EP0077996A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine im Leerlauf - Google Patents

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EP0077996A2
EP0077996A2 EP82109643A EP82109643A EP0077996A2 EP 0077996 A2 EP0077996 A2 EP 0077996A2 EP 82109643 A EP82109643 A EP 82109643A EP 82109643 A EP82109643 A EP 82109643A EP 0077996 A2 EP0077996 A2 EP 0077996A2
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EP
European Patent Office
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actuator
speed
control
idle
setpoint
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EP82109643A
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English (en)
French (fr)
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EP0077996B1 (de
EP0077996A3 (en
Inventor
Manfred Henning
Wolfgang Misch
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Pierburg GmbH
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Robert Bosch GmbH
Bosch and Pierburg System OHG
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Publication date
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Publication of EP0077996A3 publication Critical patent/EP0077996A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
    • F02D31/004—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle stop

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for regulating the speed of an internal combustion engine according to the type of the main claim and the first device claim.
  • Devices for idle speed control in internal combustion engines are known, for example, from DE-OS 2 049 669 and DE-OS 2 546 076.
  • a speed-sensitive electrical circuit acts on an electromagnetically actuated actuator, with which in the idle position the Throttle valve can change the amount of intake air.
  • the electromagnetically actuatable actuator acts in a cross-sectional control manner on a bypass channel parallel to the throttle valve.
  • the arrangement for idle speed control known from DE-OS 2 546 076 acts on a throttle valve arranged in the intake pipe of the internal combustion engine.
  • a setpoint generator and an actual value generator are provided for the speed, the output voltages of which are fed to the two inputs of a differential amplifier.
  • An output signal characterizing the control deviation acts on an actuator designed as a solenoid.
  • the actuator is continuously connected to the throttle valve and adjusts it according to the control deviation.
  • This circuit is also not able to introduce boundary conditions into the control and to take external factors into account and thus to ensure under all circumstances that the idle speed of an internal combustion engine remains safely within a predetermined range, even if transition conditions that take effect quickly have to be absorbed.
  • the known circuits are not suitable for simultaneously being used to influence the overrun operation, namely for fuel-saving overrun cutoff.
  • the method according to the invention and the device according to the invention, each with the characterizing features of the main claim or the first device claim, have the advantage, in contrast, that any external boundary conditions are introduced in addition, interfering influences and precise positioning of the idling speed, in particular also while avoiding long-term influences such as temperature and air pressure can be realized.
  • transitions between the various operating states which occur constantly during operation of an internal combustion engine can be smoothly compensated and smoothed by the invention, for example from thrust to part load, from part load to idling, idling to thrust, etc.
  • the invention works with regard to the setting of the idle speed in fully regulated operation; If the idling speed or the speed in the area close to idling is exceeded, the throttle valve can be switched over to control and partial adjustment of the actuator.
  • the regulation and control according to the invention reacts quickly and reliably to all possible disturbance variables.
  • FIG. 1 a and 1 b show the control behavior of the main controller for idling or the area close to idling with P component and I component, in each case above the speed deviation, based on an idling speed target value
  • FIG. 2 in the form of a diagram Transition behavior from thrust to idling, the path of the actuator being plotted over time
  • FIG. 3 in the form of a diagram the transition behavior from thrust to part load, the actuator path being plotted again over time
  • FIG. 4 the transition behavior from part load to idling in the form of a diagram
  • FIG. 2 in the form of a diagram Transition behavior from thrust to idling, the path of the actuator being plotted over time
  • FIG. 3 in the form of a diagram the transition behavior from thrust to part load, the actuator path being plotted again over time
  • FIG. 4 the transition behavior from part load to idling in the form of a diagram
  • FIG. 1 a and 1 b show the control behavior of the main controller for idling or the area
  • FIG. 5 shows the intervention of the regulation with respect to the actuator control in accordance with a pulse length modulation in the form of a diagram.
  • 6a to 6d show, in the form of diagrams over time, the detection of the actual position of the actuator via thresholds and the resulting control, which is similar to pulse length modulation for example, valves in the actuator by the electronic control circuit, while
  • FIG. 7 shows in the form of block diagram representations implementation options for the electronic control circuit in an essentially digital representation.
  • the central electronic control circuit 1 works on the output side via an output stage 1 a on an actuator 2, which in the exemplary embodiment shown is preferably designed as an electropneumatic actuator and has an evacuating valve 2a and an aerating valve 2b.
  • the control of the valves 2a, 2b takes place electrically via assigned relays 3a, 3b, specifically, as will be explained further below, using a method similar to a pulse length modulation to the respective relays connected output stage transistors 4a, 4b.
  • the actuator 2 actuates with its valves 2a, 2b a plunger 10 which bears against the main throttle (not shown), so that when the evacuating valve is actuated, the plunger 10 is retracted and the main throttle is closed more tightly, while when the ventilating valve is actuated, the plunger 10th adjusted more and the main throttle is opened more accordingly.
  • the main throttle or a mechanical part connected to it for example a throttle valve lever, can be lifted from the tappet 10 at any time by actuating the accelerator pedal and is therefore also only under z. B. spring pressure.
  • the time between two ignition pulses 5, which are supplied to the terminal 6 of the circuit of FIG. 1, is most conveniently measured and the time interval (period duration) thus obtained is used for speed detection. It is understood that other signals can be used instead of the ignition pulses, which can occur synchronously with the engine speed, for example, dead center or the like.
  • the central control circuit 1 can have a clock generator or oscillator, which initially is not shown separately; If the central control circuit is a so-called microcomputer circuit at least in some areas - preferably a 4-bit microcomputer that has neither a timer nor an interrupt option, then the circuit sequence of the controller (namely the controller program in this case) organized in a loop.
  • This program loop has a constant runtime T loop and forms the time base of the controller program.
  • a flip-flop 7 is always set by the flip-flop 7, which operates as a buffer and can be, for example, a monoflop or a bistable element, that is to say a flip-flop.
  • the time lapse between two ignition pulses as a measure of the period of the speed is measured by the oscillator or clock generator of the central control circuit 1 working with a constant oscillation period in such a way that with the oscillations of the clock generator with a much higher frequency, referred to as the highest, by the occurrence of Ignition pulses characterized speed frequency, a counter is applied, the current counter reading is then loaded into a memory and the counter is reset when an ignition pulse occurs.
  • the occurrence of an ignition pulse can be determined in each case in that the flip-flop 7 has been switched to its other state.
  • the flip-flop 7 as a buffer is then, if it is a bistable member, either reset by the next clock pulse - whereby the current counter reading is taken over into the memory at the same time - or the reset takes place automatically if the flip-flop is a monoflop.
  • the memory content is then a measure of the pen duration and thus for the speed of the internal combustion engine, the resolution being determined by the frequency of the clock generator or oscillator in the control circuit. If the program loop frequency of a microcomputer used in this case is used for the derivation of the clock frequency, then the buffer 7 is queried as a monoflop or as a flip-flop once per loop pass and then either reset by the program (with two stable states of the buffer) or automatically reset (with one Monoflop).
  • the program can wait for a reset to wait for the monoflop to reset after an ignition pulse occurs, thereby achieving yitter-free speed detection. Then T Monoflo p > T loop applies. In this case, too, the counter is incremented each time the loop is run, so that when the next firing pulse occurs, a current counter reading corresponding to the period of the speed is located therein and can be loaded into the memory. In any case, there is always a current speed signal in the memory, which can be evaluated accordingly by the control circuit 1 and is available.
  • the detection of the position of the main throttle (system) on the tappet 10 or on a mechanical stop corresponding to the throttle valve closed or throttle valve opened in order to distinguish between the functional areas mentioned above is done with the aid of a throttle valve switch designated by 8 in FIG. 7.
  • the throttle valve switch 8 can be designed such that when on the actuator or Main throttle applied to plunger 10, for example, gives a signal log 1 and, when the main throttle is not applied, results in a signal log 0.
  • this encoder signal which is indeed a switch
  • a counter via the clock or oscillator of the control circuit 1 or by means of the loop frequency of the signal log 1 Microprocessor is increased and decreased at signal log 0.
  • This counter can be counted up or down between a maximum and a minimum value.
  • a buffer is set or reset.
  • the buffer can be set to the log 1 signal when the maximum value is reached and to the log 0 signal when the minimum value is reached. It can be seen that this buffer is most appropriately a bistable element, the output signals of which indicate whether the main choke is present or not.
  • the control circuit is given a target idle speed, which can also be a counter content, for example, or in the case of an analog configuration, for example, a constant voltage, which corresponds to the content of the above already mentioned memory is compared or with an analog voltage derived from the memory content in a known manner.
  • the central control circuit 1 is designed such that it has at least one control amplifier which is designed in such a way that it has PI control behavior. This PI control behavior applies to the idling functional area and to the resulting special control structure of the plunger 10 via output stage la and actuator 2.
  • the PI control behavior can work with constant proportions and constant integrator running speeds, preferably with an analog design of the control circuit 1, however, a certain asymmetry is provided in the PI control behavior so that, for example, if the speed falls below the setpoint speed in idle, the reaction can be faster and / or stronger, possibly with an additional D component, in order to save the internal combustion engine from going out, so to speak.
  • control circuit 1 is constructed with digital components or implemented in the form of a microcomputer, then, in order to simplify the program structure, it is not possible to work with constant proportional components and integrator running speeds, but the speed range is divided into several ranges, in accordance with the diagrams in FIGS and preferably divide areas of different sizes around the target rotation speed, these areas then each containing constant P components and constant I running speeds. This then results in stepped platform curves for given control deviations for both the P and the I component.
  • the P component and the integrator level are added and used for actuator control.
  • the PI sum of the P and I components can be stored in an output memory and in an intermediate memory.
  • the buffer can also be loaded with a value in the output memory averaged over a certain time.
  • the circuit operates completely in controlled operation according to the overall concept, whereby, as will be discussed further below, the plunger position 1 0 caused by the actuator 2 is also detected and compared with the setpoint value, which is known as the PI Sum at the output of the control amplifier results.
