EP0121066A2 - Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlregelung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlregelung für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0121066A2
EP0121066A2 EP84101695A EP84101695A EP0121066A2 EP 0121066 A2 EP0121066 A2 EP 0121066A2 EP 84101695 A EP84101695 A EP 84101695A EP 84101695 A EP84101695 A EP 84101695A EP 0121066 A2 EP0121066 A2 EP 0121066A2
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speed
internal combustion
controller
combustion engine
pilot control
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Robert Bosch GmbH
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/08—Introducing corrections for particular operating conditions for idling

Definitions

  • the invention is based on an idle speed control device for internal combustion engines according to the preamble of the main claim.
  • Such idle speed control devices are already e.g. known from DE-OS 28 03 750 and DE-OS 31 24 496.
  • the control behavior of the controller must be adapted.
  • the device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the piloting functions of the controller itself allow it to be appropriately dimensioned and simply designed, since control deviations can only occur to a very reduced extent.
  • the controller therefore only has to be used in extreme situations For the controller: This means that only a minimal application effort is necessary, since the peculiarities of the respective controlled system are taken into account by corresponding pre-control values.
  • the measures listed in the subclaims enable advantageous developments and improvements of the idle speed control device specified in the main claim. It is particularly advantageous to form pilot values as a function of engine and / or outside temperatures, of actual speed differences and of start and load functions of the internal combustion engine. An optimal adjustment can be made by any combination of such pilot values.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a signal diagram to explain the mode of operation of a pilot control value that is dependent on the actual speed.
  • This comparison point 12 is connected to a further comparison point 14 via a controller 13.
  • the controller 13 has a P and / or an I and / or a D behavior in a known manner. However, it can be designed very simply.
  • the output signal of the second comparison point 14 controls the speed of an internal combustion engine 16 via an actuator 15.
  • the actuator 15 acts directly on the throttle valve in the air intake pipe of the internal combustion engine 16 or that a bypass is controlled via the throttle valve or that the control times or injection quantities of a fuel injector are controlled or that an ignition timing is influenced accordingly.
  • the direct control of the throttle valve or the influencing of the fuel injection can be effective on its own, while the other functions for influencing the speed can serve as auxiliary functions.
  • the actuator 15 itself can be designed as a servomotor, as a solenoid, as a hydraulically or pneumatically acting member with solenoid valves in the feed lines or as a control signal generator.
  • the actual speed Ni generated is fed back to the comparison point 12, where a setpoint-actual value comparison takes place.
  • An accelerator pedal 10 which can be operated by the driver of a motor vehicle, in which the internal combustion engine 16 is installed, does not act in FIG a more detailed, known manner on the internal combustion engine to control the speed.
  • the output signals of the controller 13 include pilot control functions for the actuator 15 overlaid.
  • the first pilot control function generator 17 is controlled on the input side by a motor temperature-dependent signal T and is constantly active.
  • the generated temperature-dependent pilot control function f (T) controls the actuator 15 "more strongly in the direction of a higher idling speed at low temperatures (still cold engine), since it is known that a higher fuel supply is required for a cold internal combustion engine than would be necessary at a higher temperature and the same speed.
  • other temperatures can also be used for this type of control, for example the outside temperature, and other constantly available external parameters, such as the air pressure, can be used for a corresponding pilot control function.
  • the second pilot function generator 18 generates a start pilot function St, which is only effective during the starting process and is then either switched off or limited in time.
  • the start case is recognized by the combination of the supplied parameters T and Ni.
  • the actuator 15 is in turn driven in the direction of higher speeds by the signal St.
  • the third pilot function generator 19 generates speed-dependent pilot functions. This is explained in more detail in the signal diagram shown in FIG. 2.
  • the speed-dependent pilot control function f (N) is shown there.
  • N The speed-dependent pilot control function f (N) is shown there.
  • the accelerator pedal 10 has been depressed to a certain angle ⁇ . This will result in an actual speed value of 3000 rpm after a while. If the accelerator pedal is now released, the angle ⁇ 0, and an idle speed setpoint Ns of 750 rpm is specified again. Suddenly there is a large control deviation which would cause the actuator 15 to be changed very quickly in the direction of low speeds, with the risk of overshooting, ie the speed would drop below the predetermined idling speed as a result of the strong change in the actuator.
