DE4006294C2

DE4006294C2 - Verfahren zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl

Info

Publication number: DE4006294C2
Application number: DE4006294A
Authority: DE
Inventors: Toru Hashimoto; Hitoshi Kamura; Katutoshi Yoshida; Takeshi Jimbo; Tokushige Inuzuka
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH02227527A; AU5007590A; AU624556B2; DE4006294A1; US5010862A; KR930006058B1; KR900013187A; AU7616691A; JP2734060B2; AU612924B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors und insbesondere auf ein Verfahren durch das ein Brennstoff-Luftgemisch mit geeignetem Mischungsverhältnis kontinuierlich zu den Brennkammern der Maschine unter jedweden Betriebsbedingungen der Maschine lieferbar ist.

Eine mit einem elektronisch gesteuerten Brennstoff-Zündsystem (nachfolgend als ECI-System abgekürzt) ausgestattete Brennkraftmaschine enthält üblicherweise eine Leerlaufdrehzahl-Steuereinrichtung (nachfolgend als ISC-Einrichtung abgekürzt) als Einrichtung zur Steuerung einer Leerlaufrotationsgeschwindigkeit (Drehzahl) der Maschine. Die ISC-Einrichtung dient zur elektrischen Steuerung der Menge eines Brennstoff-Luftgemisches, das zu den Brennkammern der Maschine geliefert wird, und zwar unabhängig davon, wie stark das Gaspedal durchgetreten ist, so daß die Leerlaufdrehzahl der Maschine auf einem geeignetem Pegel gehalten werden kann. Von der ISC-Einrichtung gibt es zwei Typen, nämlich eine direkt betätigbare und eine vom sogenannten Bypass-Typ. Bei der ISC-Einrichtung, die direkt betätigbar ist, wird eine Drosselklappe unmittelbar durch ein Betätigungsorgan verstellt. Dagegen liegt bei einer ISC-Einrichtung vom Bypass-Typ eine Bypass-Passage parallel zum Ansaugrohr, wobei sich der Querschnittsbereich der Bypass-Passage durch ein zugehöriges Ventilelement vergrößern oder verkleinern läßt.

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer ISC-Einrichtung vom Bypass-Typ. Entsprechend der Fig. 3 ist ein ISC-Ventil 1, das als Flußsteuerventil arbeitet, direkt an einer Seite eines Einlaßrohres 2 montiert. In einem Ventilkörper 101 dieses ISC-Ventils 1 befindet sich eine Einlaßluft-Bypass-Passage 102, die eine stromaufwärts liegende Seite und eine stromabwärts liegende Seite eines Drosselklappenventils 3 miteinander verbindet, welches innerhalb des Einlaßrohres 2 angeordnet ist. Ein Ventilsitz 103 ist einen Teil des Ventilkörpers 101 passend eingepreßt und definiert das stromabwärts liegende Ende der Einlaßluft-Bypass-Passage 102.

Ein Schrittmotor 106 enthält einen Stator 104 und einen Rotor 105 und ist am oberen Ende des Ventilkörpers 101 befestigt. Eine Ventilachse 107 ist an ihrem oberen Ende mit dem Schrittmotor 106 über einen Vorschubspindelmechanismus verbunden, der eine Art Schraubteilverbindung darstellt.

Ein Ventilelement ist am unteren Ende der Ventilachse 107 befestigt. Dieses Ventilelement 108 liegt dem Ventilsitz 103 gegenüber und läßt isch relativ zum Ventilsitz 103 in vertikaler Richtung bewegen, so daß auf diese Weise der Querschnittsbereich der Einlaßluft-Bypass-Passage 102 vergrößert oder verkleinert werden kann. Auf der Ventilachse 107 sitzt eine Spulenfeder 109, um ein Zurückschlagen des Vorschubspindelmechanismus zu vermeiden.

Der Betrieb der ISC-Ventils 1 erfolgt unter Steuerung einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit (nachfolgend als ECU abgekürzt), die weiter unten beschrieben wird.

Im Vergleich zum Leerlauf einer nichtbelasteten Brennkraftmaschine ist es erforderlich, eine größere Menge der Brennstoff-Luftmischung zu den Brennkammern der Maschine zu liefern, wenn Hilfseinrichtungen anzutreiben sind, beispielsweise ein Kühlkompressor eines Luftkonditionierers, ein Wechselstromgenerator (Lichtmaschine) oder eine Ölpumpe einer Lenkhilfeeinrichtung, damit dieselbe Leerlaufdrehzahl der Maschine aufrecht erhalten werden kann. Auch im Falle eines schnellen Leerlaufs zum Zwecke der Erwärmung der Maschine ist eine Menge eines Brennstoff-Luftgemisches erforderlich, die es ermöglicht, die hohe Drehzahl der Maschine beizubehalten.

Die ECU (elektronische Steuereinheit) bestimmt die Leerlaufdrehzahl der Maschine auf der Basis verschiedener Betriebsparameter. Beispielsweise liefert die ECU auf der Basis eines Ausgangssignals eines Kurbelwellensensors ein Steuersignal zum ISC-Ventil 1 zur Rückkopplungssteuerung der Maschinendrehzahl (nachfolgend als N-Rückkopplung abgekürzt), um somit die Leerlaufdrehzahl zu halten. Diese N-Rückkopplung kann jedoch nicht in hinreichendem Maße auf eine scharfe Erhöhung oder Verringerung der Last reagieren, die infolge des Startens oder Stoppens des Betriebs einer Hilfseinrichtung der oben beschriebenen Art auftritt, so daß sich letztlich eine verzögerte Steuerung ergibt, die zu einem unverwünschten Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine führt, beispielsweise zu einem Stehenbleiben der Maschine. Aus diesem Grunde wurde in einem solchen Fall bereits eine Ventilpositions-Rückkopplungssteuerung (nachfolgend als P-Rückkopplung abgekürzt) vorgeschlagen, bei der die Öffnung des ISC-Ventils 1 auf der Grundlage eines Faktors bestimmt wird, der auch durch die Größe der Last beeinflußt wird. Auf diese Weise läßt sich das ISC-Ventil 1 so steuern, daß es eine vorbestimmte Ventilöffnung aufweist. Diese P-Rückkopplungsbetriebsart wird auch als sogenannte Prädiktions-Steuerbetriebsart bezeichnet und verschiebt sich zur N-Rückkopplungsbetriebsart, sobald die Maschine im stabilen Betriebszustand zu arbeiten beginnt.

Sowohl in der N-Rückkopplungsbetriebsart als auch in der P-Rückkopplungsbetriebsart liefert die ECU einen Pulsstrom zum Schrittmotor 106 nach Bestimmung der zu steuernden Maschinendrehzahl. In Antwort auf den empfangenen Pulsstrom dreht sich der Rotor 105 des Schrittmotors 106 über eine vorbestimmte Anzahl von Schritten zwecks Vertikalverschiebung der Ventilachse 107, so daß sich auf diese Weise die Position des Ventilelements 108 relativ zum Ventilsitz 103 ändert. Im Ergebnis stellt sich eine Änderung der Menge der angesaugten Luft ein, die von der stromaufwärts liegenden Seite zur stromabwärts liegenden Seite der Drosselklappe 3 strömt, und zwar durch die Bypass-Passage 102 im ISC-Ventil 1 hindurch.

Bei dem oben beschriebenen Luftansaugsystem strömt Luft anstelle eines Brennstoff-Luftgemisches durch die Bypass-Passage 102 im ISC-Ventil 1. Die obige Beschreibung bezieht sich also auf ein Mehrpunkt-Injektionssystem, bei dem eine Mehrzahl von Injektoren an der stromabwärts liegenden Seite der Drosselklappe 3 vorhanden ist. Im Falle eines Einpunkt-Injektionssystems, bei dem sich ein einzelner Injektor an der stromaufwärts liegenden Seite der Drosselklappe 3 befindet, strömt jedoch ein Brennstoff-Luftgemisch anstelle des Luftstromes durch die Bypass-Passage 102 im ISC-Ventil 1.

