DE3301482A1

DE3301482A1 - Leerlaufdrehzahl-rueckkoppplungssteuerverfahren fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3301482A1
Application number: DE19833301482
Authority: DE
Inventors: Shumpei Niiza Saitama Hasegawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1982-01-18
Filing date: 1983-01-18
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE3301482C2; FR2526490A1; GB8301132D0; GB2113429A; GB2113429B; JPH0239621B2; FR2526490B1; JPS58124052A; US4438744A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weicj;ivjanm,:Dipl:-P,h*y6* Dr*. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann*' DIPl.-Ghe«!¹ B. Huber Dr.-Ing. H. LiSKA / Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

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POSTFACH 860 820 1 & ·'·??

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MDHLSTRASSE 22

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TELEGRAMM PATENTWriCKMANN MÖNCHEN

Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
No. 27-8, Jingumae 6-chome, Shibuya-ku, Tokyo, Japan

Leerlaufdrehzahl-Rückkoppltmgssteuerverfahren für Brennkraftmaschinen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leerlaufdrehzahl-Rückkopplung s steuerverfahren für Brennkraftmaschinen, insbesondere ein Verfahren von der Art, das so ausgebildet ist, daß es zwischen einem Verzögerungszustand der Maschine und einem Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerungszustand der Maschine unterscheidet, um zu verhindern, daß die Maschine abstirbt, und um die Lauffähigkeit der Maschine zu verstärken.

Eine Brennkraftmaschine kann leicht aufgrund eines Abfalls der Maschinendrehzahl bei Betrieb der Maschine im Leerlaufzustand bei niedriger Temperatur des Maschinenkühlwassers oder bei starker Belastung der Maschine durch die Last von Scheinwerfern, einer Klimaanlage, usw.

eines mit der Maschine ausgerüsteten Fahrzeugs absterben. Zur Beseitigung dieser Nachteile ist beispielsweise durch die vorläufige japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 55-98628 ein Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerverfahren vorgeschlagen worden, das vorsieht, daß in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine eine gewünschte Leerlaufdrehzahl eingestellt wird, daß die Differenz zwischen der tatsächlichen Maschinendrehzahl und der gewünschten Leerlaufdrehzahl ermittelt wird und daß der Maschine ein Quantum Zusatzluft zugeführt wird, die in einer solchen Weise von der ermittelten Differenz abhängt, daß diese Differenz minimiert wird, um dadurch die Maschinendrehzahl in die gewünschte Leerlaufdrehzahl zu steuern.

Gemäß diesem vorgeschlagenen Verfahren ist, wenn die Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung unmittelbar bei Verzögerung der Maschine in Richtung des gewünschten

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Leerlaufdrehzahlbereichs und vor dem Abfall der Maschinendrehzahl in den gewünschten Leerlaufdrehzahlbereich ausgeführt wird, das resultierende gesteuerte Quantum Zusatzluft viel kleiner als ein der Maschine zuzuführendes erforderliches Quantum, weil in diesem Fall das Zusatzluftquantum auf einen so kleinen Wert gesteuert wird, der ausreicht, um die Maschinendrehzahl unmittelbar auf die gewünschte Leerlaufdrehzahl zu bringen. Wenn in einem solchen Fall die*- Kupplung der Maschine ausgerückt wird, findet ein plötzlicher Abfall in der Maschinendrehzahl statt, der ein Absterben der Maschine bewirken kann.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist beispielsweise durch die vorläufige japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 55-98629 ein Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerverfahren vorgeschlagen worden. Gemäß diesem vorgeschlagenen Verfahren wird beim Übergang von einem Verzögerungszustand in einen Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerzustand das Quantum Zusatzluft im Verzögerungsbetrieb gesteuert, wobei die Zusatzluft der Maschine vorher in einem Quantum zugeführt wird, das einem Abfall der Maschinendrehzahl vor dem Start der Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung entspricht, wodurch ein glatter Übergang in den Leerlaufbetrieb sichergestellt ist.

Wenn jedoch einmal die Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung gestartet worden ist, ist eine prompte Steuerung der Maschinendrehzahl wünschenswert, um die Rückkopplungssteuerung auch dann fortzusetzen, wenn die Maschine von elektrischen Lasten, wie beispielsweise Scheinwerfern, abgekoppelt ist, damit ihre Geschwindigkeit auf so hohe Maschinendrehzahlen ansteigt, daß die Zusatzluftmenge in dem Verzögerungsbetrieb gesteuert wird. Bisher ist es notwendig gewesen, exakt zu bestimmen, ob die Maschine sich in einem Betriebszustand befindet, welcher die

Steuerung des Zusatzluftquantums in Verzögerung bei vollständig geschlossenem Zustand des Drosselventils oder in einem Betriebszustand erfordert, für den eine Rückkopplungssteuerung dieses Quantums notwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerverfahren anzugeben, mit dem exakt bestimmbar ist, ob die Steuerung des Zusatzluftquantums im Verzögerungszustand oder im Rückkopplungszustand ausgeführt werden soll, wodurch verhindert werden kann, daß die Maschine während ihrer Verzögerung abstirbt, und eine genaue und stabile Rückkopplungssteuerung für die Leerlaufdrehzahl erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Steuerung des Quantums von Zusatzluft vorgesehen, das einer Brennkraftmaschine durch eine Luftpassage in einer Rückkopplungsmethode zugeführt wird, die auf die Differenz zwischen der tatsächlichen Maschinendrehzahl und der gewünschten Leerlaufdrehzahl anspricht. Die Luftpassage kommuniziert an einem Ende mit der Einlaßpassage der Maschine an einer stromabwärts des in ihr angeordneten Drosselventils liegenden Stelle und am anderen Ende mit der Atmosphäre. Das Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

