DE3124496C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Leerlaufdrehzahlregel
einrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Leerlaufdrehzahl
regeleinrichtung aus der DE-OS 28 03 750 bekannt, bei der
die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine ein
wirkende Vorrichtung eine Kraftstoffzumeßvorrichtung ist.
Der Sollwert für die Leerlaufdrehzahl und die Regelkom
ponenten (P I D) für den Regler sind in einem Speicher des
Rechners enthalten. Bei unterschiedlichen Brennkraft
maschinen sind jedoch oftmals verschiedene Leerlauf
drehzahlen und ein unterschiedliches Regelverhalten zur
optimalen Leerlaufdrehzahlregelung erforderlich. Bei der
bekannten Einrichtung muß daher wenigstens der diese
Größen enthaltende Speicher ausgetaucht werden und ge
gebenenfalls auch das Rechenprogramm verändert werden,
sofern das Regelkonzept im Rechenprogramm enthalten ist.
Diese Veränderungen sind praktisch für jeden weiteren Typ
einer Brennkraftmaschine erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrich
tung zu schaffen, die ohne die obengenannten weitreichenden Verände
rungen in ihr selbst an die verschiedenen Typen von Brennkraftma
schinen angepaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Rechnereinheit
Datenwörter zugeführt werden, die mittels Pin-Programmie
rung durch Vorgabe von Zahlenwerten zur Anpassung der Steuereinrich
tung festgelegt sind und die die Regelparameter bestimmen.
Die erfindungsgemäße Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem
gegenüber den Vorteil, daß zur Anpassung an verschiedene
Brennkraftmaschinen weder der Festwertspeicher noch das
Programm geändert werden muß, um unterschiedliche Leer
laufdrehzahlen und ein unterschiedliches Regelverhalten
zu erzielen. Es kann sich auch nur um eines von beidem
allein handeln. Durch Pin-Programmierung können die ge
wünschten 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 Leerlaufdrehzahlregelein
richtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die ab
gefragten Datenworte im Mikrorechner durch fest program
mierte Rechenoperationen, insbesondere Verdoppelungsfunk
tionen, dem durch Impulszählung gewonnenen Istwert anzu
passen. Auf diese Weise können relativ kleine Datenworte,
die eine geringe Zahl von Pins benötigen, zur Sollwert
vorgabe angelegt werden.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, die Art der
Steuersignale für die drehzahlverändernd auf die Brenn
kraftmaschine 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.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aus
führungsbeispiels, Fig. 2 eine schematische Darstellung
des Regelkreises, Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung
der Wirkungsweise der Sollwertvorgabe, Fig. 4 Speicher
tabellen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Veränderung
des Regelverhaltens, Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläu
terung des Zugriffs zu den gespeicherten Werten der in
Fig. 4 dargestellten Tabellen und Fig. 6 ein Fluß
diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erzeugung
unterschiedlicher Steuersignale für die drehzahlverän
dernd auf die Brennkraftmaschine einwirkende Vorrichtung.
In dem in Fig. 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
14 aufweist. Diese Baugruppen sind untereinander über ein
Bussystem 15 verbunden. Der Eingabe/Ausgabe-Einheit 14 sind
ein temperaturabhängiges Signal T sowie ein drehzahlab
hängiges Signal n zugeführt. Weiterhin sind 11 Pin-An
schlüsse vorgesehen, an die durch Pin-Programmierung die
Zahlenwerte Z 1 bis Z 3 anlegbar sind. Dabei ist Z 1 ein
6-Bit-Datenwort an den Pins 1 bis 6, Z 2 ein 3-Bit-Daten
wort an den Pins 7 bis 9 und Z 3 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 er
folgen.