Die Ventilöffnung des ISC-Ventils 1 wird in Abhängigkeit der Position der Ventilachse 107 relativ zum Ventilsitz 103 bestimmt. Im Falle der P-Rückkopplungsbetriebsart wird die Position der Ventilachse 107 auf der Grundlage der Anzahl der Antriebsschritte (nachfolgend als Schritte bezeichnet) des Schrittmotors 106 gesteuert, und zwar ausgehend von der vollständig geschlossenen Position des ISC-Ventils 1. Beispielsweise sei angenommen, daß sich die Maschine nach dem Aufwärmen im Leerlauf befindet und nicht belastet wird (dieser Zustand wird nachfolgend als Warm-Leerlauf bezeichnet), und daß die Ventilöffnung im Warm-Leerlaufzustand (die nachfolgend als Warm-Leerlauf-Basisöffnung bezeichnet wird) neun Schritten entspricht. Werden dann zum Beispiel der Luftkonditionierer oder die Lichtmaschine während des Warm-Leerlaufzustandes der Brennkraftmaschine angetrieben, so muß die entsprechende Ventilöffnung (nachfolgend als lastabhängige Öffnung bezeichnet) um fünf Schritte vergrößert werden, und zwar ausgehend von der Anzahl der Schritte, durch die die Warm-Leerlauf-Basisöffnung bestimmt ist. Auch wenn die Lenkhilfseinrichtung zusätzlich betätigt wird, muß die lenkabhängige Öffnung um zehn Schritte erhöht werden. Die Ventilöffnung unter einer schnellen Leerlaufbedingung (Schnell-Leerlauf-Basisöffnung) entspricht z. B. einer Anzahl von 50 Schritten. In Abhängigkeit der Last der im Schnell-Leerlauf-Zustand befindlichen Maschine wird die Ventilöffnung kompensiert oder vergrößert, und zwar in der zuvor beschriebenen Weise. Dabei ist die Ventilöffnung so bestimmt, daß sie in Übereinstimmung mit der Maschinenlast steht.

Ein in Fig. 7 dargestelltes Diagramm zeigt die Beziehung zwischen der Anzahl der Schritte, die erforderlich sind, um das ISC-Ventil 1 aus der vollständig geschlossenen Position in eine geöffnete Stellung zu bringen, und der entsprechenden Menge von Luft, die durch die Bypass-Passage 102 im ISC-Ventil 1 hindurchströmt. Das Diagramm läßt erkennen, daß zwischen beiden Größen eine progessive Beziehung besteht. Im nachfolgenden wird der Grund näher beschrieben, weswegen das ISC-Ventil 1 eine nichtlineare Öffnungscharakteristik aufweist. Eine derartige Charakteristik ist aus der JP-A-56-77623 bekannt.

Arbeitet die Maschine im Warm-Leerlauf-Zustand, so ist es erforderlich, die Drehzahl der Maschine genau zu steuern, um die Rotation zu stabilisieren und einen hinreichend kleinen Kraftstoffverbrauch aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck muß die Änderung in der Menge der pro Schritt zugeführten Luft minimiert werden, was bedeutet, daß der Zuwachs minimiert werden muß. Wird andererseits z. B. die Lenkhilfeeinrichtung betätigt, so kann es passieren, daß die Maschine infolge von Überlast abgewürgt wird, wenn nicht die Menge der zur Maschine zugeführten Luft stark vergrößert wird. Soll ferner die Maschine in kaltem Zustand gestartet werden, so muß die Öffnung des ISC-Ventils 1 innerhalb einer sehr kurzen Startperiode von der Warm-Leerlauf-Öffnung zur Schnell-Leerlauf-Öffnung vergrößert werden, um einen Fehlstart oder überhaupt die Unmöglichkeit eines Starts zu vermeiden. Der Gewinn bzw. Zuwachs ausgehend vom Warm-Leerlaufzustand zu demjenigen bei vollgeöffneter Position des ISC-Ventils 1 muß somit progressiv vergrößert werden, damit all die genannten Bedingungen erfüllt werden können.

Die Ventilöffnung des ISC-Ventils 1 in der P-Rückkopplungsbetriebsart wird durch Steuerung der Anzahl der Rotationsschritte des Rotors des Schrittmotors 106 gesteuert. Die herkömmliche Weise der Ventilöffnungsteuerung weist jedoch einen Nachteil auf, der im folgenden beschrieben wird.

Die zuvor erwähnte Ventilöffnungskompensation beim Lastzustand (nachfolgend als lastabhängige Kompensation abgekürzt) wird auf der Basis der Warm-Leerlauf-Basisöffnung bestimmt.

Die Fig. 7 läßt erkennen, daß die Basisöffnung und die Menge an zugeführter Luft beim Warm-Leerlauf und im nichtbelasteten Zustand jeweils neun Schritte bzw. 0,4 g pro Sekunde betragen. Wird dann das Lenkrad mit Unterstützung der Lenkhilfeeinrichtung gedreht, während gleichzeitig die Klimaanlage (Luftkonditionierer) und die Lichtmaschine (Wechselstromgenerator) laufen, so wird die Öffnung des ISC-Ventils 1 über zwanzig Schritte vergrößert, so daß insgesamt der Schritt 29 erreicht wird. Die Menge an zugeführter Luft ist dann auf 1 g pro Sekunde eingestellt. Das bedeutet, daß die Luftmenge für die lastabhängige Kompensation um 0,6 g pro Sekunde erhöht worden ist.

Bei der Schnell-Leerlauf-Betriebsart der Maschine werden die Basisöffnung und die Menge an zugeführter Luft in unbelastetem Zustand durch 50 Schritte eingestellt bzw. auf 2,3 g pro Sekunde gesetzt, wie ebenfalls in Fig. 7 zu erkennen ist. Wird dann das Lenkrad gedreht, während sowohl die Klimaanlage als auch die Lichtmaschine laufen, wie im oben erwähnten Fall auch, so wird die Öffnung des ISC-Ventils 1 um 20 Schritte vergrößert und nun durch den Wert von 70 Schritten bestimmt, wobei dann allerdings die Luftmenge auf 5,0 g pro Sekunde eingestellt ist.

Wird zur Erzielung der lastabhängigen Kompensation eine Erhöhung der Luftmenge um 0,6 g pro Sekunde benötigt, so wird im zuletzt genannten Fall die Luftmenge nunmehr um 2,7 g pro Sekunde erhöht, was bedeutet, daß eine zusätzliche Luftmenge von etwa 2,1 g pro Sekunde zugeführt wird. Es kann sich daher eine Situation einstellen, die es nur noch schwer oder praktisch überhaupt nicht mehr ermöglicht, die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf einem gewünschten Pegel zu halten.

Ein Verfahren zur Einstellung der Leerlaufregelung eines Ver brennungsmotors ist aus der DE 33 14 216 A1 bekannt, bei dem in Abhängigkeit von der gemessenen Drehzahl eine Korrektur zur Einstellung einer Leerlauf-Solldrehzahl durchgeführt wird, wobei der Einschaltzustand von am Verbrennungsmotor ange schlossenen Geräten berücksichtigt wird.

Derartige Geräte, wie beispielsweise eine Klimaanlage, eine Servolenkungsvorrichtung und eine Lichtmaschine, entziehen dem Verbrennungsmotor erhebliche Leistungen, was sich insbesondere dann als gravierend auswirken kann, wenn sich der Verbren nungsmotor im Leerlauf oder in einer instabilen Betriebsphase befindet. So ist es möglich, daß durch eine plötzliche Betäti gung der Servolenkung bei gleichzeitig eingeschalteter Klima anlage eine derartige Belastung des Motors auftritt, daß die ser abstirbt. Zur Vermeidung dieses Nachteils schlägt diese Druckschrift vor, für jedes angeschlossene Gerät einen be stimmten Zuschlag zur zugeführten Luftmenge vorzusehen, die dem Verbrennungsmotor im Leerlauf zugeführt wird.