  • the manipulated variable St corresponding to the function f (N) becomes effective when the accelerator pedal is released.
  • the function f (N) must be designed so that no steady-state speed value can be set. Due to the large control deviation, the controller output variable is 0. The actual value is carefully brought back to the setpoint Ns (idle speed). For this purpose, it makes sense that the pilot control function generator 19 is only effective when the throttle valve is closed (idling or thrust detection).
  • pilot control functions shown can of course also be provided individually or in other combinations.
  • other load and special functions, not shown, can also be taken into account.
  • the pilot control functions and components of the control loop described can advantageously be implemented in a microcomputer in accordance with the stated prior art.
  • the various setting parameters can preferably be set by pin programming.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlregelung für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, wobei einem Regler (13) ein Drehzahl-Sollwert und -Istwert zugeführt sind. Dieser Regler (13) wirkt über ein Stellglied (15) auf ein die Drehzahl beeinflussendes Glied der Brennkraftmaschine, z.B. Drosselklappe oder ein Kraftstoffeinspritzimpulsgenerator ein. Um den Regler (13) zu entlasten, wird dessen Abhängigkeit wenigstens eines die Drehzahl beeinflussenden Parameters und/oder Zustands der Brennkraftmaschine gebildet wird. Dadurch kann auch bei einfach aufgebautem und träge dimensionierten Regler (13) eine schnelle Einstellung der Istdrehzahl unter Berücksichtigung der verschiedensten Sonderbedingungen erreicht werden.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Solche Leerlaufdrehzahlregelvorrichtungen sind schon z.B. aus der DE-OS 28 03 750 und der DE-OS 31 24 496 bekannt. In Abhängigkeit des gewünschten zu erzielenden Komforts und der bei der Leerlaufdrehzahlregelung zu behandelnden Sonderfälle muß dabei das Regelverhalten des Reglers angepaßt werden.
  • Dies geschieht insbesondere durch Einstellung und Verknüpfung verschiedener Regelcharakteristika, insbesondere des P-, I- und D-Verhaltens. Eine Verknüpfung dieser Charakteristika sowie das Aufschalten solcher Anteile in Abhängigkeit von Parametern kann dabei in beliebig aufwendiger Weise vorgenommen werden, um das Regelverhalten für die vorliegenden Gegebenheiten optimal anzupassen. Dies erfordert jedoch einen großen Applikationsaufwand. Darüber hinaus ist es zum einen wünschenswert, daß ein Regler sehr schnell auf Veränderu gen des Istwerts reagiert, andererseits kann ein schneller Regler Überschwingungen und sogar Instabilität hervorrufen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnender Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vortej daß durch die Vorsteuerfunktionen der Regler selbst entsprechend träge dimensioniert und einfach ausgelegt wer( kann, da Regelabweichungen nur noch in sehr vermindertei Maße auftreten können. Der Regler muß daher nur noch in extremen Situationen stützend eingreifen. Für den Regle: selbst ist dadurch nur noch ein minimaler Applikationsaufwand notwendig, da die Besonderheiten der jeweiligen Regelstrecke durch entsprechende Vorsteuerwerte berücksichtigt werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen de im Hauptanspruch angegebenen Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, Vorsteu werte in Abhängigkeit von Motor- und/oder Außentemperaturen, von Ist-Drehzahlverten und von Start- und Belastungsfunktionen der Brennkraftmaschine zu bilden. Durch beliebige Kombination solcher Vorsteuerwerte kann eine optimale Anpassung erfolgen.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels und Figur 2 ein Signaldiagrami zur Erläuterung der Wirkungsweise eines von der Ist-drehzahl abhängigen Vorsteuerwerts.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispieles
  • In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ausgangssignal eines Sollwert-Funktionsgebers 11, der ein Sollwertsignal Ns in Abhängigkeit von Parametern wie Motortemperatur und verschiedenen Lastbedingungen erzeugt, einer Vergleichsstelle 12 zugeführt. Diese Vergleichsstelle 12 ist über einen Regler 13 mit einer weiteren Vergleichsstelle 14 verbunden. Der Regler 13 weist in bekannter Weise ein P- und/oder ein I- und/ oder ein D-Verhalten auf. Er kann jedoch sehr einfach ausgelegt sein. Das Ausgangssignal der zweiten Vergleichsstelle 14 steuert über ein Stellglied 15 die Drehzahl einer Brennkraftmaschine 16. Dies kann in bekannter Weise dadurch erfolgen, daß das Stellglied 15 direkt auf die Drosselklappe im Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine 16 einwirkt oder daß ein Bypaß über der Drosselklappe gesteuert wird oder daß die Steuerzeiten oder Einspritzmengen einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gesteuert werden oder daß ein Zündzeitpunkt entsprechend beeinflußt wird. Dabei kann die direkte Steuerung der Drosselklappe oder die Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzung für sich allein wirksam sein, während die übrigen Funktionen zur Beeinflussung der Drehzahl als Hilfsfunktionen dienen können. Zur Einwirkung auf die genannten Größen kann das Stellglied 15 selbst als Stellmotor, als Stellmagnet, als hydraulisch oder pneumatisch wirkendes Glied mit Magnetventilen in den Zuleitungen oder als Steuersignalgenerator ausgebildet sein. Die erzeugte Ist-Drehzahl Ni ist zur Vergleichsstelle 12 zurückgeführt, wo ein Sollwert-Istwert-Vergleich stattfindet. Ein vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine 16 eingebaut ist, bedienbaren Fahrpedal 10 wirkt in nicht näher dargestellter, bekannter Weise auf die Brennkraftmaschine ein, um die Drehzahl zu steuern.
  • Die bis hierher beschriebene Anordnung arbeitet in bekannter Weise, indem eine durch Abweichung des Istwerts vom Sollwert erzeugte Regelabweichung über den Regler 13 auf das Stellglied 15 einwirkt und durch dieses die Drehzahl wieder auf den Sollwert eingeregelt wird.
  • Zur Entlastung des beschriebenen Regelkreises und um auch bei träge dimensioniertem Regler 13 eine schnelle und exakte Einstellung der Drehzahl bewirken zu können und um auch spezielle Sonderfunktionen auf einfache Weise bei der Bildung eines Drehzahlwerts berücksichtigen zu können, sind den Ausgangssignalen des Reglers 13 Vorsteuerfunktionen für das Stellglied 15 überlagert.
  • Diese werden durch drei Vorsteuerfunktionsgeneratoren 17, 18, 19 erzeugt, deren Ausgangssignale in einer Vergleichsstelle 20 zusammengeführt und von dort aus der Vergleichsstelle 14 zugeführt sind. Der erste Vorsteuerfunktionsgenerator 17 wird eingangsseitig von einem motortemperaturabhängigen Signal T gesteuert und ist ständig wirksam. Die erzeugte temperaturabhängige Vorsteuerfunktion f (T) steuert bei niedrigen Temperaturen (noch kalter Motor) das Stellglied 15" stärker in Richtung höherer Leerlaufdrehzahl an, da bekanntermaßen bei kalter Brennkraftmaschine eine höhere Kraftstoffzufuhr benötigt wird, als dies bei höherer Temperatur und gleicher Drehzahl notwendig wäre. Anstelle oder alternativ zur Motortemperatur können auch andere Temperaturen für eine solche Regelung herangezogen werden, z.B. die Außentemperatur. Entsprechend können weitere ständig vorliegende Außenparameter, wie z.B. der Luftdruck für eine entsprechende Vorsteuerfunktion herangezogen werden.
  • Der zweite Vorsteuerfunktionsgenerator 18 erzeugt eine Start-Vorsteuerfunktion St, die nur während des Startvorgangs wirksam ist und danach entweder abgeschaltet oder zeitlich abgeregelt wird. Der Startfall wird im dargestellten Beispiel durch die Kombination der zugeführten Parameter T und Ni erkannt. Alternativ dazu ist natürlich auch die Verwendung des Signals eines Startschalters oder ein Lastsignal möglich. Während des Starts wird durch das Signal St wiederum das Stellglied 15 in Richtung höherer Drehzahlen angesteuert.