  • the integrator When the partial load functional area is available, i.e. when the main throttle is actuated and no longer applied, the integrator is stopped by this transition of the main throttle identification signal from log 1 to log 0; A suitable blocking signal eliminates the further evaluation of the P component.
  • the PI sum in the buffer which corresponds to the last value in the idling range, is still used for actuator control, so that it remains in the last position before the main throttle is actuated (initially).
  • control circuit 1 is configured so that the actuator is moved back for rotational speeds n ⁇ n thrust. Therefore, when the main throttle is not actuated, thrust cut-off is possible via the accelerator pedal if the mixture generator (for example, carburetor) is designed accordingly.
  • the mixture generator for example, carburetor
  • a temperature detection is carried out in addition to setting the initial values for the integrator level and the PI sum in the output memory and buffer.
  • the PI sum is output in the buffer for actuator control for a specific time t vs (t vs can be, for example, 2 seconds) (compare the course of the diagram of the actuator's travel versus time here) Fig. 2).
  • the actuator therefore occupies the last position in the idle range before changing to another range.
  • There is the possibility and can preferably also be used to add a constant for a short time t a (for example t a 0.2 s) in addition to the output value for controlling the actuator. This results in a brief increase in filling after thrust cut-off to avoid speed drops.
  • t vs (and t) has elapsed , the control is released again.
  • the function can proceed according to the diagram in FIG. 3 as with the transition from overrun to idle; after the transition period t vs , however, the control is not released, but the actuator remains in the last position of the idle range in accordance with the PI sum stored in the buffer.
  • the transition period t vs shown in FIG. 3 is therefore only given for better understanding and is of no importance for this transition function.
  • the central control circuit 1 controls the actuator so that for a predetermined period t (for example also 2 s) the actuator remains in the position in the part load range, which has shown the last value before leaving the idle range, i.e. again corresponds to the PI sum in the buffer. The regulation is then released.
  • t for example also 2 s
  • the central control circuit also receives a position signal or position signal relating to the tappet position and thus, what applies to the control area, also to the position of the throttle valve.
  • This position signal is an actual value signal and is compared by a suitable comparator or comparator of the control circuit with the target value, which results as a PI sum in the buffer.
  • FIG. 5 shows in the form of a diagram how the control circuit controls the actuator 2 using a method approximating the pulse length modulation in order to achieve the desired positioning or position of the plunger 10.
  • the example symmetrical about the respective desired position value s to extend, no triggering of the actuator, and both valves are closed.
  • the plunger retains its current actual value position, so that there is a certain symmetrical dead zone range.
  • the position detection of the plunger position is carried out either by simply returning a tapped potentiometer potential, which in turn is adjusted by the plunger position.
  • the position detection can be carried out with the aid of a digital-to-analog converter, which is designated 9 in FIG. 7.
  • the digital-to-analog converter queries the potentiometer voltage that can also be used here (according to the actuator position) via thresholds.
  • the potentiometer, which is adjusted by the actuator or the plunger, is designated 15 in FIG.
  • FIG. 6 shows in diagram form more precisely what is meant.
  • two thresholds namely an upper threshold A and a lower threshold B, are used to query whether the potentiometer voltage is above, within or below the thresholds; the two valves 2a, 2b of the actuator are then activated accordingly.
  • the two thresholds as shown in FIG. 6, are overlaid with a sawtooth or triangular shape, i. H. they are sawtooth-shaped, so that a pulsed output differential value is obtained directly by comparison with the actual value on the potentiometer, which leads to pulsed control signals with different pulse durations for different actual value positions and, if necessary, corresponding deviation from the target value.
  • 6a shows the position setpoint corresponding to the PI sum at C approximately in the buffer.
  • the two threshold curves originating from the digital-to-analog converter are expediently arranged symmetrically upwards and downwards around this setpoint value C, so that when the actual position value is identical to the setpoint value C, there is no overlap between the actual value initially assumed to be horizontal and the Sawtooth pulses of thresholds A and B result.
  • FIGS. 6b to 6d each show two possible curve profiles over time one above the other, the upper diagram always being used for the control of the evacuating valve and the lower curve for the control of the ventilating valve.
  • FIG. 6d is assigned to the gradually increasing actual value curve of the dash-dotted curve F in FIG. 6a; it can be seen that the actual value F is gradually approaching the desired setpoint C and therefore in this case the control pulses for the ventilating valve are becoming ever smaller.
  • the digital-to-analog converter 9 already mentioned above can also be used, with a counter being increased with each clock pulse from the oscillator or clock generator, which is part of the control circuit 1, or with each program loop run in a microcomputer; this counter reading is given to the digital-to-analog converter; because of the double use, it is understood that this takes place at different times for the position detection of the ram and for the temperature detection, for example in a multiplex method.
  • a comparator 11 is provided (see FIG. 7), the input of which is supplied with an analog temperature signal from a suitable resistance network.
  • This resistance network contains at least one NTC or PTC resistor for temperature detection, which is in heat-conducting contact with suitable parts of the internal combustion engine, such as the cooling water.
  • the comparator 11 Since the comparator 11 is constantly one at its other input Voltage proportional to the meter, that is to say an increasing voltage is supplied by the digital-to-analog converter, the comparator 11 will then emit a signal when the voltage proportional to the meter of the central control circuit 1 exceeds the temperature-dependent voltage. At this moment, the last counter reading corresponds to the temperature value applied to the comparator, so that it is a measure of the temperature range in which the internal combustion engine works. This counter reading is stored, which is easily possible as a transfer signal into a memory due to the comparator output signal, and is used for temperature evaluation. At the same time, the counter can be reset so that temperature changes can also be recorded.
  • the following variant can also be implemented for the functional sequence partial load or for the transition function from partial load to idling.
  • the actuator is moved to the main throttle up to the system by setting the integrator. that is, in this variant, the integrator is not stopped when the main throttle is actuated in the partial load range. If there is then a transition from partial load to idling, the actuator is reset in a controlled manner until the idling speed is reached.
  • This has the advantage that speed drops during the transition from part load to idling can be avoided if the load torque of the engine has previously been increased in the part load range, for example by switching on consumers, air conditioning and. the like; this solution is also advantageous for motor vehicles with automatic transmissions.
  • a further possible variant of the transition behavior from thrust to idling results from the fact that the integrator is set via a D component and the control is then released.
  • the D component is obtained by differentiating the speed signal, a large D component resulting if the speed drop rate is also high is.
  • an adjustment of the actuator via the integrator proportional to the speed of the sinking speed is achieved.
  • the actuator in the partial load range in a speed-controlled manner, the speed setpoint also being influenced and the actual speed being able to be tracked.
  • the tracked speed setpoint is then reduced to the actual setpoint after a predetermined time function, with the result that the speed is reduced in a controlled manner via this time function.
  • FIG. 8 shows a possible exemplary embodiment from a multitude of conceivable forms for realizing the central control circuit 1; in this embodiment, a predominantly digital mode of operation is required; wherein the circuit components already shown in Fig. 7 have the same reference numerals.
  • the clock generator is designated 20; for speed detection, a counter 21 with the counts of the clock generator 20 be hits and then reset each via the flip-flop 7 when an ignition pulse arrives; at the same time, a takeover pulse is sent from the counter 7 via the connecting line 22 to a takeover gate 23 connected downstream of the counter 21, so that there is in each case a counter reading in the takeover gate or buffer store 23 which corresponds to the period of the actual speed.
  • the counter reading in the intermediate counter 23 is to be compared with a target counter reading in a register (not shown separately in FIG. 8), in which the target value of the speed is entered.
  • This comparison can be made by counting the intermediate memory 23 and the register or a takeover counter downstream of this in each case with a high clock rate, so that there is a counter difference which is then further processed separately with respect to the P component and the I component by supplying corresponding ones digital circuit components, which have the mode of operation, as in Fig. La and 1b shown.
  • the block carrying out the difference formation with a target speed is generally designated by 24; the two downstream blocks 25 and 26 are each responsible for processing the speed difference.
  • the binary words resulting at the outputs of the P block 25 and the I block are fed in parallel to a buffer memory 27 and the output memory 28, the counter reading of which, in addition of the P component and the I component, then corresponds to the PI sum of the target position of the actuator corresponds.
  • a first counter 29 and a second counter can be operated with a high clock rate 30 can be controlled for the formation of the upper threshold or the lower threshold.
  • the temperature signal can be obtained with the aid of a further counter 34; the output signal of the comparator 11 is then fed back and triggers a take-over memory, which is not shown in FIG. 8 and takes over the current counter reading of the temperature counter 24.
  • a temperature signal is also obtained, which can be used, for example, to effect corresponding setpoint changes.
  • This temperature signal which is a binary word in the exemplary embodiment in FIG. 8, can be used to change, for example, the speed setpoint set in a register in accordance with a desired function, so that a cold speed setpoint can be used when the machine is cold.
  • FIG. 8 provides to obtain the system signal of the main choke; this counter is supplied with up and down count signals at its inputs 35a, 35b in accordance with the position of the throttle valve switch, ie either log 0 or log 1.
  • a downstream buffer 36 is set or reset. This buffer can be a bistable element and its output then shows the respective position of the throttle valve, whether it is on the actuator or not.
  • the output signal of the buffer initially reaches the control amplifier with a P component and I component via a connecting line 37.
  • a counter can be started which determines the delay time t vs until its maximum value is reached and then causes the switch back to the output memory 28, simultaneously with the release of the control.
  • a counter can be started which determines the delay time t vs until its maximum value is reached and then causes the switch back to the output memory 28, simultaneously with the release of the control.
  • different, increased initial values can be entered in the setting registers 31 and 32 for a transition period. Since this is a measure which is familiar to a person skilled in the art, there is no need to go into this further.
  • S the path of the actuator is designated in FIGS. 2, 3 and 4, while on Points G of the curve in FIGS. 2 and 4 each release the control. 2, the last value in idle is also denoted by H; at time t 0 there is a transition from thrust to idling. Likewise, in the diagram of FIG. 4, at time t, the transition from part-load range to idling takes place via the further time delay t vT provided there .