Aus der JP-A-56-77623 ist es bekannt, Leerlaufventile mit pro gressiver Charakteristik zu verwenden, um sowohl im Kaltleer lauf- als auch im Warmleerlaufbetrieb eine genaue Verstellbar keit zu erreichen.

Denn im Warmleerlaufbetrieb ist ein geringer Öffnungsquer schnitt erforderlich, der genau verstellt werden muß, während im Kaltleerlauf ein hoher Öffnungsquerschnitt möglichst schnell erzielbar sein muß.

Ein Leerlaufventil mit einer derartigen progressiven Charakte ristik hat jedoch auch einen Nachteil, nämlich daß in Abhän gigkeit vom gewählten Betriebspunkt des Ventils Änderungen der Ventileinstellung aufgrund des Einschaltzustandes der ange schlossenen Geräte, wie Klimaanlage bzw. Lichtmaschine, zu unterschiedlichen Luftdurchsatzänderungen führen, was eine Regelung der Leerlaufdrehzahl wesentlich erschwert.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors anzugeben, das sich durch eine genaue Regelungsmöglichkeit in vorgegebenen Betriebszuständen, und ins besondere sowohl im Warm- als auch Kaltleerlauf unter Berück sichtigung des Einschaltzustandes angeschlossener Geräte aus zeichnet, wobei gleichzeitig eine geringe Wartungsanfälligkeit der eingesetzten Bauteile, insbesondere des Leerlaufventils erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patentan sprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren ist durch eine Kombi nation von mehreren Merkmalen gekennzeichnet, die zur Lösung der gestellten Aufgabe zusammenwirken.

Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren ist jeweils in zwei Äste aufgeteilt, wobei entweder, nämlich im Warmleerlauf betrieb, der jeweils rechte Ast der N-Steuerung durchgeführt wird bzw. alternativ dazu der jeweils links dargestellte Ast der P-Steuerung. Die Entscheidung, ob die N- oder die P-Steuerung vorgenommen wird, wird anhand von Maschinenbetriebspara metern wie der Drehzahl und der Kühlwassertemperatur entschie den. Bei der vorliegenden Erfindung ist bei der N-Steuerung keine Berücksichtigung der eingeschalteten Geräte vorgesehen, während bei der P-Steuerung eine indirekte Einstellung der Ventilposition vorgenommen wird. Denn es erfolgt kein Ver gleich zwischen einem Drehzahl-Sollwert und -Istwert, sondern es wird anhand der Wassertemperatur eine erforderliche Ventil position, und zu diesem Wert bzw. der zugeordneten Luftmenge werden Zuschläge für die angeschlossenen Geräte dazuaddiert.

Gemäß der Erfindung wird demnach je nach Betriebszustand des Motors eines von zwei vollkommen unterschiedlichen Regelungs systemen eingesetzt, die erst wieder nach getrennter Berech nung der Ventilsollposition zur Verstellung des Ventils zusam mengeführt werden.

Erfindungsgemäß wird bei der Berücksichtigung des Einschalt zustandes der angeschlossenen Geräte eine Umrechnung der Ven tilpositionswerte in Luftmengen durchgeführt, wodurch die pro gressive Charakteristik des Leerlaufventils kompensiert wird. Dies hat zur Folge, daß unabhängig vom Betriebspunkt des Leer laufventils stets die gleiche zusätzliche Luftmenge für ein entsprechendes angeschlossenes Gerät zusätzlich zugeführt wird.

Die Ausführungsform gemäß des nebengeordneten Anspruchs 2 unter scheidet sich von der Anordnung gemäß Anspruch 1 durch den Lineari sierungsschritt, wodurch die Regelung nicht auf der Grundlage berechneter Luftmengen, sondern auf der Grundlage virtueller, nämlich linearisierter Ventilpositionen durchgeführt wird. Auch hierzu vermochte der Stand der Technik keinerlei Anregungen zu geben, nachdem bereits keine der zitierten Druckschriften irgend eine Form von Linearisierung offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm des allgemeinen Aufbaus eines zentralisierten Maschinensteuersystems, bei dem ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen,

Fig. 2 eine Hardware-Struktur einer elektronischen Steuereinheit,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Leerlaufdrehzahl-Steuerventil auf einem Ansaugrohr der Maschine nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung von Steuerschritten in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung von Steuerschritten in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer Basisposition P_BASE des Ventilelementes des Flußsteuerventils und der Temperatur WT des Maschinenkühlwassers,

Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Ventilöffnungscharakteristik des Flußsteuerventils,

Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Menge an aufgenommener Luft und der Drehzahl der Maschine,

Fig. 9 ein Ventilpositions-Linearisierungs-Diagramm,

Fig. 10 ein Diagramm für eine inverse Umwandlung und

Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Ventilposition und der Maschinendrehzahl.

Im nachfolgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben, die bei einem Leerlaufdrehzahl-Steuerventil (ISC-Ventil) einer Brennkraftmaschine (z. B. Benzinmotor) zur Anwendung gelangen, die mit einem elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzsystem (ECI-System) ausgestattet ist.

Das erste Ausführungsbeispiel betrifft den Fall, bei dem die Öffnung des ISC-Ventils bzw. die Position seines Ventilelementes in eine Menge aufgenommener Luft umgewandelt wird, während das zweite Ausführungsbeispiel den Fall betrifft, bei dem die Position des Ventilelementes des ISC-Ventils in eine virtuelle Ventilposition umgewandelt wird, und zwar proportional zur Menge der aufgenommenen bzw. angesaugten Luft. In beiden Ausführungsbeispielen ist die Hardware-Struktur dieselbe, wobei sich jedoch die Software für die jeweiligen Steuerungen unterscheidet. Aus diesem Grunde wird die Hardware nur in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, was auch für selbe Teile der Software zutrifft.

Erstes Ausführungsbeispiel

Die Hardware eines zentralisierten Steuersystems mit einem ISC-Ventil, das in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gesteuert wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert.

In der Fig. 1 ist mit dem Symbol E ein Sechszylinder-Benzinmotor vom V-Typ für ein Kraftfahrzeug bezeichnet, wobei die Maschine E (Brennkraftmaschine) mit einem ECI-System ausgestattet ist. Ein Ansaugrohr 2 mit einem Luftreinigerkasten 5 an der stromaufwärts liegenden Seite ist über eine Ansaugkammer 6 mit einem Einlaßrohrverteiler 4 verbunden. Ein Luftreiniger 7 befindet sich innerhalb des Luftreinigerkastens 5 zusammen mit einem Karman-Wirbeltyp-Luftflußmeter 8, einem Atmosphärendrucksensor 9 und einem Einlaßluft-Temperatursensor 10. Innerhalb des Ansaugrohres 2 befindet sich ein Drosselklappenventil 3, das über einen Draht betätigbar ist, der mit einem nicht dargestellten Gaspedal verbunden ist. Darüber hinaus ist auf dem Einlaßrohr 2 ein ISC-Ventil 1 angeordnet, das ähnlich demjenigen ist, das bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben worden ist. Ein Drosselklappensensor 11 vom Potentiometertyp und ein Leerlaufschalter 12 sind dem Drosselklappenventil 3 zugeordnet bzw. mit diesem verbunden.

