DE3145246A1

DE3145246A1 - "verfahren und vorrichtung zum regeln der leerlaufdrehzahl einer brennkraftmaschine"

Info

Publication number: DE3145246A1
Application number: DE19813145246
Authority: DE
Inventors: Takashi Arimura; Hideya Fujisawa; Toshimi Ohbu Aichi Matsumura; Kiyotaka Kariya Aichi Nishiura; Norio Omori; Hisamitsu Yamazoe
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1981-11-13
Publication date: 1982-08-05
Also published as: US4446832A; JPS5783665A; JPS6153544B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschin mit Funkenzündung, um Änderungen in der Maschinenleerlaufdrehzahl bei sich ändernden Arbeitsverhältnissen zu unterdrücken.

Bekannte Vorrichtungen zum Regeln der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine machen von der angesaugten Luft oder dem Kraftstoff-Luftverhältnis der Maschine als Regelfaktor Gebrauch, um die Neigung der Leerlaufdrehzahl zu unterdrücken, sich stark auf eine schnelle Änderung in der Maschinenlast ansprechend zu ändern. Bei bekannten Vorrichtungen ist eine Hilfsluftzuführungseinrichtung oder eine Kraftstoffsteuereinrichtung vorgesehen, um die Menge dieser Fluidsubstanzen zu steuern und dadurch einer Änderung der Leerlaufdrehzahl entgegen zu wirken.

Aufgrund der langsamen Ansprechcharakteristik, die den Luft- und Kraftstoffregelvorrichtungen eigen ist, können die bekannten Leerlaufdrehzahlregelvorrichtungen kein effektives zusätzliches Ausgangsdrehmoment liefern, bis die Drehzahl der Maschine beträchtlich auf einen niedrigen Wert abgesunken ist, so daß diese bekannten Vorrichtungen nicht in zufriedenstellender Weise schnellen Änderungen in der Last der Maschine entgegenwirken. Wenn weiterhin das Kraftstoff-

Luftverhältnis der Maschine in einer geschlossenen Regelschleife geregelt wird, um die Abgabe an Schadstoffen herabzusetzen, würde eine übermäßig große Anzahl von Regelparametern der bekannten Leerlaufdrehzahlregelvorrichtungen die Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses mit geschlossener Regelschleife stören, was dazu führen würde, daß die zuletzt genannte Regelung über und unter einen optimalen Wert pendeln oder schwingen würde.

Durch die Erfindung sollen daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlregelung geschaffen werden, die auf sich schnell ändernde Maschinenbetriebsverhältnisse schnell ansprechen.

Das wird dadurch erreicht, daß der Zündzeitpunkt der Maschine im Leerlauf nach Maßgabe des Ausmaßes einer Änderung der ' Leerlaufdrehzahl der Maschine gesteuert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine wird festgestellt, ob sich die Maschine im Leerlauf befindet, wird die Stärke einer Änderung der Drehzahl der Maschine aufgenommen, wenn der Leerlauf festgestellt wurde, und wird der Zündzeitpunkt der Maschine als Funktion der aufgenommenen Stärke der Änderung der Drehzahl der Maschine in eine Richtung zur Abnahme der Stärke der anschließend auftretenden Maschinendrehzahländerungen nachgestellt. .

Vorzugsweise wird ein Bezugswert der Maschinendrehzahl als Funktion eines oder mehrerer Maschinenbetriebsparameter gebildet und eine Abweichung der Maschinendrehzahl vom Bezugswert ermittelt, um eine Änderung des Zündzeitpunktes nach Maßgabe der ermittelten Abweichung der Maschinendrehzahl zu bewirken.

(Bei einem wetieren bevorzugten Ausfilhrungstieispiel der Er-'findung wird in vorteilhafter Weise ein Computer verwandt, j Der Mikrocomputer wird so programmiert, daß er die folgenden Programmschritte ausführt:

a) Bildung eines Zündwinkelbezugswertes als Funktion der ; in die Maschine angesaugten Luftmenge,

b) Aufnahme der Stärke der Änderung der Maschinendrehzahl, wenn der Leerlauf festgestellt wurde,

c) Bildung eines Zündkorrekturwinkelwertes als Funktion der Stärke der Maschinendrehzahländerung nach Maßgabe einer bestimmten Übertragungsfunktion,

d) arithmetisches Kombinieren des Winkelbezugswertes und des Winkelkorrekturwertes, um einen kombinierten Winkelwert zu ermitteln,

e) Bewirken einer Zündung an einem Zündvorstellwinkel als Funktion des kombinierten Winkelwertes.

