DE3311029C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei einer Regelvorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine wird die die Drosselklappe umgehende Ansaugluftmenge anhand der Differenz zwischen der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine und der anhand der Maschinentemperatur ermittelten Soll-Drehzahl N ↓o und zusätzlich unter Berücksichtigung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Die Vorrichtung umfaßt eine Gemisch-Ermittlungseinheit (20) zur Ermittlung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und eine Luftmengen-Berechnungseinheit (21) zur Errechnung eines Grundbetrages der Luftmenge anhand der Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl und zur Korrektur des Grundbetrages anhand des Luft-Brennstoff-Verhältnisses.

Description

Steuersignal S_JCdie Luftmenge einzustellen, die den Zylindern der Brennkraftmaschine durch die Bypass-Leitung 6 zugeführt wird.

Ein Fühler 8 zur Abtastung der Ansaugluftmenge (beispielsweise ein Luftmengenmesser) erzeugt ein Luftmengensignal S₁, das die den Zylindern der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführte Luftmenge angibt.

An den Einlaßöffnungen der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine ist jeweils ein Kraftstoff-Einspritzventil 9 zur Einspritzung einer Kraftstoffmenge entsprechend einem Einspritz-Steuersignal S^-angeordnet.

Ein Sauerstoff-Sensor (beispielsweise ein Zirkon-Sauerstoff-Sensor) ist in dem Auspuffkrümmer 3 angeordnet und erzeugt ein Gemisch-Signal S_n das angibt, ob das Gemisch fett oder mager ist.

Der Sauerstoff-Sensor weist eine solche Charakteristik auf, daß der Spannungsabfall über dem Sensor sich abrupt ändert, wenn die SauerstoitRonzeniräikm in dem Abgas sich relativ zu der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas sich relativ zu der Sauerstoffkonzentration der Umgebungsluft verändert, d.h., wenn das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches über einen bestimmten kritischen Wert ansteigt oder unter diesen Wert absinkt. Im einzelnen erzeugt der Sensor 10 ein hohes Spannungssignal (ungefähr 1 Volt), wenn das Gemisch fett ist und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter den kritischen Wert absinkt, und ein niedriges Spannungssignal (annähernd 0 Volt), wenn das Gemisch mager ist und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis über dem kritischen Wert liegt. Wenn die relative Sauerstoffkonzentration, die bei einem optimalen Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches vorliegt, mit diesem kritischen Wert zusammenfällt, ist es möglich, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis anhand der hohen oder niedrigen Spannungswerte des Signals des Sauerstoff-Sensors zu er-—!Stein, !sr. Falle eines fetten Gemisches liefert der Sensor ein hohes Spannungssignal (H). während er im Fall eines mageren Gemisches ein niedriges Spannungssignal (L) liefert.

Eine Abgas-Rückführungsleitung 11 verbindet das Ansaugrohr 2 mit dem Auspuffkrümmer 3. In der Rückführungsleitung 11 ist ein Rückführungs-Dosierglied oder EGR-Dosierglied 12 angeordnet, mit dem die Abgasmenge, die von dem Auspuffkrümmer durch die Rückführungsleitung in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird, anhand eines Rückführungs-Steuersignals See einstellbar ist Der Aufbau des Dosiergliedes 12 entspricht im wesentlichen dem des Luftmengen-Dosiergliedes 7.

Mit 13 ist eine Zündeinrichtung bezeichnet, die entsprechend einem Zündzeitpunkt-Signal S* eine hohe Zündspannung an jede einzelne der nicht gezeigten, den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Zündkerzen liefert

Ein Drehrahlsensor 14 (beispielsweise ein Kurbelwinkel-Sensor, der immer dann ein Signal liefert, wenn sich die Kurbelwelle um einen bestimmten Winkel gedreht hat) erzeugt ein die Maschinendrehzahl angebendes Drehzahlsignal S₁.

Ein Maschinentemperaturfühler 15 erzeugt ein Temperatursignal St. das die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine angibt.

