DE69200664T2 - Verfahren und vorrichtung für die kreissteuerung der kraft einer brennkraftmaschine, die ein fahrzeug treibt. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der Leistung einer Brennkraftmaschine, die ein Motorfahrzeug antreibt, in Form einer geschlossenen Schleife, genauer gesagt ein Verfahren und eine Vorrichtung, die einen verbesserten Widerstand gegenüber willkürlichen Änderungen der Motorlast bieten.
• Wenn sich der Motor in einer kritischen Betriebsphase (beispielsweise Leerlaufdrehzahl) befindet und wenn ein Energieverbraucher, wie beispielsweise ein Klimagerät, eingeschaltet wird, wird bei einer bekannten Ausführungsform ein Abwürgen des Motors verhindert, indem das Zuschalten des Energieverbrauchers bis zum Ende der kritischen Phase verzögert wird. Eine solche Lösung ist jedoch nicht anwendbar, wenn sie die Sicherheit des Fahrzeuges (Aktivierung einer Radblockierschutzvorrichtung) beeinflußt oder wenn die die Überlastung verursachende Störung nicht steuerbar ist (Windböe, Näherung einer Steigung etc.).
• Es sind ferner Vorrichtungen zum Regeln der Motordrehzahl im Leerlauf durch Servosteuerung der Drehzahl des Motors auf eine vorgegebene Minimaldrehzahl bekannt. Diese Minimaldrehzahl muß hoch genug sein, damit der Motor die Reibung und die Trägheit der rotierenden Massen des Motors überwinden kann, während gleichzeitig willkürliche Lastveränderungen (Einschalten der Scheinwerfer, Einlegen eines Ganges etc.) ermöglicht werden. Die Ansprechzeit einer solchen Servosteuerung ist relativ lang, da es sich bei der Drehzahl um eine sich langsam ändernde Variable handelt. Darüber hinaus sind die bei diesen Servosteuerungen verwendeten Betätigungseinheiten entweder genau, aber langsam (Drosselklappe mit Leerlaufdrehzahlpositionsreguliernocken), oder schnell, jedoch ungenau (zusätzliches solenoidgesteuertes Ventil, das parallel zu einer mechanischen Drosselklappe montiert ist). Man kann ferner die bekannten Leerlaufregelvorrichtungen wegen der übermäßig langen Leerlaufdrehzahleinlaufzeiten, die zur Vermeidung von Drehzahldiskontinuitäten erforderlich sind, kritisieren.
• Aus all diesen Gründen werden die Solldrehzahlen, die beim Regeln einer Leerlaufphase Verwendung finden, mit Absicht auf einen übertrieben hohen Wert eingestellt, um den Motor gegenüber den Risiken eines Abwürgens bei Lastschwankungen zu schützen. Dies führt zu einem übertrieben hohen Kraftstoffverbrauch und einer entsprechenden Umweltverschmutzung durch die Abgase, was geändert werden muß.
• Die EP-A-318 467 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Steuerung der Leerlaufdrehzahlen eines Motors das Hinzutreten einer Last, beispielsweise das Schalten in die Fahrposition eines Getriebes, aushalten kann, ohne eine zu hohe anfängliche UpM-Zählung zu besitzen. Mit diesem Verfahren wird ein Minimalwert (Ifb) des an ein Leerlaufdrehzahlsteuerventil zu legenden Stromes unter speziellen Bedingungen (Leerlauf ohne zusätzliche Last für den Motor) mit einer Regelung der Drehzahl in Form einer geschlossenen Schleife berechnet. Nach dem Erfassen der Fahrposition des Getriebes wird ein zusätzlicher Parameter (Iat) zu diesem Minimalwert hinzugefügt, um der vom Getriebe ausgeübten zusätzlichen Last gerecht zu werden. Bei einer anderen Ausführungsform dieses Verfahrens wird während Leerlaufphasen unter Rückkopplungsbetrieb ein Durchschnittswert (Ixref) des Integralwertes des vorstehend genannten Minimalwertes gespeichert und, wenn sich das System nicht im Rückkopplungsbetrieb befindet, dazu verwendet, um das Leerlaufdrehzahlsteuerventil auf einer Minimalöffnung zu halten. Das in der EP-A-318467 beschriebene Verfahren besitzt jedoch einige Hauptnachteile: Als erstes erfordert es, daß eine Information über die Zusatzlast, d.h. den Zustand (D/N) des Getriebes, der elektronischen Steuereinheit zugeführt wird, was nicht möglich ist, wenn es sich bei der Last um eine äußere Last handelt, und als zweites kann das Verfahren, wie viele der bekannten Regelvorrichtungen, nur während der Leerlaufphase arbeiten und wird außerhalb dieser Phase durch Steuerungen in der Form von offenen Schleifen ersetzt, die keine Kompensation für Laständerungen ermöglichen.