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit Drosselklappe im Ansaugkanal für den Leerlauf, den leerlaufnahen Drehzahlbereich und gegebenenfalls im Schubbetrieb, mit einem jeweils einen P-Anteil und einen I-Anteil umfassenden Regelverstärker zur Erstellung eines PI-Summensignals für den Sollwert der Lage des Stellglieds. Dieser Sollwert dient nach Vergleich mit einem von einem Weg/Spannungswandler erzeugten Istwert bezüglich der Stellwertlage zur Ansteuerung des Stellgliedes, welches elektropneumatisch mit einem evakuierenden und einem belüftenden Ventil ausgebildet ist. Die Stellgliedposition wird im Leerlauf geregelt eingestellt, wobei mit nicht stetigen Proportionalanteilen und Integratorlaufgeschwindigkeiten bei der Verarbeitung der Drehzahlabweichung gearbeitet wird. Der Drehzahlbereich und die Solleerlaufdrehzahl ist in mehrere Bereiche unterteilt, mit jeweils konstanten P-Anteilen und I-Laufgeschwindigkeiten.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs. Vorrichtungen zur Leerlaufdrehzahlregelung bei Brennkraftmaschinen sind bekannt beispielsweise aus der DE-OS 2 049 669 und der DE-OS 2 546 076. Beim Gegenstand der an erster Stelle genannten Druckschrift beaufschlagt eine drehzahlempfindliche elektrische Schaltung ein elektromagnetisch betätigbares Stellglied, mit welchem sich in der Leerlaufstellung der Drosselklappe die Ansaugluftmenge verändern läßt. Hierzu wirkt das elektromagnetisch betätigbare Stellglied querschnittssteuernd auf einen zur Drosselklappe parallelen Umgehungskanal ein.
  • Bei dieser bekannten Vorrichtung könnte die ausschließliche Steuerung der Ansaugluftmenge problematisch sein, da es auf diese Weise voraussichtlich nicht gelingt, umfassend sämtlichen Einflußgrößen Rechnung zu tragen; insbesondere ist es nicht möglich, aktiv die Position der Drosselklappe zu beeinflussen und so eine wirksame Veränderung des Füllungseingriffs vorzunehmen.
  • Die aus der DE-OS 2 546 076 bekannte Anordnung zur Leerlaufdrehzahlregelung wirkt auf eine im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordnete Drosselklappe ein. Es sind ein Sollwertgeber und ein Istwertgeber für die Drehzahl vorgesehen, deren Ausgangsspannungen den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers zugeführt sind. Ein die Regelabweichung kennzeichnendes Ausgangssignal beaufschlagt ein als Hubmagnet ausgebildetes Stellglied. Das Stellglied steht dauernd mit der Drosselklappe in Verbindung und verstellt diese entsprechend der Regelabweichung. Auch diese Schaltung ist nicht in der Lage, Randbedingungen in die Regelung einzuführen und äußeren Einflußgrößen Rechnung zu tragen und so unter allen Umständen dafür zu sorgen, daß die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine sicher innerhalb eines vorgegebenen Bereichs verbleibt, auch wenn schnell wirksamwerdende Übergangsbedingungen aufgefangen werden müssen. Insbesondere sind die bekannten Schaltungen nicht geeignet, gleichzeitig zur Beeinflussung des Schubbetriebs, nämlich zur kraftstoffsparenden Schubabschneidung, eingesetzt zu werden.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung jeweils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs haben demgegenüber den Vorteil, daß beliebige äußere Randbedingungen ergänzend eingeführt, störende Einflüsse aufgefangen und eine präzise Positionierung der Leerlaufdrehzahl insbesondere auch unter Vermeidung von Langzeiteinflüssen wie Temperatur und Luftdruck realisiert werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist, daß sich durch die Erfindung einwandfrei die beim Betrieb einer Brennkraftmaschine ständig auftretenden Übergänge zwischen den verschiedenen Betriebszuständen harmonisch auffangen und glätten lassen, b eispielsweise von Schub in Teillast, von Teillast in Leerlauf, Leerlauf in Schub usw.
  • Die Erfindung arbeitet bezüglich der Einstellung der Leerlaufdrehzahl im voll geregelten Betrieb; bei Überschreiten der Leerlaufdrehzahl bzw, der Drehzahl im leerlaufnahen Bereich kann auf Steuerung und teilweise Nachführung des Stellglieds die Drosselklappe umgeschaltet werden.
  • Die erfindungsgemäße Regelung und Steuerung reagiert schnell und zuverlässig auf sämtliche, möglicherweise auftretenden Störgrößen.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist hier, daß die technische Realisierung der erfindungsgemäßen Gesamtkonzeption durch Schaltungen und Systeme erfolgen kann, die auf analoger und/oder d igitaler Basis arbeiten, wobei zur Übernahme bestimmter Teilfunktionen auch Rechner bzw. die bekannten Mikroporzessoren eingesetzt werden können.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. la und 1b das Regelverhalten des Hauptreglers für den Leerlauf bzw. den leerlaufnahen Bereich mit P-Anteil und I-Anteil, jeweils über der Drehzahlabweichung, bezogen auf einen LeerlaufdrEh zahl-Sollwert, Fig. 2 in Form eines Diagramms das Übergangsverhalten von Schub auf Leerlauf, wobei der Weg des Stellglieds über der Zeit aufgetragen ist, Fig. 3 in Form eines Diagramms das Übergangsverhalten von Schub auf Teillast, wobei der Stellgliedweg wiederum über der Zeit aufgetragen ist, Fig. 4 das Übergangsverhalten von Teillast in Leerlauf in Form eines-Diagramms und Fig. 5 den Eingriff der Regelung bezüglich der Stellgliedansteuerung entsprechend einer Pulslängenmodulation in Form eines Diagramms. Die Fig. 6a bis 6d zeigen in Form von Diagrammen über der Zeit die Erfassung der Istposition des Stellglieds über Schwellen und die sich hierdurch ergebende, einer Pulslängenmodulation ähnliche Ansteuerung beispielsweise von Ventilen im Stellglied durch die elektronische Steuerschaltung, während die Fig. 7 in Form von Blockschaltbilddarstellungen Realisierungsmöglichkeiten für die elektronische Steuerschaltung in im wesentlichen digitaler Darstellung zeigt.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung wird im folgenden zunächst die verfahrensmäßige Grundkonzeption bezüglich des Regelablaufs und des Steuerungsverhaltens anhand der Diagramme in den Fig. 1 bis 6 im einzelnen erläutert, wobei die in Fig. 7 dargestellte zentrale elektronische Steuerschaltung 1 im wesentlichen bezüglich ihrer Hauptfunktionen erläutert und berücksichtigt wird, jeweils in Verbindung mit den ihr zuarbeitenden, peripheren Sensoren und Schaltungen, die hauptsächlich der Gewinnung von Istwertsignalen dienen.
  • Wie in Fig. 7 gezeigt, arbeitet die zentrale elektronische Steuerschaltung 1 ausgangsseitig über eine Endstufe la auf ein Stellglied 2, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bevorzugt als elektropneumatisches Stellglied ausgebildet ist und über ein evakuierendes Ventil 2a und ein belüftendes Ventil 2b verfügt. Die Ansteuerung der Ventile 2a, 2b erfolgt über zugeordnete Relais 3a, 3b elektrisch, und zwar, wie weiter unten noch erläutert wird, nach einem einer Pulslängenmodulation ähnlichen Verfahren über an die jeweiligen Relais angeschlossene Endstufentransistoren 4a, 4b. Das Stellglied 2 betätigt mit seinen Ventilen 2a, 2b einen Stößel 10, der an der nicht dargestellten Hauptdrossel anliegt, so daß bei Ansteuerung des evakuierenden Ventils der Stößel 10 eingefahren und damit die Hauptdrossel stärker geschlossen wird, während bei Ansteuerung des belüftenden Ventils der Stößel 10 stärker angestellt und entsprechend die Hauptdrossel stärker geöffnet wird. Die Hauptdrossel bzw. ein mit ihr verbundenes mechanisches Teil, beispielsweise ein Drosselklappenhebel kann aber jederzeit durch Betätigen des Fahrpedals vom Stößel 10 abgehoben werden und liegt daher auch im Leerlaufbetrieb am Stößel 10 lediglich unter z. B. Federdruck an.
  • Die erfindungsgemäße Regelungs-Gesamtkonzeption unterscheidet vier Funktionsbereiche, die von Drehzahlschwellen abhängig sind sowie von einem Kennsignal, welches aus der Anlage der Hauptdrossel am Stößel 10 abgeleitet ist. Entsprechend dem jeweils erfaßten Funktionsbereich wird das elektropneumatische Stellglied 2 von der zentralen elektronischen Regel- und Steuerschaltung unterschiedlich angesteuert. Die vier Funktionsbereiche lassen sich wie folgt charakterisieren:
    • 1. Anlassen der Brennkraftmaschine Erkennungsmerkmal: Die Brennkraftmaschinendrehzahl ist kleiner als eine bestimmte Anlaßdrehzahl (n s nAnl)
    • 2. Leerlauf der Brennkraftmaschine Erkennungsmerkmal: Die Drehzahl liegt zwischen der Anlaß - drehzahl und einer Schubdrehzahl (nAnl < n < nSchub) und die Hauptdrossel liegt am Stößel 10 an.
    • 3. Die Brennkraftmaschine befindet sich im Teillastbereich Erkennungsmerkmal: Die Drehzahl befindet sich zwischen der Anlaßdrehzahl und der Schubdrehzahl (nAnl < n< n Schub) und die Hauptdrossel liegt nicht am Stößel 10 (oder an einem mechanischen Anschlag) an.
    • 4. Schubbetrieb der Brennkraftmaschine Erkennungsmerkmal: Die effektive Istdrehzahl der Brennkraftmaschine ist größer oder gleich der Schubdrehzahl (n ≥ n Schub).
