DE3124496A1 - Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung fuer brennkraftmaschinen

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Description

"· 7113 ,
18.5« 1981 Ve/Hm J
ROBERT BOSCH GMBH5 TOOO STUTTGART 1
Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung für Brennkraftmaschinen Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung aus der DE-OS 28 03 750 bekannt, "bei der die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine einwirkende Vorrichtung eine Kraftstoffzumeßvorrichtung ist. Der Sollwert für die Leerlaufdrehzahl und die Regelkomponenten (P I D) für den Regler sind in einem Speicher des Rechners enthalten. Bei unterschiedlichen Brennkraftmaschinen sind jedoch oftmals verschiedene Leerlaufdrehzahlen und ein unterschiedliches Regelverhalten zur optimalen Leerlaufdrehzahlregelung erforderlich. Bei der "bekannten Einrichtung muß daher wenigstens der diese Größen enthaltende Speicher ausgetaucht werden und gegebenenfalls auch das Rechenprogramm verändert werden, sofern das Regelkonzept im Rechenprogramm enthalten ist. ,Diese Veränderungen sind praktisch für jeden weiteren Typ einer Brennkraftmaschine erforderlich.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Anpassung an verschiedene Brennkraftmaschinen weder der Festwertspeicher noch das Programm geändert werden muß, um unterschiedliche Leerlauf drehzahlen und ein unterschiedliches Regelrerhalten zu erzielen. Es kann sich auch nur um eines von beidem allein handeln. Durch Pin-Programmierung können die gewünschten Eigenschaften variabel vorgegeben werden, indem die durch die Pin-Programmierung vorgegebenen Datenworte durch das Programm abgefragt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Leerlaufdrehzahlregelgexnrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die abgefragten Datenworte im Mikrorechner durch fest programmierte Rechenoperationen, insbesondere Verdoppelungsfunktionen, dem durch Impulszählung gewonnenen Istwert anzupassen. Auf diese Weise können relativ kleine Datenworte, die eine geringe Zahl von Pins benötigen, zur Sollwertvorgabe angelegt werden.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, die Art der Steuersignale für die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine einwirkende Vorrichtung ebenfalls über Pin-Programmierung vorzugehen. Auf diese Weise ist ein noch universellerer Einsatz möglich, indem durch die Leerlaufdrehzahlregelungseinrichtung ohne Programm-oder interne Datenänderung die verschiedensten Arten von Steuervorrichtungen wie Stellmotoren, magnetische Stellglieder und elektronische Stellglieder betätigt werden können.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels , Figur 2 eine schematische Darstellung des Regelkreises, Figur 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Sollwertvorgabe, Figur k Speichertabellen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Veränderung des Regelverhaltens, Figur 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Zugriffs zu den gespeicherten Werten der in Figur k dargestellten Tabellen und Figur 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erzeugung unterschiedlicher Steuersignale für die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine einwirkende Vorrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Mikrorechner 10 dargestellt, der in bekannter Weise eine zentrale Recheneinheit 11, Festwertspeicher (ROM) 12, Arbeitsspeicher (RAM) 13 sowie eine Eingabe/Ausgabe-Einheit Ik aufweist. Diese Baugruppen sind untereinander über ein Bussystem 15 verbunden. Der Eingabe/Ausgabe-Einheit "\k sind ein temperaturabhängiges Signal T sowie ein drehzahlabhängiges Signal η zugeführt. Weiterhin sind 11 Pin-Anschlüsse vorgesehen, an die durch Pin-Programmierung die Zahlenwerte Z1 bis Z3 anlegbar sind. Dabei ist Z1 ein 6-Bit-Datenwort an den Pins 1 bis 6, Z2 ein 3-Bit-Datenwort an den Pins 7 "bis 9 und Z3 ein 2-Bit-Datenwort an den Pins 10 und 11. Die Pin-Programmierung erfolgt in der Weise, da die Datenworte durch Anlegen eines 0- bzw. eines 1-Signals an die einzelnen Pins erzeugt wird. Dies kann entweder über Schalter oder über feste Anschlüsse erfolgen.
