DE3835114A1

DE3835114A1 - Verfahren zum regeln der leerlaufdrehzahl eines motors

Info

Publication number: DE3835114A1
Application number: DE3835114A
Authority: DE
Inventors: Shuji Miyama; Hiroya Ohkumo
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1989-04-27
Also published as: US4903658A; JPH01104942A; GB8823375D0; GB2211003A; DE3835114C2; JP2608426B2

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Verbrennungsmotoren mit innerer Verbrennung und deren Regelung und insbesondere ein Verfahren zum Regeln der Leerlauf drehzahl eines Motors, bei welchem die Ist-Drehzahl auf eine Solldrehzahl hin geregelt wird.

Verfahren dieser Art zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Motors sind bekannt, z. B. nach JP-OS 1 55 239/1983. Bei einem solchen Verfahren besteht ein Verfahrensschritt des Übergehens auf eine Rückführ regelung der Leerlaufdrehzahl darin, daß mittels eines als Ventilvorrichtung dienenden Steuerventils die Ansaug-Luftmenge des Motors entsprechend der Last und dem Betriebszustand des Motors eingestellt wird. Hierbei wird der Leerlaufzustand erfaßt und auf die Ermittlung hin, daß der Motor mit höherer Drehzahl läuft, das Leerlaufdrehzahl-Steuerventil auf einen spezifischen Anfangs-Regelwert eingestellt. Nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit wird die Drehzahl graduell mit einer bestimmten Änderungsge schwindigkeit auf einen während eines vorherigen Rückführ-Regelzyklus gelernten Öffnungsgrad des Leerlaufdrehzahl-Steuerventils hin konvergierend verstellt.

Bei diesem Regelverfahren entstehen wegen der Kon stantheit der Korrekturgröße des Regelwertes des Leerlaufdrehzahl-Steuerventils Schwierigkeiten, wie ein temporärer Abfall der Motordrehzahl zum Zeitpunkt des Übergangs zum Leerlaufzustand oder eine schlechte Konvergenz in Richtung der Leerlauf drehzahl. Wenn mit anderen Worten die Korrekturgröße des Regelwertes (bzw. der Stellgröße) des Leerlauf drehzahl-Steuerventils auf einen kleinen Wert einge stellt ist, wird zum Zeitpunkt des Übergangs der Maschinendrehzahl aus einem Bereich mit hoher Dreh zahl in den Leerlaufzustand der Abfall der Maschinen drehzahl groß. Wenn die Korrekturgröße auf einen großen Wert eingestellt wird, konvergiert zum Zeit punkt des Übergangs der Maschinendrehzahl aus einem Gebiet mit niedriger Betriebsdrehzahl zur Leerlauf drehzahl hin die Drehzahl schlecht in Richtung auf die Leerlaufdrehzahl.

Demgemäß könnte eine Korrekturmaßnahme sinnvoll erscheinen, wonach die Korrekturgröße der Öffnungs stellung des Steuerventils zum Zeitpunkt des Über gangs zum Leerlaufzustand als Funktion der Maschinen drehzahl zu diesem Zeitpunkt verstellt wird. In diesem Fall wird jedoch dann, wenn die Maschinen drehzahl zum Zeitpunkt des Übergangs auf den Leer laufzustand hoch ist, die Korrekturgröße für das Steuerventil groß, so daß die Verminderung der Stellgröße des Steuerventils vom Anfangswert zum gelernten Wert viel Zeit beansprucht, so daß eine schlechte Konvergenz zur Leerlaufdrehzahl hin die Folge ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Motors anzugeben, bei welchem zum Zeitpunkt des Übergangs zum Leerlaufbetrieb, der beispielsweise durch Schalten eines Leerlaufschalters auf "Ein" festgestellt wird, die Korrekturgröße des Regelwertes (der Stell größe) einer Ventilvorrichtung zum Regulieren der Ansaug-Luftmenge des Motors so eingestellt wird, daß ein Abfall der Motordrehzahl vermieden wird und außerdem nachfolgend ein Konvergieren auf einen gelernten Regelwert der Ventilvorrichtung mit einer Änderungsgeschwindigkeit erzielt wird, welche der Maschinendrehzahl entspricht, wodurch eine schnelle Anpassung an eine Rückführregelung realisierbar ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung mittels eines Verfahrens nach dem Patentanspruch gelöst.