  • Zur Gewinnung und Zuleitung eines Drehzahlsignals an die zentrale Steuerschaltung 1 wird am zweckmäßigsten die Zeit zwischen zwei Zündimpulsen 5, die der Klemme 6 der Schaltung der Fig. 1 zugeführt werden, gemessen und das so gewonnene Zeitintervall (Periodendauer) zur Drehzahlerfassung verwendet. Es versteht sich, daß statt der Zündimpulse auch andere Signale verwendet werden können, die synchron zur Mo tordrehzahl auftreten können, beispielsweise Totpunktgeber o. dgl.
  • Zur Periodendauermessung kann die zentrale Steuerschaltung 1 über einen Taktgeber oder Oszillator verfügen, was zunächst nicht gesondert dargestellt ist; handelt es sich bei der zentralen Steuerschaltung mindestens in Teilbereichen um eine sogenannte Mikrocomputerschaltung - vorzugsweise einen 4-bit-Mikrocomputer, der weder über einen Timer noch über eine Interrupt-Möglichkeit verfügt, dann ist der Schaltungsablauf des Reglers (nämlich das Reglerprogramm in diesem Fall)in einer Schleife organisiert. Diese Programmschleife hat eine konstante Laufzeit T Schleife und bildet die Zeitbasis des Reglerprogramms. Zur Erkennung eines Zündimpulses wird von diesem jedenfalls stets zunächst ein Kippglied 7 gesetzt, welches als Zwischenspeicher arbeitet und beispielsweise ein Monoflop oder auch ein bistabiles Glied, also ein Flipflop sein kann. Der Zeitablauf zwischen zwei Zündimpulsen als Maß für die Periodendauer der Drehzahl wird vom mit einer konstanten Schwingungsdauer arbeitenden Oszillator oder Taktgeber der zentralen Steuerschaltung 1 so gemessen, daß mit den Schwingungen des mit wesentlich höherer Frequenz des Taktgebers, bezogen aif de höchste, durch das Auftreten von Zündimpulsen charakterisierte Drehzahlfrequenz, ein Zähler beaufschlagt wird, dessen aktueller Zählerstand jeweils dann in einen Speicher geladen und der Zähler zurückgesetzt wird, wenn ein Zündimpuls auftritt. Das Auftreten eines Zündimpulses läßt sich jeweils dadurch feststellen, daß das Kippglied 7 in seinen anderen Zustand umgeschaltet worden ist. Das Kippglied 7 als Zwischenspeicher wird dann, wenn es ein bistabiles Glied ist, entweder von dem nächsten Taktimpuls rückgesetzt - wodurch gleichzeitig die Übernahme des aktuellen Zählerstands in den Speicher vorgenommen wird - oder das Rücksetzen erfolgt selbsttätig, wenn das Kippglied eine Monoflop ist. Der Speicherinhalt ist dann ein Maß für die Pen odendauer und damit für die Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei die Auflösung durch die Frequenz des Taktgebers oder Oszillators in der Steuerschaltung bestimmt ist. Wird für die Ableitung der Taktfrequenz die Programmschleifenfrequenz eines in diesem Fall verwendeten Mikrocomputers benutzt, dann wird der Zwischenspeicher 7 als Monoflop oder als Flipflop einmal pro Schleifendurchlauf abgefragt und dann entweder vom Programm zurückgesetzt (bei zwei stabilen Zuständen des Zwischenspeichers) oder selbsttätig zurückgesetzt (bei einem Monoflop). Wird ein Monoflop verwendet, dann kann das Programm nach Auftreten eines Zündimpulses in einer kurzen Warteschleife das Rücksetzen des Monoflops abwarten, wodurch man eine yitterfreie Drehzahlerfassung erreicht. Hierbei gilt dann TMonoflop > TSchleife. Auch in diesem Fall wird bei jedem Schleifendurchlauf der Zähler erhöht, so daß sich dann bei Auftreten des nächsten Zündimpulses ein der Periodendauer der Drehzahl entsprechender aktueller Zählerstand in diesem befindet und in den Speicher geladen werden kann. Im Speicher befindet sich dann auf jeden Fall immer ein aktuelles Drehzahlsignal, welches von der Steuerschaltung 1 entsprechend ausgewertet werden kann und zur Verfügung steht.
  • Die Erfassung der Position der Hauptdrossel (Anlage) am Stößel 10oder an einem mechanischen Anschlag entsprechend Drosselklappe geschlossen oder Drosselklappe geöffnet, um zwischen den weiter vorn erwähnten Funktionsbereichen zu unterscheiden, geschieht mit Hilfe eines in Fig. 7 mit 8 bezeichneten Drosselklappenschalters. Der Drosselklappenschalter 8 kann so ausgebildet sein, daß sich bei am Stellglied bzw. am Stößel 10 anliegender Hauptdrossel beispielsweise ein Signal log 1 und bei nicht anliegender Hauptdrossel ein Signal log 0 ergibt. Es ist möglich, diese beiden Signalzustände unmittelbar durch die Steuerschaltung 1 auszuwerten; zur Entprellung dieses Gebersignals, bei dem es sich ja um einen Schalter handelt, kann mit Vorteil aber auch so verfahren werden, daß bei Signal log 1 vom Geber oder Schalter 8 ein Zähler über den Taktgeber oder Oszillator der Steuerschaltung 1 bzw. mittels der Schleifenfrequenz des Mikroprozessors jeweils erhöht und bei Signal log 0 erniedrigt wird. Dieser Zähler kann jeweils zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert herauf- bzw. hinuntergezählt werden. Bei Erreichen der Zählergrenzen wird jeweils ein Zwischenspeicher gesetzt bzw. rückgesetzt. So kann der Zwischenspeicher beispielsweise bei Erreichen des Maximalwertes auf das Signal log 1 und bei Erreichen des Minimalwertes auf das Signal log 0 gesetzt werden. Man erkennt, daß dieser Zwischenspeicher am zweckmäßigsten ein bistabiles Glied ist, dessen Ausgangssignale anzeigen, ob die Hauptdrossel anliegt oder nicht.
  • Durch Auswertung der beiden der Steuerschaltung 1 auf diese Weise zugeführten Informationen über Drehzahl und "Anlage Hauptdrossel" ergibt sich dann der folgende, die weiter vorn charakterisierenden Funktionsbereiche darstellende Arbeitsablauf. Der Steuerschaltung wird eine Solleerlaufdrehzahl vorgegeben, die beispielsweise ebenfalls ein Zählerinhalt sein kann oder im Falle einer analogen Ausbildung etwa eine konstante Spannung, die mit dem Inhalt des weiter vorn schon erwähnten Speichers verglichen wird oder mit einer analogen Spannung, die aus dem Speicherinhalt auf bekannte Weise abgeleitet ist. Die zentrale Steuerschaltung 1 ist so .ausgelegt, daß sie mindestens einen Regelverstärker aufweist, der so ausgebildet ist, daß er PI-Regelverhalten aufweist. Dieses PI-Regelverhalten gilt für den Funktionsbereich Leerlauf und für die sich hieraus ergebende, spezielle Ansteuerstruktur des Stößels 10 über Endstufe la und Stellglied 2. Das PI-Regelverhalten kann mit stetigen Proportionalanteilen und stetigen Integrator-Laufgeschwindigkeiten arbeiten, wobei vorzugsweise bei analoger Ausbildung der Steuerschaltung 1 aber eine gewisse Asymmetrie im PI-Regelverhalten vorgesehen ist, damit beispielsweise bei Unterschreiten der Solldrehzahl im Leerlauf schneller und/oder stärker, gegebenenfalls mit einem ergänzenden D-Anteil reagiert werden kann, um die Brennkraftmaschine sozusagen vor dem Ausgehen zu retten.
  • Ist die Steuerschaltung 1 mit digitalen Anteilen aufgebaut oder in Form eines Mikrocomputers realisiert, dann kann zur Vereinfachung der Programmstruktur nicht mit stetigen Proportionalanteilen und Integrator-Laufgeschwindigkeiten gearbeitet werden, sondern der Drehzahlbereich wird entsprechend den Diagrammdarstellungen der Fig. la und 1b in mehrere Bereiche, auch und vorzugsweise unterschiedlich große Bereiche um die Sollehrlaufdrehzahl aufgeteilt, wobei diese Bereiche dann jeweils konstante P-Anteile und konstante I-Laufgeschwindigkeiten enthalten. Es ergeben sich dann abgetreppte Plattformkurven für gegebene Regelabweichungen sowohl für den P- als auch den I-Anteil.
  • Man erkennt aus den Darstellungen der Fig. la und lb, daß - abgesehen von einem jeweils beidseitig symmetrisch um die Solleerlaufdrehzahl angeordneten Nullbereich (Totzonenbereich) bezüglich des P-Anteils und des I-Anteils des Regelverstärkers bei Abweichungen von dieser Sollehrlaufdrehzahl nach oben und unten mit unterschiedlich großen P-Anteilen oder I-Laufgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann, so daß sich insgesamt ein nichtlineares Regelverhalten mit je nach Wunsch stärkeren Eingriffsmöglichkeiten und Reaktionen dann ergibt, wenn bestimmte Drehzahlbereiche um die Solleerlaufdrehzahl von der Istdrehzahl erreicht werden.
  • Der P-Anteil und der Integratorstand werden addiert und zur Stellgliedansteuerung verwendet. Bei digitalem Aufbau der Steuerschaltung kann die PI-Summe aus P- und I-Anteil in einem Ausgabespeicher und in einem Zwischenspeicher abgelegt werden. Als mögliche Variante bietet sich hier die Ladung des Zwischenspeichers auch mit einem über eine bestimmte Zeit gemittelten Wert im Ausgabespeicher an. Solange also der Funktionsbereich Leerlauf vorherrscht, arbeitet die Schaltung entsprechend der Gesamtkonzeption vollkommen im geregelten Betrieb, wobei, worauf weiter unten noch eingegangen wird, auch die durch das Stellglied 2 bewirkte Stößelposition 10 erfaßt und mit dem Sollwert verglichen wird, der sich als PI-Summe am Ausgang des Regelverstärkers ergibt.
