DE3742909C2

DE3742909C2 -

Info

Publication number: DE3742909C2
Application number: DE3742909A
Authority: DE
Inventors: Setsuhiro Himeji Hyogo Jp Shimomura; Ryoji Amagasaki Hyogo Jp Nishiyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1990-05-23
Also published as: US4877002A; DE3742909A1; DE3744895C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektroni schen Steuern der einem Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug bei Langsamfahrt zugeführten Ansaugluftmenge der im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Eine solche Vor richtung ist aus der DE-OS 31 51 136 bekannt.

Die bekannte Vorrichtung dient dazu, die Motorleerlauf drehzahl auf einem gewünschten Wert zu halten. Dazu wird festgestellt, ob die Motordrehzahl bei geringer Fahrzeugge schwindigkeit und Anliegen eines Drosselklappenanschlags (Leerlaufzustand) innerhalb einer vorgegebenen Betriebszone liegt. Wenn festgestellt wird, daß die Motordrehzahl nicht in der vorgegebenen Zone liegt, wird über einen mechanischen Antrieb die Drosselklappe im Vergaser entsprechend etwas weiter geöffnet oder geschlossen.

Diese Anordnung ist hauptsächlich dafür vorgesehen, bei einem Übergang der Motordrehzahl von einem Antriebszustand in den Leerlaufzustand, das heißt beim Anhalten des Fahr zeuges, eine bestimmte Leerlaufdrehzahl einzustellen. Sie hat den Nachteil, auf periodische Änderungen der Motordreh zahl innerhalb des Leerlaufbereiches etwa bei andauernder Langsamfahrt des Fahrzeuges überhaupt nicht oder nur relativ langsam anzusprechen. Letzteres kann unter ungünstigen Um ständen sogar ein Aufschaukeln der Störung zur Folge haben. Wenn daher, etwa durch einen äußeren Einfluß wie einem von dem Fahrzeug durchfahrenen Schlagloch, bei Langsamfahrt ein periodisches "Pendeln" der Motordrehzahl auftritt, kann die ses Langsamlauf-Pendeln mit der bekannten Anordnung nicht ausgeregelt werden. Das Pendeln der Motordrehzahl führt nicht nur zu Motorschwingungen, sondern kann sogar unange nehme Fahrzeugvibrationen auslösen.

Aus der JP-OS 61-145 332 ist eine Steuervorrichtung bekannt, die in der Lage ist, das Langsamlauf-Pendeln des Motores zu erfassen. Nach dieser Anordnung wird jedoch keine Regelung der Motordrehzahl ausgeführt, sondern lediglich der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit vom Betriebstzustand des Mo tors auf einen von zwei fest vorgegebenen Werten (0° und 10° Vorzündung) eingestellt, wodurch das Langsamlauf-Pendeln zwar eingeschränkt, aber nicht vollständig beseitigt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Vorrichtung so auszugestalten, daß eine Schwankung der Motordrehzahl und damit das Auftreten von Vibrationen auch dann vollständig unterdrückt wird, wenn ein Langsamlauf- Pendeln bereits stattgefunden hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzei chen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Aus der DE-OS 31 42 360 ist es dabei zwar an sich be kannt, zur Einstellung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors im Leerlauf eine PI- oder PID-Regelung vorzunehmen, auch bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch einem möglichen Lang samlauf-Pendeln keine Beachtung geschenkt.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung steuert demnach die Menge der in den Motor angesaugten Luft in dem Fall, daß sich der Motor in einem Langsamlauf-Pendelzustand befindet, entsprechend der Differenz zwischen der Ist-Drehzahl und einer Soll-Drehzahl. Der Langsamlauf-Pendelzustand wird da bei anhand der Umdrehungszahl des Motors, der Fahrzeugge schwindigkeit und dem Belastungszustand erkannt und die Menge der angesaugten Luft so gesteuert, daß eine Rückkopp lung entsprechend der Abweichung der Umdrehungszahl des Motors vom Soll-Wert erfolgt. Es ist daher möglich, das System schnell auf seinen Soll-Wert zu regeln, selbst wenn eine beliebige Drehzahlschwankung aufgetreten ist, womit das Langsamlauf-Pendeln zuverlässig verhindert und konstant ein gutes Fahrgefühl sichergestellt wird.