Somit wird korrespondierend zur Motordrehzahl zum Zeitpunkt des Übergangs auf den Leerlaufbetrieb die Korrekturgröße des Regel- bzw. Stellwertes der Ventilvorrichtung bestimmt und zum Einstellen des Anfangs-Regelwertes die Stellgröße der Ventil vorrichtung bestimmt, wodurch ein Abfall der Motor drehzahl im Falle des Arbeitens des Motors in einem hohen Drehzahlbereich vermieden werden kann. Da der Anfangswert als entsprechend zur Maschinendrehzahl minimal erforderlicher Wert bestimmt werden kann, wird die Konvergenz der Maschinendrehzahl ausgehend von dem Anfangswert verbessert. Ferner wird die Änderungsgeschwindigkeit nach dem Halten des Regel wertes der Ventilvorrichtung für eine vorbestimmte Zeit auf dem Anfangswert ausgehend von diesem An fangswert in Richtung auf einen gelernten Öffnungs grad zum Aufnehmen der Rückführregelung entsprechend der Drehzahl des Motors zum Zeitpunkt des Übergangs auf den Leerlaufzustand eingestellt, z. B. als Funktion der Motordrehzahl. Daher kann die Konver genz verbessert werden, und darüberhinaus können weitere Vorteile erzielt werden, wie Unterdrücken von Druckschwankungen in der Ansaugleitung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Kombination aus einem schematischen Längsschnitt durch einen Verbrennungs motor und einem Blockschaltbild als Beispiel für ein Regelsystem zum Durchführen des Regelverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild für den Aufbau bzw. die Zusammenschaltung der wesentlichen Baugruppen einer Regelschaltung, welche bei dem Regelverfahren nach der Erfindung einsetzbar ist;

Fig. 3 Zeitdiagramme, welche die wesentlichen Funktionen der Leerlaufregelung gemäß der Erfindung darstellen; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm, in welchem die einzelnen Verfahrensschritte eines Verfahrensbeispiels gemäß der Erfindung wiedergegeben sind.

Der in Fig. 1 dargestellte Motor 1 hat einen Wasser mantel, durch welchen Kühlwasser umläuft, dessen Temperatur mittels eines Kühlwasser-Temperatursensors 2 gemessen wird. Mit dem Zylinderkopf sind eine Ansaugleitung 15 und eine Abgasleitung 16 verbunden, die jeweils über Ein- bzw. Auslaßventile kommuni zieren. In dem nahe dem Einlaßventil gelegenen Bereich der Ansaugleitung 15 ist eine Kraftstoff-Ein spritzvorrichtung 3 installiert. In der Ansaugleitung 15 ist stromaufwärts von der Kraftstoff-Einspritzvor richtung eine Drosselklappe 4 vorgesehen; an einer Stelle der Wand der Ansaugleitung 15 auf der Höhe der Drosselklappe 4 ist ein Leerlaufschalter 5 zum Messen des Leerlaufzustandes untergebracht.

