EP0146779A2 - Apparatus for regulating the idle speed of an internal-combustion engine - Google Patents

Apparatus for regulating the idle speed of an internal-combustion engine Download PDF

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EP0146779A2
EP0146779A2 EP84113966A EP84113966A EP0146779A2 EP 0146779 A2 EP0146779 A2 EP 0146779A2 EP 84113966 A EP84113966 A EP 84113966A EP 84113966 A EP84113966 A EP 84113966A EP 0146779 A2 EP0146779 A2 EP 0146779A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
control
microcomputer
signals
control signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP84113966A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0146779A3 (en
Inventor
Karlheinz Arnold
Georg Haubner
Kurt Dr.-Ing. Neuffer
Hartmut Zöbl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0146779A2 publication Critical patent/EP0146779A2/en
Publication of EP0146779A3 publication Critical patent/EP0146779A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/263—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the program execution being modifiable by physical parameters
    • 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
    • F02D31/005—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle by-pass

Definitions

  • the invention is based on an idle speed control device for an internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • Such idle speed control devices are already known from DE-OS 28 03 750 and DE-OS 31 24 496, in which the speed changing device acting on the internal combustion engine is a fuel metering device.
  • the setpoint for the idling speed and the control components (PID) for the controller are either contained in a memory of the computer or they are specified by external circuitry. If a microcomputer is used to implement such an idle speed control device, which either has no interrupt and / or no fast processing time, problems arise in the organization of the computing and output cycles.
  • the idle speed control device with the characterizing features of the main claim has the advantage that the microcomputer performs the speed measurement, the output of control signals on the actuator of the fuel metering device and the execution of the operating program for calculating these signals in parallel.
  • the microcomputer issues the switch-on and switch-off commands for the signal output at pre-calculated intervals and simultaneously determines the speed of the internal combustion engine in a first section of the entire program run, in order to then recalculate the control signals dependent on it in a further section. Since the entire system is time-controlled via a quartz crystal of the microcomputer, no interrupt is required and a very fast computing time is achieved.
  • a specific register of the microcomputer alternately serves as a counter for summing up the actual speed pulses in the first program section and that the same register is used in the second program section as a timer for processing the predetermined time for the calculation of the subsequent control signals.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a flow diagram to explain the mode of operation of the control device
  • FIG. 3 shows a signal diagram to explain the organization of the various computing processes and signal outputs.
  • a microcomputer is designated 10, which is used to control the idle speed of a diesel engine, not shown.
  • the microcomputer 10 contains, in a known manner, a central processing unit 11, a read-only memory (ROM) 12, a main memory (RAM) 13 and an input / output unit 14.
  • the input / output unit 14 is a temperature-dependent signal T and a speed-dependent signal n fed.
  • 11 pin connections are provided, to which the numerical values Z1 to Z3 can be applied by pin programming.
  • Z1 is a 6-bit data word on pins 1 to 6 for external specification of the idle speed setpoint
  • Z2 a 3-bit data word on pins 7 to 9 for external specification of the control behavior (PID)
  • Z3 a 2-bit -Data word on pins 10 and 11 for external specification of different desired output signal sequences for different types of actuators.
  • the pin is programmed in such a way that the data words are generated by applying a 0 or 1 signal to the individual pins. This can be done either via switches or via fixed connections (fixed programming).
  • the assemblies 13 of the microcomputer 10 are interconnected via a bus system 15.
  • a control output 16 of the microcomputer 10 controls an actuator 17, which is implemented as an actuating magnet in the exemplary embodiment.
  • the actuator 17 acts on a fuel metering device 18, which is implemented in the exemplary embodiment by an injection pump.
  • the actuator 17 in a bypass 19 of a fuel line 20 changes the amount of fuel for idling the internal combustion engine by means of a throttle valve 21.
  • the bypass 19 is parallel to a fuel shut-off valve 22 in the fuel line 20.
  • the actuator 17 can also be designed as an actuator or as a solenoid valve. It is also possible to arrange the actuator 17 in a bypass in the air intake duct parallel to the throttle valve in carburetor engines.
  • actuator 17 and the fuel metering device 18 are given by the stated prior art, e.g. known from direct action on a throttle valve or on the fuel pump.
  • a solenoid valve in a bypass 19 and its control for idle speed control is described in DE-OS 27 49 369.
  • Further examples for realizing the actuator 17 and the fuel metering device 18 are possible by specifying control times on fuel injection valves or on an ignition timing control device for changing the ignition timing according to DE-OS 28 45 284 and DE-OS 28 45 285.
  • the pin programming can also be omitted and replaced by data stored internally in the microcomputer.
  • the basic mode of operation of the signal processing and the signal output will be explained in more detail below with reference to the flowchart of the microcomputer 10 shown in FIG.