Die Steuerung des Zündzeitpunktes gemäß der Erfindung wird weiterhin in vorteilhafter Weise in einer Kombination mit einer Zusatzluftzuführ-Steuervorrichtung verwandt, die Zusatzluft der Maschine als Funktion der Maschinendrehzahländerung zuführt, um eine kombinierte Wirkung auf die Abnahme der Neigung der Maschine auszuüben, ihre Drehzahl als Folge einer schnellen Änderung der Maschinenlast zu ändern.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels

der erfindungsgemäßen Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit Funkenzündung und Kraftstoffeinspritzung,
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Fig. 2 das Hardware-Programm des in Fig. 1 dargestellten Mikrocomputers,

Fig. 3 das Flußdiagramm des Hauptprogramms,das dem Mikrocomputer in Fig. 1 zugeordnet ist,

Fig. 4 im einzelnen das Zündzeitpunkt-Steuerprogramm in Fig. 3»

Fig. 5 in einer graphischen Darstellung die in einem Speicher des Mikrocomputers in Form einer Tabelle gespeicherte Übertragungsfunktion, die die Beziehung zwischen der Maschinenkühlmitteltemperatur und der Bezugsmaschinendrehzahl mit dem Drehmomentwandler und

der Klimaanlage als Parameter beschreibt,

Fig. 6 und 7 graphische Darstellungen von Ubertragungs-

funktionen, von denen jede die Beziehung zwischen der Maschinendrehzahländerung und

dem Zündvorstellkorrekturwinkel zur Regelung der Leerlaufdrehzahl zeigt,

Fig. 8 eine Darstellung im einzelnen des in Fig.3 · angegebenen Programms zum Steuern der

Hilfsluftzuführung,

Fig. 9 in einer graphischen Darstellung eine Über-

f ί tragungsfunktion, die im Rechnerspeicher in ^f _r Form einer Tabelle gespeichert ist, die die j Beziehung zwischen der Maschinenkühlmittel-

temperatur und einer Steuervariablen beschreibt, die dazu verwandt wird, das Nutz- oder Tastverhältnis der Hilfluftsteuerung

: beim Anlassen der Maschine vorzugeben,

Fig. 10 in einer graphischen Darstellung eine Übertragungsfunktion, die im Rechnerspeicher in

Form einer Tabelle gespeichert ist, die die Beziehung zwischen der Maschinendrehzahländerung und dem Korrektursteuernutzverhältnis für die Hilfsluft beschreibt, 20

Fig. 11 in einer graphischen Darstellung eine Übertragungsfunktion, die im Rechnerspeicher in Form einer Tabelle gespeichert ist, die die Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur der Maschine und dem Bezugssteuernutzverhält-

nis für die Hilfsluft beschreibt, um zu bestimmen, ob das Verhältnis in einem annehmbaren Bereich liegt, und

Fig. 12 und 13 die Ergebnisse von Versuchen zur Bestätigung der Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung gegenüber herkömmlichen Leerlaufdrehzahlregelvorrichtungen, bei denen der Regelfaktor nur die zusätzlich zugeführte Hilfsluft ist.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung dargestellt, die zum Zweck der Beschreibung in eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-

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einspritzung eingebaut ist. Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei darin, die Leerlaufdrehzahl der Maschine da-. durch zu regeln, daß der Zündzeitpunkt optimiert wird, so daß Änderungen in der Leerlaufdrehzahl innerhalb eines annehmbaren Bereiches bei sich ändernden Arbeitsverhältnissen gehalten werden. Die Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung enthält vorzugsweise eine Hilfsluftzuführeinrichtung, die zusätzliche Luft der Maschine über eine Leitung zuführt, die das Drosselventil des Maschinenhauptluftansaugkanals umgeht. Wie es später im einzelnen beschrieben wird, wird die Hilfsluftzuführeinrichtung in einer Kombination mit der Steuerung des Zündzeitpunktes für die Regelung der Leerlaufdrehzahl gesteuert, um die Änderungen in der Leerlaufdrehzahl auf einen schmaleren Bereich weiter einzuschränken.Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können weiterhin in gleicher Weise bei Brennkraftmaschinen mit Vergaser angewandt werden, während weiterhin die Hilfsluftzuführeinrichtung durch eine Einrichtung ersetzt werden kann, die die Drosselöffnung des Hauptansaugluftkanals steuert.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird eine Viertakt-Brennkraftmaschine 10 mit Funkenzündung mit angesaugter Luft über ein Luftfilter 11 durch den Hauptluftansaugkanal 13 versorgt, in dem ein Luftsctrömungsmesser 12 und ein Drosselventil 16 stromaufwärts vom Ansaugkrümmer 14 angeordnet sind, der mit Solenoid betätigten Kraftstoffeinspritzventilen 15 versehen ist.

Die angesaugte Hauptluftmenge der Maschine 10 wird durch yj das Drosselventil 16 gesteuert, das auf das vom Fahrer bediente, nicht dargestellte Fahrpedal anspricht, während die Kraftstoffmenge durch die Einspritzventile 15 auf Kraftstoffsteuerimpulse von einem Mikrocomputer 20 ansprechend gesteuert wird.

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j Am Mikrocomputer 20 liegen ein die Maschinendrehzahl angebender Parameter N in Form von Impulsen von einer elektromagnetischen Aufnehmereinrichtung 21, die im Zündverteiler 24 angeordnet ist,und ein Ansaugluftparameter AFM vom Luftströmungsmesser 12 als Grundeingangsparameter für die elektronische Steuerung der Kraftstoffmenge, die in bekannter Weise eingespritzt wird. Der Mikrocomputer 20 wird gleichzeitig mit einem Aufwärmsignal THW von einem Thermistorsensor 22 für die Kühlmitteltemperatur versorgt, um die Kraftstoffmenge zusätzlich zu steuern. Zum Zwecke der Steuerung der Leerlaufdrehzahl liegen am Mikrocomputer 20 weitere Signale einschließlich eines Drosselstellungssignals von einem Drosselsensor 17, das angibt, daß das Drosselventil 16 ganz oder nahezu vollständig geschlossen oder vollständig offen ist, eines EIN-AUS-Signals AC, das den Betriebszustand der in ein Fahrzeug eingebauten Klimaanlage von einem Netzschalter 23 angibt, eines Maschinenanlassersignals STA, eines Drehmomentwandler-Positionssignals TQ, das die neutrale Stellung oder die Leerlaufstellung und den Antriebsbereich eines automatischen Getriebes angibt, und eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals SPD von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 29.

