur
der Sollöffnung in der Speichereinrichtung, wobei die Koeffi
zienten wenigsten einer Information über die Temperaturzustän
de des Motors oder einer Information über die Öffnungen des
ersten Regelventils entsprechen (und optional kleiner werden,
wenn sich die Temperatur des Motors verringert oder die Öff
nung des ersten Regelventils erhöht), ermöglicht es, - nach
Durchführung einer Korrektur der Sollöffnung des ersten Regel
ventils durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung - von der Spei
chereinrichtung den Korrekturkoeffizienten zu erhalten, der
wenigstens der Information über einen Temperaturzustand des
Motors oder einer Information über eine Öffnung des ersten
Regelventils entspricht, und dann die Sollöffnung mit dem so
erhaltenen Korrekturkoeffizienten zu multiplizieren, wodurch
die Korrektur der Sollöffnung durchgeführt werden kann.
Die Speicherung der Korrekturkoeffizienten für die Korrektur
der Sollöffnung als Kennlinie in der Speichereinrichtung,
wobei die Koeffizienten der Information über den Temperaturzu
stand des Motors und der Information über die Öffnung des
ersten Regelventils entsprechen (und optional kleiner werden,
wenn sich die Temperatur des Motors verringert oder sich die
Öffnung des ersten Regelventils erhöht), ermöglicht es, - nach
Durchführung einer Korrektur der Sollöffnung des ersten Regel
ventils durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung - den Korrek
turkoeffizienten, der der Information über den Temperaturzu
stand des Motors und der Information über die Öffnung des
ersten Regelventils entspricht, aus der Kennlinie in der
Speichereinrichtung zu erhalten und dann den so erhaltenen
Korrekturkoeffizienten mit der Sollöffnung zu multiplizieren,
wodurch die Korrektur der Sollöffnung durchgeführt werden
kann.
Bei dem Steuersystem dieser Erfindung für die in den Motor
anzusaugende Luftmenge ist das System mit der Einrichtung zur
Speicherung der Öffnungswerte des ersten Regelventils ver
sehen, wobei die Öffnungswerte im voraus entsprechend eines
Betriebszustands des Motors (des Temperaturzustands des Mo
tors, der Motordrehzahl oder dem Betriebszustand einer Zusatz
einrichtung) gesetzt wurden. Durch die Sollöffnungs-Setzein
richtung wird der Betriebszustand des Motors erfaßt, die dem
Betriebszustand entsprechenden Öffnungswerte aus der Speicher
einrichtung erhalten und dann die Probesollöffnung für das
erste Regelventil gesetzt. Die Probesollöffnung wird danach
auf der Basis wenigstens der Information über den Betriebs
zustand des Motors oder der Information über die Öffnung des
ersten Regelventils korrigiert. Das Regelsystem hat deshalb
den Vorteil, daß eine Änderung der anzusaugenden Luftmenge zur
Kompensation einer Belastung unabhängig bewirkt werden kann,
ohne von der Temperatur des Motors beeinflußt zu werden, und
die angesaugte Luft kann auf der Basis der Öffnung des ersten
Regelventils der Höhe des Einflusses durch das zweite Regel
ventil entsprechend in einer genauen, inhärent erforderlichen
Menge erhalten werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das als eine Ausführungsform
der Erfindung ein Regelsystem einer Regeleinrichtung
für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge zeigt;
Fig. 2 ist ein Hardwareblockdiagramm des Regelsystems für die
Vorrichtung gemäß der Ausführungsform;
Fig. 3 ist ein Diagramm des Gesamtaufbaus, das ein Motorsy
stem zeigt, an dem die Vorrichtung gemäß der Ausfüh
rungsform angebracht ist;
Fig. 4 ist eine Querschnittszeichnung, die schematisch den
Aufbau einer Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlsteuerung
(ISC) in der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Art der Regelung durch
die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform be
schreibt;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das Öffnungswerte zeigt, die Diffe
renzen zwischen Motordrehzahlen und Sollmotordrehzah
len entsprechen, wobei die Öffnungswerte bei der
vorliegenden Ausführungsform nach einer NFB-Regelung
verwendet werden;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die ersten Öffnungswerte zeigt,
die Temperaturzuständen des Motors entsprechen, wobei
die ersten Öffnungswerte bei der vorliegenden Ausfüh
rungsform nach einer PFB-Regelung verwendet werden;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das einer Information über Tempera
turzustände des Motors entsprechende Korrekturkoeffi
zienten zeigt, wobei die Korrekturkoeffizienten bei
der vorliegenden Ausführungsform nach einer PFB-Rege
lung verwendet werden;
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung einer Tabelle von
Korrekturkoeffizienten, die einer Information über
Betriebszustände des Motors und einer Information über
Öffnungen eines STEM-Ventils bei der vorliegenden
Ausführungsform entsprechen;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das einen vorteilhaften Effekt
beschreibt, der durch die Korrektur einer Probesoll
öffnung bei der vorliegenden Ausführungsform erreicht
werden kann und
Fig. 11 ist ein Diagramm, das den Einfluß der Öffnung des ISC-
Ventils (STM-Ventils) und den des Begrenzers auf die
anzusaugenden Luftmenge zeigt, die ein Drosselventil
umgeht.
Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachstehend ein Regel
system gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung für die
in einen Motor anzusaugende Luftmenge beschrieben.
Ein Motorsystem eines Kraftfahrzeugs, bei dem das erfindungs
gemäße System angewendet werden kann, kann wie in Fig. 3
gezeigt dargestellt werden. In Fig. 3 weist der Motor (Ver
brennungskraftmaschine), der mit dem Bezugszeichen 1 bezeich
net ist, einen Einlaßkanal 3 und einen Auslaßkanal 4 auf, die
jeweils mit einer Verbrennungskammer 2 in Verbindung stehen.
Die Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 3 und der Verbren
nungskammer 2 wird durch ein Einlaßventil 5 gesteuert, während
die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 4 und der Verbren
nungskammer durch ein Auslaßventil 6 gesteuert wird.
Der Einlaßkanal 3 ist mit einem Luftfilter 7, einem Drossel
ventil 8 und einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzven
til (Injektor) 9 versehen, die in Strömungsrichtung des Ein
laßkanals 3 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Der Auslaßka
nal 4 ist dahingegen mit einem katalytischen Umwandler zur
Abgasreinigung (3-Wege-Katalysator) 10 und einem nicht gezeig
ten Auspufftopf (Geräuschdämpfer) versehen, die in Strömungs
richtung des Auslaßkanals 4 nacheinanderfolgend angeordnet
sind. Außerdem ist der Einlaßkanal 3 mit einem Ausgleichs
behälter 3a versehen. Darüber hinaus ist das Drosselventil 8
mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) über einen Seilzug ver
bunden, so daß die Stellung des Drosselventils 8 entsprechend
dem Hub des Gaspedals reguliert wird.
Wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist der Einlaßkanal 3
mit einer Bypassleitung 11 versehen, die sich das Drosselven
til 8 umgehend erstreckt. In diese Bypassleitung 11 ist ein
Schrittmotorventil (nachstehend als "STM-Ventil" bezeichnet;
das erste Regelventil) 12 eingesetzt, das als ein ISC-Ventil
wirkt.
Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, besteht das STM-Ventil 12 aus
einem Ventilelement 12a, das mit einem Ventilsitzabschnitt 11a
in Berührung gebracht werden kann, der stromaufwärts in der
Bypassleitung 11 ausgebildet ist, einem Schrittmotor 12b zur
Regelung der Stellung des Ventilelements 12a, und einer Feder
12c, die das Ventilelement 12a in eine solche Richtung vor
spannt, daß das Ventilelement gegen den Ventilsitz 11a ge
drückt wird (d. h. in einer solchen Richtung, daß die Bypass
leitung 11 geschlossen wird).
Durch schrittweise Einstellung der Stellung des Ventilelements
12a (entsprechend der Anzahl von Schritten) relativ zu dem
Ventilsitzabschnitt 11a (d. h. der Stellung relativ zu der
horizontalen Richtung in der Zeichnung) durch den Schrittmotor
12b kann die Öffnung zwischen dem Ventilsitzabschnitt 11a und
dem Ventilelement 12a, d. h. die Öffnung des STM-Ventils gere
gelt werden.
Durch Regelung der Öffnung des STM-Ventils 12 mittels einer
ECU, die nachstehend beschrieben werden wird, kann dem Motor 1
während des Leerlaufs unabhängig von der Betätigung des Gaspe
dals durch den Fahrer Ansaugluft durch die Bypassleitung 11
zugeführt werden. Durch die Änderung ihrer Öffnung kann die
durch die Drosselbypassleitung anzusaugende Luftmenge geregelt
werden.
Außerdem ist in der Bypassleitung 11 ein Begrenzer (das zweite
Regelventil) 13 so vorgesehen, daß der Begrenzer in Reihe mit
dem STM-Ventil 12 angeordnet ist. Die Öffnung dieses Begren
zers 13 wird entsprechend dem Temperaturzustand des Motors 1
verändert und besteht, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, aus einem
Ventilelement 13a, das mit einem Ventilsitzabschnitt 11b in
Berührung gebracht werden kann, der stromabwärts in der By
passleitung 11 ausgebildet ist, und einer Antriebseinheit 13b
zur Einstellung der Stellung des Ventilelements 13a.
Die Antriebseinheit 13b des Begrenzers 13 besteht beispiels
weise aus einem Wachs oder einem Bimetall. Sein Volumen oder
seine Form verändert sich entsprechend dem Temperaturzustand
des Motors 1, so daß die Position des Ventilelements 13a
relativ zu dem Ventilsitzabschnitt 11b (d. h. der Position
relativ zu der Horizontalrichtung in der Zeichnung) stufenlos
eingestellt werden kann, um die Öffnung zwischen dem Ventil
sitzabschnitt 11b und dem Ventilelement 13b, d. h. der Öffnung
des Begrenzers 13 zu regeln.
Um einen äußeren Umfangsabschnitt der Antriebseinheit 13b des
Begrenzers 13 wird ein Kühlmittel 14 des Motors sehr nahe an
den äußeren Umfangsabschnitt eingeführt, so daß die Antriebs
einheit 13b unter dem Einfluß der Temperatur des Kühlmittels
14 betrieben wird, das den Temperaturzustand des Motors 1
darstellt. Als Begrenzer 13 kann ein Absperrventil mit Bime
tall als besonderes Beispiel verwendet werden.
Die Öffnung des Begrenzers 13, d. h. die Position des Ventil
elements 13a wird durch die Antriebseinheit 13b so geregelt,
daß das Ventilelement beispielsweise bei -30°C voll geöffnet
ist (d. h. in die am meisten geöffnete Position gebracht worden
ist), wenn der Temperaturzustand des Motors (die Temperatur
des Kühlmittels 14) gering ist, jedoch beispielsweise bei
+40°C vollkommen geschlossen ist (d. h. in eine am meisten
geschlossene Stellung gebracht worden ist, in der das Ven
tilelement nicht vollkommen geschlossen ist und immer noch
etwas Einlaßluft durch die Bypassleitung 11 strömen kann),
wenn der Temperaturzustand des Motors 1 hoch ist. Diese Rege
lung der Öffnung des Begrenzers 13 wird durch die An
triebseinheit 13b völlig unabhängig von der untenstehend
beschriebenen Regelung der Öffnung des STM-Ventils durch die
ECU durchgeführt.
Durch den oben beschriebenen Begrenzer 13 wird die maximale
Ansaugluftmenge, die durch die Bypassleitung 11 während eines
warmen Zustands strömen kann, begrenzt, wodurch ein unnötig
hoher Anstieg der Leerlaufdrehzahl während des warmen Zustands
vermieden werden kann.
In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 15 einen Kraftstoff
druckregulator. Dieser Kraftstoffdruckregulator wird anspre
chend auf einen Unterdruck in dem Einlaßkanal 3 betätigt, um
die Kraftstoffmenge zu steuern, die von einer nicht gezeigten
Kraftstoffpumpe zu einem nicht gezeigten Kraftstofftank zu
rückgeführt wird, so daß der Druck des aus dem Injektor 9
eingespritzten Kraftstoffs geregelt werden kann.
Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus wird Luft - die durch
den Luftfilter 7 entsprechend der Öffnung des Drosselventils 8
und auch der Öffnungen des STM-Ventils 12 und des Begrenzers
13 angesaugt wird - mit Kraftstoffaus dem Injektor 9 in einer
Einlaßsammelleitung gemischt, um ein geeignetes Luft/Kraft
stoffverhältnis zu erhalten. Durch Betätigung der Zündkerze 16
zu einem passenden Zündzeitpunkt innerhalb der Verbrennungs
kammer 2 wird das sich ergebende Luft/Kraftstoffgemisch gezün
det, so daß ein Motordrehmoment erzeugt wird. Das Luft/Kraft
stoffgemisch wird dann als Abgas in den Auslaßkanal 4 beför
dert und nach einer Reinigung der drei giftigen Komponenten
CO, HC und NOx in dem Abgas durch den katalytischen Konverter
10 geräuschgedämpft und dann in die Umgebungsatmosphäre frei
gegeben.
Zur Regelung des Betriebszustands des Motors 1 sind verschie
dene Sensoren angeordnet. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist
zunächst ein Abschnitt, an dem Ansaugluft nach dem Luftfilter
7 in den Einlaßkanal 3 strömt, mit einem Luftströmungssensor
(Sensor für die angesaugte Luftmenge) 17 zur Erfassung der
Menge der angesaugten Luft aus einer Karmanwirbelinformation,
ein Einlaßlufttemperatursensor 18 zur Erfassung der Temperatur
der Einlaßluft und ein Atmosphärendrucksensor 19 zur Erfassung
des Atmosphärendrucks vorgesehen.
An der Stelle der Anordnung des Drosselventils 8 in dem Ein
laßkanal 3 sind ein Drosselstellungssensor 20 in Form eines
Potentiometers zur Erfassung der Position des Drosselventils 8
als auch ein Leerlaufschalter 21 zur mechanischen Erfassung
eines vollkommen geschlossenen Zustands des Drosselventils 8
(d. h. eines Leerlaufzustands) aus der Position des Drosselven
tils 8 vorgesehen.