Eine Berechnungseinheit oder ein Mikrocomputer i6 nimmt verschiedene Signale wie etwa das Luftmengensignal 5* das Drosselklappen-Positionssignal S_h das Drehzahlsignal S₅, das Temperatursignal St und das ein fettes oder mageres Gemisch anzeigende Gemisch-Sienal S_r auf. Die Berechnungseinheit 16 berechnet ver schiedene optimale Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, beispielsweise die einzuspritzende Kraftstoffmenge, die Abgas-Rückführungsmenge und die Zeitpunkte der Kraftstoffeinspritzung und erzeugt verschiedene Steuersignale wie etwa das Einspritz-Steuersignal Sie das Rückführungs-Steuersignal S«· und das Zündzeitpunkts-Steuersignal S₁₀

Die obenerwähnten Funktionen sind bereits als Funktionen einer elektronischen Steuerung für Brennkraft- maschinen bekannt. Zusätzlich hierzu regelt die Berechnungseinheit 16 die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine. Das heißt, die Berechnungseinheit 16 stellt anhand des Drosselklappen-Positionssignals S, fest, ob ein Leerlaufzustand vorliegt oder nicht (im Leerlauf ist

is die Drosselklappe vollständig geschlossen) und erzeugt in Abhängigkeit von dem Drehzahlsignal S₁, dem Temperatursignal St und dem Gemisch-Signal S_r das Luftinerigcü-Stcücrsigna! S_Kzam Einstellen der die Drosselklappe umgehenden Luftmenge.

Nachfolgend soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert werden.

F i g. 2 zeigt nur den hier wesentlichen Teil der Berechnungseinheit 16, der die erfindungsgemäße Regelung der Leerlaufdrehzahl der Maschine betrifft.

In F i g. 2 ist mit 17 eine Drehzahl-Ermittlungseinheit bezeichnet, die anhand des von dem Drehzahlsensor 14 geliefe:'*sn Drehzahlsignals S, die tatsächliche Drehzahl der Brennkraftmaschine berechnet und ein Ist-Drehzahlsignal N erzeugt. Eine Solldrehzahl-Berechnungs- einheit 18 berechnet anhand des Temperatursignals Sr und anderer Signale, die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angeben, die in dem jeweiligen Betriebszustand optimale Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine und erzeugt ein Soll-Drehzahlsignal N₀.

Die neben dem Temperatursignal Sr von der Berechnungseinheit 18 verarbeiteten Signale umfassen beispielsweise ein Anlaß-Signal, das die Betätigung eines Anlaß-Schalters 30 der Brennkraftmaschine anzeigt, und ein Klimaanlagen-Signal, das den eingeschalteten Zustand eines Klimaanlagen-Schalters 31 anzeigt Die optimale Leerlaufdrehzahl beträgt normalerweise 600 U/min, wird jedoch auf einen höheren Wert eingestellt, falls die Kühlmitteltemperatur niedrig ist oder wenn die Maschine angelassen wird oder eine Zusatzeinrichtung (beispielsweise die Klimaanlage) eingeschaltet wird.

Ein Komparator 19 vergleicht das Ist-Drehzahlsignal N mit dem Soll-Drehzahlsignal N₀ und erzeugt ein Differenzsignal Sd, das der Drehzahldifferenz (N₀ — N) entspricht

so Eine Gemisch-Ermittlungseinheit 20 stellt anhuxl des Gemisch-Signals des Sauerstoff-Sensors 10 fest ob das der Brennkraftmaschine zugeführte Gemisch fest oder mager ist und erzeugt ein hohes logisches Signal (H). wenn das Gemisch fett ist und ein niedriges logisches

Signal (L), wenn das Gemisch mager ist

Eine Luftmengen-Berechnungseinheit 21 berechnet einen Grundbetrag der die Drosselklappe umgehenden Luftmenge und korrigiert den Grundbetrag unter Berücksichtigung des logischen H- oder L-Signals der Ge- misch-Ermittlungseinheit 20.

Wenn das Differenzsignal S₀ positiv ist d. h, wenn die ermittelte tatsächliche Leerlaufdrehzahl N kleiner als die berechnete optimale Leerlaufdrehzahl N₀ ist. stellt die Luftmengen-Berechnungseinheit 21 das Luftmen gen-Steuersignal S_K auf einen Wert ein, der eine Erhö hung der unter Umgehung der Drosselklappe durch die Bypass-Leitung durchgelassenen Luftmenge bewirkt Falls das Differenzsignal S_D negativ ist d. h, wenn die

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tatsächliche Leerlaufdrehzahl N über der berechneten Steuersignal zur Erhöhung der Luftmenge, und wenn

idealen Leerlaufdrehzahl N₀ liegt, stellt die Luftmengen- die Ist-Leerlaufdrehzahi N über der Soll-Leerlaufdreh-

Berechnungscinheit 21 das Ausgangssignal S_x auf einen zahl N₀ liegt, liefert die Berechnungseinheit 21 ein Steu- Wert ein, der eine Abnahme der die Drosselklappe um- ersignal zum Senken der Ansaugluftmenge. Ferner wird

gehenden Luftmenge bewirkt. 5 im Falle eines fetten Gemisches der Grundbetrag der