(a) ein tatsächlicher Wert der Maschinendrehzahl wird mit einem ersten vorbestimmten Wert verglichen, der größer ist als eine obere Grenze eine s gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs, der die obengenannte gewünschte Leerlaufdrehzahl enthält,

(b) der tatsächliche Wert wird mit einem zweiten vorbestimmten Wert verglichen, der gleich der obengenannten oberen Grenze des gewünschten Leerlaufdreh-

Zahlbereichs ist, wenn beim Schritt (a) festgestellt wird, daß der tatsächliche Wert kleiner ist als der erste vorbestimmte Wert,

(c) es wird eine Steuerung des Zusatzluftquantums im Rückkopplungszustand bewirkt, wenn beim Schritt (b) festgestellt wird, daß der tatsächliche Wert kleiner ist als der zweite vorbestimmte Wert,

(d) es wird bestimmt, ob die Steuerung des Zusatzluftquantums im Rückkopplungszustand unmittelbar vor der Feststellung beim Schritt·(b) bewirkt wurde oder nicht, wenn beim Schritt (b) festgestellt wird, daß der tatsächliche Wert größer ist als der zweite vorbestimmte Wert,

(e) die Rückkopplungssteuerung des Zusatzluftquantums wird fortgesetzt, wenn das Ergebnis der Bestimmung beim Schritt (d) eine Bejahung ist, und

(f) es wird eine Steuerung des Zusatzluftquantums in den Verzögerungszustand in einer vorbestimmten Art bewirkt, wenn das Ergebnis der Bestimmung beim Schritt (d) negativ ist.

Vorzugsweise ist die obengenannte vorbestimmte Verzögerungsart so, daß das Zusatzluftquantum bei einer Verringerung der Maschinendrehzahl graduell vergrößert wird, und daß, wenn die Maschinendrahzahl auf dem oben erwähnten zweiten vorbestimmten Wert abgenommen hat, das Zusatzluftquantum auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.

Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. Von den Figuren zeigen

Figur 1 ein Blockschaltbild, welches die ganze Anordnung eines Leerlaufdrehzahl-RückkopplungsSteuersystems darstellt, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist,

Figur 2 Zeitdiagramme, aus denen das erfindungsgemäße Verfahren hervorgeht,

Figur 3 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Ventilöffnungsperiode eines Steuerventils zur Steuerung des Zusatzluftquantums und er Maschinendrehzahl zeigt, die während der erfindungsgemäßen Steuerung im Verzögerungszustand anwendbar ist,

Figur 4 ein Flußdiagramm einer Routine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in einer in Figur 1 gezeigten elektronischen Steuereinheit (ECU) ausgeführt werden kann, und 20

Figur 5 ein Schaltbild, welches einen elektronischen Schaltkreis in der ECU in Figur 1 darstellt.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert beschrieben.

In der Figur 1 ist ein Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuersystem schematisch dargestellt, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Vierzylindermaschine, an die auf einer Einlaßseite ein Einlaßrohr 3 mit einem an dessen offenem Ende befestigten Luftfilter' 2 angeschlossen ist,

und an die auf einer Auslaßseite ein Auspuffrohr 4 angeschlossen ist. In dem Einlaßrohr 3 ist ein Drosselventil 5 angeordnet und eine Luftpassage 8 mündet mit einem Ende 8a in das Einlaßrohr 3 an einer stromabwärts des Drosselventils 5 liegenden Stelle. Das andere Ende der Luftpassage 8 kommuniziert mit der Atmosphäre und ist mit einem Luftfilter 7 versehen. Ein Zusatzluftquantumsteuerventil (im folgenden nur als "Steuerventil" bezeichnet) 6 ist quer in der Luftpassage ⁸ angeordnet und dient zur Steuerung des Quantums Zusatzluft, das der Maschine 1 durch die Luftpassage 8 zugeführt wird. Dieses Steuerventil 6 ist normalerweise geschlossen und weist ein Solenoid 6a und ein Ventil 6b auf, das so angeordnet ist, daß es die Luftpassage 8 öffnet, wenn das Solenoid 6a erregt wird. Das Solenoid 6a ist mit einer elektronischen Steuereinheit (im folgenden mit "ECU" bezeichnet) 9 elektrisch verbunden. Ein Kraftstoffeinspritzventil 10 ist in einer in das Einlaßrohr 3 ragenden Weise an einer Stelle zwisehen der Maschine 1 und der Mündung und dem offenen Ende 8a der Luftpassage 8 angeordnet, mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe verbunden und auch mit der ECU 9 elektrisch verbunden.

Auf dem Drosselventil 5 ist ein Drosselventilöffnungssensor 17 befestigt und es ist ein absoluter Drucksensor 12 vorgesehen, der mit dem Einlaßrohr 3 durch eine Leitung 11 an einer von dem offenen Ende 8a der Luftpassage 8 stromabwärts liegenden Stelle in Verbindung steht, während sowohl ein Temperatursensor 13 für das Maschinenkühlwasser als auch ein Maschinendrehzahlsensor 14 auf dem Rumpf der Maschine 1 befestigt sind. Alle diese Sensoren und andere SensorenΊ8 zum Ermitteln anderer Parameter des Betriebszustandes der Maschine

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- ίο -

sind elektrisch mit der ECU 9 verbunden. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet elektrische Einrichtungen, beispielsweise Scheinwerfer und eine Klimaanlage, die mit der ECU 9 über einen Schalter 16 verbunden sind.