Mehrere oder eine Anzahl von sechs Injektoren 13 gleich der Anzahl der Zylinder der Maschine E befinden sich im Einlaßrohrverteiler 4, wobei sechs Zündkerzen 14 auf einem Zylinderkopf E₁ der Maschine E angeordnet sind. Ein mit einem Katalysator 16 versehenes Abgasrohr 17 ist an seinem vorderen Ende mit einem Abgasrohrverteiler 15 verbunden und an seinem hinteren Ende mit einem Schalldämpfer 18. Ein O₂-Sensor 19 detektiert die Konzentration von Sauerstoff im Maschinenabgas. Ein Kurbelwellenwinkel 26 und ein Zylinderidentifikationssensor 21 sind auf einer Nockenwelle 22 montiert.

Eine Antriebsriemenscheibe 24 ist integral auf einer Kurbelwelle 23 montiert, die eine Ausgangswelle der Maschine E bildet. Diese Antriebsriemenscheibe 24 treibt durch Keilriemen (V-belts) einen Kühlkompressor 25 einer Klimaanlage, einen Wechselstromgenerator 26 und eine Ölpumpe 27 an, die zu einem Lenkhilfemechanismus gehört.

Der Kühlkompressor 25 enthält eine eingebaute Magnetkupplung, die durch einen Strom erzeugt wird, der von einem Kühlrelais 28 geliefert wird. Dieser Strom stellt somit eine Last für die Maschine E dar. Der Wechselstromgenerator 26 (Lichtmaschine) beginnt Leistung zu erzeugen in Antwort auf Anregungsstrom, der von einem Spannungsregler 29 (nachfolgend als Regler abgekürzt) ausgegeben wird. Die Ölpumpe 27 wird in Antwort auf die Bewegung eines nicht dargestellten Lenkrades angetrieben. Der Wechselstromgenerator 26 und die Ölpumpe 27 stellen somit ebenfalls eine Last für die Maschine E dar, und zwar zusätzlich zum Kühlkompressor 25. Ein P/S-Schalter 30 detektiert den Ölbetriebsdruck innerhalb der Ölpumpe 27. Ferner detektiert ein Wassertemperatursensor 31 die Temperatur des Maschinenkühlwassers.

Die verschiedenen Arten von Sensoren und die oben beschriebenen, gesteuerten Komponenten sind elektrisch mit einer ECU-Einheit 32 verbunden, die sich im Fahrzeuggehäuse befindet. Die Fig. 2 zeigt die Hardware-Struktur der ECU-Einheit 32. Sie enthält eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 33 als Hauptkomponente. Analoge Ausgangssignale vom Atmosphärendrucksensor 9, vom Ansaugluft-Temperatursensor 10, vom Drosselklappensensor 11, vom O₂-Sensor 19 und vom Kühlwassertemperatursensor 31 werden als Eingangssignale zur CPU 33 über eine erste Schnittstellenschaltung 34 und einem Analog/Digital-Wandler 35 geliefert. Ausgangssignale vom Leerlaufschalter 12, vom Kühlrelais 28, vom Regler 29, vom P/S-Schalter 30 und vom Zündschloß 36 werden als Eingangssignale zur CPU 33 über eine zweite Schnittstellenschaltung 37 geliefert. Dagegen werden Ausgangssignale vom Luftflußmeter 8, vom Kurbelwellensensor 20 und vom Zylinderidentifikationssensor 21 direkt als Eingangssignale zur CPU 33 übertragen.

Ein Nur-Lesespeicher (ROM) 38, ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 39 und ein batteriegeschützter Sicherungsspeicher (RAM) 41 (nachfolgend als BURAM bezeichnet) sind über Busleitungen mit der CPU 33 verbunden. Der BURAM 41 schützt seinen Speicherinhalt auch in einem Fall, wenn das Zündschloß 36 ausgeschaltet wird.

Auf der Grundlage der oben beschriebenen Eingangssignale führt die CPU 33 die erforderlichen Berechnungen aus, um die Menge des zu injizierenden Brennstoffes, die Zündzeitpunktsteuerung und die Öffnung des ISC-Ventils 1 zu bestimmen. Die CPU 33 erzeugt Betätigungssignale zum Treiben der Injektoren 13 über einen Injektionstreiber 42, zum Ansteuern der Zündkerzen 14 über einen Zündtreiber 43 und ein Leistungstransistorfeld 44 sowie zum Ansteuern des Schrittmotors 106, dem ISC-Ventil 1 über einen ISC-Treiber 45.

Luft strömt in das Luftansaugsystem infolge eines Unter druckes hinein, der durch die nach unten gerichtete Bewegung eines Kolbens E₂ im Zylinder der Maschine E gebildet wird. Diese Luft strömt durch den Luftreiniger 7 hindurch und am Luftflußmeter 8, am Atmosphärendrucksensor 9 und am Einlaßluft-Temperatursensor 10 vorbei. Diese Sensoren messen die Menge der angesaugten Luft, den Atmosphärendruck und die Temperatur der angesaugten Luft. Nachdem die Flußrate der angesaugten Luft durch das Drosselklappenventil 3 im Ansaugrohr 2 und auch durch das ISC-Ventil 1 eingestellt worden ist, strömt die angesaugte Luft durch die Ansaugkammer 6 hindurch zum Einlaßrohrverteiler 4, wobei dort Benzin mit Hilfe der Injektoren 13 injiziert wird, welches sich mit der angesaugten Luft mischt, um ein Brennstoff-Luftgemisch zu bilden. Mit der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens E₂ in jedem Zylinder der Maschine E strömt das Brennstoff-Luftgemisch in die Brennkammer E₃ und wird dort mit Hilfe der zugehöriger Zündkerze 14 gezündet. Dies erfolgt etwa am oberen Totpunkt des Kompressionshubs des Kolbens E₂.

Sobald der Kolben E₂ seine Explosions- und Kompressionshübe beendet hat, strömt infolge der Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches erzeugtes Abgas durch den Abgasrohrverteiler 15 hindurch in das Abgasrohr 17. Das durch das Abgasrohr 17 hindurchströmende Abgas wird mit Hilfe des Katalysators 16 gereinigt und strömt dann über den Schalldämpfer 18 nach außen.

Das Betriebsverfahren in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 näher beschrieben, die die einzelnen Steuerschritte in Form eines Flußdiagrammes darstellt. Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen verschiedene Steuerdiagramme.

Sobald die Maschine E gestartet worden ist und ein Ausgangssignal vom Leerlaufschalter 12 zur CPU 33 geliefert wird, bestätigt die CPU 33, daß sich die Maschine E im Leerlauf befindet und steuert das ISC-Ventil 1 in Übereinstimmung mit dem Flußdiagramm in Fig. 4 an.

Schritt S1

Sobald die ISC-Steuerung gestartet worden ist, liest die CPU 33 Informationen über verschiedene Maschinenbetriebsparameter aus, unter anderem die Maschinendrehzahlinformation N_E, die vom Kurbelwellenwinkelsensor 20 erhalten wird, und die Kühlwassertemperaturinformation WT, die vom Kühlwassertemperatursensor 31 geliefert wird.

Schritt S2

Auf der Basis dieser Maschinenbetriebsparameter-Informationen entscheidet die CPU 33 dann, ob für die ISC-Steuerung die P-Rückkopplungsbetriebsart oder die N-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt werden soll. Für diese Entscheidung wird zusätzlich anhand der übertragenen Maschinenbetriebsparameter-Informationen detektiert, ob sich die Maschine E in ihrem Warm-Leerlaufzustand befindet und sich der Betriebszustand stabilisiert hat. Befindet sich die Maschine E in Warm-Leerlauf und hat sich ihr Betriebszustand stabilisiert, so wird die N-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt, während in jedem anderen Fall die P-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt wird. In der oben beschriebenen Entscheidungsweise wird statt der Maschinendrehzahl zunächst die Ventilposition herangezogen, um den Schnell-Leerlaufzustand der Maschine zu bestimmen. Die oben beschriebene Entscheidungsart wird aber nicht für einen Fall herangezogen, bei dem die N-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt worden ist, und zwar auch dann nicht, wenn sich die Maschine E im Schnell-Leerlauf-Betriebszustand befindet.