In diesem Fall ist der Grundbetrag der die Drossel- Ansaugluftmenge entsprechend einem vorgegebenen klap£>r umgehenden Luftmenge proportional zu der Faktor oder negativen Summanden verringert, während Differenz zwischen der Soll-Drehzahl N₀ und der Ist- im Fall eines mageren Gemisches der Grundbetrag entDrehzahl N oder zu dem integrierten Wert der Diffe- sprechend einem vorgegebenen Faktor oder positiven renz zwischen N₀ und N oder zu der Surifme aus dem io Summanden erhöht wird. Somit wird die den Zylindern Momentanwert und dem integrierten Wert dieser Diffe- unter Umgehung der Drosselklappe zugeführte Luftrenz. menge auf der Grundlage von zwei Parametern, näm-

Wenn die Gemisch-Ermittlungseinheit 20 ein hohes lieh der Leerlaufdrehzahl und der Gemischzusammen-Signal H liefert, d. h„ wenn das Gemisch fett ist, wird der setzung geregelt. Hierdurch wird es ermöglicht, die An- I Grundbetrag der Luftmenge zu höheren Werten verän- 15 Sprechzeit bei Abweichen der Leerlaufdrehzahl von dert, indem der Grundbetrag mit einem vorgegebenen dem Idealwert zu verkürzen und die Stabilität der Leerpositiven Faktor größer als 1 multipliziert wird oder laufdrehzahl im Sollzustand zu erhöhen.

iridcrr. zu dem Grundbetrag ein vorgegebener positiver Die F i g. 3A bis D neigen Wellenformen des zeitli-

Summand addiert wird. chen Verlaufs verschiedener Signale.

Wenn dagegen die Gemisch-Ermittlungseinheit 20 20 Fig.3(A) veranschaulicht Änderungen des Luft/ ein niedriges Signal (L) erzeugt, d. h., wenn das Gemisch Kraftstoff-Verhältnisses des Gemisches. Es wird angemager ist. wird der Grundbetrag der Luftmenge zu klei- nommen, daß dieses Verhältnis sich sinusförmig ändert, neren Werten hin korrigiert, indem der berechnete Fig.3(B) zeigt das Signal S/t zur Steuerung eines Grundbetrag mit einem vorgegebenen positiven Faktor Grundbetrages der in die Zylinder der Brennkraftmakleiner als 1 multipliziert wird oder indem zu dem 25 schine einzuspritzenden Kraftstoffmenge. Dieser Grundbetrag ein vorgegebener negativer Summand ad- Grundbetrag wird im wesentlichen anhand des durch dien wird. den Luftmengenmesser 8 erzeugten Luftmengensignals

Nachfolgend soll die Wirkungsweise der erfindungs- S₁ festgelegt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird gemäßen Leerlaufdrehzahl-Regelvorrichtung erläutert die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei einem fetten werfen. 30 Gemisch linear verringert und bei einem mageren GeWenn sich die Maschine im Leerlaufzustand befindet, misch linear erhöht.

so wird dies durch den Drosselklappen-Positionssensor In F i g. 3(C) zeigt die durchgehende Kurve die zeitli-5 anhand der vollständig geschlossenen Stellung der ehe Veränderung der durch die erfindungsgemäße ReDrosselklappe 4 abgetastet, und das Positionssignal S₁ gelvorrichtung geregelten Maschinendrehzahl N, wähzeigt den Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine an. 35 rend die gestrichelt dargestellte Kurve den Drehzahl-Auf dieses Signal S, berechnet die Berechnungseinheit verlauf bei Regelung mit Hilfe einer herkömmlichen 16 die optimale Umgehungs-Luftmenge und liefert das Regelvorrichtung zeigt. Es ist zu erkennen, daß bei der dieser Luftmenge entsprechende Steuersignal 5«· an das erfindungsgemäßen Regelung die Leerlaufdrehzahl N Luftmengen-Dosierglied 7. weniger schwankt als die Leerlaufdrehzahi N' bei der

Im einzelnen berechnet die Drehzahl-Ermittlungsein- 40 herkömmlichen Regelung. Die Amplitude der Drehzahl

heit 17 anhand des Drehzahlsignals S_s des Drehzahlsen- N ist kleiner als die der Drehzahl N', und zudem ist die

sors 14 (z. B.: des Kurbelwinkel-Sensors) die Ist-Leer- Regelfrequenz bei N kleiner als bei N'(die Periode von

laufdrehzahl der Brennkraftmaschine und erzeugt das A/ist größer als die von N').