Ein Steuerausgang 16 des Mikrorechners 10 steuert eine
Vorrichtung 17, die drehzahlverändernd auf eine Brenn
kraftmaschine einwirkt. Die Vorrichtung 17 ist in der
Figur als Stellglied 18 dargestellt, durch das ein Bypaß
19 mit Hilfe einer Klappe 20 verschiebbar ist. Dieser
Bypaß 19 überbrückt eine Drosselklappe 21 im Luftansaug
rohr 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 Rea
lisierung einer Vorrichtung 17 sind z. B. gemäß dem an
gegebenen Stand der Technik die direkte Einwirkung auf
die Drosselklappe 21 oder eine Einwirkung auf die Kraft
stoffpumpe. Ein Magnetventil im Bypaß 19 sowie dessen
Steuerung zur Leerlaufdrehzahlregelung ist in der DE-OS
27 49 369 beschrieben. Weitere Beispiele für die Vorrich
tung 17 sind die Einwirkung auf die Steuerzeiten von
Kraftstoffeinspritzventilen, oder eine Zündzeitpunkt
steuervorrichtung zur Veränderung des Zündzeitpunkts
gemäß der DE-OS 28 45 284 und der DE-OS 28 45 285.
Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild zeigt den
Regelkreis der Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung, wie
er in Fig. 1 realisiert ist. Der Sollwert S wird als
Zahlenwert Z 1 an die Pins 1 bis 6 angelegt und in einer
durch den Mikrorechner 10 realisierten Vergleichsstelle
25 mit dem Istwert I der Drehzahl verglichen. Dieser
Drehzahl-Istwert n wird der Vergleichsstelle 25 über
einen Analog-Digital-Wandler 26, der in der Eingabe/
Ausgabe-Einheit 14 enthalten ist, zugeführt. Die Regel
abweichung ist einem Regler 27 zugeführt, dessen Regel
verhalten durch das Datenwort Z 2 einstellbar ist. Dieses
Datenwort Z 2 wird vom Mikrorechner 10 abgefragt und be
stimmt das P- und/oder das I- und/oder das D-Verhalten
(Regel-Algorithmus) des durch den Mikrorechner 10 reali
sierten Reglers. Die Realisierung von Reglern mit einem
bestimmten Reglerkonzept ist z. B. aus dem Buch "Mikro
prozessoren und Mikrocomputer", Werner Diehl, Vogel-
Verlag, Würzburg, Seite 146 ff bekannt. Die erzeugte Stell
größe wird in einem ebenfalls in der Eingabe/Ausgabe-
Einheit 14 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 Fig. 3 dargestellte Flußdiagramm erläutert eine
vorteilhafte Erfassung des die Soll-Leerlaufdrehzahl
festlegenden Datenworts Z 1 . Zunächst wird das Datenwort
Z 1 vom Mikrorechner 10 abgefragt, indem er es in ein
Register, bzw. in den Arbeitsspeicher 13 übernimmt. Dieses
Datenwort wird dann zweimal hintereinander mit dem Fak
tor 2 multipliziert, was durch einfache Stellenver
schiebung für den Mikrorechner eine einfache Rechen
operation darstellt. Schließlich wird eine eventuell not
wendige Konstante dazu addiert und das Ergebnis wiederum
als nunmehr zu verarbeitende Sollgröße S in ein Regi
ster, bzw. in den Arbeitsspeicher 13 eingegeben. Dies
hat den Vorteil, daß das an sich kleine Datenwort von
sechs Bit, das nur den Zahlenbereich bis 64 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 n ermittelt. Diese Fest
frequenz wird dabei vorteilhaft so gewählt, daß bei größter
Meßzeit der Wert 255 nicht überschritten wird (= 8 bit).
Der Sollwert muß dann ebenfalls auf diese Größe gebracht
werden. Durch die zweimalige Multiplikation mit dem Faktor
2 wird aus dem Bereich bis 64 der Bereich bis 256. Es können
dann beispielsweise Drehzahlen zwischen 400 und 1.500 U/min
eingestellt werden.
Anstelle der direkten Eingabe der Leerlaufdrehzahl gemäß
Fig. 3 kann diese Eingabe prinzipiell natürlich auch in
direkt 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
Speichertabelle.
In den Fig. 4 und 5 ist die Einstellung der Regel-Kenn
größen für den Regelalgorithmus erläutert. Dazu sind im
Festwertspeicher 12 Tabellen eingespeichert, wobei ein Zu
griff zu den gewünschten Werten einmal über den Zahlenwert
Z 2 und zum anderen über die Regelabweichung Δ n erfolgt.