Auf der Seite des Auslaßkanals 4 ist dahingegen ein Sauer
stoffkonzentrationssensor (nachstehend einfach als "O₂-Sensor"
bezeichnet) 22 zur Erfassung der Konzentration von Sauerstoff
(O₂-Konzentration) in dem Abgas stromaufwärts des katalyti
schen Konverters 10 angeordnet. Andere Sensoren umfassen einen
Kühlmitteltemperatursensor 23 zur Erfassung der Temperatur des
Kühlmittels 14 des Motors 1, einen Kurbelwinkelsensor 24 zur
Erfassung eines Kurbelwinkels (der auch als Drehzahlsensor zur
Erfassung einer Motordrehzahl Ne dienen kann) etc.
Die Erfassungssignale von diesen Sensoren und dem Schalter
werden an eine elektronische Steuereinheit (ECU) 25 eingege
ben, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Der Hardwareaufbau der ECU 25 kann wie in Fig. 2 gezeigt
dargestellt werden. Als Hauptkomponente der ECU 25 ist eine
CPU (Prozessor) 26 vorgesehen. Der CPU 26 werden Erfassungs
signale von dem Ansauglufttemperatursensor 18, dem Atmosphä
rendrucksensor 19, dem Drosselstellungssensor 20, dem O₂-
Sensor 22 und dem Kühlmitteltemperatursensor 23 über eine
Eingangsschnittstelle 28 und einen Analog/Digital-Wandler 29
eingegeben.
Über ein Eingangsinterface 35 werden Erfassungssignale von dem
Luftströmungssensor 17, dem Leerlaufschalter 21, dem Kurbel
winkelsensor 24, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 und
dergleichen, und Ein/Aussignale von einem Klimaanlagenschalter
31, einem Servolenkungsschalter 32, Stromverbraucherschaltern
(Schaltern von Nebellampen, Scheinwerfern und dergleichen) 33,
einem Zündschalter (Schlüsselschalter) 34 und dergleichen
eingegeben.
Über eine Buslinie tauscht die CPU 26 außerdem Daten mit einem
ROM (Speichereinrichtung) 36, in dem verschiedene Daten, die
nachstehend anhand der Fig. 6 bis 10 beschrieben werden,
zusammen mit Programmdaten und Festwertdaten gespeichert sind,
und außerdem mit einem RAM 37, das aktualisiert wird, d. h.
fortlaufend überschrieben wird, und außerdem mit einem batte
riegestützten RAM 38 aus, dessen gespeicherter Inhalt solange
behalten wird, wie es mit einer Batterie verbunden ist.
Die Daten in der RAM 37 werden gelöscht und zurückgesetzt,
wenn der Zündschalter 34 abgeschaltet wird.
Als Folge der Berechnung durch die CPU 26 gibt die ECU 25
Ausgangssignale zur Steuerung des Betriebszustands des Motors 1
und der Zustände der verschiedenen Zusatzeinrichtungen und
dergleichen aus, z. B. verschiedene Steuersignale, wie ein
Kraftstoffeinspritzsteuersignal, ein Leerlaufdrehzahlsteuersi
gnal, ein Klimaanlagensteuersignal, ein Kraftstoffpumpensteu
ersignal, ein Zündzeitpunktsteuersignal, ein Signal zum An
schalten einer Motorprüflampe und ein Signal zum Anschalten
einer Alarmlampe.
Von diesen Steuersignalen wird das Kraftstoffeinspritzsteuer
signal (Luft/Kraftstoffverhältnissteuersignal) von der CPU 26
über einen Injektorsolenoidtreiber 39 an ein Injektorsolenoid
9a (genauer gesagt einen Transistor für das Injektorsolenoid
9a) ausgegeben, der für eine Betätigung des Injetors 9 an
geordnet ist. Außerdem wird das Zündzeitpunktsteuersignal über
einen Zündspulentreiber 40 von der CPU 26 an einen Leistungs
transistor 39 ausgegeben, so daß einzelne Zündkerzen 16 nach
einander dazu gebracht werden, Zündfunken mittels des Lei
stungstransistors 41, einer Zündspule 42 und eines Verteilers
43 zu erzeugen. Außerdem wird das ISC-Steuersignal von der CPU
26 an den Schrittmotor 12b des STM-Ventils 12 über einen ISC-
Treiber (der in Fig. 1 als Ventilöffnungs-Setzeinrichtung
wirkt, die nachstehend beschrieben wird) 44 ausgegeben.
Zur Regelung der Leerlaufdrehzahl während des Leerlaufs ist
die ECU 25, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, mit einer Sollöff
nungs-Setzeinrichtung für eine Drehzahlregelung (NFB) und
außerdem mit einer Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 für eine
Stellungsregelung (PFB) versehen.
Außerdem speichert die bei dieser Ausführungsform verwendete
ROM 36 Anfangssetzwerte für die Öffnung des STM-Ventils 12,
wobei die Anfangssetzwerte für die Öffnung vorher entsprechend
den Betriebszuständen des Motors 1 gesetzt wurden, und außer
dem Korrekturwerte (Korrekturkoeffizienten k), die nach einer
Korrektur der Sollöffnungen in den Sollöffnungs-Setzeinrich
tungen 45, 46 verwendet werden, und speichert beispielsweise
die unten beschriebenen Daten 1 bis 4 oder dergleichen in Form
von Funktionen oder einer Kennlinie oder einer Tabelle.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind alle Öffnungswerte
für das STM-Ventil 12 in Form einer entsprechenden Anzahl von
Antriebsschritten des Schrittmotors 12b gesetzt.
- 1. Als Daten für eine Verwendung nach einer NFB-Regelung, beispielsweise öffnungswerte (korrigierte Positionen) ΔP, die Drehzahldifferenzen ΔNe zwischen Motordrehzahlen Ne (die durch den Kurbelwinkelsensor 24 erfaßt werden) und Sollmotordrehzahlen NeOBJ entsprechen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.
- 2. Als Daten für eine Verwendung nach einer PFB-Regelung, beispielsweise erste öffnungswerte (Basisöffnungswerte nach einer PFB-Regelung) PBASE, die Temperaturzuständen des Motors 1 (d. h. Kühlmitteltemperaturen, die durch den Kühlmitteltemperatursensor 23 erfaßt werden) entsprechen, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.
- 3. Als Daten für eine Verwendung nach einer PFB-Regelung, beispielsweise zweite Öffnungswerte, die Operationszu ständen verschiedener Zusatzeinrichtungen des Motors 1 entsprechen (bei der vorliegenden Ausführungsform kor rigierte Öffnungswerte PAC, die Betriebsarten der Klimaan lage entsprechen, korrigierte Öffnungswerte PPS, die Be triebszuständen der Servolenkung entsprechen, und kor rigierte Öffnungswerte PEL, die Betriebszuständen von Stromverbrauchern entsprechen).