entsprechende Ist-Drehzahlsignal N. Fig.3(D) zeigt in einer durchgezogenen Linie das in

Die Solldrehzahl-Berechnungseinheii 18 berechnet 45 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung erzeugte

anhand des Temperatursignals St des Temperaturfüh- Luftmengen-Steuersignal S_x und in einer gestrichelten

lers 15. des Anlaß-Signals des Anlaß-Schalters 30 und Linie ein entsprechendes Steuersignal S'_x einer her-

anhand des Klimaanlagen-Signals des Klimaanlagen- kömmlichen Vorrichtung. Wie in dieser Figur zu erken-

Schalters 31 die optimale Leerlaufdrehzahl der Brenn- nen ist, sind die Schwankungen des Steuersignals S_x

kraftmaschine und erzeugt ein entsprechendes Soll- 50 (Erfindung) kleiner als die des Steuersignals S'_lc (Stand

Drehzahlsignal N₀. der Technik), & h. Amplitude und Frequenz von S_x sind

Der Komperator 19 vergleicht die Signale N und N₀ kleiner als die Amplitude und Frequenz von S'_JC (das

und erzeugt das Differenzsignal Sd- Signal S_x hat eine größere Periode als das Signal S'_K).

Die Gemisch-Ermittlungseinheit 20 ermittelt anhand Da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen den Zeit-

des Gemisch-Signals S_r des Sauerstoff-Sensors 10, ob 55 punkten fi und h in Fig.3(D) oder zwischen den Zeit-

das gegenwärtig den Zylindern der Brennkraftmaschine punkten f₃ und U einem fetten Gemisch entspricht, wird

zugeführte Gemisch fett oder mager ist, und speichert der Betrag der die Drosselklappe umgehenden Luft-

im Falle eines fetten Gemisches ein //-Signal und im Fall menge durch Absenkung der Amplitude des Luftmen-

eines mageren Gemisches ein L-SignaL gen-Steuersignals S_x für das Stellglied 7 verringert Zur

Die Luftmengen-Berechnungseinheit 21 berechnet 60 Verringerung der Amplitude des Steuersignals S_x wird

anhand des gegenwärtig vorliegenden Differenzsignals das Verstärkungsverhältnis eines das Signal S_x verstär-

Sd den Grundbetrag der den Zylindern unter Umge- kenden Verstärkers reduziert, oder die Zeitkonstante

hung der Drosselklappe zuzuführenden Luftmenge, einer von dem Signal S_x durchlaufenen integrations-

korrigiert den Grundbetrag entsprechend dem H- oder schaltung wird erhöht, oder die Multiplikationskonstan-

L-Signal und erzeugt das Luftmengen-Steuersignal S_x 65 te in einem von dem Signal S_x durchlaufenen Multipli-

für das Dosierglied 7. zierer wird verringert

Wenn die Ist-Drehzahl N unter der Soll-Drehzahl N₀ Da zwischen den Zeitpunkten f2 und h das Luft/Kraftliegt, liefert die Luftmengen-Berechnungseinheit 21 ein stoff-Verhäluiis einem mageren Gemisch entspricht

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wird zwischen diesen beiden Zeitpunkten die die Dros- wert erzeugt, cU'rch das die den Zylindern der Brennselklappe umgehende Luftmenge durch Steigerung der kraftmaschine unter Umgehung der Drosselklappe zuAmplitude des an das Stellglied 7 gelieferten Steuerst- geführte Luftmenge erhöht wird (Block 4). Im nächsten gnals S_K erhöht. Die Erhöhung der Amplitude des Si- Schritt liest der Computer das für das Luft/Brennstoffgnals S,_c erfolgt entsprechend den oben aufgezeigten 5 Verhältnis repräsentative Gemisch-Signal S_r des Sauer-Möglichkeiten, indem das Verstärkungsverhältnis er- stoff-Sensors 10 und stellt fest, ob das Gemisch (oder höht, die Ze^!*.konstante gesenkt bzw. die Multiplika- der Kraftstoff) fett oder mager ist (Block 5). tionskonstanic erhöht wird. Bei magerem Gemisch wird eine erhöhende Korrek-