In den Unteransprüchen 2 und 3 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung beschrieben. Die Anordnung nach Anspruch 3 hat dabei den besonderen Vorteil, daß von der Steuerung berücksichtigt werden kann, ob sich der Motor beispielsweise in einem Beschleunigungszustand befindet oder nicht.

Ein Ausführungsbeispiel für die Steuervorrichtung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, und die

Fig. 2 und 3 Ablaufdiagramme zur Darstellung der Arbeitsweise der Steuervorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine elektronische Steuervorrichtung für Verbrennungsmotoren. In dieser Figur ist mit Bezugsziffer 1 ein Motor, mit Bezugsziffer 2 ein Kolben, mit Bezugsziffer 3 Zylinder und mit Bezugsziffer 4 ein Zylinderkopf bezeich net. Mit der Auspufföffnung 5 jedes Zylinders des Zylinder kopfs ist ein Auspuffkrümmer 6 verbunden, mit der Einlaß- oder Ansaugöffnung 7 ein Einlaß- oder Ansaugkrümmer 8. In diesem Ansaugkrümmer 8 ist ein Druckausgleichsbehälter 9 vorgesehen, um ein Pulsieren der Ansaugluft zu verhindern. In diesem Druckausgleichsbehälter 9 ist ein Drucksensor 10 angeordnet, um einen Druck, d. h. den Ansaugstutzen-Druck Pm, in dem An saugkrümmer 8 zu erfassen. Mit Bezugsziffer 11 ist eine Dros selklappe bzw. ein Drosselventil bezeichnet, das die Menge der in jeden Zylinder durch den Druckausgleichsbehälter 9 zuzufüh renden Ansaugluft steuert. Bezugsziffer 12 bezeichnet ein Leerlauf-Steuerventil, das die Menge der durch einen an der Drosselklappe 11 vorbeiführenden Bypass-Kanal 12 A strömenden Ansaugluft steuert, Bezugsziffer 13 einen Ansauglufttemperatur- Sensor, der die Temperatur der Ansaugluft wahrnimmt. Mit der Drosselklappe bzw. dem Drosselventil 11 ist direkt ein Dros selklappen-Stellungssensor 14 verbunden, der einen Drosselklappen- Öffnungssensor, der ein Signal entsprechend dem Betrag der Klappen- bzw. Ventilöffnung ausgibt, sowie einen Leerlauf schalter aufweist, der eingeschaltet ist, wenn der Motor 1 leerläuft. Bezugsziffer 15 bezeichnet einen Sauerstoffkonzen tration-Sensor, der in dem Auspuffkrümmer 6 angebracht ist, um die Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen zu erfassen, Bezugsziffer 16 einen Wassertemperatur-Sensor, der die Kühl wassertemperatur des Motors 1 erfaßt, Bezugsziffer 17 einen Verteiler, der ein Hochspannungs-Ausgangssignal von einer Zündvorrichtung oder Zündelektrode 19 zu einem bestimmten Zeitpunkt an eine Zündkerze 18 des Motors anlegt, Bezugsziffer 20 einen Drehzahl-Sensor, der in dem Verteiler 17 angebracht ist und ein Impulssignal entsprechend der Anzahl der Umdre hungen Ne des Motors 1 erzeugt, Bezugsziffer 21 einen Anlas ser-Sensor, der den Betriebszustand eines (nicht gezeigten) Anlassermotors wahrnimmt, der den Motor 1 startet, Bezugszif fer 22 einen Klimaanlagen-Schalter, der den Betriebszustand eines Klimaanlagen-Luftkompressors erfaßt, und Bezugsziffer 23 einen Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensor, der an einem Antriebsrad angebracht ist, um den Fahrzustand des Motorfahrzeugs wahrzu nehmen, und der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt.