Ein die Drosselklappe 4 überbrückender Bypass-Kanal 6 ist stromabwärts und stromaufwärts von der Drossel klappe 4 mit der Ansaugleitung 15 verbunden. An einer Zwischenstelle des Bypass-Kanales 6 ist ein Leerlauf-Steuerventil (im folgenden als ISC-Ventil bezeichnet) 7 angeordnet, das als Ventilvorrichtung zum Regulieren der Ansaug-Luftmenge (des Durchflusses) für die Maschine im Leerlauf-Betriebszustand dient. Der Regelwert (Stellgröße) bzw. die Öffnungsstellung dieses ISC-Ventils wird durch die Größe eines Steuer signals bestimmt, das von einer Regelschaltung 8 abgegeben wird. Dieser Regelschaltung 8 werden als Eingänge Meßsignale des oben erwähnten Kühlwasser- Temperatursensors 2, des Leerlaufschalters 5, eines Kurbelwinkelsensors 9, eines Ansaugluft-Temperatursen sors 10, welcher stromabwärts von der Drosselklappe 4 beispielsweise in einem am Einlaßende des Ansaug kanals 15 installierten Luftfilter 11 angeordnet ist, eines Ansaugluft-Drucksensors 12 und eines Sauerstoff-(O₂-)Sensors 13 eingegeben, welche im Ansaugkanal 15 bzw. im Abgasrohr 16 installiert sind.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Regelschaltung 8 im wesent lichen zehn funktionelle Baugruppen, darunter eine Einstellvorrichtung 81 für die Ventilöffnungsstellung, wobei an dieser Einstellvorrichtung ein gelernter Wert des ISC-Ventiles 7 angelegt wird, der während des vorherigen Regelzyklus aus einem Lernwert-Speicher 82 gelernt wurde. Der gelernte Wert der Öffnungsstel lung des ISC-Ventils 7 wird dadurch eingestellt, daß der Mittelwert des vorangegangenen gelernten Wertes und des Ist-Regelwertes des Ventils verwendet wird, z. B., wenn die Lernbedingungen erfüllt sind.

Die Regelschaltung 8 weist ferner eine Detektor vorrichtung 83 zum Erfassen der Motordrehzahl auf, welche die Motordrehzahl aus einem vom Kurbelwinkelsen sor 9 erhaltenen Signal ermittelt und ein Drehzahlsig nal erzeugt, welches an eine Korrekturgrößen-Einstell vorrichtung für den Regelwert bzw. die Öffnungsstellung angelegt wird. Diese Korrekturgrößen-Einstellvorrich tung arbeitet zu dem Zeitpunkt, wenn der Leerlaufschal ter 5 auf "Ein" gestellt ist, um die Korrekturgröße für den Regelwert des ISC-Ventiles 7 entsprechend der Maschinendrehzahl zu diesem Zeitpunkt ausgehend von einer früher bestimmten Funktion, Tabelle oder dgl. einzustellen. Das sich ergebende Ausgangssignal der Einstellvorrichtung 84 wird zu der Regelwert-Ein stellvorrichtung 81 des Ventiles übertragen, wo es dem gelernten Wert, der aus dem Lernwertspeicher 82 erhalten wurde, überlagert wird, worauf ein Anfangs-Regelwert entsprechend der Maschinendrehzahl am Übergang zum Leerlauf eingestellt wird.

Auf der Basis dieses Anfangs-Regelwertes wird ein Betätigungssignal von der Regelwert-Einstellvor richtung 81 zu der Ventilbetätigungsvorrichtung 85 übertragen, und die Einstellung des Regelwertes bzw. der Öffnungsstellung des ISC-Ventiles 7 wird vollendet. In der Regelwert-Einstellvorrichtung 81 wird als Ergebnis des Arbeitens eines Zeitgebers 86 die Korrekturgröße des Regelwertes des ISC-Ventils 7 während einer vorbestimmten Zeit aufrechterhalten, und der Regelwert des ISC-Ventils 7 wird auf dem anfänglichen Regelwert gehalten.