  • a speed signal n is first queried in program step 24.
  • a sequence of speed pulses is used as the speed signal, which are generated in an inductive transmitter (not shown) by a rotating gear ring driven by the internal combustion engine.
  • the next program step 25 it is checked whether the measured speed is greater than a predetermined lower limit speed n1. If this is not the case, a control signal sequence with constant pulse duty factor and constant frequency is output to the actuator 17 in accordance with program step 26.
  • the actuator 17 assumes the position determined by the mean value of the duty cycle of the control pulse train.
  • the program now jumps back to program step 24 for measuring the speed and the control signal sequence thus remains constant during the entire starting process and the actuator 17 remains in a predetermined position thereby.
  • the speed n becomes greater than the limit speed n1, the computer starts regulating the idling speed.
  • the speed value is determined from the speed pulses and then in program step 28 the pulse width of the control signals emitted is now newly determined from the previously determined speed value.
  • the determined value is buffered in program step 29.
  • the expiration of the time T3 specified by the timer 30 is awaited and in the subsequent program step 31 the time T5 is processed until the next program step.
  • the control signals corresponding to the value stored in step 29 are emitted at a fixed frequency to control output 16 by corresponding switch-on and switch-off commands in program section 32.
  • the temporally parallel output of the control signals on the one hand and the determination of the engine speed and the calculation of the subsequent control signals on the other hand will be explained in more detail with reference to FIG. 3 with the aid of the signal diagram shown.
  • the speed pulses In are shown as signal sequence a, which are received at the control input n of the microcomputer 10.
  • the signal sequence a is shown for an idling speed of 600 min. Since the crankshaft in a four-cylinder internal combustion engine is accelerated after approximately 180 ° by the ignition in one cylinder, but is then decelerated again by the compression stroke of another cylinder, the crankshaft has a non-uniform rotational movement.
  • the non-uniform rotational speed v of the crankshaft is shown on the second time axis b.
  • Control pulses Is are then added up in a first time period T1 over a fixed measuring time of 50 ms, the speed pulses In occurring at input n.
  • the speed pulses In are read into a register of the working memory 13 at the beginning of the first time period T1.
  • the sum of the read-in speed pulses In at the end of the first time period T1 immediately forms a value for the current speed of the internal combustion engine.
  • this first time period T1 ensures that at an idling speed of 600 min, the non-uniform rotational speed v and thus the non-illustrated uneven input of the speed pulses In is compensated.
  • the pulse width for the control signals Is is then recalculated as a function of the previously determined speed value during the output of further control pulses Is within a predetermined time T3. Since a different calculation time T4 is required by the microcomputer 10 for the calculation depending on the determined speed value, the fixed predetermined time T3 is processed in parallel by the same register of the working memory 13 that was used in the first time period T1 to determine the speed.
  • the register is used as a timer in which the predetermined time T3 is processed.
  • the newly calculated pulse width of the control pulses Is of now, for example, 80 time increments is now stored in the working memory 13 and after the second time segment T2 has elapsed, the following ones Control pulses Is' with the previously determined pulse width for a new program run (T1 + T2) are output via control output 16.
  • the frequency for the control pulses is chosen so that the first time period T1 is defined by three control pulse periods To of 256 time increments, which are run through by the microcomputer 10 with crystal accuracy, while within the second time period T2 at least one control pulse period To, but preferably run through two periods will.
  • the new control signals Is' must be determined following the control signal edge which, depending on the duty cycle of the control signals Is, has the greater distance from it subsequent control signal edge. In the example according to FIG. 3, this is the pulse pause between the fourth and fifth control pulses Is.
  • the fixed time T3 specified by the timer is processed at this interval and then the remaining time T5 or the time still required until the subsequent control signal edge.
  • the pulse width of the control pulses Is is increased and the pause time is reduced with increasing idling speed, so that the mean current value of the control pulses Is thereby increased and, depending on this, the amount of fuel for idling the internal combustion engine is reduced via the actuator 17.
  • the computer recognizes this in the period T2 calculated value and stored in the working memory 13.
  • the operating program T4 and the timer T3 are activated at the beginning of the fourth control pulse Is.
  • this control device completely eliminates the fluctuations in the rotational speed v of the crankshaft even in a 6-cylinder engine, since the crankshaft has an angle of rotation of 180 at an idling speed of 600 min during the time period T1 for measuring the speed ° passes through.
  • a 4-cylinder machine a minimum and a maximum rotation speed are always recorded, and with a 6-cylinder machine, at least two maximum or two minimum rotation speeds are recorded, so that the desired average is obtained in both cases.