- 4. Als Korrekturwerte (Korrekturkoeffizienten k, die mit Probesollöffnungen multipliziert werden, die nachstehend beschrieben werden) zur Verwendung nach einer Korrektur von Sollöffnungen in den Sollöffnungs-Setzeinrichtungen 45, 46 beispielsweise Korrekturkoeffizienten k, die einer Information über die Temperaturzustände des Motors ent sprechen (d. h. Kühlmitteltemperaturen, die durch den Kühlmitteltemperatursensor 23 erfaßt werden), wie es in Fig. 8 gezeigt ist (d. h. die auf 0,5 gesetzt werden, wenn die Kühlmitteltemperatur -30°C beträgt, bis zu einer Temperatur von +40°C linear größer werden und bei +40°C und höher auf 1,0 gesetzt werden), oder Korrekturkoeffi zienten k, die einer Information über Temperaturzustände des Motors und einer Information über Öffnungen des STM- Ventils 12 entsprechen (d. h. Probesollöffnungen POBJ(t) oder POBJ, die nachtstehend beschrieben werden), wie es in Fig. 9 gezeigt ist [d. h. die kleiner gesetzt werden, wenn die Kühlmitteltemperatur geringer wird oder die tatsäch liche Öffnungen (Anzahl der Schritte) des STM-Ventils 12 größer wird, wobei das Minimum 0,5 und das Maximum 1,0 beträgt].
Die oben beschriebenen Öffnungswerte werden entsprechend einem
Zeitpunkt gesetzt, an dem die Temperatur des Kühlmittels 14
hoch ist (beispielsweise +40°C) und der Begrenzer 13 am mei
sten geschlossen ist.
Auf der anderen Seite speichert der bei der vorliegenden
Ausführungsform verwendete RAM 37 beispielsweise eine Soll
motordrehzahl NeOBJ, die nach dem Lesen der oben beschriebenen
Öffnungswerte (1) benötigt wird und eine Information über eine
Öffnung des STM-Ventils 12 (d. h. den unmittelbar vorher durch
eine erste Setzeinrichtung 45 gesetzten Wert POBJ(t-1), die
nach einer Berechnung einer Probesollöffnung POBJ(1) in der
ersten Setzeinrichtung 45a der NFB-Öffnungssetzeinrichtung 45b
erforderlich ist, wie es nachstehend beschrieben wird. Die
Sollmotordrehzahl NeOBJ kann-in dem ROM 36 gespeichert werden.
Die NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 und die PFB-Sollöff
nungs-Setzeinrichtung 46 werden betrieben, wenn sich der Motor
1 in einem Leerlaufzustand befindet (d. h. wenn der Leerlauf
schalter 21 auf EIN steht). Sie erhalten von dem ROM 36 Öff
nungswerte, die dem Betriebszustand des Motors 1 entsprechen
(d. h. eine Information, die von den Schaltern 31 bis 33 und
den Sensoren 20, 23, 24 erhalten wird) und setzen eine Probe
sollöffnung POBJ des STM-Ventils 12. Sie erhalten außerdem
einen Korrekturkoeffizienten k von dem ROM 36 auf der Basis
wenigstens einer Information über den Zustand der Temperatur
des Motors 1 von dem Kühlmittelsensor 23 oder einer Informa
tion über eine Öffnung des STM-Ventils 12, korrigieren die
Probesollöffnung POBJ durch den Korrekturkoeffizienten k und
setzen deshalb eine aktuelle Sollöffnung PACT.
Die NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 arbeitet hier während
des Leerlaufs im Stillstand und führt eine Regelung der Öffnung
des STM-Ventils 12 so durch, daß die Drehzahl Ne des
Motors 1 auf die Sollmotordrehzahl NeOBJ geregelt wird, die im
RAM 37 gespeichert ist. Die NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung
besteht aus der ersten Setzeinrichtung 45A und einer zweiten
Setzeinrichtung 45B.
Die erste Setzeinrichtung 45A liest aus dem RAM 37 die Probe
sollöffnung POBJ(t-1), die unmittelbar vorher gesetzt wurde, und
liest außerdem aus dem ROM 36 den Öffnungswert ΔP, der der
Drehzahldifferenz ΔNe zwischen der durch den Kurbelwinkel
sensor 24 erfaßten Motordrehzahl Ne und der Sollmotordrehzahl
NeOBJ entspricht, die in dem RAM 37 gespeichert ist. Auf der
Basis der Probesollöffnung POBJ(t-1) als auch des Öffnungswertes
ΔP setzt die erste Setzeinrichtung die Probeöffnung POBJ(t) =
POBJ(t-1) + ΔP).
Außerdem liest die zweite Setzeinrichtung 45B aus dem ROM 36
den Korrekturkoeffizienten k, der wenigstens der Information
über den Zustand der Temperatur des Motors 1 von dem Kühl
mitteltemperatursensor 23 oder der Information über die Öffnung
des STM-Ventils 12 von dem RAM 37 entspricht, multipli
ziert die Probesollöffnung POBJ(t), die durch die erste Setz
einrichtung 45A gesetzt wurde, mit dem Korrekturkoeffizienten
k, um die Probesollöffnung POBJ(t) zu korrigieren, und setzt den
so korrigierten Wert als aktuelle Sollöffnung PACT (= k·POBJ(t)).
Die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 arbeitet dahingegen
während des Leerlaufs im Fahrbetrieb und außerdem während des
Betriebs einer oder mehrerer der Zusatzeinrichtungen während
des Leerlaufs. Um eine hohe Verläßlichkeit zu erhalten, führt
die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung eine Direktsteuerung
(tatsächlich eine Steuerung mit offener Schleife) bezüglich
der Öffnung (Stellung, der Anzahl der Schritte) des STM-Ven
tils 12 aus. Die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung besteht aus
einer ersten Setzeinrichtung 46A und einer zweiten Setzein
richtung 46B.
Die erste Setzeinrichtung 46A liest aus dem ROM 36 den ersten
Öffnungswert PBASE, der dem von dem Kühlmittelsensor 23 erhal
tenen Temperaturzustand des Motors 1 entspricht, und liest
außerdem die zweiten Öffnungswerte PAC, PPS, PEL, die den Be
triebszuständen der verschiedenen Zusatzeinrichtungen des
Motors 1 entsprechen, wobei die zweiten Öffnungswerte als
Ein/Aus-Signale von den Schaltern 31-33 erhalten werden, und
setzt die Probesollöffnung POBJ durch Verwendung (Addierung)
aller dieser Werte.
Die zweite Setzeinrichtung 46B liest dahingegen wie die oben
beschriebene zweite Setzeinrichtung 45B den Korrekturkoeffi
zienten k aus dem ROM 36, der wenigstens der Information über
den Betriebszustand des Motors 1 von dem Kühlmittelsensor 23
oder der Information über die Öffnung des STM-Ventils 12 von
dem RAM 37 entspricht, multipliziert die Probesollöffnung POBJ,
die durch die erste Setzeinrichtung 46A gesetzt wurde, mit dem
Korrekturkoeffizienten k, um die Probesollöffnung POBJ zu
korrigieren, und setzt den so korrigierten Wert als aktuelle
Sollöffnung PACT (= k·POBJ).
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der ISC-Treiber 44 so
ausgelegt, daß er als Ventilöffnung-Setzeinrichtung zur Steue
rung der Öffnung des STM-Ventils auf die aktuelle Sollöffnung
PACT dient, die durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtungen 45
oder 46 gesetzt wurde.