Das wie oben konstruierte Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuersystem arbeitet wie folgt: Maschinenbetriebsparametersignale, die durch den Drosselventilöffnungssensor 17, den Absolutdrucksensor 12, den Temperatur- sensor 13 für das Maschinenkühlwasser, den Maschinendrehzahl sensor 14 und die anderen Sensoren 18 erzeugt werden, werden der ECU 9 zugeführt. Dann bestimmt die ECU 9 Betriebszustände der Maschine 1 und elektrische Lasten an derselben auf der Basis der gelesenen Werte dieser Maschinenbetriebsparameter und eines der ECU 9 von den elektrischen Einrichtungen 15 zugeführten, elektrische Lasten an der Maschine anzeigenden Signals, und berechnet dann ein der Maschine 1 zuzuführendes gewünschtes Kraftstoffquantum, d.h. eine gewünschte Ventilöffnungsperiode des Kraftstoffeinspritzventils 10, sowie auch ein gewünschtes Quantum von der Maschine 1 zuzuführender Zusatzluft, d.h. eine gewünschte Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 auf der Basis der bestimmten Betriebszustände der Maschine und elektrischen Lasten an der Maschine. Dann führt die ECU 9 den berechneten Werten entsprechende Antriebsimpulse dem Kraftstoffeinspritzventil 10 und dem Steuerventil 6 zu. Die Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 wird durch das Verhältnis zwischen der Periode des Ein-Zustandes und dem Impulsabstand eines zur Rotation der Maschine 1 synchronen Signals, beispielsweise eines Impulssignals, dessen Impulse jeweils bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel der

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Maschine 1 erzeugt werden, oder einem Impulssignal, dessen Impulse in konstanten Zeitabständen erzeugt werden, bestimmt. Das vorstehende Signal zur Bestimmung der Ventilöffnung wird, ob es das zur Maschinenrotation synchrone Signal oder das Impulssignal konstanter Zeitintervalle ist, auch als ein Taktsignal zur Auslösung eines im folgenden beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterscheidung zwischen dem Verzögerungszustand und dem Rückkopplungszustand verwendet,

Das Steuerventil 6 wird durch jeden seiner Antriebsimpulse zur Öffnung der Luftpassage eine Zeitperiode lang erregt, die seinem berechneten Ventilöffnungsperiodenwert entspricht, so daß ein dem berechneten Ventilöffnungsperiodenwert entsprechendes Quantum Zusatzluft durch die Luftpassage 8 und das Einlaßrohr 3 der Maschine 1 zugeführt wird.

Das Kraftstoffeinspritzventil 10 wird durch jeden seiner Antriebsimpulse zum öffnen eine Zeitperiode lang erregt, die seinem berechneten Ventilöffnungsperiodenwert zum Einspritzen von Kraftstoff in das Einlaßrohr 3 entspricht. Die ECU 9 arbeitet so, daß sie der Maschine 1 ein Luft-Kraft stoff -Gemisch mit einem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, beispielsweise einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zuführt.

Wenn die Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 zur Vergrößerung des Zusatzluftquantums zunimmt, wird ein vergrößertes Quantum des Gemischs der Maschine 1 zur Vergrößerung des Abtriebs zugeführt, was ein Anwachsen der beispielsweise in Umdrehungen pro Minute gemessenen Maschinendrehzahl zur Folge hat, während eine Abnahme der

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obengenannten Ventilöffnungsperiode eine entsprechende Abnahme des Gemischquantums bewirkt, was ein Absinken der Drehzahl zur Folge hat. Auf diese Weise wird die Maschinendrehzahl durch Steuerung des Zusatzluftquantums oder der Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 gesteuert.

Einzelheiten des Leerlaufdrehzahl-Steuerbetriebs des wie oben konstruierten Leerlaufdrehzahl-Steuersystems wird nun anhand der Figuren 1 bis 5 beschrieben.

Nach Figur 2 wird erfindungsgemäß, wenn das Drosselventil 5 vollständig geschlossen ist, um die Maschine zu verzögern, so daß die Maschinendrehzahl mit einer Zeitverzögerung auf eine vorbestimmte Drehzahl NA, beispielsweise 1500 Umdrehungen pro Minute, abfällt, das Steuerventil 6 geöffnet, um eine Zufuhr von Zusatzluft zu der Maschine 1 durch die Luftpassage 8 zu ermöglichen, und die Steuerung des Zusatzluftquantums im Verzögerungszustand in einer weiter unten beschriebenen Weise einzuleiten. Wenn die Maschinendrehzahl weiter unter eine obere Grenze NH eines gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs, auf den später Bezug genommen wird, abfällt, wird das Zusatzluftquantum im Rückkopplungszustand gesteuert, damit es zwischen der oberen Grenze NH und einer unteren Grenze NL des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs gehalten wird. Die obere und die untere Grenze des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs sind für eine stabile Steuerung der Leerlaufdrehzahl vorgesehen. Sie sind auf Werte gesetzt, die höher bzw. niedriger als ein vorbestimmter Drehzahlwert, beispielsweise dreißig Umdrehungen pro Minute, sind als ein zentraler Wert eines gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs,

der auf einen dem Maschinenbetrieb in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Maschine, den elektrischen Lasten der elektrischen Einrichtungen 15 usw. angemessenen Wert eingestellt wird, jedesmal wenn eine Änderung in einem dieser Paramter auftritt. Wenn die tatsächliche Maschinendrehzahl zwischen der oberen Grenze NH und der unteren Grenze NL liegt, beachtet die ECU 9f daß die Maschinendrehzahl gleich der gewünschten Leerlaufdrehzahl ist.