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Abstract

An apparatus having a device (17, 18) which is controlled by a microcomputer (10) and which acts on the internal combustion engine so as to change the speed. Together with the internal combustion engine and the device (17, 18), the microcomputer (10) forms a control loop and calculates, as a function of actual value speed signals in a first program section, a speed value by summing the applied actual value speed signals. In a second program section, it uses the speed value determined in a specified fixed time to calculate new control signals which are then delivered after completion of the second program section. In microcomputers without interrupt or relatively slow processing time, this ensures a rapid completion of the signal processing and signal emission with the best possible utilisation of the available computing speed. <IMAGE>

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon solche Leerlaufdrehzahlregeleinrichtungen aus der DE-OS 28 03 750 und der DE-OS 31 24 496 bekannt, bei denen die Drehzahl verändernd auf die Brennkraftmaschine einwirkende Vorrichtung eine Kraftstoffzumeßvorrichtung ist. Der Sollwert für die Leerlaufdrehzahl und die Regelkomponenten (PID) für den Regler sind entweder in einem Speicher des Rechners enthalten oder sie werden durch externe Beschaltung vorgegeben. Wird nun zur Realisierung einer solchen Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung ein Mikrorechner verwendet, der entweder kein Interrupt und/oder keine schnelle Verarbeitungszeit aufweist, so treten Probleme bei der Organisation der Rechen- und Ausgabezyklen auf. Es handelt sich dabei beispielsweise um den Mikrorechner 8021 (Intel), CP0420 NS), TMS 1000 (Texas Instruments) und S2000 (AMI). Dabei kann beispielsweise unter einer schnellen Verarbeitungszeit ein Maschinenzyklus (Instruction Sycle) von unter 2,5/us angesehen werden.The invention is based on an idle speed control device for an internal combustion engine according to the preamble of the main claim. Such idle speed control devices are already known from DE-OS 28 03 750 and DE-OS 31 24 496, in which the speed changing device acting on the internal combustion engine is a fuel metering device. The setpoint for the idling speed and the control components (PID) for the controller are either contained in a memory of the computer or they are specified by external circuitry. If a microcomputer is used to implement such an idle speed control device, which either has no interrupt and / or no fast processing time, problems arise in the organization of the computing and output cycles. These include, for example, the 8021 microcomputer (Intel), CP0420 NS), TMS 1000 (Texas Instruments) and S2000 (AMI). For example, a machine cycle (instruction cycle) of less than 2.5 / us can be viewed with a fast processing time.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Mikrorechner die Drehzahlmessung, die Ausgabe von Steuersignalen auf das Stellglied der Kraftstoffzumeßvorrichtung sowie das Abarbeiten des Betriebsprogramms zur Berechnung dieser Signale parallel vornimmt. Der Mikrorechner gibt dabei in vorberechneten Abständen die Einschalt- und Ausschaltbefehle für die Signalausgabe und ermittelt gleichzeitig in einem ersten Abschnitt des gesamten Programmdurchlaufs die Drehzahl der Brennkraftmaschine, um anschließend in einem weiteren Abschnitt die davon abhängigen Steuersignale neu zu berechnen. Da das gesamte System über einen Schwingquarz des Mikrorechners zeitgeführt ist, wird kein Interrupt benötigt und es wird eine sehr schnelle Rechenzeit erreicht.The idle speed control device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the microcomputer performs the speed measurement, the output of control signals on the actuator of the fuel metering device and the execution of the operating program for calculating these signals in parallel. The microcomputer issues the switch-on and switch-off commands for the signal output at pre-calculated intervals and simultaneously determines the speed of the internal combustion engine in a first section of the entire program run, in order to then recalculate the control signals dependent on it in a further section. Since the entire system is time-controlled via a quartz crystal of the microcomputer, no interrupt is required and a very fast computing time is achieved.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmal möglich. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß ein bestimmtes Register des Mikrorechners abwechselnd als Zähler zur Aufsummierung der Ist-Drehzahlimpulse im ersten Programmabschnitt dient und daß dasselbe Register im zweiten Programmabschnitt als Timer zur Abarbeitung der fest vorgegebenen Zeit für die Berechnung der nachfolgenden Steuersignale verwendet wird.Advantageous further developments and improvements of the feature specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims. It is particularly advantageous that a specific register of the microcomputer alternately serves as a counter for summing up the actual speed pulses in the first program section and that the same register is used in the second program section as a timer for processing the predetermined time for the calculation of the subsequent control signals.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels, Figur 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Regeleinrichtung und Figur 3 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Organisation der verschiedenen Rechenvorgänge und Signalausgaben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a block diagram of the exemplary embodiment, FIG. 2 shows a flow diagram to explain the mode of operation of the control device, and FIG. 3 shows a signal diagram to explain the organization of the various computing processes and signal outputs.