Die Probesollöffnung POBJ(t), die durch die erste Setzeinrich
tung 45A in der NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 gesetzt
wurde, wird in dem RAM 37 gespeichert, so daß sie als Probe
sollöffnung POBJ(t-1) verwendet werden kann, die unmittelbar
vorher gesetzt wurde und nach dem Setzen der nächsten Probe
sollöffnung POBJ(t) benötigt wird.
Als nächstes wird die Leerlaufdrehzahlsteuerung durch das wie
oben beschrieben aufgebaute System dieser Ausführungsform
mittels des Fließdiagramms von Fig. 5 beschrieben.
Die Leerlaufdrehzahlregelung, die entsprechend den Vorgängen
in Fig. 5 durchgeführt wird, wird nach Erfassung eines EIN-
Zustands des Leerlaufdrehzahlschalters 21 und außerdem eines
Leerlaufzustands des Motors 1 gestartet. Als erstes wird in
der CPU 26 der ECU 25 eine Information über den Betriebszu
stand des Motors 1, beispielsweise eine Motordrehzahl Ne von
dem Kurbelwinkelsensor 24, eine Kühlmitteltemperatur von dem
Kühlmitteltemperatursensor 23 (eine Information über den
Zustand der Temperatur des Motors 1), eine Fahrzeuggeschwin
digkeitsinformation von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30
und Ein/Aus-Signale von den Schaltern 31 bis 33 für verschie
dene Zusatzeinrichtungen sowie ein Luft/Drehzahl-Verhältnis
von dem Luftströmungssensor 16, eine Ansauglufttemperatur von
dem Einlaßlufttemperatursensor 18, ein Atmosphärendruck von
dem Atmosphärendrucksensor 19 und dergleichen gelesen (Schritt
S1).
Auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation von
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 und den Ein/Aus-Signalen
von den Schaltern 31 bis 33 für die verschiedenen Zusatzein
richtungen wird dann bestimmt, ob sich der Motor in einem
Leerlaufzustand während eines Stillstandes oder in einem
Leerlaufzustand oder einem Zustand, in dem eine Zusatzein
richtung betrieben wird, während der Fahrt befindet. Wenn sich
der Motor in dem Leerlaufzustand im Stillstand befindet, wird
die Drehzahlregelung (NFB) gewählt, damit die NFB-Sollöff
nungs-Setzeinrichtung 45 betrieben wird. Wenn sich der Motor
während der Fahrt in dem Leerlaufzustand oder in einem Zustand
befindet, in dem Zusatzeinrichtungen betrieben werden, wird
die Positionsregelung (PFB) gewählt, damit die PFB-Sollöff
nung-Setzeinrichtung (46) betrieben wird (Schritt S2).
Wenn die NFB-Regelung in Schritt S2 gewählt worden ist, wird
ein Zeitgeber gestartet, um zu bestimmen, ob ein Regelungs
zeitabschnitt (z. B. 1 Sekunde) abgelaufen ist (Schritt S3), so
daß der Prozeßvorgang und die Regelung in jedem Regelungszeit
abschnitt durchgeführt werden kann. Wenn der Regelungszeit
abschnitt vorüber ist, werden die Prozeßvorgänge in den nach
stehend beschriebenen Schritten S4 bis S8 durch die NFB-Soll
öffnungs-Setzeinrichtung 45 auf der Basis der zu diesem Zeit
punkt gelesenen Werte durchgeführt.
Es wird nämlich die Motordrehzahldifferenz ΔNe zwischen der
durch den Kurbelwinkelsensor 24 erfaßten Motordrehzahl Ne und
der in dem RAM 37 gespeicherten Sollmotordrehzahl NeOBJ in der
ersten Setzeinrichtung 45A der NFB-Sollöffnungs-Setzeinrich
tung 45 berechnet (Schritt S4), und dann werden die Öffnungs
werte ΔP, die der Motordrehzahldifferenz ΔNe entsprechen,
gelesen oder gemäß den in dem ROM 36 gespeicherten Werten
berechnet, die beispielsweise in Fig. 6 gezeigt sind (Schritt
S5). Die Öffnungswerte ΔP können zuvor in dem ROM 36 als Werte
gespeichert werden, die der Motordrehzahldifferenz ΔNe ent
sprechen, oder können berechnet werden, indem vorher eine
Funktion der Drehzahldifferenzen ΔNe in dem ROM 36 gespeichert
wird, die die in Fig. 6 gezeigten Werte liefern kann, die
Funktion aus dem ROM 36 gelesen wird und anschließend die
Motordrehzahldifferenz ΔNe in die Funktion eingesetzt wird.
Was die Öffnungswerte ΔP betrifft, ist ein toter Bereich so
gesetzt, daß ΔP 0 wird, wenn der absolute Wert einer Motor
drehzahldifferenz ΔNe nicht größer ist als ein vorherbestimm
ter Wert N₁ (< 0). Dies ist in Fig. 6 gezeigt. Wenn die Motor
drehzahldifferenz ΔNe größer als +N₁ ist, wird ΔP auf einen
Wert gesetzt, der proportional zu (ΔN₁-N₁) ist. Wenn die
Motordrehzahldifferenz ΔNe geringer ist als -N₁, wird ΔP auf
einen Wert gesetzt, der proportional zu (ΔNe + N₁) ist. Es
wird eine Änderung ΔP der Öffnung des STM-Ventils 12 berech
net, wobei die Änderung zur Verringerung der Motordrehzahldif
ferenz ΔNe auf 0 erforderlich ist.
In der ersten Setzeinrichtung 45A der NFB-Sollöffnungs-Setz
einrichtung 45 wird die Probesollöffnung POBJ(t-1), die unmit
telbar vorher gesetzt wurde (d. h. während des vorhergehenden
Regelungsabschnitts), aus dem RAM 37 gelesen und der auf die
oben beschriebene, Weise erhaltene Öffnungswert ΔP wird zu der
Probesollöffnung POBJ(t-1) addiert, wodurch die momentane Probe
sollöffnung POBJ(t) = (POBJ(t-1) + ΔP) berechnet und gesetzt wird
(Schritt S6).
Durch die zweite Setzeinrichtung 45B wird die momentane Probe
sollöffnung POBJ(t), die durch die erste Setzeinrichtung 45A
erhalten wurde, nur auf der Basis der von dem Kühlmitteltempe
ratursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur (d. h. der
Information über den Temperaturzustand des Motors 1) oder auf
der Basis der Kühlmitteltemperatur und der momentanen Probe
sollöffnung POBJ(t) korrigiert, so daß die tatsächliche Sollöff
nung PACT berechnet wird (Schritt S7).
Um die Korrektur nur auf der Basis der von dem Kühlmittel
temperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur (d. h. der
Information über den Temperaturzustand des Motors 1) durch
zuführen, wird ein Korrekturkoeffizient k in einer Größe von
0,5 bis 1, der der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23
erhaltenen Kühlmitteltemperatur entspricht, aus dem ROM 36
unter Zugrundelegung eines Diagramms, wie es in Fig. 8 gezeigt
ist, gelesen, die momentane Probesollöffnung POBJ(t) mit dem
Korrekturkoeffizienten k zur Korrektur der momentanen Probe
sollöffnung POBJ(t) multipliziert und der so korrigierte Wert
als aktuelle Sollöffnung PACT gesetzt.