Das Zusatzluftquantum oder die Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6, das bzw. die im Verzögerungszustand zu steuern ist, wird so eingestellt, daß sie mit einer Abnahme der Maschinendrehzahl zunimmt, und wird in eine vorbestimmte Ventilöffnungsperiode DXH gesteuert, wenn die Maschinendrehzahl Ne auf die obere Grenze NH des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs abnimmt.

Die Figur 3 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen der Ventilöffnungsperiode DOUT des Steuerventils 6 und der Maschinendrehzahl, die während der obengenannten Verzögerungssteuerung anwendbar ist. Wie in dem Graphen dargestellt, wird, wenn die Maschinendrehzahl Ne zwischen der vorbestimmten Drehzahl NA und der oberen Grenze NH des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs liegt _r die Ventilöffnungsperiode DOUT auf einen Wert DX eingestellt, der variabel von einem Wert Me abhängt, welcher umgekehrt proportional zur Maschinendrehzahl Ne ist. Wenn der Wert der Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer ist als der Wert NA, wird die Ventilöffnungsperiode DOUT auf null eingestellt, während in dem Fall, wo der Wert der Maschinendrehzahl Ne (gleich) oder kleiner ist, als der Wert NH, der Wert I)X auf einen vorbe-

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stimmten Wert DXH eingestellt wird. Die besagte vorbestimmte Ventilöffnungsperiode DXH wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß die gewünschte Leerlaufdrehzahl erreicht werden kann, wenn die Maschine bei Leerlauf nicht belastet ist, beispielsweise durch elektrische Lasten. Der reziproke Wert Me wird der Bequemlichkeit halber für die Aufbereitung in der ECU 9 verwendet und repräsentiert das Zeitintervall zwischen benachbarten Impulsen eines Impuls signals, welches die Maschinendrehzahl anzeigt und durch den Maschinendrehzahlsensor 14 erzeugt wird, und welches bei. Zunahme der Maschinendrehzahl Ne kleiner wird.

Wie oben erwähnt, wird erfindungsgemäß bei Verzögerung der Maschine bei vollständig geschlossenem Drosselventil die offenschleifige Verzögerungssteuerung vor Eintritt der Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung ausgeführt, d.h. daß die Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung bei einer solchen Verzögerung nicht unmittelbar ausgelöst wird, um einen zu starken Abfall der Maschinendrehzahl bei Eintritt der Rückkopplungssteuerung zu vermeiden. Weiter wird das Zusatzluftquantum bei Abnahme der Maschinendrehzahl graduell erhöht, nachdem die Maschinendrehzahl bis unter die vorbestimmte Drehzahl NA abgenommen hat. Deshalb kann ein Absterben der Maschine auch dann vermieden werden, wenn die Maschinenkupplung während der Maschinenverzögerung oder, der Rückkopplungssteuerung ausgerückt oder ausgekuppelt ist.

Die Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung wird wie folgt ausgeführt. Die ECU 9 ermittelt die Differenz zwischen der oberen Grenze NH und der unteren Grenze NL des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs, der wie

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vorstehend erwähnt, auf einen von der Maschinenbelastung abhängigen Wert eingestellt wird, und die durch den Maschinendrehzahl sensor 14 erhaltene tatsächliche Maschinendrehzahl Ne stellt die Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 auf einen solchen Wert ein, daß er der ermittelten Differenz entspricht, macht diese Differenz zu null und öffnet das Steuerventil 6 für eine Zeitperiode, welche der eingestellten Ventilöffnungsperiode entspricht, um das Zusatzluftquantum zu steuern, wodurch die Maschinendrehzahl auf einen Wert zwischen der oberen und unteren Grenze NH bzw. NL, d.h. auf die gewünschte Maschinendrehzahl, eingestellt wird.

Während der besagten Rückkopplungssteuerung des Zusatzluftquantums bei Maschinenleerlauf kann die Maschinendrehzahl zeitweilig über die obere gewünschte Drehzahlgrenz NH ansteigen, und zwar aufgrund äußerer Störungen oder eines Abschaltens einer durch Ausschalten der elektrischen Einrichtungen 15 bewirkten Maschinenbelastung, wie es durch das Symbol Sn in Figur 2 angedeutet ist.

In einem solchen Fall bestimmt die ECU 9, ob das Zusatzluftquantum in der vorhergehenden Schleife im Rückkopplungszustand oder -modus bewirkt wurde oder nicht. Diese Bestimmung wird durchgeführt, um eine Fortsetzung der Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung ohne Beeinflussung durch von externen Störungen bewirkten Störungen in der Leerlaufdrehzahl sicherzustellen, wenn diese Rückkopplungssteuerung einmal eingeleitet worden ist. Hinsichtlich des Beispiels nach Figur 2 sei darauf hingewiesen, daß die vorhergehende Schleife Sn - 1 sich im Rückkopplungsmodus befand. Deshalb wird die Rückkopplungssteuerung auch in der gegenwärtigen Schleife Sn fortgesetzt. Weiter wird in dem Beispiel nach Figur 2 durch die ECU 9 auch bestimmt, daß die gegenwärtige Schleife Sn sich im Rückkopplungszustand befindet, wenn

die Maschinendrehzahl noch die obere Grenze NH in der nächsten Schleife Sn + 1 wie im gleichen Beispiel überschreitet und die Rückkopplungssteuerung wird auch in der nächsten Schleife fortgesetzt. Auf diese Weise wird, wenn die Rückkopplungssteuerung einmal unmittelbar nach Beendigung der Verzögerungssteuerung gestartet worden ist, dieselbe Rückkopplungssteuerung laufend bewirkt, solange als das Drosselventil 5 geschlossen gehalten wird, auch dann, wenn die Maschinendrehzahl zeitweilig über die obere Grenze NH aufgrund äußerer Störungen ansteigt, wodurch eine stabile Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung erreicht wird.