Beschreibung des AusführungsbeispielesDescription of the embodiment

In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Mikrorechner mit 10 bezeichnet, der zur Leerlaufdrehzahlregelung einer nicht dargestellten Diesel-Brennkraftmaschine dient. Der Mikrorechner 10 enthält in bekannter Weise eine zentrale Recheneinheit 11, einen Festwertspeicher (ROM) 12, einen Arbeitsspeicher (RAM) 13 sowie eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 14. Der Eingabe/Ausgabe-Einheit 14 sind ein temperaturabhängiges Signal T sowie ein drehzahlabhängiges Signal n zugeführt. Weiterhin sind 11 Pin-Anschlüsse vorgesehen, an die durch Pin-Programmierung die Zahlenwerte Z1 bis Z3 anlegbar sind. Dabei ist Z1 ein 6-Bit-Datenwort an den Pins 1 bis 6 zur externen Vorgabe des Leerlaufdrehzahl-Sollwertes, Z2 ein 3-Bit-Datenwort an den Pins 7 bis 9 zur externen Vorgabe des Regelverhaltens (PID) und Z3 ein 2-Bit-Datenwort an den Pins 10 und 11 zur externen Vorgabe unterschiedlicher gewünschter Ausgangssignalfolgen für verschiedene Arten von Stellgliedern. Die Pin-Programmierung erfolgt in der Weise, daß die Datenworte durch Anlegen eines 0- bzw. eines 1-Signales an die einzelnen Pins erzeugt werden. Dies kann entweder über Schalter oder über feste Anschlüsse erfolgen (Festprogrammierung). Die Baugruppen 13 des Mikrorechners 10 sind untereinander über ein Bussystem 15 verbunden.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a microcomputer is designated 10, which is used to control the idle speed of a diesel engine, not shown. The microcomputer 10 contains, in a known manner, a central processing unit 11, a read-only memory (ROM) 12, a main memory (RAM) 13 and an input / output unit 14. The input / output unit 14 is a temperature-dependent signal T and a speed-dependent signal n fed. Furthermore, 11 pin connections are provided, to which the numerical values Z1 to Z3 can be applied by pin programming. Z1 is a 6-bit data word on pins 1 to 6 for external specification of the idle speed setpoint, Z2 a 3-bit data word on pins 7 to 9 for external specification of the control behavior (PID) and Z3 a 2-bit -Data word on pins 10 and 11 for external specification of different desired output signal sequences for different types of actuators. The pin is programmed in such a way that the data words are generated by applying a 0 or 1 signal to the individual pins. This can be done either via switches or via fixed connections (fixed programming). The assemblies 13 of the microcomputer 10 are interconnected via a bus system 15.

Ein Steuerausgang 16 des Mikrorechners 10 steuert ein Stellglied 17, das im Ausführungsbeispiel als Stellmagnet realisiert ist. Das Stellglied 17 wirkt auf eine Kraftstoffzumeßeinrichtung 18 ein, die im Ausführungsbeispiel durch eine Einspritzpumpe realisiert ist. Im vorliegenden Fall wird mit Hilfe des Stellgliedes 17 in einem Bypass 19 einer Kraftstoffleitung 20 die Kraftstoffmenge für den Leerlauf der Brennkraftmaschine durch eine Drosselklappe 21 verändert. Der Bypass 19 liegt dabei parallel zu einem Kraftstoff-Abschaltventil 22 in der Kraftstoffleitung 20. Anstelle eines Stellmagneten kann das Stellglied 17 auch als Stellmotor oder als Magnetventil ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, bei Vergasermotoren das Stellglied 17 in einem Bypass im Luftansaugkanal parallel zur Drosselklappe anzuordnen. Weitere Möglichkeiten für die Realisierung des Stellgliedes 17 und der Kraftstoffzumeßeinrichtung 18 sind durch den angegebenen Stand der Technik, z.B. durch direkte Einwirkung auf eine Drosselklappe oder auf die Kraftstoffpumpe bekannt. Ein Magnetventil in einem Bypass 19 sowie dessen Steuerung zur Leerlaufdrehzahlregelung ist in der DE-OS 27 49 369 beschrieben. Weitere Beispiele zur Realisierung des Stellgliedes 17 und der Kraftstoffzumeßeinrichtung 18 sind durch die Vorgabe von Steuerzeiten an Kraftstoffeinspritzventilen oder auf eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung zur Veränderung des Zündzeitpunktes gemäß der DE-OS 28 45 284 und der DE-OS 28 45 285 möglich.A control output 16 of the microcomputer 10 controls an actuator 17, which is implemented as an actuating magnet in the exemplary embodiment. The actuator 17 acts on a fuel metering device 18, which is implemented in the exemplary embodiment by an injection pump. In the present case, the actuator 17 in a bypass 19 of a fuel line 20 changes the amount of fuel for idling the internal combustion engine by means of a throttle valve 21. The bypass 19 is parallel to a fuel shut-off valve 22 in the fuel line 20. Instead of an actuating magnet, the actuator 17 can also be designed as an actuator or as a solenoid valve. It is also possible to arrange the actuator 17 in a bypass in the air intake duct parallel to the throttle valve in carburetor engines. Further possibilities for the realization of the actuator 17 and the fuel metering device 18 are given by the stated prior art, e.g. known from direct action on a throttle valve or on the fuel pump. A solenoid valve in a bypass 19 and its control for idle speed control is described in DE-OS 27 49 369. Further examples for realizing the actuator 17 and the fuel metering device 18 are possible by specifying control times on fuel injection valves or on an ignition timing control device for changing the ignition timing according to DE-OS 28 45 284 and DE-OS 28 45 285.