Von dem Ansaugluft-Drucksensor 10, dem Ansaugluft-Tempe ratursensor 13, dem Drosselklappen-Stellungssensor 14, dem Sauer stoffkonzentration-Sensor 15, dem Wassertemperatur-Sensor 16 und dem Drehzahl-Sensor 20 werden unterschiedliche Ausgangs signale an eine Steuerschaltung 25 abgegeben, von der entspre chend diesen Sensor-Signalen verschiedene Steuervorgänge durchgeführt werden, wie z. B. die Steuerung der Menge des von einem Kraftstoff-Einspritzventil 26 injizierten Kraftstoffs und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Zündkerze 18.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Steuervorrich tung mit Bezug auf die Ablaufdiagramme in den Fig. 2 und 3 beschrieben. Die Fig. 2 zeigt eine Entscheidungsroutine zum Feststellen eines Langsamlauf-Pendelzustands. Im Schritt 101 des Ablaufdiagramms nach Fig. 2 erfolgt eine Feststel lung oder Entscheidung darüber, ob die Drosselklappe 1 voll ständig geschlossen ist oder nicht, und im Schritt 102 die Feststellung, ob die Anzahl Ne der Umdrehungen des Motores unter einem bestimmten Wert (1000 l/min) liegt. Dann wird im Schritt 103 erfaßt, ob das Fahrzeug mit niedriger Geschwin digkeit fährt oder nicht. Diese Feststellungen erfolgen je weils anhand der Ausgangssignale des Drosselklappen-Stel lungssensors 14, des Drehzahl-Sensors 20 und des Fahrzeugge schwindigkeits-Sensors 23. Sind die genannten Bedingungen erfüllt, das heißt ist die Drosselklappe 11 vollständig geschlossen, die Anzahl Ne der Umdrehungen kleiner als 1000 l/min und das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von über 2,5 km/h und unter 8 km/h unterwegs, wird zum Schritt 104 übergegangen. Im Schritt 104 wird das Verhältnis r der An zahl Ne der Umdrehungen des Motors zur Fahrzeuggeschwindig keit Ns (r = Ne/ Ns) bestimmt. Wenn dieses Verhältnis r einen bestimmten Wert r _o übersteigt, wird festgestellt, daß sich das Getriebe nicht in der Stellung "neutral", d. h. in der Leerlaufstellung, befindet. In Abhängigkeit von dieser Fest stellung wird zu Schritt 105 übergegangen. Im Schritt 105 wird ein Flag (Kennzeichen) X auf "1" gesetzt, um anzuzei gen, daß alle Bedingungen mit "ja" entschieden wurden. Wenn sich in den Entscheidungsschritten 101 bis 104 die Antwort "Nein" ergibt, wird im Schritt 106 das Flag X auf "0" ge setzt, womit die Bearbeitung beendet ist.

Anschließend erfolgt die Ansaug- bzw. Einlaß-Steuerverar beitung nach Fig. 3 auf der Grundlage des Ergebnisses der Verar beitung nach der in Fig. 2 dargestellten Langsamlauf-Pendel zustand-Entscheidungsroutine. In einem Schritt 201 erfolgt die Berechnung einer Grund-Regelgröße oder -Steuervariablen So, um das Leerlauf-Steuerventil 12 auf einen bestimmten Öffnungsbe trag zu setzen. Die Größe So wird entsprechend der Motortempe ratur und einem Klimaanlagen-Lastzustand berechnet. Wenn sich im Schritt 202 ergibt, daß die Bedingung "X = 1" erfüllt ist, d. h. daß sich das Fahrzeug in einem Langsamlauf-Pendelzustand befindet, schreitet die Verarbeitung dann zum Schritt 203 fort, um das Getriebe- bzw. Übersetzungsverhältnis r aus der Anzahl Ne der Umdrehungen des Motors und der Fahrzeugge schwindigkeit Ns zu berechnen. Anschließend wird im Schritt 204 auf Grundlage von Bedingungen wie dem Übersetzungsverhält nis, einem Lastzustand der Klimaanlage und anderen eine Soll- Umdrehungszahl Nd festgesetzt. Im Schritt 205 wird die Differenz Δ N zwischen der Ist-Drehzahl Ne und der Soll-Drehzahl Nd be rechnet. Im Schritt 206 wird ein Rückkoppelbetrag S _N propor tional zum Integralwert der Abweichung Δ N berechnet. Zu diesem Zeitpunkt kann der Integral-Verstärkungsfaktor auf der Grundlage des Übersetzungsverhältnisses r, das im Schritt 203 durch Be rechnung gegeben wird, wenn benötigt, auf einen vernünftigen Wert verändert werden. Daraufhin wird im Schritt 207 die Summe S aus der Grund-Regelgröße S₀ und dem Rückkoppelbetrag S _N berechnet. Es ist klar, daß die Steuerung des Leerlauf-Steuer ventils 12 mit diesem Wert S die Differenz Δ N verringert, wobei eine Steuerung der Umdrehungszahl auf den Sollwert er folgt. Auf eine detaillierte Beschreibung dieses Vorgangs wird daher verzichtet. Ist andererseits das Flag X ≠ 1, oder befin det sich der Motor nicht im Langsamlauf-Pendelzustand, springt die Verarbeitung im Schritt 202 zum Schritt 208, so daß die oben beschriebene Steuerung nicht erfolgt, da für den Betrag der Rückkopplung S _N = 0 gilt.

