DE3708999A1 - System zur regelung der leerlaufdrehzahl eines verbrennungsmotors - Google Patents
System zur regelung der leerlaufdrehzahl eines verbrennungsmotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Regelung der
Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors, wobei
einem Stellglied eine Stellgröße zugeführt wird, die
durch einen Vergleich des Drehzahlistwertes, der als
Drehzahlsignal zugeführt ist, mit einem Drehzahlsoll
wert ermittelt wird.
Bei den bekannten Systemen zur Regelung der Leerlauf
drehzahl eines Verbrennungsmotors wird das Stell
glied, welches in einem sogenannten Bypass an der
Drosselklappe angeordnet ist, bei kaltem Verbren
nungsmotor weit geöffnet, damit eine genügend hohe
Leerlaufdrehzahl erreicht wird. Bei der gleichen Öff
nung des Stellgliedes ergibt sich jedoch bei warmen
Motor eine Drehzahl, welche außerhalb des aus Sicher
heitsgründen zulässigen Leerlaufdrehzahlbereichs
liegt. Fällt das Drehzahlsignal - beispielsweise
durch Leitungsunterbrechung oder Kurzschluß des
Gebers - aus, so wird eine zu niedrige Drehzahl vor
getäuscht, worauf der Regler das Stellglied weit
öffnet, was bei warmen Motor eine zu hohe Leerlauf
drehzahl zur Folge hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, derartige
Auswirkungen als Folge des Ausbleibens des Drehzahl
signals zu vermeiden.
Das erfindungsgemäße System ist dadurch gekennzeich
net, daß bei Ausfall des Drehzahlsignals dem Stell
glied eine vorgegebene Stellgröße zugeführt wird.
Die vorgegebene Stellgröße kann derart gewählt wer
den, daß ein Notbetrieb möglich ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese
hen, daß die vorgegebene Stellgröße von der Tempera
tur des Verbrennungsmotors abhängig ist. Hierdurch
kann die Leerlaufdrehzahl auch bei Ausfall des Dreh
zahlsignals in vertretbaren Grenzen konstant gehal
ten werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be
steht darin, daß das Drehzahlsignal von Drehzahlim
pulsen gebildet ist, deren Folgefrequenz proportio
nal zur Drehzahl des Verbrennungsmotors ist, daß ein
Zähler, dem Zählimpulse höherer Frequenz zugeführt
werden, durch jeden der Drehzahlimpulse rückgesetzt
wird und daß bei Überlauf des Zählers dem Stellglied
die vorgegebene Stellgröße zugeführt wird.
Bei einem Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Fahrbe
trieb würde ohne weitere Maßnahmen durch den damit
verbundenen Anstieg des Drehzahlistwertes das Stell
glied soweit wie möglich geschlossen werden. Dadurch
kann bei erneutem Erreichen der Leerlaufstellung des
Gaspedals der Verbrennungsmotor die vorgesehene Leer
laufdrehzahl erst mit einer Verzögerung wieder errei
chen - möglicherweise sogar stehenbleiben. Es wird
daher bei bekannten Leerlaufdrehzahlreglern beim
Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Fahrbetrieb der
Arbeitspunkt des Reglers abgespeichert. Unter ande
rem hierfür ist am Gaspedal ein sogenannter Leerlauf
kontakt vorgesehen, mit welchem ein Leerlaufsignal
abgegeben wird, wenn sich das Gaspedal in der Leer
laufstellung befindet.
Bleibt jedoch das Leerlaufsignal aus, so kann sich
eine überhöhte Drehzahl ergeben, die außerhalb des
Leerlaufbereichs liegen und somit ebenfalls zu ge
fährlichen Fahrsituationen führen kann. Dieses wird
durch die beim Start des Motors erforderliche Start
öffnung des Reglers hervorgerufen. Der Regler kann
eine erforderliche Abregelung jedoch nicht vornehmen,
wenn - wie oben erwähnt - das Leerlaufsignal fehlt.