In Fig. 4 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 Z 2, während die gewünschte Zeile über die Regel
abweichungen ausgewählt wird. Für jede Regelabweichung Δ n x
wird mit Hilfe des anliegenden Datenworts Z 2 jeweils ein
Speicherplatz der P-Tabelle, der I-Tabelle und gegebenen
falls einer D-Tabelle angewählt und den dort abgelegten
P- bzw. I- bzw. D-Wert in den Arbeitsspeicher 13 des Mikro
rechners 11 übernommen. Dort wird der gemäß den fest vor
gegebenen 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 indi
viduell angewählt werden.
In dem in Fig. 6 dargestellten Flußdiagramm ist die
Erzeugung unterschiedlicher gewünschter Ausgangssignal
folgen am Steuerausgang 16 in Abhängigkeit des Datenworts
Z 3 erläutert. Für dieses Beispiel sind drei verschiedene
Ausgangssignalfolgen für drei verschiedene, mögliche Vorrich
tungen 17 dargestellt. Durch den Mikrorechner 10 wird das
Datenwort Z 3 abgefragt. Ist es 00, so wird ausgangsseitig
eine Steuersignalfolge für die Vorrichtung 17 durch Verände
rung des Tastverhältnisses erzeugt. Ist das Datenwort 01,
so erfolgt ausgangsseitig eine analoge Veränderung der Aus
gangsspannung zur Steuerung der Vorrichtung 17. Ist das Da
tenwort 10, so kann eine Vorrichtung 17 über einen Gegentakt
ausgang gesteuert werden. Die Möglichkeiten zur Steuerung
unterschiedlicher Vorrichtungen 17 durch verschiedene Arten
von Signalfolgen und Signalen kann natürlich beliebig er
weitert werden, so daß ein einziges serienmäßiges Steuer
gerät für die Leerlaufdrehzahlregelung praktisch univer
sell einsetzbar ist.
Weitere Parameter der Brennkraftmaschine können zur Beein
flussung der vorgegebenen Größen herangezogen werden. So
kann beispielsweise in Abhängigkeit des anliegenden tempe
raturabhängigen 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 Kalt
start oder den Winterbetrieb vorteilhaft erweisen.
Claims (5)
1. Einrichtung zur Steuerung von Betriebskenngrößen einer Brenn
kraftmaschine wie Kraftstoffmenge, Zündzeitpunkt und/oder zugeführte
Luftmenge, vorrangig zur Regelung der Leerlaufdrehzahl, mit einer
Vorrichtung, die drehzahlverändernd auf die Brennkraftmaschine ein
wirkt, mit einem Rechner (10), der diese Vorrichtung steuert, mit
einem Regelkreis, der aus dieser Vorrichtung und dem Rechner (10)
gebildet wird und ein vorgegebenes Regelverhalten besitzt, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind. die dem Rechner (10) ein
oder mehrere Datenwörter zuführen. wobei die Datenwörter mittels
Pin-Programmierung durch parallele Vorgabe von einem oder mehreren
Zahlenwerten zur Anpassung der Steuereinrichtung bestimmt werden und
die Datenwörter Regelparameter wie Sollwert und/oder Reglerkomponen
ten festlegen.
2. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß im Mikrorechner (10) feste Rechenopera
tionen, insbesondere Verdoppelungsfunktionen, vorgesehen sind
zur Anpassung der anliegenden Soll-Zahlenwerte (Z 1, Z 2)
an intern benötigte Soll-Zahlenwerte zum Vergleich mit durch
Auszählung von Taktsignalen zwischen Drehzahlsignalen (n)
ermittelten Ist-Zahlenwerten.
3. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß den Regelkomponenten (P, I, D)
Speichertabellen zugeordnet sind, deren Spalten durch den
anliegenden Zahlenwert (Z 2) und deren Zeilen durch die Regel
abweichung (Δ n) wählbar sind und daß aus den in den angewähl
ten Speicherplätzen abgelegten Zahlenwerten der Regel-Algo
rithmus festgelegt ist.
4. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorge
gebene Leerlaufdrehzahl-Sollwert (Z 1) und/oder die vorge
gebenen Regelkomponenten (Z 2) durch weitere, dem Mikro
rechner (10) zugeführte Parameter (T) veränderbar sind.
5. Leerlaufdrehzahlregeleinrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der
Steuersignale für die drehzahlverändernd auf die Brenn
kraftmaschine einwirkende Vorrichtung (17) durch Vorgabe
eines Zahlenwerts (Z 3) über eine Pin-Programmierung vorgeb
bar ist.
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