Andererseits bestimmt während der Steuerung im Verzögerungszustand oder -modus solange die Maschinendrehzahl über der oberen Grenze NH bleibt, wie es durch das Symbol Sk in Figur 2 angedeutet ist, die ECU 9, ob die vorhergehende Schleife Sk - 1 im Verzögerungszustand war oder nicht, und setzt die Verzögerungssteuerung auch in der gegenwärtigen Schleife Sk fort, wenn die vorhergehende Schleife im Verzögerungsmodus war. Dies ermöglicht es zu vermeiden, daß die ECU 9 falsch entscheidet, daß sich die Maschine in einem Rückkopplungsmodus-Steuerbereich befindet, obwohl die Maschine tatsächlich noch in einem Verzögerungsmodus-Steuerbereich bei Über der oberen Leerlaufdrehzahlgrenze NH liegender Maschinendrehzahl ist, und auch daß die Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 auf einem extrem kleinen Wert gesteuert wird, wenn die Rückkopplungssteuerung aufgrund der obigen Fehlentscheidung irrtümlich ausgeführt und bewirkt wird, daß die Maschine bei Ausrücken der Kupplung abstirbt.

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Die Figur 4 zeigt ein Flußdiagramm, welches eine Routine zur Ausführung der oben beschriebenen Steuerung des Zusatzluftquantums im Verzögerungsmodus und im Rückkopplungsmodus zeigt. Diese Routine wird synchron mit einem Impulssignal ausgeführt, bei dem jeder Impuls bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel der Maschine 1 erzeugt wird, oder mit einem Impulssignal, dessen Impulse nach konstanten Zeitintervallen erzeugt werden. In der ECU 9 wird diese Routine aufgerufen, wenn das Drosselventil 5 beim Schritt 1 vollständig geschlossen wird. Zuerst wird beim Schritt 2 der zum reziproken der Maschinendrehzahl Ne proportionale Wert mit einem Wert MA verglichen, der proportional zum reziproken der vorstehend erwähnten vorbestimmten Drehzahl NA ist. Wenn die Beziehung Me ^ MA nicht gilt, d.h. die tatsächliche Maschinendrehzahl Ne größer ist als der Wert NA, ist keine Zuführung von Zusatzluft erforderlich, und dementsprechend wird beim Schritt 3 die Ventilöffnungsperiode DX des Steuerventils auf null eingestellt und dann die Ausführung der gegenwärtigen Schleife der Routine beim Schritt 4 beendet.

Wenn die Beziehung Me ^ MA beim Schritt 2 gilt, d.h. die Maschinendrehzahl Ne kleiner ist als der vorbestimmte Wert NA, rückt das Programm zum Schritt 5 vor, wo ein Vergleich zwischen dem proportional zum reziproken der Maschinendrehzahl Ne proportionalen Wert Me und einem Wert MH gemacht wird, der proportional zum reziproken der oberen Grenzen NH des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs ist. Wenn die Beziehung Me ^ MH nicht gilt, d.h. die Maschinendrehzahl Ne größer ist als die obere Grenze NH, wird beim Schritt 6 festgestellt, ob die vorangegangene Schleife im Rückkopplungsmodus war oder nicht. Wenn die Antwort negativ oder nein ist, beachtet die ECU 9, daß die gegenwärtige Schleife im Verzögerungs-

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modus sein sollte und berechnet die Ventilöffnungsperiode DX zur Anwendung im Verzögerungsmodus beim Schritt 7 in der in Figur 3 gezeigten Weise.

Wenn die Beziehung Me ^ MH beim Schritt 5 gilt, d.h. die Maschinendrehzahl unter die obere Grenze NH des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs abgesunken ist, geht das Programm von der Steuerung im Verzögerungsmodus in die Leerlaufdrehzahlsteuerung im Rückkopplungsmodus über, wo die Ventilöffnungsperiode DOUT beim Schritt 8 zur Anwendung in der Rückkopplungssteuening in der oben beschriebenen Weise berechnet wird. Wenn die Antwort auf die Frage des Schritts 6 bejahend ist, d.h. die vorangegangene Schleife im Rückkopplungsmodus war, rückt das Programm ebenfalls zum Schritt 8 vor, um die Rückkopplungssteuerung fortzusetzen.

Das oben beschriebene Verfahren nach der Erfindung kann beispielsweise auf folgende Weise programmiert werden, wobei ein mnemonischer Kode verwendet wird, der beispielsweise auf das Modell 8048 von Intel anwendbar ist, das als das eine Chip CPU in der ECU 9 verwendet ist, auf die im folgenden Bezug genommen wird:

MOV R1, ME (1)

MOV A, (a)R1 (2)

MOV R2, A (3)

MOV R1, MA (4)

MOV A, (a) R1 ,(5) CPL A (6)

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INC A (7)

CLR C (8)

ADD A, #2 (9)

JNC SUBSTP (10)

MOV R1, MH (11)

MOV A, (D R1 (12)

CPL A (13)

INC A (14)

CLR A (15)

ADD A, R2 (16)

JC SUBFB (17)

MOV R1, FLG1 (18)

MOV A, <§) R1 (19)

JNZ SUBFB (20)

JMP SUBDEC (21)

w ην«.