Wenn andererseits der Leerlaufschalter 5 auf "Ein" geschaltet ist, wird zu diesem Zeitpunkt das Dreh zahlsignal von der Detektorvorrichtung 83 zu einer Einstellvorrichtung 87 für die Änderungsgeschwindig keit des Regelwertes gespeist, wobei in dieser Einstellvorrichtung 87 daraufhin eine Funktion entsprechend der Motordrehzahl ausgewählt und einge stellt wird. Das Ausgangssignal dieser Einstell vorrichtung 87 wird zu einer Integriervorrichtung 88 gespeist, welche daraufhin einen integrierten Wert entsprechend der oben erwähnten Funktion zu der erwähnten Regelwert-Einstellvorrichtung 81 über tragen wird. In dieser Vorrichtung 81 wird nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit, welche durch den Zeitgeber 86 vorgegeben wurde, der Regelwert des ISC-Ventiles 7 ausgehend von dem Anfangsregel wert entsprechend dem oben erwähnten integrierten Wert geändert, und der Regelwert des ISC-Ventils 7 wird auf einen versetzten bzw. veränderten Wert gegenüber demjenigen Wert eingestellt, welcher bezüglich des gelernten Wertes vorher eingestellt war. Wenn dieser Zustand erreicht ist, gibt eine Regelstartvorrichtung 89 ein Signal zum Starten der Rückführregelung der Leerlaufdrehzahl ab.

Sobald die Rückführregelung gestartet ist, verändert die Regelwert-Einstellvorrichtung 81 den Regelwert des ISC-Ventiles 7 so, daß die Ist-Motordrehzahl, welche von der Detektorvorrichtung 83 eingegeben wird, mit der Solldrehzahl übereinstimmt, welche durch eine Sollwert-Vorgabevorrichtung 90 entsprechend dem vom Kühlwasser-Temperatursensor 2 erhaltenen Signal eingestellt ist.

Auf diese Weise wird bei dem Verfahren von dem Zeitpunkt ab, zu dem der Leerlaufschalter 5 auf "Ein" gestellt wird, das ISC-Ventil 7 am Beginn der Rückführregelung einer Regelung mit einem er forderlichen Sollwert für die Ventilöffnungsstellung unterworfen. Die Schrittfolge der Verfahrensschritte wie oben beschrieben ist in den Zeitdiagrammen nach Fig. 3 wiedergegeben. In diesen Zeitdiagrammen sind bei hoher Motordrehzahl auftretende Veränderungen mittels durchgezogener Linien bezeichnet, während Änderungen bei niedrigen Drehzahlen mittels gestri chelter Linien dargestellt sind. Die dargestellten Funktionsveränderungen sind: die Veränderung der Motordrehzahl; die Veränderung des Regelwertes (Öffnungsstellung) des ISC-Ventiles 7; die "Ein"/ "Aus"-Zustände des Leerlaufschalters 5 und die Betriebszeit des Zeitgebers.

Die Schritte bei der Betriebsroutine, welche in der Steuerschaltung 8 abläuft, sind nun anhand des Flußdiagrammes nach Fig. 4 beschrieben. Zuerst wird in Schritt S 101 der "Ein"/"Aus"-Zustand des Leerlaufschalters 5 abgefragt. Bei Stellung "Ein" wird im Schritt S 102 abgefragt, ob die Motordrehzahl in die Steuerschaltung eingegeben worden ist. Wenn die Eingabe noch nicht stattgefunden hat, wird im Schritt S 103 die Maschinendrehzahl NE als NEIDLON gespeichert. Im Schritt S 104 wird der Anfangs-Regel wert DISCSB aus NEIDLON und aus dem im vorangegangenen Regelzyklus gelernten Wert DISCLRN gerechnet. Wenn die Eingabe der Motordrehzahl schon abgeschlossen war, wird unter Umgehung der Schritte S 103 und S 104 unmittelbar Schritt S 105 vorgenommen. Hierbei findet ein Vergleich des Regelwertes DISC des ISC- Ventiles 7 und des Anfangswertes DISCSB statt. Wenn DISCSB nicht gleich oder größer als DISC ist, wird im Schritt S 201 der Wert DISC in konstantem Maße vermindert, worauf zu Schritt S 101 zurückge kehrt wird.