In einer einfachen Ausführungsform kann die Pin-Programmierung auch entfallen und durch intern im Mikrorechner gespeicherte Daten ersetzt werden. Die prinzipielle Wirkungsweise der Signalverarbeitung und der Signalausgabe soll im folgenden anhand des in Figur 2 dargestellten Flußdiagramms des Mikrorechners 10 näher erläutert werden.In a simple embodiment, the pin programming can also be omitted and replaced by data stored internally in the microcomputer. The basic mode of operation of the signal processing and the signal output will be explained in more detail below with reference to the flowchart of the microcomputer 10 shown in FIG.

Nach dem Start 23 des Rechnerprogramms mit dem Starten der Brennkraftmaschine wird zunächst ein Drehzahlsignal n im Programmschritt 24 abgefragt. Als Drehzahlsignal wird dabei eine Folge von Drehzahlimpulsen verwendet, die in einem nicht dargestellten induktiven Geber durch einen umlaufenden, von der Brennkraftmaschine angetriebenen Zahnkranz erzeugt werden. Im nächsten Programmschritt 25 wird geprüft, ob die gemessene Drehzahl größer ist als eine vorgegebene Unterbegrenzdrehzahl n1. Ist das nicht der Fall, so wird eine Steuersignalfolge mit konstantem Tastverhältnis und konstanter Frequenz gemäß dem Programmschritt 26 an das Stellglied 17 abgegeben. Das Stellglied 17 nimmt dabei die durch den Mittelwert des Tastverhältnisses der Steuerimpulsfolge bestimmte Stellung ein. Das Programm springt nun wieder auf den Programmschritt 24 zur Messung der Drehzahl zurück und während des gesamten Startvorganges bleibt somit die Steuersignalfolge konstant und das Stellglied 17 bleibt in einer dadurch vorgegebenen Stellung. Ist der Startvorgang beendet, wird die Drehzahl n also größer als die Grenzdrehzahl n1, so nimmt der Rechner die Regelung der Leerlaufdrehzahl auf.After starting the computer program 23 with starting the internal combustion engine, a speed signal n is first queried in program step 24. A sequence of speed pulses is used as the speed signal, which are generated in an inductive transmitter (not shown) by a rotating gear ring driven by the internal combustion engine. In the next program step 25 it is checked whether the measured speed is greater than a predetermined lower limit speed n1. If this is not the case, a control signal sequence with constant pulse duty factor and constant frequency is output to the actuator 17 in accordance with program step 26. The actuator 17 assumes the position determined by the mean value of the duty cycle of the control pulse train. The program now jumps back to program step 24 for measuring the speed and the control signal sequence thus remains constant during the entire starting process and the actuator 17 remains in a predetermined position thereby. When the starting process is finished, the speed n becomes greater than the limit speed n1, the computer starts regulating the idling speed.

Im folgenden Programmschritt 27 wird aus den Drehzahlimpulsen In der Drehzahlwert ermittelt und anschließend im Programmschritt 28 wird aus dem zuvor ermittelten Drehzahlwert nunmehr die Impulsbreite der abgegebenen Steuersignale neu ermittelt. Der ermittelte Wert wird im Programmschritt 29 zwischengespeichert. Außerdem wird jetzt der Ablauf der vom Timer 30 vorgegebenen Zeit T3 abgewartet und im nachfolgenden Programmschritt 31 wird die Zeit T5 bis zum nächsten Programmschritt abgearbeitet. Während des nachfolgenden erneuten Durchlaufs der Programmschritte 27 bis 31 werden die dem im Schritt 29 gespeicherten Wert entsprechenden Steuersignale mit fester Frequenz durch entsprechende Einschalt- und Ausschaltbefehle im Programmabschnitt 32 auf den Steuerausgang 16 abgegeben.In the following program step 27, the speed value is determined from the speed pulses and then in program step 28 the pulse width of the control signals emitted is now newly determined from the previously determined speed value. The determined value is buffered in program step 29. Besides, now the expiration of the time T3 specified by the timer 30 is awaited and in the subsequent program step 31 the time T5 is processed until the next program step. During the subsequent re-run of program steps 27 to 31, the control signals corresponding to the value stored in step 29 are emitted at a fixed frequency to control output 16 by corresponding switch-on and switch-off commands in program section 32.