Der Schritt(1)des Programms befiehlt, den zum Reziproken der Maschinendrehzahl Ne proportionalen Wert Me aus einem Register ME in der CPU in ein Register R1 in der CPU zu bewegen, während der Schritt (4) befiehlt, den zum reziproken der vorbestimmten Drehazhl NA proportionalen Wert NA aus einem Register MA in der CPU in das besagte Register R1 zu bewegen. Beim Schritt (6) wird ein Wert Me - Ma in ein weiteres Register A in -der CPU geladen. Wenn der Wert Me kleiner ist als der Wert Ma, springt das Programm beim Schritt (10) in eine Subroutine SUBSTP, wo die Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 entstrechehd dem Schritt 3 in Figur 4 auf null gesetzt wird. Wenn der Wert Me gleich oder größer ist als der Wert MA, wird der zum reziproken der oberen Grenze NH des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs proportionale und in einem Register MH in der CPU gespeicherte Wert MH beim Schritt 11 zum Register R1 bewegt. Beim Schritt 13 wird der Wert Me - MH in das Register A geladen. Wenn der Wert Me gleich oder größer ist als der Wert MH springt das Programm bei Schritt 17 in eine andere Subroutine SOUBFB zur Berechnung der Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 für die Rückkopplungssteuerung. Wenn der Me kleiner ist als der Wert MH, wird ein Kennzeichnungssignal ausgegeben, welches anzeigt, ob die Steuerung in der vorangegangenen Schleife beim Schritt 18 im Rückkopplungsmodus bewirkt wurde oder nicht. Wenn die Antwort negativ ist, springt das Programm beim Schritt 20 in eine Subroutine SUBDEC zur Berechnung der Ventilöffnungsperiode des Steuerventils 6 für die Verzögerungssteuerung.

Als nächstes wird der elektrische Schaltkreis in der ECU anhand der Figur 5 beschrieben, die eine Ausführungsform

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- 21 davon darstellt.

Der Maschinendrehzahlsensor 14 in der Figur 1 ist mit einem Eingangsanschluß 902a einer Einchip CPU (im folgenden nur mit "CPU" bezeichnet) 902 über einen Wellenformgestalter 901, beide in der ECU 9 vorgesehen, verbunden. Das Bezugszeichen 15' repräsentiert eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln elektrischer Lasten der elektrischen Einrichtungen 15 in Figur 5, die mit zugeordneten Anschlüssen einer Gruppe weiterer Eingangsanschlüssen 902b der CPU 902 über einen Pegelverschieber 904 in der ECU 9 verbunden sind. Der Wassertemperatursensor 13 und der Drosselventilöffnungssensor 17 sind jeweils mit Eingangsanschlüssen 905a und 905b eines Analog/Digitalwandlers 905 verbunden und sind beide auch mit dem Eingang einer KraftstoffzufUhrsteuereinheit 903 verbunden. Der Analog/Digitalwandler 905 weist einen Ausgangsanschluß 905c auf, der mit den Eingangsanschlüssen 902b der CPU 902 und mit einer Gruppe weiterer Eingangsanschlüsse 9O5d verbunden ist, die mit einer Gruppe von Ausgangsanschlüssen 902 c der CPU 902 verbunden sind. Ein Impulsgenerator 906 ist mit einem anderen Eingangsanschluß 902d der CPU 902 verbunden, die ihrerseits einen Ausgangsanschluß 902e aufweist, der über einen Frequenzteiler 907 mit einem Eingangsanschluß eines UND-Schaltkreises 908 verbunden ist. Ein Ausgang des UND-Schaltkreises 908 ist mit einem Taktimpulseingangsanschluß CK eines Abwärtszählers 909 verbunden. Ein anderer Eingangsanschluß des UND-Schaltkreises 908 ist mit einem Übertragsausgangsanschluß B des Abwärtszählers 909 verbunden, welcher Anschluß weiter mit dem Solenoid 6a des Steuerventils 6 in Figur 1 über einen Solenoid-Antriebsschaltkreis 911 verbunden ist. Die CPU 902 weist eine andere Gruppe von Ausgangsanschlüssen 902f, von denen einer mit einem Lasteingangsanschluß L

des Abwärtszählers 909 verbunden ist. Der Analog/Digitalwandler 905, die CPU 902 und der Abwärtszahler 909 sind durch einen Datenbus 912 miteinander verbunden, und zwar mit einem Ausgangsanschluß 9O5e, einen Eingangs- und Ausgangsanschluß 902g bzw. einen Eingangsanschluß 909a.

Mit der Kraftstoffzufuhrsteuereinheit 903 sind der Einlaßluftdruck- oder Absolutdrucksensor 12 und die anderen Maschinenparametersensoren 18, wie beispielsweise ein Atmosphärendrucksensor, verbunden, die alle aus der Figur 1 hervorgehen. Der Ausgang der Kraftstoffzufuhrsteuereinheit 903 ist mit dem Kraftstoffeinspritzventil 10 in Figur 1 verbunden.