Bei der beschriebenen Steuerung wird jeweils zu einem be stimmten Zeitpunkt oder bei einem bestimmten Kurbelwellenwin kel ein Mittelwert der Umdrehungszahl Ne berechnet und dieser Mittelwert als die Soll-Umdrehungszahl Nd verwendet, anstatt verschiedene Straßenoberflächen und Lastbedin gungen im voraus zu berücksichtigen. Im Ablaufplan nach Fig. 3 wurde der Wert S _N durch eine Integralberechnung ermittelt. Ein ähnlicher Effekt läßt sich jedoch auch mit einer Propor tionalberechnung oder mit einer kombinierten Integral- und Proportionalberechnung erzielen. Bei der beschriebenen Ansaug- Steuerroutine erfolgt darüber hinaus keine Entscheidung dar über, ob sich der Motor in einem Beschleunigungszustand be findet. Es können jedoch sowohl Maßnahmen gegen das Lang samlauf-Pendeln als auch eine Beschleunigungskorrektur vorge nommen werden, die einander nicht zuwiderlaufen müssen. Es läßt sich ein gutes Fahrgefühl erzielen, wenn nach Schritt 207 aus der Umdrehungszahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Drosselklappenöffnung, der Ansaugluft-Menge, dem Ansaugdruck oder einem Wert, den man durch Dividieren der Ansaugluft-Menge durch die Umdrehungszahl erhält, beurteilt wird, ob der Motor in einen Beschleunigungszustand eingetreten ist, und dann gegebenenfalls die Ansaug-Rückkoppelgröße auf S _N = 0 gesetzt wird.

Claims

1. Vorrichtung zum elektronischen Steuern der einem Ver brennungsmotor für ein Fahrzeug bei Langsamfahrt zugeführten Ansaugluftmenge, mit
einer Einrichtung (20) zum Erfassen der Umdrehungszahl (Ne) eines Fahrzeugmotors (1),
einer Einrichtung (23) zum Erfassen der Fahrgeschwin digkeit (Ns) des Fahrzeugs,
einer Einrichtung (14) zum Erfassen, ob sich der Motor (1) im minimalen Lastzustand befindet,
einer Steuereinrichtung (25) zum Erzeugen eines Korrek tursignales, das die Differenz (Δ N) zwischen einem Ist-Wert (Ne) und einem Soll-Wert (Nd) der Umdrehungszahl enthält, wenn sich die Umdrehungszahl (Ne) des Motors und die Fahr zeuggeschwindigkeit (Ns) in einem bestimmten Bereich befin den und der Motor im minimalen Lastzustand ist, und mit
einer Einrichtung (11, 12) zum Steuern der Menge der in den Motor (1) angesaugten Luft in Abhängigkeit vom Korrek tursignal,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Korrektursignal einen Integralwert und/oder einen Proportionalwert der Differenz (Δ N) zwischen dem Ist-Wert (Ne) und dem Soll-Wert (Nd) der Umdrehungszahl enthält, und daß
jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt oder jeweils bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel des Motors ein Mittel wert der Umdrehungszahl (Ne) des Motors berechnet und dieser Mittelwert als Soll-Wert (Nd) für die Umdrehungszahl verwen det wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Berechnen (203) des Verhältnisses (r) der Umdrehungszahl (Ne) des Motors zur Fahrzeuggeschwindigkeit (Ns) und zum Verändern eines Integral-Verstärkungsfaktors und/oder eines Proportional-Verstärkungsfaktors im Korrek tursignal entsprechend dem Ausgangssignal dieser Einrich tung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuern der angesaugten Luftmenge in Abhängigkeit vom Korrektursignal gestoppt wird, wenn aufgrund zumindest einer der Größen Umdrehungszahl (Ne) des Motors, Fahrzeug geschwindigkeit (Ns), Öffnung einer Drosselklappe (11), Menge an angesaugter Luft, Ansaugluftdruck sowie Quotient aus der Menge an angesaugter Luft und der Umdrehungszahl ein Übergangszustand des Motors erfaßt wird.