Die zeitlich parallele Ausgabe der Steuersignale einerseits und die Ermittlung der Motordrehzahl sowie die Berechnung der nachfolgenden Steuersignale andererseits soll anhand der Figur 3 mit Hilfe des dargestellten Signaldiagramms näher erläutert werden. Die Drehzahlimpulse In sind dabei als Signalfolge a dargestellt, die am Steuereingang n des Mikrorechners 10 eingehen. Die Signalfolge a ist dabei für eine Leerlaufdrehzahl von 600 min dargestellt. Da die Kurbelwelle bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine jeweils nach etwa 1800 durch die Zündung in einem Zylinder beschleunigt wird, jedoch anschließend durch den Kompressionshub eines anderen Zylinders wieder verzögert wird, ergibt sich eine ungleichförmige Drehbewegung der Kurbelwelle. Die ungleichförmige Drehgeschwindigkeit v der Kurbelwelle ist dabei auf der zweiten Zeitachse b dargestellt. Die Steuersignalfolge c am Ausgang 16 des Mikrorechners 10 ist dabei auf der dritten Zeitachse dargestellt. Sie besteht aus Steuerimpulsen Is, die mit einer festen Frequenz von f=60 Hz ausgegeben werden. Für jede Periode To sind im Mikrorechner 256 Zeitinkremente vorgesehen, wobei mit dem ersten Zeitinkrement der Periode To von der Recheneinheit 11 ein Einschaltbefehl für die Einschaltflanke eines Steuerimpulses Is abgegeben wird. Nach dem Abarbeiten einer vom Rechner zuvor bestimmte Anzahl von Zeitinkrementen, beispielsweise nach 100 Zeitinkrementen wird ein weiterer Steuerbefehl für die Abschaltflanke des Steuerimpulses Is ausgegeben. Parallel zur Abgabe dieserThe temporally parallel output of the control signals on the one hand and the determination of the engine speed and the calculation of the subsequent control signals on the other hand will be explained in more detail with reference to FIG. 3 with the aid of the signal diagram shown. The speed pulses In are shown as signal sequence a, which are received at the control input n of the microcomputer 10. The signal sequence a is shown for an idling speed of 600 min. Since the crankshaft in a four-cylinder internal combustion engine is accelerated after approximately 180 ° by the ignition in one cylinder, but is then decelerated again by the compression stroke of another cylinder, the crankshaft has a non-uniform rotational movement. The non-uniform rotational speed v of the crankshaft is shown on the second time axis b. The control signal sequence c at the output 16 of the microcomputer 10 is shown on the third time axis. It consists of control pulses Is, which are output at a fixed frequency of f = 60 Hz. For each period To, 256 time increments are provided in the microcomputer, with the computing unit 11 issuing a switch-on command for the switch-on edge of a control pulse Is with the first time increment of the period To. After processing a number of time increments previously determined by the computer, for example after 100 time increments, a further control command is issued for the switch-off edge of the control pulse Is. In parallel with the delivery of this

Steuerimpulse Is werden nun in einem ersten Zeitabschnitt T1 über eine feste Meßzeit von 50 ms die am Eingang n auftretenden Drehzahlimpulse In aufsummiert. Zu diesen Zweck werden die Drehzahlimpulse In mit Beginn des ersten Zeitabschnittes T1 in ein Register des Arbeitsspeichers 13 eingelesen. Die Summe der eingelesenen Drehzahlimpulse In am Ende des ersten Zeitabschnittes T1 bildet dabei unmittelbar einen Wert für die augenblickliche Drehzahl der Brennkraftmaschine.Control pulses Is are then added up in a first time period T1 over a fixed measuring time of 50 ms, the speed pulses In occurring at input n. For this purpose, the speed pulses In are read into a register of the working memory 13 at the beginning of the first time period T1. The sum of the read-in speed pulses In at the end of the first time period T1 immediately forms a value for the current speed of the internal combustion engine.