Der elektrische Schaltkreis der wie oben aufgebauten ECU 9 arbeitet wie folgt: Ein Aus* angssignal aus dem Maschinendrehzahlsensor 14 wird der ECU 9 sowohl als ein die Maschinendrehzahl Ne anzeigendes Signal als auch als ein einen vorbestimmten Kurbelwinkel der Maschine 1 anzeigendes Signal zugeführt, wo es einer Wellenformgestaltung durch den Wellenformgestalter 901 unterworfen wird und dann wird es der CPU 902 und der KraftstoffzufuhrSteuereinheit 903 zugeführt. Während ihr dieses Signal für den oberen Totpunkt zugeführt wird, erzeugt die CPU 902 ein Chipauswahlsignal, ein Kanalauswahlsignal, ein Startsignal zum Start einer Analog/Digitalwandlung usw., wobei das letztgenannte dem Analog/Digitalwandler 902 befiehlt, Analogsignale, wie beispielsweise das Maschinenkühlwassertemperatursignal und das Drosselventilöffnungssignal aus dem Kühlwassertemperatursensor 13 bzw. dem Drosselventilöffnungssensor 17 in entsprechende Digitalsignal umzuwandeln. Die die Kühlwassertemperatur

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und die Drosselventilöffnung anzeigenden Digitalsignale aus dem Konverter 905 werden der CPU 902 über den Datenbus 912 als Datensignale zugeführt, wenn ein die Beendigung einer Jeden Analog/Digitalwandlung anzeigendes Signal der CPU 902 aus dem Ausgangsanschluß 905c des Analog/Digitalwandlers 905 zugeführt wird. Bei Vollendung der Umwandlung eines dieser Digitalsignale zur CPU 902 wird der gleiche Prozeß wie oben noch einmal ausgeführt, um die Eingabe des anderen Digitalsign als in die CPU 902 zu bewirken. Weiter wird der Spannungskegel eines elektrischen Lastanzeigesignals aus der elektrischen Lastsensoreinrichtung 15' durch den Pegelschieber 904 auf einen vorbestimmten Pegel verschoben und dann an die CPU 902 angelegt.

Die CPU 902 arbeitet mit diesen Eingangsdatensignalen d.h. dem Maschinendrehzahlsignal, dem elektrischen Lastsignal, dem Maschinenwassertemperatursignal und dem Drosselventilöffnungssignal, um zu bestimmen, ob die Steuerung des Zusatzluftquantums im Rückkopplungsmodus oder im Verzögerungsmodus bewirkt werden soll. Insbesondere entscheidet die CPU 902, daß die Verzögerungssteuerung bewirkt werden sollte, wenn das DrosselventilÖffnungssignal eine vollständige Schliessung des Drosselventils anzeigt und gleichzeitig das Maschinendrehzahlsignal für die Drehzahl Ne einen Wert anzeigt, der niedriger ist als die vorbestimmte Drehzahl NA, und die Leerlaufdrehzahlrückkopplungssteuerung sollte bewirkt werden, wenn die Maschinengeschwindigkeit weiter abnimmt, so daß das Maschinendrehzahl signal für die Drehzahl Ne einen Wert anzeigt, der gleich oder niedriger ist als die obere Grenze des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs. Nachdem die Maschine in den Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuer-

modus gekommen ist, führt die CPU 902 eine Bestimmung durch, ob die vorhergegangene Schleife im Rückkopplungsmodus war oder nicht, wenn das Maschinendrehzahlsignal für die Drehzahl Ne einen Wert anzeigt, der über der oberen Grenze NH des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs liegt und wenn die Antwort Ja ist, bestimmt sie, daß die Rückkopplungssteuerung in der gegenwärtigen Schleife noch fortgesetzt werden sollte. In Abhängigkeit von der obengenannten Bestimmung berechnet die CPU 902 die Ventilöffnungsperiode DOUT des Steuerventils 6 und führt den resultierenden berechneten Wert dem Abwärtszähler 909 über den Datenbus 912 zu, wobei gleichzeitig dem Abwärtszähler 909 ein Befehlssignal durch seinen Lasteingabeanschluß L zum Start der Zählung im Zähler 909 eingegeben wird.

Andererseits wird ein durch den Impulsgenerator 906 erzeugtes Taktsignal als ein Taktsignal für die von der CPU 902 ausgeführte Steueropteration verwendet, und gleichzeitig wird es der Frequenzteilung durch den Freqnezteiler 907 unterworfen und in eine geeignete Frequenz geteilt und dann einem Anschluß des UND-Schaltkreises 908 zugeführt.

Wenn dem Abwärtszähler 909 ein Startbefehlssignal aus der CPU 902 zugeführt wird, wird er mit einem die gewünschte Ventilöffnungsperiode DOUT des Steuerventils 6 anzeigenden, aus der CPU 902 zugeführten Wert für die Verzögerungssteuerung oder Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung geladen. Gleichzeitig erzeugt der Abwärtszähler 909 eine Ausgabe 1 mit hohem Pegel an seinem Übertragausgangsanschluß B, der sowohl an

dem anderen Anschluß des UND-Schaltkreises 908 als auch an dem Solenoidantriebsschaltkreis 911 anliegt. Der Solenoidantriebsschaltkreis 911 erregt das Solenoid 6a des Steuerventils 6, um dieses so lange zu öffnen, als ihm die obige Ausgabe 1 mit dem hohen Pegel aus dem Abwärtszähler 909 zugeführt wird.