  • Bei Vorliegen des Funktionsbereichs Teillast, also bei betätigter und nicht mehr anliegender Hauptdrossel wird zunächst durch diesen Übergang des Hauptdrossel-Kennsignals von log 1 auf log 0 der Integrator angehalten; die weitere Auswertung des P-Anteils entfällt durch ein geeignetes Sperrsignal. Die sich im Zwischenspeicher befindende PI-Summe, die dem letzten Wert im Leerlaufbereich entspricht, wird weiterhin zur Stellgliedansteuerung benutzt, so daß dieses in der letzten Stellung vor Betätigen der Hauptdrossel (zunächst) verharrt.
  • Ergeben sich beim Betrieb Schubphasen, dann ist die Steuerschaltung 1 so ausgebildet, daß für Drehzahlen n≥nSchub das Stellglied zurückgefahren wird. Daher ist dann bei nicht betätigter Hauptdrossel über das Gaspedal eine Schubabschneidung möglich bei entsprechender Ausbildung des beliebig gestalteten Gemischbildners (beispielsweise Vergaser).
  • Ergibt sich der Funktionsbereich Anlassen der Brennkraftmaschine, dann wird das in diesem Fall vorliegende Drehzahlsignal von n:5 nAnl so ausgewertet, daß zur eindeutigen Lagebestimmung das Stellglied ganz ausgefahren wird. In vorteilhafter Ausgestaltung wird eine Temperaturerfassung ergänzend durchgeführt zum Setzen der Anfangswerte für den Integratorstand und die PI-Summe im Ausgabespeicher und Zwischenspeicher.
  • Bei Übergängen zwischen den Funktionsbereichen ergeben sich dann die folgenden Sonderfunktionen, auf die anhand der Fig. 2 bis 4 zunächst eingegangen wird. Die jeweiligen Übergänge lassen sich von der zentralen Steuerschaltung 1 problemlos durch die Änderungen der ihr zugeführten Sensorsignale bezüglich Drehzahl und Kennsignal bezüglich Anlage Hauptdrossel erfassen und durchführen.
  • Ergibt sich ein Übergang Schub in Leerlauf, dann wird für eine bestimmte Zeit t vs (t vs kann beispielsweise 2 Sekunden sein) die PI-Summe im Zwischenspeicher zur Stellgliedansteuerung ausgegeben (vergleiche hier den Verlauf des den Weg des Stellglieds über der Zeit angebenden Diagramms der Fig. 2). Das Stellglied nimmt also die letzte Position im Leerlaufbereich vor Übergang in einen anderen Bereich ein. Dabei besteht die Möglichkeit und kann vorzugsweise auch angewendet werden, zusätzlich zum Ausgabewert zur Stellgliedansteuerung aus dem Zwischenspeicher für eine kurze Zeit t a (z. B. t a = 0, 2 s) eine Konstante zu addieren. Man bewirkt hierdurch eine kurzzeitige Füllungserhöhung nach Schubabschneidung zur Vermeidung von Drehzahleinbrüchen. Nach Ablaufen von tvs (und t ) wird die Regelung wieder freigegeben.
  • Ergibt sich ein Übergang von Schub in Teillast, dann kann entsprechend dem Diagramm der Fig. 3 die Funktion wie beim Übergang Schub in Leerlauf ablaufen; nach dem Übergangszeitraum t vs wird die Regelung jedoch nicht freigegeben, sondern das Stellglied verharrt in der letzten Position des Leerlaufbereichs entsprechend der im Zwischenspeicher gespeicherten PI-Summe. Der in Fig. 3 eingezeichnete Übergangszeitraum t vs ist daher lediglich zum besseren Verständnis angegeben und für diese Übergangsfunktion ohne Bedeutung.
  • Ergibt sich entsprechend der Darstellung der Fig. 4 ein Übergang von Teillast in Leerlauf, dann steuert die zentrale Steuerschaltung 1 das Stellglied so an, daß für einen vorgegebenen Zeitraum t (beispielsweise ebenfalls 2 s) das Stellglied in der Position im Teillastbereich noch verharrt, die den letzten Wert vor Verlassen des Leerlaufbereichs dargestellt hat, also wiederum der PI-Summe im Zwischenspeicher entspricht. Danach wird die Regelung freigegeben.
  • Bei Übergang von Leerlauf in Schub könnten zwei unterschiedliche Bedingungen erkannt werden, nämlich
    • a) die Hauptdrossel liegt nicht an. In diesem Fall wird Schubbereich erkannt, d.h., das Stellglied fährt zurück auf eine Aus gangs -Nullposition.
    • b) Liegt die Hauptdrossel an, dann wird weiterhin auf Leerlaufbereich erkannt; mit anderen Worten, die Steuerschaltung regelt die Position des Stößels weiter. Hierdurch läßt sich ein Fehlverhalten der Regelung verhindern, wenn die PI-Summe im Zwischenspeicher einen zu großen Wert enthält (bei Übergang Schub in Leerlauf würde das Stellglied zu weit anstellen.
  • Weiter vorn ist schon darauf hingewiesen worden, daß die Ansteuerung der Ventile des elektropneumatischen Stellgliedes elektrisch erfolgt, wobei ein unstetiges Verhalten erzielt wird. Zunächst sei darauf hingewiesen, daß, was weiter unten noch ausführlich erläutert wird, die zentrale Steuerschaltung auch ein Positionssignal oder Lagesignal bezüglich der Stößelstellung und damit, was für den Bereich Regelung gilt, auch der Position der Drosselklappe zugeführt erhält. Dieses Lagesignal ist ein Istwertsignal und wird von einem geeigneten Komparator oder Vergleicher der Steuerschaltung mit dem Sollwert verglichen, der sich als PI-Summe im Zwischenspeicher ergibt.
  • Die Darstellung der Fig. 5 zeigt in Form eines Diagramms, wie die Steuerschaltung das Stellglied 2 mit einem der Pulslängenmodulation angenäherten Verfahren ansteuert, um die gewünschte Positionierung oder Lage des Stößels 10 zu erreichen.
  • Im Bereich 0, der sich beispielsweise symmetrisch um den jeweiligen Lagesollwert ssoll erstreckt, erfolgt keine Ansteuerung des Stellgliedes und beide Ventile sind geschlossen. Mit anderen Worten, der Stößel behält seine bisherige Istwertlage bei, so daß sich hier ein gewisser symmetrischer Totzonenbereich ergibt.
  • Im in Fig. 5 mit II gekennzeichneten Bereich, also bei zu großem Istwert des Stellgliedes wird das evakuierende Ventil 2a mit einem Tastverhältnis a2 angesteuert, welches mit zunehmender Entfernung vom Sollwert von a2 1 = 0 bis a2 2 = 100 % quasi stetig ansteigt. Entsprechendes gilt für den Bereich I, bei welchem der Istwert der jeweiligen Lageposition des Stellgliedes zu gering ist und daher eine pulslängenmodulierte Ansteuerung des belüftenden Ventils 2b erfolgt.
  • Die Stellungserfassung der Stößellage erfolgt entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung entweder durch einfache Rückführung eines abgegriffenen Potentiometerpotentials, welches seinerseits von der Stößelposition verstellt wird. Bei digitaler Ausbildung der Steuerschaltung kann die Stellungserfassung mit Hilfe eines Digital-Analog-Wandlers vorgenommen werden, der in Fig. 7 mit 9 bezeichnet ist. Der Digital-Analog-Wandler fragt die auch hier verwendbare Potentiometerspannung (entsprechend Stellgliedposition) über Schwellen ab. Das Potentiometer, welches seine Verstellung vom Stellglied bzw. dem Stößel erfährt, ist in Fig. 7 mit 15 bezeichnet.
  • Die Darstellung der Fig. 6 zeigt in Diagrammform genauer, was gemeint ist. Einmal pro Taktzeitraum oder bei Verwendung eines Mikrocomputers einmal pro Programmschleifendurchlauf wird über zwei Schwellen, nämlich eine obere Schwelle A und eine untere Schwelle B abgefragt, ob sich die Potentiometerspannung oberhalb, innerhalb oder unterhalb der Schwellen befindet; entsprechend werden dann die beiden Ventile 2a, 2b des Stellgliedes angesteuert. Die beiden Schwellen werden, wie die Fig. 6 zeigt, mit einer Sägezahn- oder Dreiecksform überlagert, d. h. sie verlaufen sägezahnförmig, so daß sich unmittelbar durch Vergleich mit dem Istwert am Potentiometer ein gepulster Ausgangs-Differenzwert ergibt, der für jeweils unterschiedliche Istwertpositionen - und gegebenenfalls entsprechende Abweichung vom Sollwert - zu gepulsten Ansteuersignalen mit unterschiedlicher Impulsdauer führt.
  • Die Darstellung der Fig. 6a zeigt bei C den Lagesollwert entsprechend der PI-Summe etwa im Zwischenspeicher. Die beiden vom Digital-Analog-Wandler herrührenden Schwellenverläufe sind sinnvollerweise symmetrisch um diesen Sollwert C nach oben und unten angeordnet, so daß sich dann, wenn der Lageistwert mit dem Sollwert C identisch ist, keine Überschneidungen des hier zunächst als horizontal verlaufend angenommenden Istwerts mit den Sägezahnimpulsen der Schwellen A und B ergeben.
  • In der Darstellung der Fig. 6a sind nun drei verschiedene Istwertverläufe angenommen, nämlich ein oberer Istwertverlauf D, ein unterer Istwertverlauf E und ein schräg ansteigender Istwertverlauf F, der sich hierdurch allmählich dem gewünschten Sollwert C annähert. Für den Fall einer Übereinstimmung von Sollwert C mit Istwert sind beide Ventile 2a und 2b des Stellglieds 2 geschlossen. Es erfolgt keine Beeinflussung oder Änderung der Stößelposition.