Die Hilfsluftzuführeinrichtung 30 umfaßt ein membranbetätigtes Ventil 30a mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung 4-1 und 42, die über Bypaßleitungen 18 und 19 mit dem Hauptansaugkanal 13 an Stellen jeweils stromaufwärts und stromabwärts vom Drosselventil 16 verbunden sind. Das Hilfsluftsteuerventil 30a umfaßt eine Membran 33, die zwischen Ventilgehäusen 31 und 32 angeordnet ist, um eine obere Kammer 37 und eine untere Kammer 38 zu bilden, und wird durch eine Druckfeder 39 zwangsweise dazu gebracht, ein Ventilelement 35, das damit über einen Schaft 34 gekoppelt ist, in eine Richtung vom Ventilsitz 36 weg zu bewegen, um dadurch den

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Luftstrom durch die Einlaß- und die Auslaßöffnung 41,42 zu erhöhen. Das Ventilelement 35 hat die Form eines Nadelventils, das seinerseits durch eine Druckfeder 43 gegen den Ventilsitz 36 mit einer relativ kleinen Rückführungskraft gedrückt wird, die der Druckfeder 39 entgegenwirkt. Die Membran 33 ist in Ventilöffnungsrichtung auf eine Zunahme im Absolutdruck in der oberen Kammer 37 und in Ventilschi ießrichtung auf eine Abnahme im Absolutdruck ansprechend verschiebbar. Das Ventil 30a ist so aufgebaut, daß der der Maschine 10 zusätzlich gelieferte Luftstrom sich exponentiell als Punktion der Verschiebung des Ventilelementes 35 von der untersten Stellung in Fig. 1, die durch ein Element 44 bestimmt ist, in eine angehobene Stellung ändert.

Die untere Kammer 30 steht mit dem Eingang 41 über eine Öffnung 46 in Verbindung, die im Element 44 ausgebildet ist, in dem der Schaft 44 gleitend verschiebbar gelagert ist, während die obere Kammer 37 mit einer Ansaugmündung 48 des Hauptansaugkanals 13 stromaufwärts vom Drosselventil 16 über eine Leitung 47 und mit dem Ansaugkrümmer 14 über eine Drossel 50 in einer Leitung 49 in Verbindung steht. In der Leitung 47 befindet sich das Ventilelement 51 eines solenoidbetätigten Schaltventils 52, um den Absolutdruck in der oberen Kammer 37 auf ein impulsbreitenmoduliertes Steuersignal vom Mikrocomputer 20 ansprechend zu steuern.

In praktischer Hinsicht ist erfindungsgemäß der Maschinendrehzahlsensor 21 bezüglich eines Zahnrades 21a, das so angebracht ist, daß es sich mit der Kugelwelle der Maschine dreht, so angeordnet, daß er einen Impuls für jeden Kurbelwellenwinkel von 30° erzeugt. Der Zündverteiler 24 ist so ausgebildet, daß er die Hochspannung auf die Zünd-

; kerzen 25 verteilt, die durch eine Zündeinrichtung 2β er-ί zeugt wird, wenn an dieser ein Zündsteuersignal vom Mikro-, computer 20 liegt, das den Zeitpunkt und die Dauer eines Stromes wiedergibt, der in der Primärwicklung der darin enthaltenen Zündspule fließt= Der Netzschalter 23 für die Klimaanlage ist so ausgebildet, daß er eine solenoidbe- : tätigte Kupplung 27 betätigt, die einen Kompressor 28 mit der Ausgangswelle der Maschine 10 koppelt, wenn die Klimaanlage angeschaltet ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 29 nimmt die Umfangsgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades auf und erzeugt Impulse, die in der Frequenz der Geschwindigkeit proportional sind.

Die Hardware des Mikrocomputers 20 ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Der Mikrocomputer 20 ist von herkömmlicher Bauart mit einer Zentraleinheit 100, die mit den verschiedenen Einheiten über ein gemeinsames Vielfachleitersystem 150 in Wechselwirkung tritt. Ein Eingangszähler 101 empfängt die Maschinendrehzahlimpulse vom Maschinendrehzahlsensor 21 und liefert der Zentraleinheit 100 ein digitales Wort N für die Maschinendrehzahl, indem er Taktimpulse über das Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgend empfangenen Eingangsimpulsen zählt, und liefert weiterhin eirer Unterbrechungssteuereinheit 102 ein Unterbrechungsbefehlssignal synchron mit jeder Umdrehung der Kurbelwelle der Maschine, damit die Einheit 102 ein Unterbrechungssignal der Zentraleinheit über das gemeinsame Vielfachleitersystem 150 liefert.