So lange der Ausgangsanschluß des UND-Schaltkreises mit der obengenannten Ausgabe mit dem hohen Pegel 1 aus dem Abwärtszähler 909 beaufschlagt ist, können ihm zugeführte Taktimpulse durch seinen einen Anschluß hindurch, so daß sie dem Taktimpulseinganganschluß CK des Abwärtszählers 909 zugeführt werden. Der Abwärtszähler 909 zählt die Taktimpulse und beim Zählen bis zu einer Zahl, die dem berechneten Wert der ihm aus der CPU 902 zugeführten Ventilöffnungsperiode DOUT entspricht, erzeugt er eine Ausgabe mit niedrigem Pegel 0 an seinem Ubertrags-Ausgangsanschluß B, um zu bewirken, daß der Solenoidantriebsschaltkreis 911 das Solenoid 6a des Steuerventils 6 abschaltet. Gleichzeitig wird die obengenannte Ausgabe des Abwärtszählers 909 mit dem niedrigen Pegel ebenso dem UND-Schaltkreis 908 zugeführt, um die Zufuhr weiterer Taktimpulse zu dem Abwärtszähler 909 zu unterbrechen.

Andererseits arbeitet die Kraftstoffzufuhrsteuereinheit 903 mit Maschinenbetriebsparametersignalen, die aus dem Maschinendrehzahlsensor, dem Maschinenwassertemperatursensor 13, dem Drosselventilöffnungssensor 17, dem Absolutdrucksensor 12 und den anderen Maschinenbetriebsparametersensoren 18 zugeführt werden, um einen gewünschten Wert für das Kraftstoffzufuhrquantum zu berechnen, derart, daß das Luft/Kraftstoffverhältnis des der Maschine 1 zugeführten Gemisches auf einem opti-

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malen Wert gehalten wird, beispielsweise einem theoretischen Luft/Kraftstoffverhältnis, und daß das Kraftstoffeinspritzvenil 10 für eine Zeitperiode geöffnet wird, die dem berechneten Wert entspricht.

Es wurde ein Verfahren zur Leerlaufdrehzahl-Rückkopplungssteuerung zum Steuern des Quantums von einer Brennkraftmaschine zugeführten Zusatzluft in einer Rückkopplungsart beschrieben, das auf die Differenz einer tatsächlichen Maschinendrehzahl und einer gewünschten Leerlaufdrehzahl bei Maschinenleerlauf anspricht. Wenn die Maschine bei vollständig geschlossenem Drosselventil verzögert und bevor die Rückkopplungssteuerung gestartet wird, wird das Zusatzluftquantum im Verzögerungsmodus auf vorbestimmte Weise gesteuert, während die Maschinengeschwindigkeit von einer vorbestimmten Drehzahl, die größer ist als eine obere Grenze des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs auf diese gleiche obere Grenze abfällt, bzw. im Rückkopplungsmodus, nachdem die Maschinengeschwindigkeit unter die obengenannte Grenze gefallen ist. Die Rückkopplungssteuerung wird auch dann fortgesetzt, wenn die Maschinengeschwindigkeit zeitweilig über die obere Grenze ansteigt. Im Verzögerungsmodus wird das Zusatzluftquantum bei Abfall der Maschinendrehzahl graduell vergrößert.

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

r i.yVerfahren zur Steuerung des Quantums Zusatzluft, das ^—-einer Brennkraftmaschine auf rückgekoppelte Art zugeführt wird, die auf die Differenz zwischen der tatsächlichen Maschinendrehzahl und einer gewünschten Leerlaufdrehzahl anspricht, wobei die Maschine eine Einlaßpassage, ein in der Einlaßpassage angeordnetes Drosselventil und eine Luftpassage aufweist, die mit einem Ende mit der Einlaßpassage an einer stromabwärts des Drosselventils liegenden Stelle und mit einem anderen Ende mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wobei die Zusatzluft der Maschine durch die Luftpassage und die Einlaßpassage zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:

(a) es wird ein tatsächlicher Wert der Maschinendrehzahl mit einem ersten vorbestimmten Wert verglichen, der größer ist als eine obere Grenze eines gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs, der die gewünschte Leerlaufdrehzahl enthält,

(b) der tatsächliche Wert wird mit einem zweiten vorbestimmten Wert verglichen, der gleich der besagten oberen Grenze des gewünschten Leerlaufdrehzahlbereichs ist, wenn beim Schritt (a) festgestellt wird, daß der tatsächliche Wert kleiner ist, als der erste vorbestimmte Wert,

(c) eine Steuerung des Quantums Zusatzluft im Rückkopplungsmodus wird bewirkt, wenn beim Schritt (b) festgestellt wird, daß der tatsächliche Wert kleiner ist als der zweite vorbestimmte Wert,

(d) es wird bestimmt, ob die Steuerung der Zusatzluft im Rückkopplungsmodus unmittelbar vor der Feststellung beim Schritt (b) bewirkt wurde oder nicht, wenn beim Schritt (b) festgestellt wurde, daß der tatsächliche Wert größer ist als der

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zweite vorbestimmte Wert,

(e) die Rückkopplungssteuerung des Quantums Zusatzluft wird fortgesetzt, wenn das Ergebnis der Feststellung beim Schritt (d) bejahend ist, und

(f) es wird eine Steuerung des Quantums Zusatzluft

im Verzögerungsmodus in einer vorbestimmten Weise bewirkt, wenn das Ergebnis der Feststellung beim Schritt (d) negativ ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Steuerung des Quantums Zusatzluft im Verzögerungsmodus das Quantum Zusatzluft bei Abnahme der Maschinendrehzahl graduell erhöht wird, und das Quantum Zusatzluft auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, wenn die Maschinendrehzahl auf den zweiten vorbestimmten Wert absinkt.