  • Ist der Istwert dauernd zu hoch, wie sich dies dem langgestrichelten Verlauf der Kurve D im Diagramm der Fig. 6 entnehmen läßt (sämtliche Verläufe sind über der Zeit t dargestellt) dann führt dies zu Überschneidungen mit dem Sägezahnverlauf der oberen Schwelle A und entsprechend zu in Fig. 6b dargestellten Ansteuerimpulsen für das evakuierende Ventil. Diese Ansteuerimpulse weisen bei diesem Ausführungsbeispiel eine konstante Dauer jeweils auf, was jedoch nicht immer vorausgesetzt werden kann.
  • Die Diagrammdarstellungen der Fig. 6b bis 6d zeigen jeweils übereinander zwei mögliche Kurvenverläufe über der Zeit auf, wobei das obere Diagramm stets für die Ansteuerung des evakuierenden Ventils und der untere Verlauf jeweils für die Ansteuerung des belüftenden Ventils gilt.
  • Muß von einem Istwertverlauf entsprechend Kurve D in Fig. 6a ausgegangen werden, dann läßt sich der zugeordneten Darstellung der Fig. 6b entnehmen, daß das belüftende Ventil überhaupt nicht angesteuert wird, d.h. stets geschlossen bleibt, während dem evakuierenden Ventil entsprechend dem oberen Kurvenverlauf die Ansteuerimpulse zugeführt werden, bei deren Vorhandensein das evakuierende Ventil jeweils in seine Offenstellung überführt wird. Man erkennt, daß durch Ansteuerung des evakuierenden Ventils eine Zurücknahme (Einfahren) der Stößellage erfolgt, so daß der Istwertverlauf entsprechend Kurve D in Fig. 6a nach unten abzufallen beginnt (dies ist in den dargestellten Kurven nicht gezeigt). Man erkennt aber auch, daß ein allmähliches Verlagern des Istwert-Kurvenverlaufs D nach unten die Dauer der Ansteuerimpulse verkürzt, daß die Überdeckungszeiträume mit der Sägezahnschwelle A kürzer werden.
  • Nimmt man einen Istwert-Kurvenverlauf entsprechend E (kurzgestrichelter Verlauf) an, dann ist der Istwert zu niedrig und der Stößel 10 muß stärker ausgefahren werden. Da der Istwert E von der vorgegebenen Sollwertlage noch stärker abweicht als der vorher angenommene Istwert D, sind in diesem Fall auch die sich aus der Überdeckung mit der unteren Sägezahnschwelle B ergebenden Zeiträume größer und entsprechend dem Verlauf der Fig. 6c ergeben sich auch längere Ansteuerimpulse für das belüftende Ventil, während das evakuierende Ventil nicht angesteuert wird und daher geschlossen bleibt.
  • Die Fig. 6d ist dem allmählich ansteigenden Istwertverlauf der strichpunktierten Kurve F in Fig. 6a zugeordnet; man erkennt, daß sich der Istwert F allmählich dem gewünschten Sollwert C annähert und daher werden in diesem Fall auch die Ansteuerimpulse für das belüftende Ventil immer geringer.
  • Zur Temperaturerfassung kann der weiter vorn schon erwähnten Digital-Analog-Wandler 9 gleichfalls ausgenutzt werden, wobei auch hier ein Zähler mit jedem Taktimpuls des der Steuerschaltung 1 eigenen Oszillators oder Taktgebers bzw. mit jedem Programmschleifendurchlauf bei einem Mikrocomputer erhöht wird; dieser Zählerstand wird auf den Digital-Analog-Wandler gegeben; wegen der Doppelausnutzung versteht es sich, daß dies zur Lageerfassung des Stößels und zur Temperaturerfassung zeitlich versetzt, beispielsweise in einem Multiplexverfahren, erfolgt. Es ist ein Komparator 11 vorgesehen (siehe Fig. 7), dessen einem Eingang ein analoges Temperatursignal von einem geeigneten Widerstandsnetzwerk zugeführt wird. Dieses Widerstandsnetzwerk enthält mindestens einen NTC- oder PTC-Widerstand zur Temperaturerfassung, der sich in einem wärmeleitendem Kontakt mit geeigneten Teilen der Brennkraftmaschine, etwa dem Kühlwasser befindet. Da dem Komparator 11 an seinem anderen Eingang ständig eine zählerproportionale Spannung, also eine ansteigende Spannung vom Digital-Analog-Wandler zugeführt wird, wird der Komparator 11 dann ein Signal abgeben, wenn die zählerproportionale Spannung der zentralen Steuerschaltung 1 die temperaturabhängige Spannung überschreitet. In diesem Moment entspricht der letzte Zählerstand dem am Komparator anliegenden Temperaturwert, so daß er ein Maß für den Temperaturbereich ist, in welchem die Brennkraftmaschine arbeitet. Dieser Zählerstand wird gespeichert, was aufgrund des Komparatorausgangssignals als Übernahmesignal in einen Speicher ohne weiteres möglich ist, und zur Temperaturauswertung herangezogen. Gleichzeitig kann der Zähler wieder rückgesetzt werden, um so auch Temperaturänderungen erfassen zu können.
  • Bezüglich der Schubpositionierung des Stößels 10 sind zwei Varianten möglich. Entsprechend dem weiter vorn Gesagten, wird bei Schubdrehzahlen das Stellglied zurückgefahren. Dies kann so geschehen, daß
    • a) das evakuierende Ventil 2a ständig geöffnet wird, was jedoch dazu führt, daß sich infolge des hohen Unterdrucks im Stellglied beim Anstellen einer Ansprechverzögerung des Stellgliedes bei Verlassen des Schubbereichs ergibt, da das vorhandene Vakuum erst verringert werden muß, bevor eine Wegauslenkung überhaupt möglich ist. Es könnte sich daher eine zweite Variante dahingehend anbieten, daß
    • b) das Stellglied lediglich in eine zurückgeführte Position gesteuert wird, die vor einem mechanischen Anschlag liegt und bei welcher daher das evakuierende Ventil nur so lange geöffnet ist, bis diese rückgenommene Position erreicht ist. Anschließend ist das evakuierende Ventil wieder geschlossen, so daß sich die Umsteuerung in den Regelbereich dann mit kürzesten Erholzeiten durchführen läßt. Der sich hierdurch ergebende Verlust an Stellweg ist geringfügig.
  • Zu dem Funktionsablauf Teillast bzw. zur Übergangsfunktion von Teillast in Leerlauf kann in vorteilhafter Ausgestaltung noch folgende Variante realisiert werden. Das Stellglied wird der Hauptdrossel bis zur Anlage durch Setzen des Integrators nachgefahren, d. h., daß bei dieser Variante der Integrator bei Betätigen der Hauptdrossel im Teillastbereich nicht angehalten wird. Ergibt sich dann der Übergang von Teillast in den Leerlauf, dann wird das Stellglied geregelt zurückgestellt bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl. Man erzielt hierdurch den Vorteil, daß Drehzahleinbrüche beim Übergang von Teillast in den Leerlauf vermieden werden, wenn vorher im Teillastbereich das Lastdrehmoment des Motors erhöht wurde, beis pielsweise durch Einschalten von Verbrauchern, einer Klimaanlage u. dgl. ; diese Lösung ist auch für Kraftfahrzeuge mit Automatikgetriebe vorteilhaft.
  • Eine weitere mögliche Variante zum Übergangsverhalten von Schub in Leerlauf ergibt sich entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung vorliegender Erfindung dadurch, daß der Integrator über einen D-Anteil gesetzt und anschließend die Regelung freigegeben wird. Den D-Anteil gewinnt man durch Differenzieren des Drehzahlsignals, wobei sich ein großer D-Anteil dann ergibt, wenn die Drehzahl-Sinkgeschwindigkeit ebenfalls groß ist. Hierdurch erzielt man eine durch Drehzahl-Sinkgeschwindigkeit proportionale Anstellung des Stellgliedes über den Integrator. Der Vorteil liegt darin, daß man über die bei großen Lastdrehmomenten größere Drehzahl-Sinkgeschwindigkeit ein stärkeres Anstellen des Stellgliedes und damit ein besseres Abfangen der Drehzahl erreicht. Auch dies ist für Kraftfahrzeuge mit Automatikgetriebe vorteilhaft, da das Lastmoment des Drehmomentwandlers stark von der Vorgeschichte abhängt.
  • Schließlich ist es entsprechend einer weiteren Variante für den Funktionsbereich Teillast und den Übergangsbereich von Teillast in Leerlauf auch möglich, im Teillastbereich das Stellglied drehzahlgesteuert zu führen, wobei auch der Drehzahl- Sollwert beeinflußt und der Istdrehzahl nachgeführt werden kann. Bei Übergang in den Bereich Leerlauf wird dann der nachgeführte Drehzahl-Sollwert nach einer vorgegebenen Zeitfunktion bis zum eigentlichen Sollwert verringert mit der Folge, daß die Drehzahl über diese Zeitfunktion geregelt heruntergeführt wird.
  • In Fig. 8 ist schließlich noch ein mögliches Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von denkbaren Formen für die Realisierung der zentralen Steuerschaltung 1 dargestellt; bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine überwiegend digitale Arbeitsweise vorausgesetzt; wobei die schon in Fig. 7 gezeigten Schaltungskomponenten die gleichen Bezugszeichen aufweisen. In Fig. 8 ist der Taktgenerator mit 20 bezeichnet; zur Drehzahlerfassung wird ein Zähler 21 mit den Zählimpulsen des Taktgenerators 20 beaufschlagt und jeweils dann über das Kippglied 7 bei Eintreffen eines Zündimpulses rückgesetzt; gleichzeitig ergeht vom Zähler 7 über die Verbindungsleitung 22 ein Übernahmeimpuls an ein dem Zähler 21 nachgeschaltetes Übernahmegatter 23, so daß sich im Übernahmegatter oder Zwischenspeicher 23 jeweils ein Zählerstand befindet, der der Periodendauer der Istdrehzahl entspricht. Es ist nun möglich, den Zählerstand im Zwischenspeicher 23 entweder mittels eines Digital-Analog-Wandlers in eine Spannung umzuwandeln und diese Spannung dann durch Vergleich und Differenzbildung mit einer Konstanten oder gegebenenfalls auch durch andere Randbedingungen noch beeinflußten und insoweit geführten Sollwertspannung zu vergleichen und die sich hierdurch ergebende Drehzahl-Regelabweichung mit Hilfe eines Regelverstärkers mit P- und 1-Anteilen entsprechend dem in den Fig. la, 1b schon gezeigten und weiter vorn erläuterten Regelverhalten weiterzuverarbeiten zur Gewinnung eines Lage-Sollwerts bezüglich des Stellgliedes.