Schritt S3

Nach Auswahl der P-Rückkopplungsbetriebsart entscheidet die CPU 33, ob eine Steuerperiode abgelaufen ist oder nicht, die von einem nicht dargestellten Zeitzähler eingestellt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Steuerperiode in der P-Rückkopplungsbetriebsart eine Länge von 0,1 Sekunden auf. Stellt die CPU 33 fest, daß die Steuerperiode noch nicht vorüber ist, so springt das Steuerprogramm zum Startpunkt zurück.

Schritt S4

Entscheidet die CPU 33, daß die Steuerperiode schon vorüber ist, so sucht die CPU 33 die Basisventilposition P_BASE des ISC-Ventils 1 auf oder liest diese aus, und zwar aus einem Diagramm, das die Beziehung zwischen der Basisventilposition P_BASE und der Kühlwassertemperatur WT angibt. Die aufgesuchte bzw. ausgelesene Basisventilposition P_BASE wird im Speicher ROM 38 gespeichert. Das genannte Diagramm ist in Fig. 6 dargestellt. Die Basisventilposition P_BASE ändert sich in Abhängigkeit der Kühlwassertemperatur WT, wie die Fig. 6 erkennen läßt. Diese Basisventilposition P_BASE entspricht z. B. neun Schritten der Rotorrotation des Schrittmotors 106, wie im konventionellen Fall. Liegt jedoch die Temperatur unterhalb von 80°C, so wird diese Basisventilposition P_BASE auf eine Öffnung eingestellt, die z. B 10 bis 50 Schritten entspricht, und die für den Schnell-Leerlauf geeignet ist, wie die Fig. 6 angibt.

Schritt S5

Nach Einstellung der Basisventilposition P_BASE in Schritt S4 bestätigt die CPU 33, ob das Kühlerrelais 28 sein Ausgangssignal erzeugt oder nicht. Wird bestätigt, daß das Kühlerrelais 28 in Betrieb ist, so stellt die CPU 33 einen Wert ΔQ ein (nachfolgend als Luftmengenabweichung bezeichnet), der zu inkrementierenden Kompensation der Menge der Bypass-Luft erforderlich ist, um den Betrieb des Kühlkompressors 25 zu berücksichtigen. Diese Luftmengenabweichung ΔQ repräsentiert die Menge zusätzlich angesaugter Luft, die von der Maschine E gefordert wird, um die zusätzliche Last zu berücksichtigen. Arbeitet also der Kühlkompressor 25 als zusätzliche Last der Maschine E, so ergibt sich die Luftmengenabweichung ΔQ zu

ΔQ = Q_A/C.

Der Ausdruck Q_A/C repräsentiert die zusätzliche Menge an Luft, die der Menge der Bypass-Luft hinzuzuaddieren ist, um eine Kompensation infolge des Betriebs der Klimaanlage zu erreichen. Für den Fall von ΔQ = 0 ist ersichtlich, daß sich der Kühlkompressor 25 nicht in Betrieb befindet.

Schritt S6

Nachdem die Luftmengenabweichung ΔQ im Schritt S5 eingestellt worden ist, bestätigt die CPU 33, ob der P/S-Schalter 30 ein Ausgangssignal erzeugt oder nicht. Wird ein Anstieg im Öldruck detektiert, und zwar als Ergebnis der Auslenkung des Steuerrades, so addiert die CPU 33 einen Kompensationswert Q_P/S zur Luftmengenabweichung ΔQ hinzu, um den Wert von ΔQ infolge des Betriebs des P/S-Schalters 30 zu inkrementieren. Der Ausdruck ΔQ ergibt sich dann wie folgt:

Δ ← ΔQ + Q_P/S.

Schritt S7

Die CPU 33 bestätigt, ob der Regler 29 sein Ausgangssignal erzeugt oder nicht. Sobald der Wechselstromgenerator 26 (Lichtmaschine) Leistung zu erzeugen beginnt, addiert die CPU 33 einen Kompensationswert Q_ALT zur Luftmengenabweichung ΔQ hinzu, um den Wert von ΔQ zu inkrementieren, und zwar infolge des Betriebs des Wechselstromgenerators 26. Für ΔQ ergibt sich dann der nachfolgende Ausdruck:

In den obigen Gleichungen repräsentiert jeder der Kompensationswerte Q_A/C, Q_P/S und Q_ALT die pro Zeiteinheit gelieferte Luftmenge (g/sec), wobei jeder Kompensationswert experimentell berechnet wird, und zwar unter der Bedingung, daß sich die Maschine E im Warm-Leerlaufzustand befindet und mit einer einzelnen Last belastet ist.

Nachdem die Luftmengenabweichung ΔQ in der oben beschriebenen Weise berechnet worden ist, greift die CPU 33 auf ein Diagram zu, das die Ventilöffnungscharakteristik repräsentiert und in Fig. 7 gezeigt ist.

Schritt S8

Unter Zuhilfenahme des in Fig. 7 gezeigten Diagramms sucht die CPU 33 die Basismenge Q_BASE der durch das ISC-Ventil 1 hindurchströmenden Bypass-Luft (umgeleitete Luft) auf oder liest diese aus, und zwar auf der Grundlage der Basisventilposition P_BASE, die bereits zuvor bestimmt worden ist. Der Vorgang ist in Fig. 7 durch die Symbole → markiert.

Schritt S9

Die CPU 33 addiert die Luftmengenabweichung ΔQ zu dieser Basisflußmenge Q_BASE hinzu, um eine Soll-Luftmenge Q_OBJ zu berechnen, wie in Fig. 7 durch das mit dem Pfeil markierte Symbol 3 angegeben ist.

Schritt S10

Die CPU 33 sucht schließlich anhand des in Fig. 7 dargestellen Diagramms eine Soll-Ventilposition P_OBJ des Ventilelementes des ISC-Ventils 1 auf bzw. liest diese aus, und zwar in Übereinstimmung mit der Soll-Luftmenge Q_OBJ, wie in Fig. 7 durch die Symbole → angedeutet ist.

Die Soll-Ventilposition P_OBJ, die durch die obige Berechnung erhalten worden ist, beseitigt notwendigerweise die Luftmengenabweichung, unabhängig von dem Wert der Basisventilposition P_BASE.

Schritt S11

Die CPU 33 berechnet dann die Abweichung der realen bzw. tatsächlichen Ventilposition P_OBJ(t -1) von der Soll-Ventilposition P_OBJ, also die erforderliche Verstellung ΔP zum Antreiben des Ventilelementes des ISC-Ventils 1 und liefert das entsprechende Treibersignal zum Schrittmotor 106, der auf dem ISC-Ventil 1 montiert ist. Der Wert von ΔP ergibt sich zu:

ΔP = P_OBJ-P_OBJ(t -1).

Wie bereits beschrieben, entspricht die tatsächliche Ventilposition P_OBJ(t -1) der Anzahl der Schritte der Rotordrehung des Schrittmotors 106 zur Betätigung des ISC-Ventils 1, ausgehend von der vollständig geschlossenen Position. Diese tatsächliche Ventilposition P_OBJ(t -1) bzw. reale Ventilposition ist im Speicher RAM 39 gespeichert (oder im BURAM 41).

Schritt S12

Die CPU 33 verwendet dann die reale Ventilposition P_OBJ(t -1) als Soll-Ventilposition P_OBJ, wobei die neue Soll-Ventilposition P_OBJ nunmehr im RAM 39 gespeichert wird (oder im BURAM 41).