Der Korrekturkoeffizient kann vorher als ein der von dem
Kühlmittelsensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur entspre
chender Wert gespeichert oder berechnet werden, indem vorher
eine Funktion der Kühlmitteltemperaturen gespeichert wird, die
die in Fig. 8 gezeigten Werte liefern kann, die Funktion aus
dem ROM 36 gelesen wird und dann die Kühlmitteltemperatur in
die Funktion eingesetzt wird.
Der in Fig. 8 gezeigte Korrekturkoeffizient k ist, wie oben
beschrieben, so gesetzt worden, daß er 0,5 beträgt, wenn die
Kühlmitteltemperatur -30°C beträgt, linear bis zu +40°C an
steigt und bei +40°C und mehr 1,0 beträgt. Außerdem wird die
momentane Probesollöffnung POBJ(t), die in Schritt S6 berechnet
wurde, auf die oben beschriebene Weise entsprechend dem Zu
stand so gesetzt, daß der Begrenzer 13 am meisten geschlossen
ist, wenn die Kühlmitteltemperatur +40°C beträgt.
Der Korrekturkoeffizient k wird 1,0, wenn die Kühlmitteltempe
ratur +40°C oder mehr beträgt, so daß die momentane Probesoll
öffnung POBJ(t) so bleibt, wie sie ist. In dem Kühlmitteltempe
raturbereich von +40°C bis -30°C, in dem der Begrenzer 13 am
weitesten geöffnet wird, beträgt der Korrekturkoeffizient k
1,0 bis 0,5, so daß die momentane Probesollöffnung POBJ(t) in
geringerem Ausmaß (mindestens um die Hälfte) korrigiert wird,
wenn die Kühlmitteltemperatur geringer wird, und k·POBJ(t) wird
als aktuelle Sollöffnung PACT) gesetzt.
Betrachtet man sowohl den Zustand, in dem die Kühlmitteltempe
ratur (Motortemperatur) relativ gering ist und die durch den
Begrenzer 13 gesetzte maximale Bypass-Strömungsrate relativ
hoch ist, als auch den Zustand, in dem die Kühlmitteltempera
tur relativ groß ist und die durch den Begrenzer 13 gesetzte
maximale Bypass-Strömungsrate relativ gering ist, besteht,
auch bei einer Korrektur der Öffnung des STM-Ventils 12 im
gleichen Ausmaß (mit der gleichen Anzahl von Schritten) in
einem Bereich relativ großer Öffnungen des STM-Ventils (ISC-
Ventil) 12, die normale Tendenz, daß der Einfluß des Begren
zers im zuerst genannten Zustand geringer ist und die Änderung
der anzusaugenden Luftmenge dazu neigt, größer zu werden, der
Einfluß des Begrenzers 13 in dem zuletzt genannten Zustand
jedoch größer ist und die Änderung der anzusaugenden Luftmenge
dazu neigt, kleiner zu werden. Deswegen wird die Änderung der
mittels des STM-Ventils 12 anzusaugenden Luftmenge durch die
Motortemperatur beeinflußt und nicht in dem gleichen Ausmaß
ausgeführt.
Durch die Durchführung der oben beschriebenen Korrektur in
Schritt S7 ist es jedoch aus den unten beschriebenen Gründen
möglich, mit dem STM-Ventil 12 die gleiche Änderung der anzu
saugenden Luftmenge ohne Beeinflussung durch die Motortempera
tur durchzuführen. Wenn die Temperatur des Kühlmittels gerin
ger wird, wird die Probesollöffnung POBJ(t) in geringerem Ausmaß
auf k·POBJ(t) korrigiert, das dann als aktuelle Sollöffnung PACT
gesetzt wird. Fig. 10 zeigt, daß der Korrekturkoeffizient k
bei höheren Temperaturen größer wird, beispielsweise bei einer
Vergrößerung ΔP der Öffnung, wie sie durch den Pfeil
gezeigt ist. Obwohl die Vergrößerung der aktuellen Sollöffnung
PACT im wesentlichen ΔP entspricht, wie es durch den Pfeil
gezeigt ist, wird der Korrekturkoeffizient k bei geringeren
Temperaturen kleiner, so daß die aktuelle Sollöffnung PACT in
geringerem Maße vergrößert wird, wie es durch den Pfeil
gezeigt ist. Es ist daher möglich, mittels des STM-Ventils 12
die anzusaugende Luftmenge in dem gleichen Ausmaß zu verän
dern, ohne daß sich die Motortemperatur auswirkt.
Es wurde oben die Regelung beschrieben, bei der in Schritt S7
der Korrekturkoeffizient k nur auf der Grundlage der von dem
Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur
bestimmt wird, wobei ein Diagramm, wie es in Fig. 8 gezeigt
ist, verwendet wird, und dann die Korrektur der momentanen
Probesollöffnung POBJ(t) durchgeführt wird. Zur Durchführung
einer Korrektur auf der Grundlage der von dem Kühlmitteltempe
ratursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur und der momen
tanen Probesollöffnung POBJ(t) wird ein Korrekturkoeffizient k
in einer Größenordnung von 0,5 bis 1,0, der der von dem Kühl
mitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur und
der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) entspricht, beispiels
weise unter Zugrundelegung einer Tabelle, wie sie in Fig. 9
gezeigt ist, aus dem ROM 36 gelesen, die momentane Probesoll
öffnung POBJ(t) mit dem Korrekturkoeffizienten k zur Korrektur
der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) korrigiert, und der so
korrigierte Wert dann als eine aktuelle Sollöffnung PACT ge
setzt. Die in Fig. 9 gezeigten Korrekturkoeffizienten k werden
in diesem Fall auf die oben beschriebene Weise kleiner ge
setzt, wenn sich die Kühlmitteltemperatur verringert und die
tatsächliche Öffnung (die Anzahl der Schritte) des STM-Ventils
12 größer wird (mindestens 0,5 und höchstens 1,0).
Folglich ist es möglich, eine Änderung der anzusaugenden
Luftmenge durch das STM-Ventil 12 ohne Beeinflussung durch die
Motortemperatur durchzuführen, wie es bei der Korrektur der
Fall ist, die nur auf Grundlage der von dem Kühlmitteltempera
tursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur durchgeführt
wird. Normalerweise wird der Einfluß der Begrenzung durch den
Begrenzer 13 auf die Strömungsrate bei den gleichen Tempera
turbedingungen größer, wenn die Öffnung des STM-Ventils (ISC-
Ventils) 12 relativ groß wird. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist,
wird jedoch angenommen, daß sich die momentane Probesollöff
nung POBJ(t) unter denselben Temperaturbedingungen befindet, so
daß der Korrekturkoeffizient k verringert wird, um eine klei
nere aktuelle Sollöffnung PACT vorzugeben, wenn der Wert der
momentanen Probesollöffnung POBJ(t) größer wird (die Öffnung
größer wird). Mit der oben genannten Regelung kann deshalb die
angesaugte Luft genau in einer Menge erhalten werden, die
inhärent abhängig vom Ausmaß des Einflusses des Begrenzers 13
erforderlich ist, der sich basierend auf der Öffnung des STM-
Ventils 12 ändert.