Ein Eingangsteil 103 enthält Analogdigitalwandler und MuI-7c tiplexer, um die verschiedenen analogen Eingangssignale THIi, AFM, AC, TQ, STA und SPD in die entsprechenden digitalen Wörter umzuwandeln und diese Wörter über den Multiplexer und den gemeinsamen Vielfachleiter 150 an die Zentraleinheit zu legen.

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Ein₍ ^; Speicher 106 mit direktem Zugriff wird konstant über eine Batterie 60 nach einer Spannungsstabilisierung über eine Stabilisierungsversorgungsschaltung 105 mit Energie versorgt, so daß er als nicht löschbarer Batteriesicherheitsspeicher arbeitet. Die anderen Schaltungen des Mikrocomputers werden über eine andere Spannungsstabilisierungsschaltung 104 von derselben Batterie über den Zündschalter 61 der Maschine mit Energie versorgt. Weitere Speicher 107 mit direktem Zugriff, die als löschbare Speicher arbeiten,und der nicht löschbare Speicher 106 mit direktem Zugriff dienen als Speicherplätze zum kurzzeitigen Speichern der Zwischenergebnisse der verschiedenen Rechenvorgänge. Ein Festspeicher 108 speichert das Programm zum Ausführen der verschiedenen Funktionen gemäß der Erfindung.

Ein Zeitgeber 109 enthält eine Taktsignalquelle und einen Zähler, der so angeordnet und ausgebildet ist, daß er das Zählen der Taktimpulse zum Messen des Ablaufes der Zeit,die für die verschiedenen Rechenfunktionen notwendig ist, in Gang setzt, und liefert der Zentraleinheit 100 und der Unterbrechungssteuereinheit 102 den Taktimpuls und ein zeitlich gesteuertes Unterbrechungssignal jeweils.

Die digitalen Ausgangssignale von der Zentraleinheit 100 liegen an Ausgangsschaltungen 110,112 und 113» die jeweils den Kraftstoffeinspritzern 15, dem Hilfsluftsteuerventil 52 und der Zündeinrichtung 26 zugeordnet sind. Jede Ausgangsschaltung enthält ein Sperrglied zum Speichern des Ausgangssignals von der Zentraleinheit und einen programmierbaren Zähler zum Zählen der Taktimpulse vom Zeitgeber 109 für ein Zeitintervall, das durch das gesperrte Ausgangssignal der Zentraleinheit bestimmt ist, sowie einen Leistungstransistor, über den das Ausgangssignal des Zäh-

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ler$ der zugehörigen Einrichtung zugeführt wird. Die in der Ausgangsschaltung 110 gesperrten Daten geben insbesondere j die Kraftstoffmenge wieder, die in eine entsprechende Brei- ; te eines Kraftstoffeinspritzimpulses umgewandelt wird. Die

in der Ausgangsschaltung 112 gesperrten Daten geben ein optimales Tastverhältnis D der Impulse für die beste Leer- ^: laufdrehzahlsteuerung wieder, das am solenoidbetätigten Ventil 52 liegt, während die in der Schaltung 113 gesperrten Daten den Vorstellwinkel θ wiedergeben, der bewirkt, daß eine Zündung zum optimalen Zeitpunkt für die beste -j 5 Le er lauf steuerung auftritt.

In Fig. 3 sind die Hauptprogramme dargestellt, die im Festspeicher 108 gespeichert sind und durch die der Mikrocomputer 100 angewiesen wird, die verschiedenen Rechenvorgänge auszuführen. Die Hauptprogramme enthalten ein Einleitungsprogramm, das auf die Betätigung des Zündschalters 61 ansprechend beginnt, die verschiedenen Steuerdaten einzuleiten. Anschließend wird das Dateneingabeprogramm 200 ausgeführt, bei dem die Maschinenarbeitsparameter, die im Vorhergehenden beschrieben wurden, und v/eitere notwendige Daten (Außenluftdruck, Umgebungstemperatur usw.) in den zugehörigen Speicher mit direktem Zugriff eingeschrieben werden, um die Maschine 10 mit einem möglichst wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch mit möglichst geringen Abgasemissionen und ^mi"fc einer möglichst kleinen Änderung in der Leerlaufdrehzahl zu betreiben. Ein Zündsteuerprogramm 300 folgt anschließend, um den optimalen Vorstellwinkel für die bestmögliche Regelung der Leerlaufdrehzahl in der im folgenden beschriebenen Weise festzulegen. Das Programm enthält vor-

7E zugsweise ein Hilfsluftsteuerprogramm 400, um die optimale Menge an Hilfsluft für die bestmögliche Leerlaufdrehzahlregelung zu bestimmen. Anschließend wird ein Kraftstoffeinspritzsteuerprogramm 500 ausgeführt, um die optimale Kraft-

stoffmenge zu bestimmen, die für die Arbeit der Maschine unter verschiedenen Verhältnissen angemessen ist. Die Programme 200 bis 500 werden in wiederholter Abfolge ausgeführt.