31Z4496
Ein Steuerausgang 16 des Mikrorechners 10 steuert eine Vorrichtung 1T5 die drehzahlverändernd auf eine Brennkraftmaschine einwirkt. Die Vorrichtung 17 ist in der Figur als Stellglied 18 dargestellt, durch das ein Bypaß 19 niit Hilfe einer Klappe 20 verschiebbar ist. Dieser Bypaß 19 überbrückt eine Drosselklappe 21 im Luftansaugrohr 22 einer Brennkraftmaschine. Das Stellglied 18 kann z.B. als Stellmagnet oder Stellmotor ausgebildet sein. Genausogut könnte natürlich ein Magnetventil im Bypaß 19 vorgesehen sein. Weitere Möglichkeiten für die Realisierung einer Vorrichtung 17 sind z.B. gemäß dem angegebenen Stand der Technik die direkte Einwirkung auf die Drosselklappe 21 oder eine Einwirkung auf die Kraftstoffpumpe. Ein Magnetventil im Bypaß 19 sowie dessen Steuerung zur Leerlaufdrehzahlregelung ist in der DE-OS 27 ^9 369 beschrieben. Weitere Beispiele für die Vorrichtung 17 sind die Einwirkung auf die Steuerzeiten von Kraftstoffeinspritzventilen, oder eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung zur Veränderung des Zündzeitpunkts gemäß der DE-OS 28 U 5 28Ij- und der DE-OS 28 k-5 285.
Das in Figur 2 dargestellte Blockschaltbild zeigt den Regelkreis der Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung, wie er in Figur 1 realisiert ist. Der Sollwert S wird als Zahlenwert Z1 an die Pins 1 bis 6 angelegt und in einer durch den Mikrorechner 10 realisierten Vergleiehsstelle 25 mit dem Istwert I der Drehzahl verglichen. Dieser Drehzahl-Istwert η wird der Vergleiehsstelle 25 über einen Analog-Digital-Wandler 26, der in der Eingabe/ Ausgabe-Einheit lh enthalten ist, zugeführt. Die Regelabweichung ist einem Regler 27 zugeführt, dessen Regelverhalt-en durch das Datenwort Z2 einstellbar ist. Dieses Datenwort Z2 wird vom Mikrorechner 10 abgefragt und bestimmt das P- und/oder das I- und/oder das D-Verhalten
(Regel-Algorithmus) des durch den Mikrorechner 10 realisierten Reglers. Die Realisierung von Reglern mit einem "bestimmten Reglerkonzept ist z.B. aus dem Buch "Mikroprozessoren und Mikrocomputer", Werner Diehl, Vogel-Verlag, Würzburg, Seite ^hG ff bekannt. Die erzeugte Stellgröße wird in einem ebenfalls in der Eingabe/Ausgabe-Einheit 1H enthaltenen Digital-Analog-Wandler 28 in eine kontinuierliche oder pulsförmige Stellgröße umgewandelt und der Vorrichtung 17 zugeführt, die auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine 29 einwirkt.
Das in Figur 3 dargestellte Flußdiagramm erläutert eine "vorteilhafte Erfassung des die Soll-Leerlauf drehzahl festlegenden Datenworts Z1. Zunächst wird das Datenwort Z1 vom Mikrorechner 10 abgefragt., indem er es in ein Register, bzw. in den Arbeitsspeicher 13 übernimmt. Dieses Datenwort wird dann zweimal hintereinander mit dem Faktor 2 multipliziert, was durch einfache Stellenverschiebung für den Mikrorechner eine einfache Rechenoperation darstellt. Schließlich wird eine eventuell notwendige Konstante dazu addiert und das Ergebnis wiederum als nunmehr zu verarbeitende Sollgröße S in ein Register, bzw. in den Arbeitsspeicher 13 eingegeben. Dies hat den Vorteil, daß das an sich kleine Datenwort von sechs Bit, das nur den Zahlenbereich bis 6k umfassen kann, in den Bereich zur Verarbeitung umgesetzt wird, der dem zugeordneten Istwert entspricht. Der Istwert wird dabei gewöhnlich durch Zählung einer Festfrequenz zwischen zwei Drehzahlimpulsen η ermittelt. Diese Festfrequenz wird dabei vorteilhaft so gewählt, daß bei größter Meßzeit der Wert 255 nicht überschritten wird (= 8 bit K Der Sollwert muß dann ebenfalls auf diese Größe gebracht werden. Durch die zweimalige Multiplikation mit dem Faktor 2 wird aus dem Bereich bis 6k der Bereich bis 256. Es können dann beispielsweise Drehzahlen zwischen U00 und 1.500 U/min eingestellt werden.
ό I Z 4 4 y b"
Anstelle der direkten Eingabe der Leerlaufdrehzahl gemäß Figur 3 kann diese Eingabe prinzipiell natürlich auch indirekt über allgemeine Motorkenndaten erfolgen. So kann z.B. über zwei Pins die Zylinderzahl und über weitere Pins sonstige Motorkenndaten, wie z.B. die Leistung oder der Hubraum eingegeben werden. Mit Hilfe dieser Daten entnimmt dann der Mikrorechner die Soll-Leerlaufdrehzahl aus einer Speichertabeile.