Dabei ist durch die Länge dieses ersten Zeitabschnittes T1 sichergestellt, daß bei einer Leerlaufdrehzahl von 600 min die ungleichförmige Drehgeschwindigkeit v und damit der nicht dargestellten ungleichförmige Eingang der Drehzahlimpulse In ausgeglichen wird. In einem anschließenden zweiten Zeitabschnitt T2 des Programms wird nun während der Ausgabe weiterer Steuerimpulse Is innerhalb einer fest vorgegebenen Zeit T3 die Impulsbreite für die Steuersignale Is abhängig von dem zuvor ermittelten Drehzahlwert neu berechnet. Da für die Berechnung je nach ermitteltem Drehzahlwert eine unterschiedliche Rechnungszeit T4 vom Mikrorechner 10 benötigt wird, wird parallel dazu die fest vorgegebene Zeit T3 von dem gleichen Register des Arbeitsspeichers 13 abgearbeitet, der im ersten Zeitabschnitt T1 zur Bestimmung der Drehzahl verwendet wurde. Das Register wird in diesem zweiten Zeitabschnitt T2,als Timer eingesetzt, in dem die fest vorgegebene Zeit T3 abgearbeitet wird. Die neu errechnete Impulsbreite der Steuerimpulse Is von nunmehr beispielsweise 80 Zeitinkrementen wird nun im Arbeitsspeicher 13 abgelegt und nach Ablauf des zweiten Zeitabschnittes T2 werden nun die nachfolgenden Steuerimpulse Is' mit der zuvor ermittelten Impulsbreite für einen neuen Programmdurchlauf (T1+ T2) über den Steuerausgang 16 abgegeben. Die Frequenz für die Steuerimpulse ist dabei so gewählt, daß der erste Zeitabschnitt T1 durch drei Steuerimpulsperioden To von je 256 Zeitinkrementen festgelegt ist, welche vom Mikrorechner 10 quarzgenau durchlaufen werden, während innerhalb des zweiten Zeitabschnittes T2 mindestens eine Steuerimpulsperiode To, vorzugsweise jedoch zwei Perioden durchlaufen werden.The length of this first time period T1 ensures that at an idling speed of 600 min, the non-uniform rotational speed v and thus the non-illustrated uneven input of the speed pulses In is compensated. In a subsequent second time period T2 of the program, the pulse width for the control signals Is is then recalculated as a function of the previously determined speed value during the output of further control pulses Is within a predetermined time T3. Since a different calculation time T4 is required by the microcomputer 10 for the calculation depending on the determined speed value, the fixed predetermined time T3 is processed in parallel by the same register of the working memory 13 that was used in the first time period T1 to determine the speed. In this second time period T2, the register is used as a timer in which the predetermined time T3 is processed. The newly calculated pulse width of the control pulses Is of now, for example, 80 time increments is now stored in the working memory 13 and after the second time segment T2 has elapsed, the following ones Control pulses Is' with the previously determined pulse width for a new program run (T1 + T2) are output via control output 16. The frequency for the control pulses is chosen so that the first time period T1 is defined by three control pulse periods To of 256 time increments, which are run through by the microcomputer 10 with crystal accuracy, while within the second time period T2 at least one control pulse period To, but preferably run through two periods will.

Da der Mikrorechner bei der Ausgabe der Steuerbefehle für die Steuerimpulse Is nicht gleichzeitig sein Betriebsprogramm zur Berechnung der neuen Impulsbreite abarbeiten darf, muß die Ermittlung der neuen Steuersignale Is' im Anschluß an diejenige Steuersignalflanke erfolgen, die abhängig vom Tastverhältnis der Steuersignale Is den größeren Abstand zur darauffolgenden Steuersignalflanke hat. Im Beispielsfalls nach Figur 3 ist dies die Impulspause zwischen dem vierten und fünften Steuerimpuls Is. Dabei wird in diesem Abstand zunächst die vom Timer vorgegebene Festzeit T3 abgearbeitet und anschließend die noch verbleibende Restzeit T5 oder die bis zur nachfolgenden Steuersignalflanke noch benötigte Zeit.Since the microcomputer is not allowed to process its operating program for calculating the new pulse width when issuing the control commands for the control pulses Is, the new control signals Is' must be determined following the control signal edge which, depending on the duty cycle of the control signals Is, has the greater distance from it subsequent control signal edge. In the example according to FIG. 3, this is the pulse pause between the fourth and fifth control pulses Is. The fixed time T3 specified by the timer is processed at this interval and then the remaining time T5 or the time still required until the subsequent control signal edge.

Auf diese Weise wird bei zunehmender Leerlaufdrehzahl die Impulsbreite der Steuerimpulse Is vergrößert und die Pausenzeit verkleinert, so daß der Strommittelwert der Steuerimpulse Is dadurch erhöht und abhängig davon über das Stellglied 17 die Kraftstoffmenge für den Leerlauf der Brennkraftmaschine verringert wird. Wird dabei der Steuerimpuls Is länger als die Impulspause, so erkennt dies der Rechner aus dem im Zeitabschnitt T2 errechneten und im Arbeitsspeicher 13 abgelegten Wert. Im nachfolgenden Programmdurchlauf wird dann das Betriebsprogramm T4 und der Timer T3 bereits mit Beginn des vierten Steuerimpulses Is angesteuert.In this way, the pulse width of the control pulses Is is increased and the pause time is reduced with increasing idling speed, so that the mean current value of the control pulses Is thereby increased and, depending on this, the amount of fuel for idling the internal combustion engine is reduced via the actuator 17. If the control pulse Is is longer than the pulse pause, the computer recognizes this in the period T2 calculated value and stored in the working memory 13. In the subsequent program run, the operating program T4 and the timer T3 are activated at the beginning of the fourth control pulse Is.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß mit dieser Regeleinrichtung die Schwankungen der Drehgeschwindigkeit v der Kurbelwelle auch bei einem 6-Zylinder-Motor vollständig eliminiert werden, da bei einer Leerlaufdrehzahl von 600 min während des Zeitabschnittes T1 zur Messung der Drehzahl die Kurbelwelle einen Drehwinkel von 180° durchläuft. Bei einer 4-Zylinder-Maschine werden dadurch immer eine minimale und eine maximale Drehgeschwindigkeit und bei einer 6-Zylinder-Maschine werden mindestens zwei maximale oder zwei minimale Drehgeschwindigkeiten erfaßt, so daß sich in beiden Fällen der gewünschte Mittelwert ergibt.It should also be noted that this control device completely eliminates the fluctuations in the rotational speed v of the crankshaft even in a 6-cylinder engine, since the crankshaft has an angle of rotation of 180 at an idling speed of 600 min during the time period T1 for measuring the speed ° passes through. With a 4-cylinder machine, a minimum and a maximum rotation speed are always recorded, and with a 6-cylinder machine, at least two maximum or two minimum rotation speeds are recorded, so that the desired average is obtained in both cases.