<jq Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Leerlaufdrehzahl der Maschine durch das Zündsteuerprogramm 300 geregelt, das im einzelnen in Fig.4 dargestellt ist. Das Zündsteuerprogramm 300 wird im Programmschritt 301 durch das Lesen der verschiedenen Daten

^c einschließlich der Maschinendrehzahl N, der angesaugten Luftmenge Q, der Kühlmitteltemperatur THW, dem Maschinenanlaßparameter STA, den Daten AC für den Status der Klimeanlage und die Drosselpositionsdaten aus dem Speicher mit direktem Zugriff begonnen, in den diese Daten im Dateneinga-

2Q . beprogramm 200 eingeschrieben worden sind. Im Programmschritt 302 bestimmt die Zentraleinheit 100 einen Grundzündwinkel Obsc, der bezüglich des oberen Totpunktes vor-.eilt, indem ein bestimmter Ausdruck als Funktion von (Q/Ni,Ni) dadurch berechnet wird, daß eine Grundzündtabelle

pe des nicht löschbaren Speichers 106 mit direktem Zugriff nach dem bekannten Tabellennachschlagverfahren ausgelesen wird, wobei Ni ein Mittelwert für vier Maschinendrehzahlwerte ißt, die bei jedem Winkel von 30° der Kurbelwelle für ein Intervall von 120° erhalten werden.

Im Programmschritt 303 wird ein Korrekturvorstellwinkel Qc abgeleitet, indem eine Korrekturvorstellwinkeltabelle vom Speicher 106 mit direktem Zugriff als Funktion der verschiedenen Maschinenbetriebsparameter gelesen wird, um den abgeleiteten Korrekturwinkel zum Grundvorstellwinkel in einem späteren Programmschritt zu addieren.

In den nachfolgenden Programmschritten 304,305 und 306 bestimmt die Zentraleinheit 100, ob die Maschine 10 im

Leerlauf arbeitet, indem im Schritt 304 geprüft wird, ob die Kühlmitteltemperatur den oben bestimmten Wert hat, im Schritt 305 geprüft wird, ob das Drosselventil vollständig oder nahezu vollständig geschlossen ist und in dem im Schritt 306 geprüft wird, ob die Fahrzeuggeschwiridigkeit unter einem 2 km-Wert liegt. Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird der Programmschritt 307 ausgeführt, in dem der Korrekturwinkel Oisc für den Leerlaufbetrieb gleich Null gesetzt wird. Anschließend wird der Grundzündwinkel Qbsc zu den Korrekturwinkeln Qc und Gisc addiert, um im Programmschritt 308 einen Ausgangszündzeitpunkt θ zu erhalten. Im Schritt 309 wird der Ausgangszündzeitpunkt θ zur Zündausgangsschaltung 113 übertragen, um zu bewirken, daß eine Zündung bei dem Winkel θ auftritt.

Wenn die Maschine im Leerlauf arbeitet, ist die Entscheidung an jedem Programmschritt 304, 305 und 306 positiv und wird der Programmschritt 310 ausgeführt, um einen Bezugsmaschinendrehzahlwert Nr als Funktion der Kühlmitteltemperaturdaten THVi, der Drehmomentwandler status daten TQ (neutraler Bereich oder Antriebsbereich) und der Klimaanlagenstatusdaten AC von einer Nachschlagtabelle abzuleiten, die die Beziehung beschreibt, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Anschließend wird ein Programmschritt 311 ausgeführt, um einen Unterschied AN zwischen der gegebenen Bezugsmaschinendrehzahl Nr und dem Wert der mittleren Maschinendrehzahl Ni zu bilden. Die Drehzahldifferenzdaten ΛN werden im Programmschritt 312 dazu benutzt, Korrekturdaten Qisc für den Zündzeitpunkt im Leerlauf aus Tabellen abzuleiten, die die optimalen Beziehungen für den Maschinenleerlauf zwischen dem Korrekturvorstellwinkel und der Abweichung ΛN der Maschinendrehzahl beschreiben, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Die Beziehung, die in Fig. 6 mit einer ausgezogenen Linie a dargestellt ist, ist in einer Tabelle gespeichert, die dann benutzt wird, wenn die Abweichung der Maschinendrehzahl einen positiven oder einen ncga-

tiven Wert einnimmt. Die andere, durch unterbrochene Linien "b dargestellte Beziehung dargestellte Beziehung wird in einer separaten Tabelle gespeichert, die für die Vorstellwinkelkorrektur nur dann verwandt werden kann, wenn die Drehzahlab-■weiehung einen positiven Wert einnimmt. Auf den Programmschritt 312 folgen nacheinander die Programmsehritte 308 und 309» um zu bewirken, daß eine Zündung an dem Vorstellwinkel auftritt, der im Programmschritt 308 optimiert wurde.

Die Korrekturwinkeldaten öisc für den Leerlauf können auch von verschiedenen Tabellen a und b in Fig. 7 abgeleitet werden, in der Qisc als Funktion der Drehzahlabweichung dN im Bereich zwischen -30 Upm bis + 30 Upm abgeleitet wird, ein Bereich, der schmaler als der Bereich von -100 Upm bis +100 Upm in Fig. 6 ist, wobei dN eine Maschinendrehzahlabweichung zwischen dem unmittelbar vorhergehenden Wert N(i-1) der Maschinendrehzahl und dem letzten Wert Ni der Maschinendrehzahl wiedergibt. Die aufgelistete Beziehung in Fig. 7 kann wirksam dazu benutzt werden, eine Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung so auszubilden daß sie mit hoher Geschwindigkeit auf eine schnelle Änderung der Maschinendrehzahl anspricht, um die Amplitude der Änderung der Drehzahl zu begrenzen. In diesem Fall werden die Programmschritte 310, 311 und 312 durch die Programmschritte 311a und 312a ersetzt.