  • Arbeitet man hier digital weiter, dann ist der Zählerstand im Zwischenzähler 23 mit einem Sollzählerstand in einem in Fig. 8 nicht gesondert dargestellten Register zu vergleichen, in welches der Sollwert der Drehzahl eingegeben wird. Dieser Vergleich kann durch Auszählen jeweils des Zwischenspeichers 23 und des Registers oder eines diesem jeweils nachgeschalteten Übernahmezählers mit hohem Takt erfolgen, so daß sich eine Zählerdifferenz ergibt, die dann jeweils getrennt bezüglich des P-Anteils und des I-Anteils weiterverarbeitet wird durch Zuführung zu entsprechenden digitalen Schaltungskomponenten, die die Funktionsweise aufweisen, wie in Fig. la und 1b dargestellt. In der Darstellung der Fig. 8 ist der die Differenzbildung mit einer Solldrehzahl durchführende Block allgemein mit 24 bezeichnet; die beiden nachgeschalteten Blöcke 25 und 26 sind jeweils für die Bearbeitung der Drehzahldifferenz verantwortlich. Die sich an den Ausgängen des P-Blocks 25 und des I-Blocks ergebenden Binärwörter werden parallel einem Zwischenspeicher 27 und dem Ausgabespeicher 28 zugeführt, deren Zählerstand in Addition des P-Anteils und des I-Anteils dann der PI-Summe der Sollage des Stellgliedes entspricht.
  • Zur Bildung der Schwellen A und B, mit denen der am Potentiometer 10 erfaßte Lage-Istwert des Stößels 10 gewonnen und dem einen Eingang eines nachgeschalteten Komparators 12 zugeführt wird, kann so verfahren werden, daß mit hohem Takt ein erster Zähler 29 und ein zweiter Zähler 30 jeweils für die Bildung der oberen Schwelle bzw. der unteren Schwelle angesteuert werden. Unterschiedlich bei den beiden Zählern 29 und 30 sind jedoch jeweils die Anfangsbedingungen, die ausgehend von der PI-Summe für die Sollage im Ausgabespeicher 28 über unterschiedliche vorgeschaltete Setzregister 31 und 32 mit Anfangswerten jeweils gesetzt werden, die symmetrisch zur PI-Summe der Sollage liegen. Jeweils bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstands der Zähler 29 und 30 werden diese rückgesetzt, wozu beliebige Mittel vorgesehen sein können, auf die nicht weiter eingegangen zu werden braucht. Es ergeben sich daher an den Ausgängen der Zähler schnell ändernde Zählerstände, die über eine nachgeschaltete Umschalteinrichtung 33 dem einen, weiter vorn schon erwähnten Digital-Analog-Wandler 9 zugeführt werden, oder, falls gewünscht, auch separaten Analog-Digital-Wandlern. Der Umschalter 33 kann eine gemultiplexte Ansteuerung durchführen. Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers sind dann die sägezahnartig verlaufenden Schwellspannungen A und B, mit denen der am Potentiometer 10 effektiv abfallende Istwert der Stellgliedlage am Komparator 12 verglichen wird. Man erkennt, daß am Ausgang des Komparators unmittelbar die in den Fig. 6b bis 6d dargestellten Impulsfolgen abfallen, wobei es sich versteht, daß dieser Ausgang durch eine synchron zur Umschalteinrichtung 33 arbeitende Umschalteinrichtung selektiv jeweils auf die ausgangsseitig angeordneten Endstufen 4a, 4b gegeben werden, damit die nachgeschalteten Ventile entsprechend Vorzeichen richtig angesteuert werden können.
  • In gleicher Weise läßt sich mit Hilfe eines weiteren Zählers 34 die Gewinnung des Temperatursignals durchführen; das Ausgangssignal des Komparators 11 wird dann rückgeführt und triggert einen Übernahmespeicher, der in Fig. 8 nicht dargestellt ist und den aktuellen Zählerstand des Temperaturzählers 24 übernimmt. Man gewinnt so weiterhin ein Temperatursignal, welches beispielsweise dazu benutzt werden kann, entsprechende Sollwertveränderungen zu bewirken. So läßt sich über dieses Temperatursignal, welches beim Ausführungsbeispiel der Fig. 8 als binäres Wort vorliegt, etwa der in einem Register gesetzte Drehzahl-Sollwert entsprechend einer gewünschten Funktion verändern, so daß bei kalter Maschine mit einem höheren Drehzahl-Sollwert gearbeitet werden kann.
  • In Fig. 8 ist schließlich noch ein weiterer Zähler 35 dargestellt zur Gewinnung des Anlagesignals der Hauptdrossel; diesem Zähler werden an seinen Eingängen 35a, 35b jeweils Aufwärts- und Abwärtszählsignale zugeführt entsprechend der Position des Drosselklappenschalters, also entweder log 0 oder log 1. Sobald der Zähler 35, wie weiter vorn schon erläutert, einen Maximal- oder einen Minimalwert erreicht hat, wird hierdurch ein nachgeschalteter Zwischenspeicher 36 gesetzt oder rückgesetzt. Dieser Zwischenspeicher kann ein bistabiles Glied sein und sein Ausgang zeigt dann die jeweilige Position der Drosselklappe, Anlage am Stellglied oder nicht, an. Das Ausgangssignal des Zwischenspeichers gelangt über eine Verbindungsleitung 37 zunächst auf den Regelverstärker mit P-Anteil und I-Anteil. Ist die Hauptdrossel beispielsweise betätigt, dann wird, wie weiter vorn schon erwähnt, durch dieses Ausgangssignal der Integrator angehalten und der Proportional-Regelverstärker für die Drehzahldifferenz blockiert. Mit der in Fig. 8 gezeigten Schaltung lassen sich die weiter vorn schon erwähnten Funkt ionsabläufe ohne weiteres durchführen; hierzu dient hauptsächlich das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 36 für das Signal "Anlage Drossel". Bezüglich der Verarbeitung des effektiven Istwert-Drehzahlsignals im Zwischenspeicher 23 sind noch weitere Vergleichsspeicher vorgesehen, die in Fig. 8 nicht dargestellt sind und dazu dienen, daß die weiter vorn erwähnten Funktionen bezüglich der Funktionsbereiche und der Übergangsfunktionen erfüllt werden. So kann vom Ausgang eines ersten Vergleichsspeichers dann, wenn die Istdrehzahl im Speicher 23 der Anlaßdrehzahl entspricht, unmittelbar das belüftende Ventil 2b im Stellglied 2 angesteuert werden, wodurch der Stößel 10 ganz ausgefahren wird. Ergeben sich Schubphasen, dann dient ein weiterer Vergleichsspeicher, in welchen die Grenzdrehzahl für den Schubbetrieb gesetzt sind, dazu, auch hier wieder unter Umgehung des Regelbetriebs, das Stellglied zurückzufahren, nämlich beispielsweise durch unmittelbare Ans teuerung des evakuierenden Ventils 2a. Es läßt sich unschwer erkennen, daß sich auf diese Weise sämtliche Arbeitsbereiche und Übergangsfunktionen realisieren lassen. Lediglich als Beispiel sei noch auf die Übergangsfunktion vom Schub in den Leerlauf eingegangen. Ergibt sich ein Anlagesignal der Hauptdrosselklappe durch entsprechende Umschaltung des Zwischenspeichers 36, dann veranlaßt dessen Ausgangssignal eine Umschaltung der Eingänge der Zähler 29 und 30 bzw. deren Setzregister 31 und 32 auf den Zwischenspeicher 27, um die dort gespeicherte PI-Summe für die Stellgliedansteuerung zu übernehmen. Gleichzeitig kann ein Zähler angeworfen werden, der bis zum Erreichen seines Maximalwerts die Verzögerungszeit t vs bestimmt und dann die Rückschaltung auf den Ausgabespeicher 28 bewirkt, gleichzeitig mit der Freigabe der Regelung. Um gegebenenfalls die kurzzeitige Füllungserhöhung zu bewirken (Vermeidung von Drehzahleinbrüchen) können in den Setzregistern 31 und 32 für einen Übergangszeitraum unterschiedliche, erhöhte Anfangswerte eingegeben werden. Da es sich hier um für einen Fachmann geläufige Maßnahme handelt, braucht hierauf nicht weiter eingegangen zu werden.
  • Es wird noch darauf hingewiesen, daß in den Fig. 2, 3 und 4 mit S der Weg des Stellglieds bezeichnet ist, während am Punkte G des Kurvenverlaufs in den Fig. 2 und 4 jeweils Freigabe der Regelung erfolgt. In Fig. 2 ist weiterhin mit H der letzte Wert im Leerlauf bezeichnet; zum Zeitpunkt t0 ergibt sich der Übergang von Schub in Leerlauf. Desgleichen erfolgt beim Diagramm der Fig. 4 zum Zeitpunkt t der Übergang vom Teillastbereich in den Leerlauf über die dort noch vorgesehene weitere Zeitverzögerung tvT.