Schritt S13

Wird andererseits im Entscheidungsschritt S2 bestimmt, daß die N-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt werden soll, so entscheidet die CPU 33, ob die Steuerperiode, die durch den nicht dargestellten Zeitzähler eingestellt worden ist, bereits abgelaufen ist oder nicht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Steuerperiode in der N-Rückkopplungsbetriebsart auf 1 Sekunde eingestellt, wobei wie im Falle der P-Rückkopplungsbetriebsart das Steuerprogramm zurück zu Startpunkt springt, wenn die CPU 33 feststellt, daß die Steuerperiode noch nicht vorüber ist.

Schritt S14

Stellt die CPU 33 fest, daß die Steuerperiode bereits abgelaufen ist, so berechnet sie die Differenz zwischen einer Soll-Maschinendrehzahl N_{E OBJ} und der tatsächlichen Maschinendrehzahl N_{E R}, also die Maschinendrehzahlabweichung ΔN. Sie ergibt sich zu:

ΔN = N_{E OBJ}-N_{E R}.

Die Soll-Maschinendrehzahl N_{E OBJ} wird aus einem nicht dargestellten, bekannten Diagramm aufgesucht bzw. gelesen, und zwar auf der Grundlage des Betriebszustandes der Maschine E.

Schritt S15

Nachdem die Maschinendrehzahlabweichung ΔN berechnet worden ist, sucht die CPU 33 anhand eines Diagramms, das die Beziehung zwischen der Menge an angesaugter Luft und der Maschinendrehzahl gemäß Fig. 8 angibt, ein Luftmengeninkrement oder Luftmengendekrement auf, also eine Luftmengenabweichung ΔQ, die erforderlich ist, um die Maschinendrehzahlabweichung ΔN auszugleichen bzw. zu löschen.

Im Diagramm nach Fig. 8 ist die Luftmengenabweichung ΔQ auf den Wert 0 gesetzt, und zwar in einem Bereich, in welchem der Wert der Maschinendrehzahlabweichung ΔN klein ist. Ferner sind eine obere Grenze und eine untere Grenze für die Luftmengenabweichung ΔQ vorhanden.

Die erste Maßnahme dient zur Verhinderung von Drehzahlschwankungen (hunting), während die zuletzt genannte Maßnahme dazu dient, abrupte Änderungen des Betriebszustandes der Maschine E zu vermeiden. Nachdem die Luftmengenabweichung ΔQ im Schritt S15 ausgesucht bzw. ausgelesen worden ist, greift die CPU auf das in Fig. 7 dargestellte Ventilöffnungscharakteristikdiagramm zu, wie im Fall der P-Rückkopplungsbetriebsart.

Schritt S16

Mit Hilfe des Diagramms in Fig. 7 sucht die CPU 33 die reale bzw. tatsächliche Menge Q_REAL der durch das ISC-Ventil 1 hindurchströmenden Bypass-Luft auf bzw. liest diese aus, und zwar in Übereinstimmung mit der realen bzw. tatsächlichen Ventilposition P_OBJ(t -1), die durch die Symbole → in Fig. 7 angedeutet ist.

Schritt S17

Die CPU 33 addiert dann die Luftmengenabweichung ΔQ zu dieser realen bzw. tatsächlichen Luftmenge Q_REAL hinzu, um eine Soll-Luftmenge Q_OBJ zu berechnen, wie durch das mit dem Pfeil in Fig. 7 versehene Symbol angedeutet ist.

Schritt S18

Mit Hilfe des in Fig. 7 gezeigten Diagramms sucht die CPU 33 schließlich die Soll-Ventilposition P_OBJ des Ventilelementes des ISC-Ventils 1 auf bzw. liest diese aus, und zwar in Übereinstimmung mit der objektiven Luftmenge Q_OBJ, wie in Fig. 7 durch die Symbole → angedeutet ist.

Im Anschluß an den Schritt S18 führt die CPU 33 die zuvor erwähnten Steuerschritte S11 und S12 aus, in denen die CPU 33 das Treibersignal zum Schrittmotor 106 liefert, der auf dem ISC-Ventil 1 angeordnet ist, und die reale bzw. tatstächliche Ventilposition P_OBJ(t -1) heraufsetzt bzw. erneuert und im Speicher RAM 39 (oder im BURAM 41) speichert.

Zweites Ausführungsbeispiel

Der Verfahrensablauf in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 näher beschrieben, die ein Flußdiagramm der Steuerschritte darstellt, sowie unter Bezugnahme auf die Fig. 9, 10 und 11, die verschiedene Steuerdiagramme zeigen.

Wird das Ausgangssignal vom Leerlaufschalter 12 zur CPU 33 übertragen, nachdem die Maschine E gestartet worden ist, so bestätigt die CPU 33 die Tatsache, daß sich die Maschine E nunmehr im Leerlaufzustand befindet und steuert das ISC-Ventil 1 in Übereinstimmung mit dem Flußdiagramm nach Fig. 5.

Schritt S1

Sobald die ISC-Steuerung gestartet worden ist, liest die CPU 33 verschiedene Maschinenbetriebsparameter-Informationen aus, zu denen unter anderem die Maschinendrehzahlinformation N_E, die vom Kurbelwellenwinkelsensor 20 übertragen wird, und die Kühlwassertemperaturinformation WT gehören, die vom Wassertemperatursensor 31 geliefert wird.

Schritt S2

Auf der Grundlage dieser Maschinenbetriebsparameterinformation entscheidet die CPU 33 dann, ob die P-Rückkopplungsbetriebsart oder die N-Rückkopplungsbetriebsart für die ISC-Steuerung ausgewählt werden soll. Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels erfolgt die Entscheidung auf der Grundlage der Maschinenbetriebsparameter-Information. Befindet sich daher die Maschine E im Warm-Leerlauf, und hat sich ihr Betriebszustand stabilisiert, so wird die N-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt, während in jedem anderen Fall die P-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt wird.

Schritt S3

Ist die P-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt worden, so entscheidet die CPU 33, ob eine durch einen nicht dargestellten Zeitzähler eingestellte Steuerperiode bereits abgelaufen ist oder nicht. Auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Steuerperiode in der P-Rückkopplungsbetriebsart auf eine Länge von 0,1 Sekunden eingestellt. Entscheidet die CPU 33, daß die Steuerperiode noch nicht vorüber ist, so springt das Steuerprogramm zurück zu Start.

Schritt S4

Entscheidet die CPU 33, daß die Steuerperiode vorüber ist, so sucht die CPU 33 die Basisventilposition P_BASE des ISC-Ventils 1 auf bzw. liest diese aus, und zwar aus einem Diagramm, das die Beziehung zwischen der Basisventilposition P_BASE und der Kühlwassertemperatur WT angibt. Die ausgelesene Basisventilposition P_BASE wird im ROM 38 gespeichert. Das entsprechende Diagramm ist in Fig. 6 dargestellt.

Schritt S5

Nachdem die Basisventilposition P_BASE im Schritt S4 eingestellt worden ist, greift die CPU 33 auf ein Ventilpositions-Linearisierungsdiagramm gemäß Fig. 9 zu, um die Basisventilposition P_BASE zu linearisieren. Dieses Ventilpositions-Linearisierungsdiagramm ist so gebildet, daß die Basisventilposition P_BASE in eine virtuelle Ventilposition P_BASE′ umgewandelt wird, die proportional zur Menge des angesaugten Luftstroms ist. Dieses Ventilpositions-Linearisierungsdiagramm bewirkt, daß ein durch eine unterbrochene Linie dargestellter Umwandlungsfaktor L zusätzlich im Ventilöffnungscharakteristikdiagramm nach Fig. 7 vorhanden ist. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Gradient der Umwandlungsfaktorlinie L so gewählt, daß er wenigstens annähernd gleich dem Ventilöffnungsverhältnis des ISC-Ventils 1 im Warm-Leerlaufzustand der Maschine E ist. Der Wert der virtuellen Ventilposition P_BASE′ beträgt dann, wenn das ISC-Ventil 1 vollständig geöffnet ist, das zwei- oder mehrfache der Basisventilposition P_BASE. Wird daher die Basisventilposition P_BASE in Fig. 9 durch ª Schritte repräsentiert, wobei die entsprechende Menge des Luftstromes b g/Sekunden beträgt, so wird die virtuelle Ventilposition P_BASE′ durch c Schritte repräsentiert.