Durch eine Optimierung des Zündzeitpunktes während des Leerlaufs der Maschine ergibt sich gemäß der Erfindung der Vorteil, daß die Änderung in der Maschinendrehzahl unter einen annehmbaren Wert bei verschiedenen Maschinenbetriebsverhältnissen gedrückt wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Steuerprogramm 400 für die Zuführung der Hilfsluft zusätzlich zur Zündzeitpunktsteuerung während der Maschinen-

leerlaufzeiten nach dem in Fig. 8 dargestellten Flußdiagramm ausgeführt. Im Programms ehr itt 401 liest die Zentraleinheit 100 Eingangsdaten einschließlich der Kühlmitteltemperatur THW, des Status AC der Klimaanlage, des Arbeitsstatus des Drehmomentwandlers TQ, der Maschinenanlaßdaten STA und der Maschinendrehzahl N vom Eingangsteil 103 sowie das Luftsteuernutz- oder -tastverhältnis D(i-1), das in einem vorhergehenden Rechnerarbeitszyklus abgeleitet und im nicht löschbaren Speicher gespeichert wurde, sowie das Grundkorrekturtast- oder -nutzverhältnisAübsc für die Luftsteuerung.

Wenn das Maschinenanlaßsignal STA vorliegt, werden die Tastverhältnisdaten D(i-1) für die Luftsteuerung, die beim letzten Maschinenbetrieb verwandt wurden, als ungeeignet zurückgewiesen, und übersetzt die Zentraleinheit 100 die Kühlmitteltemperaturdaten nach einer Übertragungsfunktion F(t) in Fig. 9, um Anfangstastverhältnisdaten abzuleiten. Im Programmschritt 402 bestimmt die Zentraleinheit einen Bezugswert oder einen untersten Wert des kleinsten Tastverhältnisses Dmino unter Verwendung der Übertragungsfunktion F(t).

Im programmschritt 404 prüft die Zentraleinheit 100, ob das Grundkorrekturtastverhältnis -Dbsc innerhalb eines bestimmten normalen Bereiches liegt. Wenn beispielsweise die Batterie 60 zum Wideraufladen oder zum Austausch herausgenommen ist, geht der gespeicherte Inhalt des nicht löschbaren Speichers 106 mit direktem Zugriff vollständig verloren, so daß im Programmschritt 404 die Entscheidung negativ ist und im Programmschritt 405 der Wert /VDbsc vorbereitet wird, indem ein Anfangswert _^Dbsco aus dem löschbaren Speicher 108 herausgelesen wird. Wenn es sich herausstellt, daß die Grundkorrekturdaten /\Dbsc innerhalb des normalen Bereiches liegen, folgt ein Programmschritt 406, um zu prüfen, ob die Maschine in einem stabilen Leerlauf arbeitet, in dem Änderungen in den verschiedenen Maschinenbetriebsverhältnissen ein-

schließlich der Betriebsverhältnisse der Klimaanalge des Drehmomentwandlers, der Kühlmitteltemperatur und der Maschinendrehzahl aufgenommen und mit einem Satz bestimmter Verhältnisse für einen stabilen Leerlauf verglichen werden,, ! Wenn eine der Bedingungen für einen stabilen Leerlauf erfüllt istp geht die Zentraleinheit auf einen Programmschritt 1407 überρ um das vorhergehende Tastverhältnis D(i-1) auf D(i"-1) nur dann zu ändern«, wenn die wahrgenommene erfüllte Bedingung für den stabilen Leerlauf einem Zustand entspricht^ in dem sich der Drehmomentwandler in der neutralen Stellung befindet und die Klimaanlage nicht arbeitet«

Im Programmschritt 408 wird das vorhergehende Tastverhältnis D(i=1) als Bezugstastverhältnis Drd benutzt, um ein Grund-Rorrekturtastverhältnis ,ADbsc = Drd - Dmino - /^H1 zu berechnen_s wobeiÄH1 eine Konstante wiedergibt? so daß der Unterschied zwischen Drd und Dmino gleich der Konstanten /\H1 wird ρ und die Grundkorrokturtlaton ADbcc auf einen neuen Wert korrigiert werden» Die korrigierten Daten ,,/\Dbsc werden dann im Programmschritt 409 im Speicher 106 mit direktem Zugriff gespeicherte

Anschließend an die Programmschritte 405 und 409 oder anschließend an den Programmschritt 406? falls dessen Entscheidung negativ ist, wird der Programmschritt 410 ausgeführt, um den WertÄ,Dnsc aus dem Speicher 106 mit direktem Zugriff auszulesen und ein maximales Tastverhältnis Dmax oder ein minimales Tastverhältnis Dmin abzuleiten, die für Grundarbeitsverhältnisse optimiert werden₉ bei denen der Drehmomentwandler sich in der neutralen Stellung befindet und die Klimaanlage abgeschaltet ist. Das erfolgt dadurch^ daß berechnet wird, Dmin = Dmino * ADbsc und Dmax - Dmin + Altes, wobei ΔΗ2 eine Konstante ist

Die Werte des maximalen und minimalen Tastverhältnisses v?erden in einem Programmschritt 411 auf optimale Werte in Abhängigkeit von der Stellung des Drehmomentwandlers und dem Arbeitszustand der Klimaanlage optimiert und weiter als Funktion der Kühlmitteltemperatur korrigiert, wie es in Fig. 11 dargestellt ist.