Claims (29)

1. Verfahren zur Regelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit Drosselklappe im Ansaugkanal im Leerlauf, im leerlaufnahen Drehzahlbereich und gegebenenfalls im Schubbetrieb, unter Auswertung eines drehzahlproportionalen Istwertsignals, eines Drehzahl-Sollwertsignals zur Bildung der Regelabweichung und entsprechender Ansteuerung eines auf die Drosselklappe einwirkenden Stellglieds, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlabweichung vom Leerlaufdrehzahl-Sollsignal einem PI-Regler zugeführt wird und der P-Anteil und der Integratorstand jeweils addiert und der so gewonnene Lagesollwert nach Vergleich mit einem Lageistwert des Stellglieds zu dessen Ansteuerung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung eines Totzonenbereichs um die Sollleerlaufdrehzahl, innerhalb welchem von den P- und I-Reglerbausteinen keine Ausgangssignale erzeugt werden, jeweils Proportionalanteile und Integratorlaufgeschwindigkeiten gebildet werden, die nur jeweils für bestimmte Drehzahlteilbereiche um die Solleerlaufdrehzahl konstant sind derart, daß sich bezüglich der P- und der I-Anteile von der Solleerlaufdrehzahl ausgehend treppenartig abgestufte, jeweils konstante P-Anteile und I-Anteile für das PI-Gesamtregelverhalten ergeben.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelverstärkung zusätzlich zur Gewinnung von unstetigen Proportional- und Integralanteilen asymmetrisch ausgebildet ist, bezogen auf nach unten oder oben mögliche Abweichungen von der Leerlauf-Solldrehzahl.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abweichung zur Regelung im Falle der Leerlauffunktion bei den Betriebsarten Anlassen, Teillast sowie Schub die Regelung abgeschaltet und die Lage des mit der Drosselklappe in körperlichem Kontakt stehenden Teils durch ledigliche Steuerung des Stellgliedes bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Regelung im Leerlauf herrührende, dem Lagesollwert des Stellgliedes entsprechende PI-Summe in einem Zwischenspeicher kontinuierlich gespeichert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenspeicher ein über eine bestimmte Zeit gemittelter Wert der PI-Summe bezüglich des Lagesollwerts des Stellgliedes in einem Ausgabespeicher übernommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Hauptdrossel (über das Gaspedal) als Hauptdrossel-Anlagesignal erfaßt und für den nunmehr vorliegenden Funktionsbereich Teillast der Integrator angehalten und zur weiteren Stellgliedansteuerung die letzte im Zwischenspeicher vorhandene PI-Summe als Lagesollwert übernommen wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen von Schubphasen (n > n Schub) das Stellglied auf einen Anschlag zurückgefahren wird. wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen des Betriebszustandes Anlassen das Stellglied vollständig ausgefahren sowie die Brennkraftmaschinentemperatur erfaßt und zum Setzen von Anfangswerten bezüglich des Integratorstands sowie der PI-Summe für den Lagesollwert im Ausgabespeicher und Zwischenspeicher verwendet wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlerfassung die Zeit zwischen zwei synchron zur Motorumdrehung auftretenden Impulsen (Zündimpulse; Totpunktgeberimpulse) dadurch gemessen wird, daß ein Zähler mit Zählimpulsen beaufschlagt wird, wobei der aktuelle Zählerstand jeweils bei Auftreten eines zur Motorumdrehung synchronen Impulses in einen Speicher übernommen wird bei gleichzeitiger Rücksetzung des Zählers.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Organisierung des Reglerprogramms in einer Schleife einer zentralen Steuereinrichtung die Programmschleife mit konstanter Laufzeit verwendet und zur Abfrage eines von synchron mit der Motorumdrehung auftretenden Impulsen getriggerten Zwischenspeichers benutzt wird, wobei ein Zähler bei jedem Schleifendurchlauf erhöht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entprellung eines Drosselklappenschalters zur Erfassung des Hauptdrossel-Anlagesignals ein Zähler je nach dem Anlagesignal aufwärts- oder abwärtsgezählt wird, wobei bei Erreichen jeweils des Maximal- bzw. des Minimalwerts ein Zwischenspeicher gesetzt bzw. rückgesetzt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom Betriebszustand Schub in Leerlauf für eine vorgegebene Zeit (t vs ) die im Zwischenspeicher befindliche PI-Summe für den Lagesollwert zur Stellgliedansteuerung ausgegeben wird, derart, daß das Stellglied die letzte Position im Leerlaufbereich annimmt vor Freigabe der Regelung nach Zeitablauf.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgabewert der Stellgliedsteuerung für einen kurzen Zeitraum (t ) ein konstanter Wert addiert wird, derart, daß sich eine kurzzeitige Füllungserhöhung zur Vermeidung von Drehzahleinbrüchen ergibt.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von Schub auf Teillast das Stellglied bei aufrechterhaltener Blockierung der Regelung nach Ablauf zur Übergangszeit (t vs ) in der letzten Leerlaufbereichsposition aufrechterhalben bleibt.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von Teillast in den Leerlauf der Brennkraftmaschine das Stellglied für einen vorgegebenen Zeitraum (t ) in der letzten Teillastposition entsprechend dem letzten Lagesollwert vor Verlassen des Leerlaufbereichs aufrechterhalten wird, bevor die Regelung nach Zeitablauf freigegeben wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von Leerlauf auf Schub bei nicht anliegender Hauptdrossel auf Schubbereich und bei anliegender Hauptdrossel weiterhin auf Leerlaufbereich erkannt wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das elektropneumatisch mit einem belüftenden und einem evakuierenden Ventil ausgebildete Stellglied für jedes Ventil getaktet nach Art einer Pulslängenmodulation elektrisch angesteuert wird, wobei das Taktverhältnis der Ansteuerimpulse mit zunehmender Entfernung des Lageistwertes des Stellglieds vom durch die PI-Summe gebildete Lagesollwert quasi stetig ansteigt.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach oben und unten gegen den der PI-Summe entsprechenden Lagesollwert versetzt einer allgemeinen Sägezahn- oder Dreiecksform folgende Schwellen-Vergleichsspannungen erzeugt und dem einen Eingang eines Komparators zugeführt werden, dessem anderen Eingang die mittels eines Weg/Spannungswandlers (Potentiometer) gewonnene Istwertspannung des Lageistwerts des Stellglieds zugeführt wird derart, daß sich am Ausgang des Komparators aus der Überlagerung der Sägezahnschwellen mit dem Istwert Ansteuerimpulse für die Stellgliedventile ergeben.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturerfassung ein Zähler mit Zählimpulsen oder bei jedem Programmschleifendurchlauf erhöht und der jeweils aktuelle Zählerstand nach Digital-Analog-Wandlung einem Vergleicher zugeführt wird, dessen anderem Eingang eine der Brennkraftmaschinentemperatur proportionale Spannung zugeführt ist derart, daß sich am Vergleicher ein Ausgangssignal dann ergibt, wenn die zählerproportionale Spannung gleich der temperaturabhängigen Spannung ist, so daß im Moment des Vergleicher-Ausgangssignals des Zählerstands als Maß für die Temperatur ausgewertet werden kann.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand Schubbereich der Brennkraftmaschine das evakuierende Ventil zur Bewirkung eines vollständigen Zurückfahrens des Stellglieds durch ständige Ansteuerung geöffnet bleibt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbereich das Stellglied in eine vor dem mechanischen Anschlag liegende Position durch unterbrochene Ansteuerung des evakuierenden Ventils gehalten wird, derart, daß sich für die Stellglied-Normalfunktion kurze Erholzeiten ergeben.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß bei Teillast das Stellglied der Hauptdrossel bis zur Anlage durch Setzen des Integrators nachgefahren wird, derart, daß beim Übergang Teillast in den Leerlauf eine geregelte Rückstellung des Stellglieds bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl vorgenommen wird.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von Schub in den Leerlaufbetrieb der Integrator über einen D-Anteil gesetzt und die Regelung anschließend freigegeben wird, derart, daß sich eine zur Drehzahl-Sinkgeschwindigkeit proportionale Anstellung des Stellglieds über den Integrator ergibt.
25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Teillastbereich das Stellglied drehzahlgesteuert geführt wird bei gleichzeitiger Nachführung des Drehzahlsollwerts mit Bezug auf den Drehzahlistwert und daß bei Übergang in den Leerlaufbereich der nachgeführte Drehzahlsollwert nach einer Zeitfunktion auf den Normalsollwert der Drehzahl verringert wird.
26. Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit Drosselklappe im Ansaugkanal im Leerlauf, im leerlaufnahen Drehzahlbereich und gegebenenfalls im Schubbetrieb, mit einem die Regelabweichung zwischen einem drehzahlproportionalen Istwertsignal und einem Drehzahl-Sollwertsignal erfassenden und ein mit der Drosselklappe in Wirkverbindung stehendes Stellglied ansteuernden Regelverstärker, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale elektrische Steuerschaltung (1) vorgesehen ist, deren Eingängen zur Motorumdrehung synchrone Steuersignale (Zündimpulse, Totpunktgeberimpulse) ein Hauptdrossel-Anlagesignal von einem Drosselklappenschalter (8), ein Lage-Istwertsignal von einem Weg/Spannungswandler (Potentiometer 10) bezüglich der Stellgliedposition und ein Temperatursignal von einem Temperatursensor der Brennkraftmaschine zugeführt sind und an deren Ausgang ein Stellglied (2) angeschlossen ist, welches einen an der Hauptdrosselklappe anliegenden Stößel bewegt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuerschaltung (1) einen ersten Teilbereich umfaßt, der einen Drehzahlsollwert/Drehzahlistwert- Vergleich durchführt und mindestens einen PI-Regler zur Erstellung eines PI-Summen-Lagesollwerts enthält, dem eine geregelte Ansteuerschaltung für das Stellglied (2) nachgeschaltet ist, die den ihr zugeführten PI-Summen-Lagesollwert mit einem Lageistwert des Stellglieds (2) vergleicht.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung des digital gebildeten PI-Summen-Lagesollwerts ein Digital-Analog-Wandler (9) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal einem Komparator (12) zugeführt ist, dessen anderer Eingang mit dem Weg/Spannungswandler (Potentiometer 10) für den Lageistwert verbunden ist, derart, daß die Ausgangsimpulse des Komparators unmittelbar der Ansteuerung des Stellglieds (2) dienen.
29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (2) elektropneumatisch ausgebildet ist mit einem evakuierenden Ventil zum Einfahren des an der Drosselklappe anliegenden Stößels und einem belüftenden Ventil zum Anstellen des Stößels.
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