  • Auch andere Sonderzustände der Brennkraftmaschine (der Startfall ist ein solcher Sonderzustand) können entsprechend durch Vorsteuerfunktionen berücksichtigt werden. So kann vorteilhaft durch jede Komponente im Kraftfahrzeug, deren Einschaltung infolge erhöhter Belastung eine Drehzahlminderung zur Folge hätte,- ein entsprechender Vorsteuerwert erzeugt werden, der in Richtung Anhebung der Drehzahl auf das Stellglied 15 einwirkt. Vor allem bei Verbrauchern mit hohen Strombedarf, wie z.B. Klimaanlagen, ist die Erzeugung entsprechender Vorsteuerfunktionen besonders vorteilhaft.
  • Der dritte Vorsteuerfunktionsgenerator 19 erzeugt drehzahlabhängige Vorsteuerfunktionen. Dies ist in dem in Figur 2 dargestellten Signaldiagramm näher erläutert. Dort ist die drehzahlabhängige Vorsteuerfunktion f (N) gezeigt. Als Beispiel sei davon ausgegangen, daß das Fahrpedal 10 bis zu einem bestimmten Winkelα durchgetreten ist. Dadurch stellt sich z.B. nach einiger Zeit ein Drehzahlistwert von 3000 U/min ein. Wird nun das Fahrpedal losgelassen, so wird der Winkelα zu 0, und es wird wieder ein Leerlaufdrehzahl-Sollwert Ns von 750 U/min vorgegeben. Es entsteht schlagartig eine große Regelabweichung die bewirken würde, daß das Stellglied 15 sehr schnell in Richtung kleine Drehzahlen verändert würde, wobei die Gefahr eines Überschwingens entstehen würde, d.h., die Drehzahl würde infolge der starken Veränderung des Stellglieds unter die vorgegebene Leerlaufdrehzahl absinken. Durch das Wirksamwerden der Vorsteuerfunktion f (N) wird im Zeitpunkt des Loslassens des Fahrpedals die der Funktion f(N) entsprechende Stellgröße St wirksam. Die Funktion f(N) muß dabei so ausgelegt sein, daß sich kein stationärer Drehzahlwert einstellen kann. Die Reglerausgangsgröße ist aufgrund der großen Regelabweichung gleich 0. Der Istwert wird dadurch wieder behutsam an den Sollwert Ns (Leerlaufdrehzahl) herangeführt. Für diesen Zweck ist es sinnvoll, daß der Vorsteuerfunktionsgenerator 19 nur bei geschlossener Drosselklappe (Leerlauf- bzw. Schuberkennung) wirksam wird.
  • Es sei noch festgehalten, daß die dargestellten Vorsteuerfunktionen natürlich auch einzeln oder in anderen Kombinationen vorgesehen werden können. Insbesondere auch weitere, nicht näher dargestellte Last- und Sonderfunktionen können hierbei berücksichtigt werden.
  • Die beschriebenen Vorsteuerfunktionen und Komponenten des Regelkreises können gemäß dem angegebenen Stand der Technik vorteilhaft in einem Mikrorechner realisiert sein. Dabei können die verschiedenen Einstellparameter vorzugsweise durch Pin-Programmierung eingestellt werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlregelung für Brennkraftmaschinen, mit einem Regler, dem ein Drehzahl-Sollwert und -Istwert zugeführt sind und der über ein Stellglied auf ein die Drehzahl beeinflussendes Element der Brennkraftmaschine einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einem die Drehzahl beeinflussenden Parameter und/oder Zustand ein Vorsteuerwert gebildet wird, der dem Ausgangssignal des Reglers (13) zugefügt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsteuerwert als Funktion der Motor- und/oder Außentemperatur gebildet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsteuerwert als Funktion der Ist-Drehzahl gebildet wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Vorsteuerwert im Sinne einer relativen Verringerung einer Regelabweichung im Schubbetrieb wirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsteuerwert während des Starts der Brennkraftmaschine gebildet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsteuerwert in Abhängigkeit der Belastung der Brennkraftmaschine gebildet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Vorsteuerwert bei Einschaltung von Verbrauchern wirksam wird.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Kombination mehrerer Vorsteuerwerte.
EP84101695A 1983-03-30 1984-02-18 Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlregelung für Brennkraftmaschinen Expired EP0121066B1 (de)

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EP0121066A3 EP0121066A3 (en) 1986-02-05
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