Im Schritt 412 wird der DrehzahlunterschiedΛ.Ν zwischen der Bezugsdrehzahl Nr vom Schritt 310 in Fig. 4 und der letzten Maschinendrehzahl N gebildet.

Der Absolutwert des UhterschiedesÄN dient im Schritt 413 dazu, ein entsprechendes Korrekturtastverhältnis AD aus der Nachschlagtabelle entsprechend einer Übertragungsfunktion abzuleiten, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist. Der KorrekturwertAD wird arithmetisch mit dem vorhergehenden Tastverhältnis D (i-1) kombiniert, das im Schritt 401 aus dem Speicher ausgelesen wurde, indem berechnet wird: D = D(i-1) - _iD, wenn /VN größer als Null ist, oder D = D(i-1) + A-D, wenn /In gleich oder kleiner als Null ist.

Das Tastverhältnis D, das im Schritt 413 korrigiert wurde, wird Aveiterhin im Schritt 414 auf irgendeine Änderung in den Arbeitsverhältnissen des Drehmomentwandlers und der Klimaanlage ansprechend korrigiert, um ein Hinauslaufen der Drehzahl der Maschine zu unterdrücken, das anderenfalls die Folge derartiger Maschinenlaständerungen sein könnte.

Im Programmsehritt 415 prüft die Zentraleinheit 100, ob das im Schritt 414 abgeleitete Tastverhältnis D in den Bereich zwischen Dmin und Dmax fällt, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Wenn entweder der kleinste oder der größte Wert überschritten wird, wird das Tastverhältnis D = Dmin oder Dmax jeweils im Programmschritt 416 gesetzt. Auf die Programm-

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schritte 415 und 416 folgt der Programmsehritt 417, um das Tastverhältnis D im Speicher 106 mit direktem Zugriff als D(i-1) zu speichern, worauf anschließend ein Programmschritt 418 folgt, iim die Tastverhältnisdaten D der Luftsteueraus gangs schaltung 112 zuzuführen, und damit das Luftsteuerventil 52 anzusteuern.

Fig. 12 zeigt die stabile Leerlaufdrehzahlcharakteristik gemäß der Erfindung, wobei sowohl der Zündzeitpunkt als auch die Hilfsluft unter Verwendung der Charakteristik b in Fig» 6 gesteuert werden, zum Vergleich mit der entsprechenden Charakteristik einer bekannten Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung, bei der nur die Hilfsluft als Steuerfaktor herangezogen wird» Wie es durch die Wellenform B dargestellt ist, variiert die Amplitude der Leerlaufdreh-Zahlabweichung Δ N gemäß der Erfindung mit dem Leerlaufkorrekturvorstellwinkel Qisc, der durch die Wellenform C wiedergegeben ist, in günstiger Weise im Vergleich mit der Wellenform A, die die bekannte Vorrichtung liefert. Fig. 13 zeigt eine Darstellung der Übergangsfunktion gemäß der Erfindung, die eine kombinierte Steuerung des Zündzeitpunktes und der Hilfsluft mit der Charakteristik b verwendet im Vergleich mit einer entsprechenden Übergangsfunktion bei einer bekannten Vorrichtung auf eine Zunahme der Maschinenlast ansprechend infolge der Arbeit der Servolenkung» Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, ist das Ausmaß der Drehzahlabweichung gemäß der Erfindung, das durch die Wellenform B wiedergegen ist, auf etwa die Hälfte des Wertes bei der bekannten Vorrichtung,wiedergegeben durch die Wellenform A aufgrund des Korrekturwinkels Qisc herabgesetzt, der dem Lastübergang schnell entgegenwirkt.

Claims

NIPPOKDENSG CO.,LTD., Kariya-shi, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln· der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine

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PATENTANSPRÜCHE:

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Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrelhzahl einer Brennkraftmaschine, bei dem festgestellt -wird, wann sich die Maschine im Leerlauf tief indet, und die Amplitude der Änderung der Drehzahl der Maschine auf die Wahrnehmung des Leerlaufbetriebes ansprechend aufgenommen wird, ·

dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkt der Maschine als Funktion der aufgenommenen Amplitude der Maschinendrehzahländerung in eine Richtung zur Abnahme der Amplitude der anschließend auftretenden Maschinendrehzahländerungen nachgestellt wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Maschinendrehzahländerung dadurch aufgenommen wird, daß einer oder mehrere Maschinenbetriebsparameter aufgenommen werden, daß ein > _; Bezugsmaschinendrehzahlwert als Funktion des einen oder der mehreren aufgenommenen Maschinenbetriebsparameter festgelegt wird, daß der augenblickliche Wert der Drehzahl der Maschine aufgenommen wird, und daß die Abweichung des aufgenommenen augenblicklichen Maschinendrehzahlwertes vom Bezugsmaschinendrehzahlwert

aufgenommen wird. ^;
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Amplitude der Maschinendrehzahländerung dadurch ; aufgenommen wird, daß der augenblickliche Wert der Drehzahl der Maschine in wiederholten Intervallen auf- ;. genommen wird und der Unterschied zwischen den augenblicklichen Maschinendrehzahlwerten ermittelt wird, die an den aufeinanderfolgenden Intervallen aufgenommen wurden.