Es ist deshalb Aufgabe eines anderen erfindungsgemä
ßen Systems, einen Notlauf bei fehlendem Leerlaufsig
nal zu ermöglichen.
Das andere erfindungsgemäße System ist dadurch ge
kennzeichnet, daß ferner ein Signal (Leerlaufsignal)
zugeführt wird, das davon abhängig ist, ob sich das
Gaspedal in der Leerlaufstellung befindet, daß bei
Nichtvorhandensein des Leerlaufsignals der Drehzahl
istwert nicht zur Ermittlung der Stellgröße benutzt
wird, und daß dem Stellglied eine vorgegebene Stell
größe zugeführt wird, wenn das Leerlaufsignal nicht
vorhanden ist und der Drehzahlsollwert länger als
eine vorgegebene Zeit größer als der Drehzahlistwert
ist.
Eine Weiterbildung dieses Systems besteht darin, daß
dem Stellglied nur dann die vorgegebene Stellgröße
zugeführt wird, wenn nach Ablauf der vorgegebenen
Zeit der Drehzahlistwert nicht kleiner als der beim
Start des Verbrennungsmotors vorgegebene Drehzahl
sollwert ist.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung mindert die
Auswirkungen des Ausbleibens eines zugeführten Sig
nals, welches die Motortemperatur wiedergibt, da
durch, daß eine vorgebene Temperatur angenommen
wird, wenn das zugeführte Signal außerhalb eines
vorgegebenen Bereichs liegt.
Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ver
besserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfin
dung möglich.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu.
Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung an Hand
mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend be
schrieben. Es zeigt:
Fig. 1 Teile des erfindungsgemäßen Systems soweit
sie zur Erläuterung der Erfindung erforder
lich sind,
Fig. 2 die Stellgröße als Funktion der Motortempera
tur,
Fig. 3 einen Ausschnitt eines Programms des Mikro
computers,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem anderen Programm
des Mikrocomputers und
Fig. 5 einen weiteren Programmausschnitt.
Das in Fig. 1 dargestellte System umfaßt einen Reg
ler, der im wesentlichen aus einem integrierten
Schaltkreis besteht, der einen Mikrocomputer 1 sowie
einen Analog/Digital-Wandler 2 enthält. Von einem
Drehzahlgeber 3 wird dem Regler ein Drehzahlsignal
zugeführt - beispielsweise eine vorgegebene Anzahl
von Impulsen pro Umdrehung des Verbrennungsmotors.
Durch Vergleich mit einem gespeicherten Sollwert
wird ein Stellglied 4 gesteuert, das den Querschnitt
eines sogenannten Bypasses 5 verstellt. Der Bypass 5
stellt die Umgehung einer schematisch angedeuteten
Drosselklappe dar.
Da die erforderliche Luftmenge von der Motortempera
tur abhängt, wird der Stellbereich des Stellgliedes
4 entsprechend der Motortemperatur eingeengt, was in
Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Dabei sind je
weils eine obere und eine untere Aussteuerungsgrenze
A o bzw. A u für das Stellglied 4 vorgesehen, die mit
zunehmender Temperatur abnehmen. Für jeweils einen
Teilbereich der Temperatur sind entsprechende Werte
in einem, dem Mikrocomputer zugeordneten Speicher
abgelegt.
Erhält der Mikrocomputer 1 keine Drehzahlimpulse, so
wird dem Stellglied 4 eine vorgegebene Stellgröße
zugeführt, die gemäß einer Weiterbildung der Erfin
dung von der Motortemperatur abhängig ist. Die ent
sprechende Kurve ist in Fig. 2 mit S bezeichnet.