Wenn DISCSB gleich oder größer als DISC ist, wird im Schritt S 106 DISC gleich DISCSB gesetzt und im folgenden Schritt S 107 die Änderungsgröße DDISC des mittels NEIDLON bestimmten Mittelwertes DISC berechnet. Dann wird im Schritt S 108 der "Ein"/"Aus"- Zustand des Leerlaufschalters 5 abgefragt. Wenn der Schalter auf "Ein" steht, wird zum Schritt S 109 weitergegangen. Im Schritt S 109 wird abgefragt, ob die im Zeitgeber 86 eingestellte Zeit verstrichen ist. Falls nicht, kehrt das Verfahren zum Schritt S 108 zurück, während nach dem Verstreichen der Zeit das Verfahren zum Schritt S 110 weitergeht. Hier wird DDISC von DISC abgezogen und die sich ergebende Differenz im Schritt S 111 mit einem Wiederaufnahme wert F/B der Rückführregelung verglichen, der einem konstanten versetzten Wert bezüglich des gelernten Wertes DISCLRN entspricht. Darauf wird dann, wenn DISC größer als F/B ist, zum Schritt S 108 zurückge kehrt, während im gegenteiligen Fall das Verfahren im Schritt S 300 in die Rückführregelung eintritt.

Wenn in beiden Schritten S 101 und S 108 festgestellt wurde, daß der Leerlaufschalter bei "Aus" steht, wird im Schritt S 401 abgefragt, ob DISC=100% ist. Falls dies nicht zutrifft, wird DISC im Schritt S 402 auf 100% korrigiert.

Wie oben im einzelnen beschrieben ist, sieht die Erfindung ein Regelverfahren für die Leerlaufdrehzahl eines Motors vor, wobei der Regelwert bzw. die Öffnungsstellung der Ventilvorrichtung zum Zeitpunkt des Überganges in den Leerlaufzustand auf einen anfänglichen Regelwert entsprechend der Maschinen drehzahl zu diesem Zeitpunkt eingestellt und für eine vorbestimmte Zeitdauer auf diesem Wert gehalten wird. Daher kann während des Überganges von hoher Drehzahl auf Leerlaufdrehzahlregelung ein Abfall der Maschinendrehzahl vermieden werden und gleich zeitig die Konvergenz der Maschinendrehzahl ver bessert werden, weil ein anfänglicher Regelwert minimaler Größe entsprechend der Maschinendrehzahl eingestellt werden kann. Ferner kann deshalb, weil die Änderungsgeschwindigkeit vom oben erwähnten anfänglichen Regelwert zum gelernten Wert ebenfalls in bezug auf die Motordrehzahl zum Zeitpunkt des Übergangs in den Leerlaufbetriebszustand eingestellt wird, die Druckänderung im Ansaugkanal unterdrückt oder bei großem anfänglichen Regelwert die Konver genz zum gelernten Wert hin verbessert werden.

Claims

Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Motors (1) mittels einer Ventilvorrichtung (7) zum Regeln der Ansaug-Luftmenge des Motors und Rückführen der Regelstellung der Ventilvorrichtung, so daß die Ist-Leerlaufdrehzahl auf eine Solldrehzahl geregelt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Erfassen von den Lastzustand des Motors repräsen tierenden Variablen;
Einstellen einer Regel-Korrekturgröße für die Ventil vorrichtung (7) ausgehend vom Lastzustand des Motors (1) entsprechend der Motordrehzahl während des Übergangs zum Leerlaufbetrieb im Prozeß des Übergangs auf Rückführregelung der Leerlaufdrehzahl;
Einstellen eines Anfangs-Regelwertes durch Überlagern eines gelernten Regelwerts der Ventilvorrichtung mit der Regel-Korrekturgröße, wobei der gelernte Regelwert während der vorherigen Rückführregelung gelernt wurde;
Halten des Regelwertes für die Ventilvorrichtung auf dem Anfangs-Regelwert für eine vorbestimmte Zeitdauer;
Anschließendes Veranlassen des Regelwertes zum Konvergieren auf einen spezifischen, bezüglich des gelernten Wertes versetzten Wert mit einer Änderungsgeschwindigkeit, welche zum Zeitpunkt des Übergangs auf den Leerlaufzustand entsprechend der Motordrehzahl eingestellt wurde; und
Aufnehmen der Rückführregelung zu diesem Zeitpunkt.