·
4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoff-Luftverhältnis der Maschi- _: ne als Funktion der aufgenommenen Maschinendrehzahl- änderung in eine Richtung zur Abnahme der Amplitude '.

der anschließend auftretenden Maschinendrehzahländerun- ['

gen gesteuert wird. ■
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufzustand dadurch wahrgenommen wird, daß festgestellt wird, wann die Maschine warmgelaufen ist, daß das Drosselventil der Maschine vollständig offen ist und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, das von der Maschine ange-

f · Ct *

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[trieben wird, unter einem vorbestimmten Wert liegt, 'und daß der Zündzeitpunkt nachgestellt wird, wenn der Leerlaufzustand wahrgenommen wird, indem ein Korrekturvorstellwinkel als Funktion der aufgenommenen Amplitude der Maschinendrehzahländerung entsprechend einer vorbestimmten Übertragungsfunktion abgeleitet wird, die die Beziehung·zwischen der Amplitude und der Stärke der am Zündzeitpunkt der Maschine auszuführenden Korrektur wiedergibt,und indem der Zündzeitpunkt nach Maßgabe dieses Korrekturvorstellwinkels nachgestellt wird.
6.
7.

Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Maschine einen Luftströmungsmesser zum Messen des Lüftstromes, der durch den Luftansaugkanal zur Maschine eingeführt wird, einen Maschinendrehzahlsensor zum Aufnehmen des augenblicklichen Wertes der Drehzahl der Maschine, und eine Sensoreinrichtung für die Maschinenbetriebsparameter aufweist, um die Maschinenbetriebsparameter zu überwachen, die den Leerlaufzustand der Maschine angeben,·

gekennzeichnet durch einen Mikrocomputer (20), der so programmiert is't, daß er die folgenden Programmschritte ausführt:

a) Bilden eines Bezugszündwinkelwertes als Funktion der Ausgangssignale des Luftströmungsmessers (12) und des Maschinendrehzahlsensors (21),

b) Aufnehmen der Amplitude der Änderung des wahrgenommenen Maschinendrehzahlwertes auf das Vorliegen der den Leerlauf anzeigenden Maschinenbetriebsparameter,

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c) Bilden eines Zündkorrekturwinkelwertes als Funktion der aufgenommenen Amplitude der Maschinendrehzahländerung entsprechend einer vorbestimmten Übertragungsfunktion,

d) arithmetisches Kombinieren des Bezugwinkelwertes und des Korrekturwinkelwertes, um einen kombinierten Winkelwert zu bilden, und

e) Bewirken, daß die Zündeinrichtung die Maschine an einem Vorstellwinkel zündet, der dem kombinierten Winkelwert entspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Programmschritt (b) ein Bezugsmaschinendrehzahlwert als Funktion der den Leerlauf angebende Maschinenbetriebsparameter nach einer bestimmten Übertragungsfunktion gebildet wird, und daß die Abweichung des aufgenommenen Maschinendrehzahlwertes vom Bezugsmaschinendrehzahlwert als Amplitude der Maschinendrehzahländerung aufgenommen wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Programmschritt (b) der Unterschied zwischen den augenblicklichen Maschinendrehzahlwerten, die an aufeinanderfolgenden Intervallen aufgenommen wurden, als Amplitude der Maschinendrehzahländerung ermittelt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer weiterhin so programmiert ist, daß er die folgenden Programmschritte ausführt:

f) Bilden eines Bezugsluftansaugwertes,

g) Bilden eines Korrekturluftansaugwertes als Funk-

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i)

tion der aufgenommenen Amplitude der Maschinendrehzahländerung,

Kombinieren des Bezugsluftansaugwertes und des Korrekturluftansaugwertes zur Bildung eines kombinierten Luftansaugwertes, und

Ändern des Kraftstoff-Luftverhältnisses als Funktion des kombinierten Luftansaugwertes.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung für die Maschinenbetriebsparameter einen Sensor (22) für die Maschinenkühlmitteltemperatur umfaßt, um die Temperatur der Maschine aufzunehmen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, ■ daß die Sensoreinrichtung für die Maschinenbetriebsparameter eine Einrichtung umfaßt, die die Arbeitsstellung eines Drehmomentwandlers des Fahrzeugs wahrnimmt, und daß die Übertragungsfunktion (Fig.5) die Beziehung zwischen dem Bezugsmaschinendrehzahlwert und der aufgenommenen Maschinentemperatur als Funktion der aufgenommenen Arbeitsposition des Drehmomentwandlers wiedergibt.