Eine einfache Möglichkeit zur Überprüfung des Vorhan
denseins von Drehzahlimpulsen wird an Hand eines
Flußdiagramms, welches in Fig. 3 dargestellt ist,
erläutert. In an sich bekannter Weise wird innerhalb
eines nicht dargestellten Teils des Programms eine
Drehzahlmessung durch Zählung von Impulsen höherer
Frequenz zwischen zwei aufeinander folgenden Dreh
zahlimpulsen vorgenommen. Dieser Zähler wird bei
jedem Drehzahlimpuls zurückgesetzt, nachdem sein
Zählerstand in ein Register übergeben wurde. Bleiben
nun die Drehzahlimpulse aus, so ergibt sich bei ent
sprechend dimensioniertem Zähler ein Überlauf,
worauf ein Merker (Flag) gesetzt wird. Bei dem dar
gestellten Programmteil wird bei 31 abgefragt, ob
der Merker gesetzt ist oder nicht. Ist der Merker
gesetzt, so wird bei 32 der vorgegebene Wert für die
Stellgröße aufgerufen. Ist der Merker nicht gesetzt,
so erfolgt bei 33 in an sich bekannter Weise eine
Drehzahlregelung durch Vergleich der Drehzahlsoll-
und -istwerte.
Um bei der Leerlaufdrehzahlregelung berücksichtigen
zu können, ob sich das Gaspedal in der Leerlaufstel
lung befindet, ist ein Leerlaufschalter 16 (Fig. 1)
vorgesehen, dessen Signal, im folgenden Leerlaufsig
nal, im Mikrocomputer 1 wie folgt mit Hilfe des in
Fig. 4 dargestellten Programms verarbeitet wird.
Wird bei 41 festgestellt, daß ein Leerlaufsignal vor
handen ist, wird bei 42 die Leerlaufdrehzahlregelung
wie üblich vorgenommen. Ist jedoch kein Leerlaufsig
nal vorhanden, so wird geprüft, ob der Drehzahlsoll
wert größer als der Drehzahlistwert ist. Ist dieses
der Fall, werden die eine Drehzahlregelung bewirken
den Teile 42 des Programms umgangen. Damit wird er
reicht, daß die durch das Gasgeben steigenden Dreh
zahlwerte nicht mehr die dem Stellglied zugeführte
Stellgröße beeinflussen. Eine Einflußnahme durch die
Temperatur ist jedoch nach wie vor möglich.
Nimmt der Fahrer den Fuß vom Gaspedal, so wird der
Leerlaufschalter 16 (Fig. 1) wieder geschlossen, so
daß das Leerlaufsignal wieder vorhanden ist und der
drehzahlregelnde Programmteil 42 wieder angesprochen
wird.
Sollte jedoch ein Defekt vorliegen, so daß trotz
Rückkehr des Gaspedals in die Leerlaufstellung kein
Leerlaufsignal auftritt, so erfolgt auch keine Leer
laufdrehzahlregelung. Dieses kann beispielsweise zu
einer gefährlichen Fahrsituation führen, wenn durch
die letzte vorgenommene Drehzahlregelung der Bypass
5 (Fig. 1) sehr weit geöffnet wurde, während des
zwischenzeitlichen Gasgebens in dieser Stellung ver
blieb und nach dem Gasgeben durch das fehlende Leer
laufsignal nicht wieder heruntergeregelt wird.
Bei dem beschriebenen Fehlverhalten ist der Drehzahl
sollwert kleiner als der Istwert, was jedoch kurzzei
tig auch bei normalen Betrieb vorkommen kann. Es
wird daher mit den im folgenden beschriebenen Pro
grammschritten geprüft, ob bei nichtvorhandenem Leer
laufsignal sowie bei einem Drehzahlsollwert, der
kleiner als der Drehzahlistwert ist, bei 44 gefragt,
ob ein Flag gesetzt ist. Falls dieses nicht der Fall
ist, wird bei 45 eine Zeitvorgabe gestartet und dann
der Merker bei 46 gesetzt. Bei 47 wird dann entschie
den, ob die Zeitvorgabe abgelaufen ist. Ist dies
nicht der Fall, so bedeutet es, daß die Abfrage bei
48 umgangen wird. Läuft jedoch die Zeitvorgabe nicht
mehr, so wird bei 48 geprüft, ob der Startwert grö
ßer als der Regelwert ist. Dabei entspricht der
Startwert A o (Fig. 2) und der Regelwert irgendeinem
Wert zwischen A u und A o . Zutreffendenfalls wird das
Programm normal fortgesetzt, während anderenfalls
bei 49 eine vorgegebene Stellgröße abgerufen und dem
Stellglied zugeführt wird.