Die auf die oben beschriebene Weise in Schritt S7 erhaltene
aktuelle Sollöffnung PACT wird gespeichert (Schritt S8), und
die Öffnung des STM-Ventils 12 wird durch den ISC-Treiber 44
auf die von der NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 erhaltene,
gespeicherte aktuelle Sollöffnung PACT gesteuert, so daß die
Öffnung des STM-Ventils 12 während eines Leerlaufs im Still
stand zur Aufrechterhaltung der Drehzahl Ne des Motors 1 auf
die Sollmotordrehzahl NeOBJ geregelt wird, die mit RAM 37 ge
speichert ist.
Wenn dahingegen in Schritt S2 die PFB-Regelung gewählt wird,
wird der Zeitgeber in Schritt S3 gestartet, um zu bestimmen,
ob ein Regelungszeitabschnitt (beispielsweise 1 Sekunde) abge
laufen ist (Schritt S9), so daß der Prozeßvorgang und die
Regelung in jedem Regelungszeitabschnitt durchgeführt werden
kann. Wenn der Regelungszeitabschnitt vorüber ist, werden die
Prozeßvorgänge in den untenstehend beschriebenen Schritten S10
bis S19, S8 durch die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46
basierend auf den zu diesem Zeitpunkt gelesenen Werten durch
geführt.
In der ersten Setzeinrichtung 46A der PFB-Sollöffnungs-Setz
einrichtung 46 wird der erste Öffnungswert PBASE (der Basisöff
nungswert für die Zeit der PFB-Regelung), der der von dem
Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur
(dem Temperaturzustand des Motors 1) entspricht, gemäß den im
ROM 36 gespeicherten Werten gelesen, die beispielsweise in
Fig. 10 gezeigt sind (Schritt S10).
Der erste Öffnungswert PBASE kann vorher in einem ROM 36 als
Wert gespeichert werden, der der Kühlmitteltemperatur ent
spricht, oder kann berechnet werden, indem zuvor eine Funktion
der Kühlmitteltemperaturen im ROM 36 gespeichert wird, die
solche Werte liefern kann, wie sie in Fig. 10 gezeigt sind,
die Funktion aus dem ROM 36 gelesen wird und dann die Kühl
mitteltemperatur in die Funktion eingesetzt wird.
Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ist der erste Öffnungswert PBASE
beispielsweise als Funktion gesetzt, die umgekehrt proportio
nal zur Kühlmitteltemperatur ist, so daß der erste Öffnungs
wert kleiner wird, wenn die Kühlmitteltemperatur ansteigt,
jedoch größer wird, wenn die Kühlmitteltemperatur geringer
wird.
In der ersten Setzeinrichtung 46A der PFB-Sollöffnungs-Setz
einrichtung 46 wird die Probesollöffnung POBJ (= PBASE + ΔP)
berechnet und gesetzt, indem die Betriebszustände der ver
schiedenen Zusatzeinrichtungen des Motors 1 [der Klimaanlage,
der Servolenkung, der Stromverbraucher (Nebellampen, Schein
werfer, etc.)] anhand von Ein/Aussignalen des Klimaanlagen
schalters 31, des Servolenkungsschalters 32 und der Stromver
braucherschalter 33 erfaßt werden, und die zweiten Öffnungs
werte PAC, PPS, PEL, die den Luftmengen entsprechen, die auf
grund der Betriebszustände der Zusatzeinrichtungen erhöht
werden müssen, aus dem ROM 36 gelesen, wenn die einzelnen
Schalter 31 bis 33 sich im Zustand EIN befinden, und dann
diese Öffnungswerte PAC, PPS, PEL zu dem ersten Öffnungswert PBASE
addiert werden, der in Schritt S10 erhalten wurde (Schritte
S11 bis S18).
Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wird zuerst im Schritt S11
bestimmt, ob der Klimaanlagenschalter 31 sich im Zustand EIN
befindet. Wenn er sich in dem Zustand EIN befindet, wird der
Öffnungswert PAC für die Betriebszeit der Klimaanlage aus dem
ROM 36 gelesen und als Anstieg ΔP des Öffnungswertes gesetzt
(Schritt S12). Wenn er sich in dem Zustand AUS befindet, wird,
0 als Anstieg ΔP des Öffnungswertes gesetzt (Schritt S13).
Als nächstes wird bestimmt, ob sich der Servolenkungsschalter
32 in dem Zustand EIN befindet (Schritt S14). Wenn er sich in
dem Zustand EIN befindet, wird der Öffnungswert PPS für die
Betriebs zeit der Servolenkung aus dem ROM 36 gelesen und zu
dem Anstieg ΔP des Öffnungswertes addiert (Schritt S15). Es
wird außerdem bestimmt, ob sich die Stromverbraucherschalter
33 in dem Zustand EIN befinden (Schritt S16). Wenn sie sich in
dem Zustand EIN befinden, wird der Öffnungswert PEL für die
Betriebszeit der Stromverbraucher aus dem ROM 36 gelesen und
zu dem Anstieg ΔP des Öffnungswertes addiert (Schritt S17).
Der endgültig erhaltene Anstieg ΔP des Öffnungswertes wird
dann zu dem ersten Öffnungswert PBASE addiert, der in Schritt
S10 erhalten wurde, wodurch die Probesollöffnung POBJ berechnet
wird und gesetzt wird (Schritt S18).
Die durch die erste Setzeinrichtung 46A erhaltene Probesoll
öffnung POBJ wird mittels der zweiten Setzeinrichtung 46B auf
die gleiche Weise, wie es in Schritt S7 beschrieben ist, nur
auf der Grundlage der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23
enthaltenen Kühlmitteltemperatur (d. h. der Information über
den Temperaturzustand des Motors 1) oder auf der Grundlage der
Kühlmitteltemperatur und der momentanen Probesollöffnung POBJ
so korrigiert, daß die aktuelle Sollöffnung PACT berechnet wird
(Schritt S19).
Die aktuelle Sollöffnung PACT, die in Schritt S19 auf die oben
beschriebene Weise erhalten worden ist, wird gespeichert
(Schritt S8), und die Öffnung des STM-Ventils 12 wird durch
den ISC-Treiber 44 auf die durch die PFB-Sollöffnungs-Setz
einrichtung 46 erhaltene, gespeicherte aktuelle Sollöffnung
PACT geregelt, so daß die Öffnung (die Position oder die Anzahl
der Schritte) des STM-Ventils 12 während eines Leerlaufs im
Fahrbetrieb oder als Reaktion auf einen Betrieb der Zusatzein
richtungen während des Leerlaufs mit hoher Zuverlässigkeit
direkt geregelt wird.