Claims (5)

1. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem durch einen Mikrorechner gesteuerten Stellglied einer Kraftstoffzumeßvorrichtung, die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine einvirkt, wobei der Mikrorechner zusammen mit der Kraftstoffzumeßvorrichtung und der Brennkraftmaschine einen Regelkreis bildet und abhängig von angelegten Ist-Drehzahlimpulsen zyklisch einen Drehzahlwert errechnet, sowie abhängig davon und vorzugsweise mit weiteren Eingangsgrößen die Steuersignale für die Kraftstoffzumeßvorrichtung festlegt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Abgabe der Steuersignale (Is) die Berechnung des Drehzahlwertes durch eine Aufsummierung der angelegten Ist-Drehzahlsignale (In) über eine feste Meßzeit des Mikrorechners (10) in einem ersten Abschnitt (T1) eines zyklisch durchlaufenden Programms erfolgt, daß die davon abhängige Ermittlung der neuen Steuersignale (Is') in einem anschließenden zweiten Abschnitt (T2) des Programms innerhalb einer fest vorgegebenen Zeit (T3) erfolgt und daß der Mikrorechner (10) nach Ablauf des zweiten Abschnittes (T2) die neu ermittelten Steuersignale (Is') abgibt.1.Idle speed control device for internal combustion engines with an actuator of a fuel metering device controlled by a microcomputer, which acts on the internal combustion engine to change the speed, the microcomputer together with the fuel metering device and the internal combustion engine forming a control loop and calculating a speed value cyclically depending on the actual speed pulses applied, and depending on this and preferably determines the control signals for the fuel metering device with further input variables, characterized in that, in parallel with the delivery of the control signals (Is), the calculation of the speed value by summing up the applied actual speed signals (In) over a fixed measuring time of the microcomputer (10) in one First section (T1) of a cyclically running program is that the dependent determination of the new control signals (Is') in a subsequent second section (T2) of the program within a fixed NEN time (T3) and that the microcomputer (10) emits the newly determined control signals (Is') after the end of the second section (T2). 2. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zählregister
des Mikrorechners (10) abwechselnd als Zähler zur Aufsummierung der Ist-Drehzahlsignale (In) im ersten Programmabschnitt (T1) und als Timer zur Abarbeitung der fest vorgegebenen Zeit (T3) im zweiten Programmabschnitt (T2) dient.2. idle speed control device according to claim 1, characterized in that a counting register
of the microcomputer (10) alternately serves as a counter for adding up the actual speed signals (In) in the first program section (T1) and as a timer for processing the predetermined time (T3) in the second program section (T2). 3. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale aus Steuerimpulsen (Is) mit fester Frequenz (f) und drehzahlabhängiger Impulsbreite bestehen, wobei die feste Meßzeit (T1) für die Erfassung der Ist-Drehzahlsignale (In) durch mindestens drei Steuerimpulsperioden (To) bestimmt ist.3. idle speed control device, according to claim 1 or 2, characterized in that the control signals consist of control pulses (Is) with a fixed frequency (f) and speed-dependent pulse width, the fixed measuring time (T1) for the detection of the actual speed signals (In) by at least three control pulse periods (To) is determined. 4. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der neuen Steuersignale (Is') im zweiten Programmabschnitt (T2) im Anschluß an diejenige Steuersignalflanke erfolgt, die abhängig vom Tastverhältnis der Steuersignale (Is) den größeren Abstand zur darauffolgenden Steuersignalflanke hat.4. idle speed control device according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the new control signals (Is') in the second program section (T2) is carried out following that control signal edge which, depending on the duty cycle of the control signals (Is), the greater distance from the subsequent control signal edge Has. 5. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (f) der Steuersignale (Is) 60 Hz und der Sollwert der Leerlaufdrehzahl 600 min-1 beträgt. 5. idle speed control device according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency (f) of the control signals (Is) is 60 Hz and the target value of the idle speed is 600 min -1 .
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