Wie ferner in Fig.3(D) zu erkennen ist, steigt oder turkonstante (Faktor der Summand) ausgewählt, und

fällt das Luftmengen-Steuersignal S,_c sprungartig zu 10 das Steuersignal S,_c und somit die Ansaugluftmenge

den Zeitpunkten, an denen das Luft-Brennstoffverhält- wird erhöht (Block 6). Bei magerem Gemisch wird eine

nis zwischen fett und mager wechselt oder an denen die verringernde Korrekturkonstante (Faktor kleiner als I

Leerlaufdrehzahl N die optimale Drehzahl N₀ über- oder negativer Summand) ausgewählt und die Amplitu-

steigt oder unterschreitet. de des Luftmengen-Steuersignals S_lc und damit die An-

Zum Vergleich ergibt sich bei dem Steuersignal S',_c 15 saugluftmenge wird gesenkt (Block 7).

der herkömmlichen Vorrichtung nur dann ein abrupter Wenn in Block 3 festgestellt wird, daß die Ist-Üre:i-

Anstieg oder Abfall, wenn die Leerlaufdrehzahl N' un- zahl N über der Soll-Drehzahl N₀ liegt, wird ein LuJc-

ter oder über den optimalen Wert N₀ absinkt oder an- mengen-Steuersignal S_JC proportional zu der Differenz

steigt, wie durch gestrichelte Linien in F i g. 3 dargestellt zwischen Ist- und Sollwert erzeugt, durch die die den

ist. 20 Zylindern unter Umgehung der Drosselklappe zuge-

Bei der obigen Beschreibung wurde davon ausgegan- führte Luftmenge gesenkt wird (Block 8). Im nächsten gen, daß die erfindungsgemäße Regelvorrichtung zahl- Schritt liest der Computer das für das Luft/Kraftstoffreiche getrennte Einheiten oder Baugruppen umfaßt Es Verhältnis repräsentative Signal S_r des Sauerstoff-Senist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Regel- sors 10 und stellt fest, ob das Gemisch (der Kraftstoff) vorrichtung mit Hilfe eines Mikrocomputers zu ver- 25 fett oder mager ist (Block 9). Bei einem mageren Gewirklichen, der eine Zentraleinheit, einen Nur-Lese- misch wird eine erhöhende Korrekturkonstante (Faktor Speicher, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, einen größer als 1 oder positiver Summand) ausgewählt, und Taktgeber und dergleichen umfaßt. In diesem Fall sind die Amplitude des Luftmengen-Steuersignals S₁₁₀ und die Drehzahl-Ermittlungseinheit 17, die Solldrehzahl- damit die Ansaugluftmenge wird erhöht (Block 10). Im Berechnungseinheit 18, die Gemisch-Ermittlungseinheit 30 Fall eines fetten Gemisches wird eine verringernde Kor-20, der Komparator 19 und die Luftmengen-Berech- rekturkonstante (Faktor kleiner als 1 oder negativer nungseinheit 21 sämtlich in dem Mikrocomputer imple- Summand) ausgewählt und das Luftmengen-Steuersimentiert, und die oben beschriebenen Vorgänge, Be- gnal S_K und damit die Ansaugluftmenge wird gesenkt rechnungen und/oder Operationen laufen in der glei- (Block 11).

chen oder in ähnlicher Weise in dem Mikrocomputer ab. 35 Das so berechnete und korrigierte Luftmengen-Steu-

Das heißt ein Teil der erfindungsgemäßen Funktionen ersignal S_x wird zum Einstellen der die Drosselklappe 4

werden statt durch entsprechende Hardware durch umgehenden Luftmenge ari das Luftmengen-Stellgüsd 7

arithmetische Operationen entsprechend einem geeig- übertragen,

neten Programm in dem Mikrocomputer ausgeführt In dem obigen Beispiel wurde lediglich der Fall be-

F i g. 4 veranschaulicht in einem Flußdiagramm die 40 trachtet, in dem zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der Verfahrensschritte bei der Regelung der Leerlaufdreh- Brennkraftmaschine die Ansaugluftmenge gesteuert

zahl der Maschine entsprechend einem Programm, das wird. Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich gleichzeitig

in der nunmehr durch einen Mikrocomputer gebildeten die in die Zylinder der Maschine einzuspritzenden

Berechnungseinheit 16 aus F i g. 1 und 2 gespeichert ist Kraftstoffmengen (deren Grundbetrag anhand der Wenn der Drosselklappen-Positionssensor 5 einen 45 durch den Luftmengenmesser 8 abgetasteten Luftmen- Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abtastet, lie- ge bestimmt wird), den Zündzeitpunkt und/oder die Ab-

fert er ein Signal 5,, das die vollständig geschlossene gasrückführung zu steuern.