Daraus ergibt sich, daß bei einer Reihenschaltung des STM-
Ventils 12 und des Begrenzers 13 in der Bypassleitung 11 die
Öffnung des STM-Ventils 12 geregelt wird, wobei eine Korrektur
bezüglich des Temperaturzustands des Motors 1 (d. h. der Kühl
mitteltemperatur) durchgeführt wird, so daß eine Änderung der
anzusaugenden Luft zur Kompensation einer Belastung in dem
gleichen Ausmaß ohne Beeinflussung durch die Motortemperatur
durchgeführt werden kann. Außerdem wird es durch Werte, wie
sie in Fig. 9 gezeigt sind, ermöglicht, Ansaugluft genau in
der Menge zu erhalten, die abhängig von dem Ausmaß des Ein
flusses des Begrenzers 13 inhärent erforderlich ist, der sich
basierend auf der Öffnung des STM-Ventils 12 verändert.
Die oben beschriebene Ausführungsform wurde anhand eines
Falles beschrieben, bei dem das erfindungsgemäße System an dem
Motor (Verbrennungskraftmaschine) eines Kraftfahrzeugs ange
bracht ist. Das erfindungsgemäße System ist jedoch nicht auf
die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Es kann
genauso an Motoren angebracht werden, die als unterschiedliche
Leistungsquellen oder dergleichen verwendet werden, und kann
ähnliche vorteilhafte Wirkungen mit sich bringen.
Wie es oben beschrieben wurde, kann das erfindungsgemäße
System für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge nicht nur
zur Leerlaufdrehzahlregelung eines Kraftfahrzeugsmotors (Ver
brennungskraftmaschine) sondern auch von als unterschiedliche
Leistungsquellen verwendeten Motoren und dergleichen verwendet
werden, und ist besonders zur Regelung der Leerlaufdrehzahl
eines Motors geeignet, bei dem ein ISC-Ventil und ein Begren
zer in Reihe in einer Drosselventilbypassleitung angeordnet
sind.
Claims (8)
1. Regelsystem für die in einen Motor (1) anzusaugende
Luftmenge mit
- - einem ersten Regelventil (12), das in einer Bypass leitung (11) angeordnet ist, die ein Drosselventil (8) umgeht, das in einem Einlaßkanal (3) des Motors (1) angeordnet ist,
- - einer Einrichtung (36) zur Speicherung von Öffnungsdaten zum Setzen der Stellung des ersten Regelventils (12), wobei die Öffnungswerte entspre chend den Betriebszuständen des Motors (1) vorher gesetzt worden sind,
- - einem zweiten Regelventil (13), das in der Bypass leitung (11) angeordnet ist,
- - einer Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46), die eine Sollöffnung des ersten Regelventils (12) setzt, indem ein Betriebszustand des Motors (1) erfaßt wird und die dem Betriebszustand entspre chenden Öffnungswerte aus der Speichereinrichtung (36) erhalten werden, und
- - einer Ventilöffnungs-Setzeinrichtung (44) zur Rege lung der Öffnung des ersten Regelventils (12) auf die Sollöffnung, die durch die Sollöffnungs-Setz einrichtung (45, 46) gesetzt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das zweite Regelventil (13) in Reihe mit dem ersten Regelventil (12) in der Bypassleitung (11) angeord net ist, wobei die Öffnung des zweiten Regelventils abhängig vom Temperaturzustand des Motors (1) ver änderbar ist, und
- - die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46) außerdem nach dem Setzen der Sollöffnung auf der Basis der erhaltenen Öffnungswerte eine Korrektur der Soll öffnung auf der Basis wenigstens einer Information über einen Temperaturzustand des Motors (1) oder einer Information über eine Öffnung des ersten Regelventils (12) durchführt.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Speichereinrichtung (36) erste Öffnungswerte für einen
warmen Zustand des Motors (1) und zweite Öffnungswerte
gespeichert sind, die Betriebszuständen einer Zusatzein
richtung des Motors (1) entsprechen, und daß die Sollöff
nungs-Setzeinrichtung (46)
- - eine erste Setzeinrichtung (46A) zum Setzen einer Probe sollöffnung anhand sowohl der ersten Öffnungswerte als auch der zweiten Öffnungswerte und
- - eine zweite Setzeinrichtung (46B) umfaßt, die eine Kor rektur des Probeöffnung, die durch die erste Setzeinrich tung (46A) gesetzt wurde, auf der Basis wenigstens der Information über den Temperaturzustand des Motors (1) oder der Information über die Öffnung des ersten Regel ventils (12) durchführt und daher die Sollöffnung setzt.
3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Speichereinrichtung (36) eine Differenz zwischen einer
Motordrehzahl und einer Sollmotordrehzahl entsprechende
Öffnungswerte gespeichert sind und daß die Sollöffnungs-
Setzeinrichtung (45)
- - eine erste Setzeinrichtung (45A), die eine Probesollöff nung anhand sowohl einer anderen Probesollöffnung, die unmittelbar vorher gesetzt wurde, als auch der Öffnungs werte setzt und
- - eine zweite Setzeinrichtung (45B) umfaßt, die eine Kor rektur der Probesollöffnung, die durch die erste Setz einrichtung (45A) gesetzt wurde, auf der Basis wenigstens der Information über den Temperaturzustand des Motors (1) oder der Information über die Öffnung des ersten Regel ventils (12) durchführt und daher die Sollöffnung setzt.
4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46) die Korrektur der
Sollöffnung auf der Basis sowohl der Information über den
Temperaturzustand des Motors (1) als auch der Information
über die Öffnung des ersten Regelventils (12) durchführt.
5. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Speichereinrichtung (36) Korrekturkoeffizienten zur
Korrektur der Sollöffnung gespeichert sind, die wenigstens
einer Information über Temperaturzustände des Motors (1)
oder einer Information über Öffnungen des ersten Regelven
tils (12) entsprechen, und daß die Sollöffnungs-Setzein
richtung (45, 46) von der Speichereinrichtung (36) den
Korrekturkoeffizienten erhält, der wenigstens der Informa
tion über einen Temperaturzustand des Motors (1) oder einer
Information über eine Öffnung des ersten Regelventils (12)
entspricht, und die Sollöffnung mit dem so erhaltenen Kor
rekturkoeffizienten multipliziert, wodurch die Korrektur
der Sollöffnung durchgeführt wird.
6. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Korrekturkoeffizienten so gesetzt sind, daß die Korrek
turkoeffizienten kleiner werden, wenn sich die Temperatur
des Motors (1) verringert oder die Öffnung des ersten
Regelventils (12) größer wird.
7. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Korrekturkoeffizienten zur Korrektur der Sollöffnung,
die der Information über den Temperaturzustand des Motors
(1) und der Information über die Öffnung des ersten Regel
ventils (12) entsprechen, als Kennlinie gespeichert sind,
und daß die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46) aus der
Kennlinie in der Speichereinrichtung (36) die Korrekturko
effizienten erhält, die der Information über den Betriebs
zustand des Motors (1) und der Information über die Öffnung
des ersten Regelventils (12) entsprechen, und die Sollöff
nung mit dem so erhaltenen Korrekturkoeffizienten multipli
ziert, wodurch die Korrektur der Sollöffnung durchgeführt
wird.
8. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Korrekturkoeffizienten so gesetzt sind, daß die Korrek
turkoeffizienten kleiner werden, wenn sich die Temperatur
des Motors (1) verringert oder die Öffnung des ersten
Regelventils (12) größer wird.
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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