Schritt S6

Nachdem die virtuelle Ventilposition P_BASE′ in Schritt S5 bestimmt worden ist, bestätigt die CPU 33, ob das Kühlerrelais 28 sein Ausgangssignal erzeugt oder nicht. Wird der Betrieb des Kühlerrelais 28 bestätigt, so stellt die CPU 33 einen Kompensationswert ΔP ein (nachfolgend als Ventilpositionsabweichung bezeichnet), der erforderlich ist, um die Ventilposition zu kompensieren, um den Betrieb des Kühlkompressors 25 auszugleichen. Diese Ventilpositionsabweichung ΔP repräsentiert die Anzahl der Schritte der Rotordrehung des Schrittmotors 106, der das Ventilelement des ISC-Ventils 1 antreibt, um auf diese Weise die Menge an Bypass-Luft zu inkrementieren, die von der Maschine E gefordert wird, um die zusätzliche Last auffangen zu können. Die Ventilpositionsabweichung ΔP entspricht der Luftmengenabweichung ΔQ im ersten Ausführungsbeispiel. Arbeitet also der Kühlkompressor 25 als zusätzliche Last der Maschine E, so bestimmt sich die Ventilpositionsabweichung ΔP zu:

ΔP = P_A/C.

Dabei repräsentiert P_A/C einen Wert zur Kompensation der Ventilposition zwecks Auffangen des Betriebs der Klimaanlage. Es ist ersichtlich, daß ΔP gleich 0 ist, wenn der Kühlkompressor 25 nicht arbeitet.

Schritt S7

Nachdem die Ventilpositionsabweichung ΔP im Schritt S6 eingestellt worden ist, bestimmt die CPU 33, ob der P/S-Schalter 30 sein Ausgangssignal liefert oder nicht. Wird infolge der Auslenkung des Lenkrades ein Ansteigen des Öldruckes detektiert, so addiert die CPU 33 einen Kompensationswert P_P/S zu der Ventilpostionsabweichung ΔP hinzu, um den Wert von ΔP heraufzusetzen bzw. zu inkrementieren, und zwar infolge des Betriebs der Ölpumpe 27. Es ergibt sich dann ein Ausdruck für ΔP gemäß der nachfolgenden Gleichung.

ΔP ← ΔP + P_P/S.

Schritt S8

Die CPU 33 bestätigt dann, ob der Regler 29 sein Ausgangssignal erzeugt oder nicht. Beginnt der Wechselstromgenerator 26 Leistung zu erzeugen, so addiert die CPU 33 einen Kompensationswert P_ALT zur Ventilpositionsabweichung ΔP hinzu, um den Wert von ΔP zu inkrementieren bzw. heraufzusetzen, und zwar infolge des Betriebs des Wechselstromgenerators 26. Für ΔP ergibt sich dann der nachfolgende Ausdruck:

ΔP ← ΔP + P_ALT.

In den obigen Ausdrücken repräsentiert jeder Kompensationswert P_A/C, P_P/S und P_ALT eine Anzahl von Schritten der Rotordrehung des Schrittmotors 106, der das Ventilelement des ISC-Ventils 1 antreibt. Jeder Kompensationswert wird experimentell berechnet, und zwar unter der Bedingung, daß sich die Maschine E im Warm-Leerlaufzustand befindet und nur mit einer einzelnen Last belastet ist.

Schritt S9

Nach Berechnung der Ventilpositionsabweichung ΔP in der oben beschriebenen Weise addiert die CPU 33 die Ventilpositionsabweichung ΔP zu der virtuellen Ventilposition P_BASE′ hinzu, so daß sich folgender Ausdruck ergibt:

P_BASE′ ← P_BASE′ + ΔP.

Schritt S10

Die CPU 33 greift dann auf ein Diagramm für eine inverse Umwandlung zu, das in Fig. 10 dargestellt ist, um eine objektive Ventilposition P_OBJ aufzufinden bzw. auszulesen, die der virtuellen Ventilposition P_BASE′ entspricht. Das in Fig. 10 gezeigte Diagramm für die inverse Umwandlung ist invers bezüglich des Ventilpositions-Linearisierungsdiagramms in Fig. 9, derart, daß die virtuelle Ventilposition P_BASE′ dafür herangezogen wird, die entsprechende Soll-Ventilposition P_OBJ aufzufinden. Die reale bzw. tatsächliche Ventilposition, also die Soll-Ventilposition P_OBJ, die in Übereinstimmung mit der Menge des Luftstromes infolge der virtuellen Ventilposition P_BASE′ steht, wird mit Hilfe des in Fig. 10 gezeigten Diagramms aufgesucht bzw. ausgelesen.

Schritt S11

Die virtuelle Ventilposition P_BASE′ wird in Speicher RAM 39 unter Steuerung der CPU 33 gespeichert. Diese virtuelle Ventilposition P_BASE′, die im RAM 39 gespeichert ist, wird während der N-Rückkopplungsbetriebsart verwendet, die später beschrieben wird.

Schritt S12

Sodann berechnet die CPU 33 wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels die Abweichung der realen bzw. tatsächlichen Ventilposition P_OBJ(t -1) von der Soll-Ventilposition P_OBJ, also die erforderliche Größe ΔP zum Antreiben des Ventilelementes des ISC-Ventils 1, und liefert das entsprechende Treibersignal zum Schrittmotor 106, der sich auf dem ISC-Ventil 1 befindet. Der Wert von ΔP ergibt sich zu:

ΔP = P_OBJ-P_OBJ(t -1).

Schritt S13

Die CPU 33 setzt dann die reale bzw. tatsächliche Ventilposition P_OBJ(t -1) für die Soll-Ventilposition P_OBJ ein, wobei die neue Soll-Ventilposition P_OBJ nunmehr im RAM 39 gespeichert wird (oder im BURAM 41).

Schritt S14

Wird andererseits im Schritt S2 festgestellt, daß die N-Rückkopplungsbetriebsart ausgewählt werden soll, so entscheidet die CPU 33 wiederum, ob die durch den nichtdargestellten Zeitzähler eingestellte Steuerperiode bereits abgelaufen ist oder nicht. Beim vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel wird die Steuerperiode in der N-Rückkopplungsbetriebsart auf eine Länge von 1 Sekunde eingestellt, wie im Fall der ersten Ausführungsbeispiels. Das Steuerprogramm springt zurück zum Startpunkt, wenn die CPU 33 bestimmt, daß die Steuerperiode noch nicht vorüber ist.

Schritt S15

Entscheidet die CPU 33, daß die Steuerperiode bereits vorüber ist, so berechnet die CPU 33 die Differenz zwischen der Soll-Maschinendrehzahl N_{E OBJ} und der realen bzw. tatsächlichen Maschinendrehzahl N_{E R}, also die Maschinendrehzahlabweichung ΔN. Sie bestimmt sich zu:

ΔN = N_{E OBJ}-N_{E R}.

Schritt S16

Nachdem die Maschinendrehzahlabweichung ΔN berechnet worden ist, sucht die CPU 33 anhand eines Diagramms, das die Beziehung zwischen der Ventilposition und der Maschinendrehzahl gemäß Fig. 11 repräsentiert, ein Ventilpositionsinkrement oder ein Ventilpositionsdekrement auf bzw. liest dieses aus, also die Ventilpositionsabweichung ΔP, die erforderlich ist, um die Maschinendrehzahlabweichung ΔN auszulöschen bzw. zu beseitigen.