Stellung der Drosselklappe 4 anzeigt, an den Mikrocom- Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird

puter 16. bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung zur Rege -

Auf das Positionssignal S, beginnt die Programm- 50 lung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine bei

steuerung mit dem sequentiellen Ablesen des Drehzahl- der Regelung der Leerlaufdrehzahl die den Zylindern

signals S₁ des Drehzahlsensors 14 (Kurbelwinkel-Sen- der Brennkraftmaschine unter Umgehung der Drossel-

sor) und des gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur-Si- klappe zugeführte Luftmenge unier Berücksichtigung

gnals St des Temperaturfühlers 15 und berechnet die des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (fettes oder mageres

gegenwärtige ist-Leerlaufdrehzahl N (Block 1). Wie be- 55 Gemisch) gesteuert Auf diese Weise ist es möglich, die

reits erwähnt wurde, wird in diesem Schritt mit Vorteil Schwankungen der Leerlaufdrehzahl der Maschine zu

zusätzlich geprüft ob der Anlaß-Schalter 30 ein Anlaß- verringern, d. h, die Ansprechzeit bei der Korrektur der

Signal und/oder der Klimaanlagen-Schalter 31 ein KIi- Drehzahl und die Stabilität der Drehzahl auf dem SoIl-

maanlagen-Signal liefert. Anhand des Temperatursi- wert zu verbessern.

gnals St, des Anlaß-Signals und/oder des Klimaanlagen- 60

Signals berechnet das Programm sequentiell die opti- Hierzu 4 Blatt Zeichnungen maie Leerlaufdrehzahl N₀ der Brennkraftmaschine und speichert diesen Wert in dem Speicher (Block 2).

Die ermittelte ist-Leerlaufdrehzahl N wird mit der

gespeicherten optimalen Leerlaufdrehzahl N₀ vergli- 05 chen (Block 3). Wenn die Ist-Drehzahl Nkfciner als die Soll-Drehzahl N₀ ist wird ein Luftmengen-Steuersignal S_x proportional zu der Differenz zwischen Ist- und Soll-

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine, das die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

— Abtasten der Leerlaufdrehzahl,

— Abtasten der Maschinentemperatur,

— Berechnen der optimalen Leerlaufdrehzahl anhand der abgetasteten Maschinentemperatur und Speicherndes optimalen Drehzahlwertes,

— Vergleichen des abgetasteten Drehzahlwertes mit dem berechneten und gespeicherten optimalen Drehzahlwert, und

— Erhöhen der die Drosselklappe der Brennkraftmaschine umgehenden Ansaugluftmenge, falls die abgetastete Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb der optimalen Drehzahl fegt und Verringern der Ansaugluftmenge. falls die abgetastete Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb des optimalen Drehzahlwertes liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich abgetastet wird, ob das der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch fett oder mager ist und bei magerem Gemisch die anhand des Drehzahlvergleichs ermittelte Ansaugluftmenge auf einen größeren Wert erhöht, bei einem fetten Gemisch die ermittelte Ansaugluftmenge auf einen kleineren Wert verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittl.ng des vorläufigen Wertes für die Ansaugluftmenge anhand der abgetasteten Ist-Drehzahl und der berechneten Soll-Drehzahl der Wert für die Ansaugluftmenge proportional zu der Differenz zwischen der Ist- und Soll-Drehzahl verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung des vorläufigen Wertes für die Ansaugluftmenge anhand der Ist- und Soll-Drehzahlen der Wert für die Ansaugluftmenge proportional zu einem integrierten Wert der Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung des vorläufigen Wertes für die Ansaugluftmenge anhand der Ist- und Soll-Drehzahlen der Wert für die Ansaugluftmenge proportional zu einer Summe aus der momentanen Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl und dem integrierten Wert dieser Differenz verändert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorläufige Wert für die Ansaugluftmenge bei der Korrektur entsprechend der Gemischzusammensetzung durch Multiplikation mit einem vorgegebenen positiven Faktor größer als 1 erhöht bzw. durch Multiplikation mit einem vorgegebenen positiven Faktor kleiner als 1 so verringert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der vorläufige Wert für die Ansaugluftmenge bei der Korrektur entsprechend der Gemischzusammensetzung durch Addi- tion eines vorgegebenen positiven Summanden bzw. durch Addition eines vorgegebenen negativer. Summanden erhöht oder verringert' wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit

— einem Drehzahlsensor zur Erzeugung eines Drehzahlsignals,

— einem Maschinentemperatur-Fühler zur Erzeugung eines Tempsratursignals,

— einer auf das Geschwindigkeitssignal ansprechenden Drehzahl-Ermittlungseinheit zur Berechnung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines entsprechenden Ist-Drehzahlsignals,

— einer das Temperatursignal aufnehmenden Solldrehzahl-Berechnungseinheit zur Berechnung einer optimalen Drehzahl der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines entsprechenden Soll-Drehzahlsignals,

— einem die Ist- und Soll-Drehzahlsignale aufnehmenden Komparator zur Berechnung der Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl und zur Erzeugung eines entsprechenden Differenzsignals,

— einer das Differenzsignal aufnehmenden Luftmengen-Berechnungseinheit zur Ermittlung eines Grundwertes für die der Brennkraftmaschine unter Uragehung der Drosselklappe zugeführte Ansaugluftmenge, welche Berechnungseinheit die Ansaugluftmenge erhöht, wenn die Ist-Drehzahl unter der Soll-Drehzahl liegt, und senkt, wenn die Ist-Drehzahl über der Soll-Drehzahl liegt, und

— einem in einer Bypass-Leitung parallel zu der Drosselklappe der Brennkraftmaschine angeordneten Luftmengen-Dosierglied zur Steuerung der dem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführten Ansaugluft entsprechend einem Luftmengen-Steuersignal der Luftmengen-Berechnungseinheit,

dadurch gekennzeichnet, daß die. Vorrichtung einen in dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoff-Sensor (10) zur Erzeugung eines für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches repräsentativen Gemisch-Signals, das angibt, ob das Gemisch fett oder mager ist, und eine auf das Signal des Sauerstoff-Sensors (10) ansprechende Gemisch-Ermittlungseinheit (2G) zur Unterscheidung zwischen fettem und magerem Gemisch und zur Erzeugung eines Signals entsprechend fettem Gemisch oder eines Signals entsprechend magerem Gemisch umfaßt und daß die Berechnungseinheit (20) den Grundwert der Ansaugluftmenge anhand der Signale der Gemisch-Ermittlungseinheit (20) derart korrigiert, daß der Grundwert bei fettem Gemisch gesenkt und bei magerem Gemisch erhöht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-Ermittlungseinheit (17), die Solldrehzahl-Berechnungseinheit (18), der Komparator (19), die Gemisch-Ermittlungseinheit (20) und die Luftmengen-Berechnungseinheit (2t) durch einen Mikrocomputer(16) gebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen Anlaß-Schalter (30) zur Erzeugung eines einen Anlaß-Vorgang der Brennkraftmaschine anzeigenden Signals, das zur Korrektur der Soll-Drehzahl der Brennkraf itnaschine an die Solldrehzahl-Berechnungseinheit (18)

fibertragen wird, und durch einen Klimaanlagen-Schalter (31) zur Erzeugung eines den Betrieb einer Klimaanlage anzeigenden Signals, das ebenfalls zur Korrektur der Soll-Drehzahl an die Solldrehzahl-Berechnungseinheit (18) übertragen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung-dieses Verfahrens.

Es sind Regelvorrichtungen (DE-OS 31 38 099) zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen eine Rückkopplungssteuerung der der Brennkraftmaschine unter Umgehung der Drosselklappe zugeführten Luftmenge anhand eines Signals erfolgt, das die Differenz zwischen der Ist-Leerlaufdrehzah! und einer SoH-Leeriaufdrehzahl angibt Da bei einer solchen herkömmlichen Regelvorrichtung die Luftmenge lediglich auf der Grundlage der Differenz zwischen Ist- und Soll-Drehzahl unabhängig von dem Luft/ Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischs dosiert wird, kommt es zu Schwankungen der in dieser Weise geregelten Leerlaufdrehzahl entsprechend dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Wenn die Luftmenge um einen bestimmten Betrag erhöht wird, während der Brennkraftmaschine ein fettes Gemisch zugeführt wird, so steigt die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine stark an, während andererseits im Fall eines mageren Gemisches die Leerlaufdrehzahl bei einer Erhöhung der Luftmenge um den gleichen Betrag nur mäßig ansteigt oder in einigen Fällen sogar abnimmt. Wenn umgekehrt die Luftmenge während der Zufuhr eines fetten Gemisches um einen bestimmten Betrag gesenkt wird, nimmt die Leerlaufdrehzahl stark ab. während bei einem mageren Gemisch die Leerlaufdrehzahl bei der Verringerung der Luftmenge um den gleichen Betrag nur wenig abnimmt.