Im folgenden wird an Hand der Fig. 1 und 5 eine
Weiterbildung der Erfindung erläutert, mit welcher
ein Fehlverhalten durch einen Defekt im Bereich
eines Temperaturgebers sowie dessen Zuleitung verhin
dert wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird der Regler 1 von einer Betriebsspannung (+)
gespeist, welche aus der Batteriespannung +U B mit
Hilfe eines Widerstandes 6 und einer Z-Diode 7 gewon
nen wird. Die Messung der Motortemperatur erfolgt
nun derart, daß die stabilisierte Spannung über
einen zweiten Widerstand 8 einem NTC-Widerstand 9
zugeführt wird. Dabei befindet sich der NTC-Wider
stand 9 an einer geeigneten Stelle des Motors, wäh
rend sich der Regler einschließlich der wenigen in
Fig. 1 dargestellten diskreten Bauelemente in einem
entsprechenden Gehäuse befinden. Eine Verbindung
zwischen dem NTC-Widerstand 9 und der Reglerschal
tung erfolgt durch eine Leitung 10, welche an beiden
Enden mit Steckvorrichtungen 11, 12 versehen ist.
Der Schaltungspunkt 13 stellt den Eingang für das
Temperatursignal dar und ist über einen Widerstand
14 mit dem Eingang des Analog/Digital-Wandlers 2
verbunden. Die Höhe der dem Analog/Digital-Wandler
zugeführten Spannung richtet sich demnach nach dem
Wert des NTC-Widerstandes 9 und damit nach der Motor
temperatur.
Im Falle eines Kurzschlusses im Bereich des NTC-
Widerstandes 9 oder eines Masseschlusses der Signal
leitung 10 nimmt die Spannung am Eingang 13 Massepo
tential an, was im Mikrocomputer festgestellt wird,
worauf die in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Aus
steuerungsgrenzen A on und A un vorgegeben werden.
Bei einer Unterbrechung der Signalleitung 10 wird
die Spannung am Eingang 13 gleich der positiven Be
triebsspannung (+) des Mikrocomputers, was ebenso zu
einer Anwendung der vorgegebenen Aussteuerungsgren
zen führt. Das gleiche gilt für einen Schluß der
Signalleitung mit einer Leitung, die eine höhere
Spannung, beispielsweise die Betriebsspannung +U B ,
führt. Für diesen Fall ist ein Widerstand 14 und
eine Diode 15 vorgesehen. Letztere wird dann leitend
und verhindert somit, daß die Eingangsspannung des
Analog/Digital-Wandlers wesentlich über die Betriebs
spannung des Mikrocomputers bzw. des Analog/Digital-
Wandlers ansteigt.
Fig. 5 stellt als Flußdiagramm Teile eines Programms
dar, die zur Überprüfung des Eingangssignals U NTC
des Analog/Digital-Wandlers 2 und zur Umstellung auf
sogenannten Notlauf dienen. Zunächst wird bei 21
festgestellt, ob U NTC U Z ist. Trifft dieses zu,
werden bei 23 die Aussteuerungsgrenzen A o und A u
gleich den für den Notlauf vorgegebenen Werten A on
und A un gesetzt. Ist U NTC kleiner als U Z , wird bei
22 geprüft, ob U NTC = 0 (Masse) ist. Zutreffendenfalls
wird das Programm ebenfalls bei 23 fortgesetzt.