Aus demselben Grunde wie beim Luftmengen-Maschinendrehzahldiagramm beim ersten Ausführungsbeispiel wird die Ventilpositionsabweichung ΔP im Diagramm nach Fig. 11 auf 0 gesetzt, und zwar in einem Bereich, in welchem der Wert der Maschinendrehzahlabweichung ΔN klein ist, während auch hier eine obere Grenze und eine untere Grenze für die Ventilpositionsabweichung ΔP vorgesehen sind.

Schritt S17

Nachdem im Schritt S16 die Ventilpositionsabweichung ΔP wieder aufgefunden bzw. ausgelesen worden ist, addiert die CPU 33 die Ventilpositionsabweichung ΔP zu der virtuellen Ventilposition P_BASE′ hinzu, die im Schritt S11 im RAM 39 zuvor gespeichert worden ist. Die virtuelle Ventilposition P_BASE′ läßt sich nun wie folgt darstellen:

P_BASE′ ← P_BASE′ + ΔP.

In diesem Fall läßt sich die virtuelle Ventilposition P_BASE′ unter Verwendung des Ventilpositions-Linearisierungsdiagramms nach Fig. 9 berechnen. Im Anschluß an den Schritt S17 führt die CPU 33 die zuvor erwähnten Steuerschritte S10 bis S13 durch, in denen die CPU 33 das Treibersignal an den Schrittmotor 106 anlegt, der auf dem ISC-Ventil 1 angeordnet ist, und die reale bzw. tatsächliche Ventilposition P_OBJ(t -1) heraufsetzt bzw. erneuert und im RAM 39 (oder im BURAM 41) speichert. Wie die zuvor beschriebenen zwei Ausführungsbeispiele zeigen, wird die Ventilposition des Flußsteuerventils (des ISC-Ventils), das eine nichtlineare Ventilöffnungscharakteristik aufweist, in eine entsprechende Ansaugluftmenge oder in eine virtuelle Ventilposition umgewandelt, so daß sich das Flußsteuerventil so steuern läßt, als hätte es eine lineare Ventilöffnungscharakteristik. Auf diese Weise läßt sich die Genauigkeit der Steuerung wesentlich verbessern.

Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann beispielsweise auch bei einer ISC-Steuerung in einem Luftansaugsystem zum Einsatz kommen, bei dem neben dem ISC-Ventil auch ein für Schnell-Leerlaufzwecke unabhängiges weiteres Ventil (wax valve) vorhanden ist. Obwohl nur drei Hilfseinheiten als Last für die Maschine betrachtet worden sind, können weitere Hilfseinheiten zum Einsatz kommen, beispielsweise ein Luftkompressor bzw. Gebläse, um eine noch andere Last der Maschine zu bilden. Außer für eine ISC-Steuerung kann die Erfindung auch noch für eine andere Luftansaugmengensteuerung verwendet werden, beispielsweise für eine Drosselklappen-Öffnungs/Schließ-Steuerung. Anstelle der virtuellen Ventilposition des Flußsteuerventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel läßt sich auch ein anderer Faktor einsetzen, der proportional zur Menge des angesaugten Luftstromes ist, um eine ISC-Steuerung durchzuführen.

Claims

1. Verfahren zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors mit angeschlossenen einschaltbaren Gerä ten, wie z. B. einem Kühlkompressor (AC), einem Wechselstrom generator (ALT) oder einer Ölpumpe (P/S);

wobei ein Leerlaufventil verwendet wird, bei dem die Menge durchströmender Luft pro Zeiteinheit gegenüber dem Verstellweg progressives Verhalten aufweist;
wobei alternativ entweder
a1) eine Bestimmung einer Basisventilposition (P_base) anhand der Kühlwassertemperatur (WT) erfolgt (S4),
b1) für jedes eingeschaltete angeschlossene Gerät eine zuge ordnete Luftmengenabweichung (ΔQ_AC, ΔQ_P/S, ΔQ_ALT) berücksich tigt wird (S5, S6, S7), sowie
c1) die zu der Basisventilposition (P_BASE) gehörende Basis luftmenge (Q_BASE) ermittelt wird (S8), dazu die Summe der Luftmengenabweichungen (ΔQ_AC + ΔQ_P/S + ΔQ_ALT) addiert wird (S9), und damit ein zugeordneter Ventilpositionssollwert (P_OBJ) ermittelt wird (S10),
wenn sich der Verbrennungsmotor nicht in einem stabilen Warmleerlaufzustand befindet (S2),
oder
a2) eine Drehzahldifferenz zwischen einer Solldrehzahl (N_EOBJ) und einer Istdrehzahl (N_ER) errechnet wird (S14), und daraus eine erforderliche Luftmengenänderung (ΔQ) ermittelt wird (S15), sowie
b2) aus der gegenwärtigen Ventilposition (P_OBJ(t-1)) die zugeordnete durchströmende Luftmenge (Q_REAL) ermittelt wird (S16), dazu die erforderliche Luftmengenänderung (ΔQ) addiert wird (S17), und damit ein zugeordneter Ventillpositionssoll wert (P_OBJ) ermittelt wird (S18),
wenn sich der Verbrennungsmotor in dem stabilen Warm leerlaufbetrieb befindet (S2); und
wobei anschließend das Ventil von der gegenwärtigen Ven tilposition (P_OBJ(t-1)) auf den ermittelten Ventilpositions sollwert (P_OBJ) eingestellt wird.

2. Verfahren zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors mit angeschlossenen einschaltbaren Gerä ten, wie z. B. einem Kühlkompressor (AC), einem Wechselstrom generator (ALT) oder einer Ölpumpe (P/S);

wobei ein Leerlaufventil verwendet wird, bei dem die Menge durchströmender Luft pro Zeiteinheit gegenüber dem Verstellweg progressives Verhalten aufweist;
wobei alternativ entweder
a1) eine Bestimmung einer Basisventilposition (P_base) anhand der Kühlwassertemperatur (WT) erfolgt (S4),
b1) die Basisventilposition (P_BASE), durch Umwandlung der progressiven Ventilcharakteristik in eine virtuelle, lineare Ventilcharakteristik, in eine virtuelle Basisventilposition (P_BASE′) umgewandelt wird (S5),
c1) für jedes eingeschaltete angeschlossene Gerät eine zuge ordnete Ventilpositionsabweichung (ΔP_AC, ΔP_P/S, ΔP_ALT) berücksich tigt wird (S6, S7, S8), sowie
d1) zu der virtuellen Basisventilposition (P_BASE′) die Summe der Ventilpositionsabweichungen (ΔP_AC + ΔP_P/S + ΔP_ALT) addiert wird (S9),
wenn sich der Verbrennungsmotor nicht in einem stabilen Warmleerlaufzustand befindet (S2),
oder
a2) eine Drehzahldifferenz zwischen einer Solldrehzahl (N_EOBJ) und einer Istdrehzahl (N_ER) errechnet wird (S15) und daraus eine erforderliche Ventilpositionsänderung (ΔP) ermit telt wird (S16),
b2) zu einer gegenwärtigen virtuellen Ventilposition (P_BASE′) die Ventilpositionsänderung (ΔP) zur Bestimmung einer erfor derlichen virtuellen Ventilposition (P_BASE′) addiert wird (S17),
wenn sich der Verbrennungsmotor in dem stabilen Warm leerlaufbetrieb befindet (S2); und
wobei die virtuelle Ventilposition (P_BASE′) gespeichert wird (S11) und in einen Ventilpositionssollwert (P_OBJ) zurück gewandelt wird (S10) und anschließend das Ventil von der gegenwärtigen Ventilposition (P_OBJ(t-1)) auf den ermittelten Ventilpositionssollwert (P_OBJ) eingestellt wird.