Da bei der herkömmlichen Regelvorrichtung die Leerlaufdrehzahl ohne Berücksichtigung des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses geregelt wird und folglich verhältnismäßig große Unterschiede zwischen der Ist-Drehzahl u';id der Soü-Drehzahl auftiiten, kommt es zu momentanen Änderungen der Leerlaufdrehzahl, die sich in einem ungleichmäßigen Lauf der Brennkraftmaschine oder einem sogenannten Sägen oder Jagen der Maschine äußern. Die heikömmliche Regelvorrichtung hat somit den Nachteil, daß die Brennkraftmaschine keine zufriedenstellende Leerlaufstabilität aufweist

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das die oben genannten Nachteile überwindet und eine stabile Regelung der Leerlaufdrehzahl gestattet, wobei insbesondere die Ansprechzeit bei Abweichen der Maschinendrehzahl von der gewünschten Soll-Drehzahl verkürzt und die Stabilität der Brennkraftmaschine bei Betrieb mit der Soll-Drehzahl verbessert werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des verfahrensgemäßen Anspruchs 1 und des vorrichtungsgemäßen Anspruchs 7 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an^igeben.

Erfindungsgemäß wird bei der Steuerung der Luftmenge, die der Brennkraftmaschine unter Umgehung der Drosselklappe zugeführt wird, nicht nur die Differenz zwischen der Ist-Drehzahl und der unter anderem anhand der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ermittelten Soll-Drehzahi, sondern zusätzlich unter Berücksichtigung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs gesteuert

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Drehzahlsensor, einen Maschinentemperatur-Fühler, einen Sauerstoff-Sensor, eine Drehzahl-Emittlungseinheit zur Berechnung der Ist-Drehzahl, eine Solldrehzahl-Berechnungseinheit, einen Komparator zur Berechnung der Differenz zwischen der Ist- und der Soll-Drehzahl, eine Ermittlungseinheit zur Ermittlung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs, eine Ansaugluftmengen-Berechnungseinheit zur Berechnung eines Grundbetrages der Ansaugluftmenge anhand der Drehzahldifferenz und zur Korrektur des Grundbetrages anhand des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses und ein Dosierglied zur Steuerung der Ansaugluftmenge.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Regelvorrichtung einen Mikrocomputer, der die Funktionen der Drehzahl-Ermittlungseinheit, der SolldrehzahlBerechnungseinheit, des Komparator?, der Gemisch-Emiittlungseinheit und der Ansaugluftmengen-Berechnungseinheit übernimmt

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in Verbindung mit einer schematisch dargestellten Vierzylinder- Brennkraftmaschine,

F i g. 2 ein Blockdiagramm des wesentlichen Teils einer Berechnungseinheit der Regelvorrichtung aus Fig. 1,

F i g. 3(A) ein Beispiel einer Wellenform des Brennstoff/Luft-Verhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches,

Fig.3(B) die Wellenform eines Ausgangssignals Sr_c der Berechnungseinheit, das die eingespritzte Kraftstoffmenge steuert,

Fig.3(C) Wellenformen der Leerlaufdrehzahlen N. Λ/'bei Steuerung mit Hufe der erfindungsgemüßen bzw. einer herkömmlichen Steuervorrichtung,

Fig.3(D) die Wellenformen von Ausgangssignalen S_1C und S'ac der erfindungsgemäßen bzw. einer herkö.nmlichen Regelvorrichtung, die die Ansaugluftmenge steuern und

F i g. 4 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Schritte zur Festlegung der die Drosselklappe umgehenden Luftmenge anhand der Maschinendrehzahl und -temperatur sowie des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung zur Regelung der Leerhufdrehrahl einer Brennkraftmaschine ist in Fig. 1 dargestellt Eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine 1 umfaßt ein Ansaugrohr 2 und einen Auspuffkrümmer 3.

Ein Drosselklapp ^-Positionssensor 5 ist mechanisch mit einer Drosselklappe 4 verbunden und erzeugt ein Positionssignäl 5,, das den Öffnungsgrad der Drosselklappe angibt. Eine Bypass-Leitung 6 verbindet die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten der in dem Ansaugrohr 2 angeordneten Drosselklappe 4. In der Bypass-Leitung 0 ist ein Luftmengen-Dosierglied 7 angeordnet Das Dosierglied 7 umfaßt ein einzelnes elektromagnetisches Ventil oder eine Kombination aus einem elektromagnetischen Ventil und einem Vakuumventil und dient dazu, entsprechend einem Luftmfingen-