Ist jedoch U NTC <0, so erfolgt bei 24 die
Ermittlung der Aussteuerungsgrenzen A o und A u als
Funktion der Temperatur.
Claims (9)
1. System zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines
Verbrennungsmotors, wobei einem Stellglied eine
Stellgröße zugeführt wird, die durch einen Vergleich
des Drehzahlistwertes, der als Drehzahlsignal zuge
führt ist, mit einem Drehzahlsollwert ermittelt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des
Drehzahlsignals dem Stellglied eine vorgegebene
Stellgröße zugeführt wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorgegebene Stellgröße von der Temperatur
des Verbrennungsmotors abhängig ist.
3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Drehzahlsignal von Drehzahl
impulsen gebildet ist, deren Folgefrequenz proportio
nal zur Drehzahl des Verbrennungsmotors ist, daß ein
Zähler, dem Zählimpulse höherer Frequenz zugeführt
werden, durch jeden der Drehzahlimpulse rückgesetzt
wird und daß bei Überlauf des Zählers dem Stellglied
die vorgegebene Stellgröße zugeführt wird.
4. System zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines
Verbrennungsmotors, wobei einem Stellglied eine
Stellgröße zugeführt wird, die durch einen Vergleich
des Drehzahlistwertes, der als Drehzahlsignal zuge
führt wird, mit einem Drehzahlsollwert ermittelt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Signal
(Leerlaufsignal) zugeführt wird, das davon abhängig
ist, ob sich das Gaspedal in der Leerlaufstellung
befindet, daß bei Nichtvorhandensein des Leerlaufsig
nals der Drehzahlistwert nicht zur Ermittlung der
Stellgröße benutzt wird, und daß dem Stellglied eine
vorgegebene Stellgröße zugeführt wird, wenn das Leer
laufsignal nicht vorhanden ist und der Drehzahlsoll
wert länger als eine vorgegebene Zeit kleiner als
der Drehzahlistwert ist.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Stellglied nur dann die vorgegebene Stell
größe zugeführt wird, wenn nach Ablauf der vorgegebe
nen Zeit der Drehzahlistwert größer als der beim
Start des Verbrennungsmotors vorgegebene Drehzahl
sollwert ist und der Startwert nicht größer als der
Regelwert ist.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein zugeführtes
Signal ausgewertet wird, welches die Motortemperatur
wiedergibt, und daß eine vorgegebene Temperatur ange
nommen wird, wenn das zugeführte Signal außerhalb
eines vorgegebenen Bereichs liegt.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Stellglied eine Stellgröße zugeführt wird,
deren Wert zwischen einer unteren und oberen Aussteu
erungsgrenze liegt, daß die Aussteuerungsgrenzen vom
zugeführten Signal abhängig sind und daß vorgegebene
Aussteuerungsgrenzen wirksam werden, wenn das zuge
führte Signal außerhalb des vorgegebenen Bereichs
liegt.
8. System nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Mikrocomputer (1) mit einem
Analog/Digital-Wandler (2) als Regler ausgebildet
ist, daß ein temperaturabhängiger Widerstand (9)
über eine Leitung (10) mit einem im Bereich des
Mikrocomputers (1) angeordneten Widerstand (8) in
Reihe geschaltet ist, daß die Reihenschaltung mit
einer stabilisierten Spannung beaufschlagt ist,
welche ferner dem Mikrocomputer (1) zugeführt ist,
und daß der der Leitung (10) zugewandte Anschluß des
Widerstandes (8) mit dem Eingang des Analog/Digital-
Wandlers (2) verbunden ist.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Leitung (10) und dem Eingang des
Analog/Digital-Wandlers (2) ein weiterer Widerstand
(14) vorgesehen ist und daß der Eingang des Analog/
Digital-Wandlers (2) mit dem Eingang des Mikrocompu
ters für die stabilisierte Spannung über eine Diode
(15) verbunden ist.
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