In den Figuren k und 5 ist die Einstellung der Regel-Kenngrößen für den Regelalgorithmus erläutert. Dazu sind im Festwertspeicher 12 Tabellen eingespeichert, wobei ein Zugriff zu den gewünschten Werten einmal über den Zahlenwert. Z2 und zum anderen über die Regelabweichung A η erfolgt. In Figur k sind zwei Tabellen einmal für den P-Wert und einmal für den I-Wert dargestellt. Eine weitere Tabelle kann prinzipiell natürlich auch für den D-Wert vorgesehen sein. Die Auswahl einer der acht Spalten erfolgt über das Datenwort Z2, während die gewünschte Zeile über die Regelabweichung Δη ausgewählt wird. Für jede Regelabweichungen wird mit Hilfe des anliegenden Datenworts Z2 jeweils ein Speicherplatz der P-Tabelle, der I-Tabelle und gegebenenfalls einer D-Tabelle angewählt und den dort abgelegten P- bzw. I- bzw. D-Wert in den Arbeitsspeicher 13 des Mikrorechners 11 übernommen. Dort wird der gemäß den fest vorgegebenen Programm zu einem Regelalgorithmus verarbeitet. Steht eine größere Anzahl von Pins für die Festlegung des Regelverhaltens zur Verfügung, so können beispielsweise die verschiedenen Tabellen statt parallel auch individuell angewählt werden.
In dem in Figur 6 dargestellten Flußdiagramm ist die Erzeugung unterschiedlicher gewünschter Ausgangssignalfolgen am Steuerausgang 16 in Abhängigkeit des Datenworts Z3 erläutert. Für dieses Beispiel sind drei verschiedene
312A496
Ausgangssignalfolgen für drei verschiende, mögliche Vorrichtungen 17 dargestellt. Durch den Mikrorechner 10 wird das Datenwort Z3 abgefragt. Ist es 00, so wird ausgangsseitig eine Steuersignalfolge für die Vorrichtung 17 durch Veränderung des Tastverhältnisses erzeugt. Ist das Datenwort OT, so erfolgt ausgangsseitig eine analoge Veränderung der Ausgangsspannung zur Steuerung der Vorrichtung 17· Ist äa-s Datenwort 10, so kann eine Vorrichtung 17 über einen Gegentaktausgang gesteuert werden. Die Möglichkeiten zur Steuerung unterschiedlicher Vorrichtungen 17 durch verschiedene Arten von Signalfolgen und Signalen kann natürlich beliebig erweitert werden, so daß ein einziges serienmäßiges Steuergerät für die Leerlaufdrehzahlregelung praktisch universiell einsetzbar ist.
Weitere Parameter der Brennkraftmaschine können zur Beeinflussung der vorgegebenen Größen herangezogen werden. So kann beispielsweise in Abhängigkeit des anliegenden temperaturabhängigen Signals T die Leerlaufdrehzahl und/oder die Regelkomponenten dadurch verändert werden, indem zu den anliegenden oder durch Rechenoperationen veränderten Zahlenwerten weitere temperaturabhängige Zahlenwerte addiert oder subtrahiert werden. Dies kann sich z.B. für den Kaltstart oder den Winterbetrieb vorteilhaft erweisen.
Leerseite

Claims (5)

18.5.1981 Ve/Hm
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
Ansprüche
? Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer durch einen Mikrorechner gesteuerten Vorrichtung, die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine einwirkt, wobei der Mikrorechner zusammen mit der Brennkraftmaschine einen Regelkreis mit einem vorgebbaren Regelverhalten bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Leerlaufdrehzahl und/oder die Regelkomponenten (P I D) durch Vorgabe eines Zahlenwerts .(Z1 , Z2) über eine Pin-Programmierung des Mikrorechners (1O) vorgebbar sind.
2. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mikrorechner (10) feste Rechenoperationen, insbesondere Verdoppelungsfunktionen, vorgesehen sind zur Anpassung der anliegenden Soll-Zahlenwerte (Z1, Z2) an intern benötigte Soll-Zahlenwerte zum Vergleich mit durch Auszählung von Taktsignalen zwischen Drehzahlsignalen (n) ermittelten Ist-Zahlenwerten.
3. Leerlaufdrehzahlregelexnrichtung nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Regelkomponenten (P, I, D) Speichertabellen zugeordnet sind, deren Spalten durch den anliegenden Zahlenwert (Z2) und deren Zeilen durch die Regelabweichung (An) wählbar sind und daß aus den in den angewählten Speicherplätzen abgelegten Zahlenwerten der Regel-Algorithmus festgelegt ist.
k. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Leerlaufdrehzahl-Sollwert (Z1) und/oder die vorgegebenen Regelkomponenten (Z2) durch weitere, dem Mikrorechner (1O) zugeführte Parameter· (T) veränderbar sind.
5. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der Steuersignale für die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine einwirkende Vorrichtung (17) durch Vorgabe eines Zahlenwerts (Z3) über eine Pin-Programmierung vorgebbar ist.
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