• Darüber hinaus ist festzuhalten, daß diejenigen Leerlaufregelvorrichtungen des Standes der Technik, die von dem vorstehend erwähnten zusätzlichen Ventil Gebrauch machen, das parallel zum Einlaßkanal montiert ist, welcher in herkömmlicher Weise mit einer Drosselklappe zum Regeln der Luftzufuhr versehen ist, somit zwei Betätigungseinheiten umfassen, die komplizierte Probleme in bezug auf die Anpassung der Steuergesetze verursachen, wenn man eine Leerlaufregelphase verläßt.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der Leistung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die die Nachteile der vorstehend erwähnten bekannten Vorrichtungen nicht aufweisen und es insbesondere möglich machen, die Empfindlichkeit der Brennkraftmaschine in bezug auf plötzliche Lastveränderungen, die beispielsweise aus Störungen von außen resultieren, zu reduzieren.
• Die vorliegende Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines solchen Verfahrens und die Herstellung einer solchen Vorrichtung, die eine Regelung der Leistung der Brennkraftmaschine in ihren sämtlichen Betriebsphasen und nicht nur in der Leerlaufphase sicherstellen.
• Des weiteren soll erfindungsgemäß ein Regelverfahren zur Verfügung gestellt werden, das gleichzeitig robust, schnell und genau ist.
• Diese Ziele der Erfindung sowie andere Ziele, die aus dem Lesen der vorliegenden Beschreibung hervorgeht, werden mit einem Verfahren zum Regeln der Leistung einer Brennkraftmaschine, die ein Motorfahrzeug antreibt, in Form einer geschlossenen Schleife erzielt, bei dem:
• a) ein Wert (Pd) der vom Fahrer geforderten Leistung von der Position eines Gaspedales abgeleitet wird,
• b) eine vom Fahrzeug absorbierte Basisleistung (Pb) über der Leistung, die möglicherweise zum Bewegen des Fahrzeuges erforderlich ist, in verschiedenen Betriebsphasen berechnet wird,
• c) ein Leistungswert (Pm) des Motors aus dem Produkt aus der Drehzahl (Nm) des Motors und dem Einlaßdruck (Pa) der Luft im Ansaugkrümmer des Motors berechnet wird und
• d) ein Steuersignal ( c) zum Steuern der dem Motor zugeführten Luftmenge von einer dynamischen Korrektur der Abweichung zwischen der Summe (P) der erforderlichen Leistung (Pd) und der Basisleistung (Pb) einerseits und der Motorleistung (Pm) andererseits abgeleitet wird.
• Mit Hilfe der Regelung der Motorleistung in Form einer geschlossenen Schleife, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung findet, wird eine bessere Stabilität des Betriebes dieses Motors sichergestellt, werden die Schwankungen der Drehzahl des Motors um einen Betriebspunkt reduziert, wird die Genauigkeit der Regelung verbessert und wird das System unempfindlich gemacht für Störungen, die abrupte Lastveränderungen (Zuschalten eines Klimagerätes, der Scheinwerfer etc.) verursachen.
• Gemäß einem Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Startphase des Fahrzeuges oder in der Leerlaufbetriebsphase des Motors die Basisleistung (Pb) von einer dynamischen Korrektur der Abweichung zwischen einer Solldrehzahl und der gemessenen Drehzahl des Motors abgeleitet. Wie nachfolgend deutlich werden wird, wird auf diese Weise das Niveau der Drehzahl des Motors während dieser Phasen und folglich der Luftverschmutzung und des Kraftstoffverbrauches reduziert.
• Gemäß einem anderen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der normalen Betriebsphase des Motors der Durchschnittswert der Leistungen des Motors während einer Vielzahl von früheren Leerlaufbetriebsphasen des Motors berechnet, und dieser Durchschnittswert wird als Basisenergie (Pb) verwendet.
• Um die Leistung des Motors bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auszuwerten, werden der Einlaßluftdruck in den Motor und die Motordrehzahl gemessen, und es wird ein Wert in bezug auf die Leistung (Pm) des Motors aus dem Produkt aus den Werten dieses Drucks und dieser Drehzahl gewonnen.
• Ein Steuersignal für die in den Motor eingeführte Luftmenge wird aus einer dynamischen Korrektur der Abweichung zwischen der Summe der erforderlichen Leistung (Pd) und der Basisleistung (Pb) einerseits und der Leistung (Pm) des Motors andererseits, wie sie beispielsweise aus dem Produkt aus dem Einlaßdruck und der Drehzahl des Motors gewonnen wurde, abgeleitet.
• Zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine Vorrichtung ein Gaspedal sowie einen Sensor in bezug auf die Position dieses Pedales, Einrichtungen zum Regeln der in den Motor eingeführten Luftmenge, einen Sensor in bezug auf den Druck der in den Motor eingeführten Luft und einen Sensor für die Drehzahl des Motors, wobei diese Sensoren Signale einem Prozessor zuführen, der Regelsignale für die Einrichtungen zum Regeln der zugeführten Luftmenge und für Kraftstoffeinspritzeinrichtungen formuliert und diese Signale diesen Einrichtungen zuführt. Erfindungsgemäß umfaßt der Prozessor der Vorrichtung Einrichtungen zum Berechnen einer vom Fahrzeug absorbierten Basisleistung (Pb) über der möglicherweise zur Bewegung des Fahrzeuges erforderlichen Leistung in verschiedenen Betriebsphasen des vom Motor angetriebenen Fahrzeuges, Einrichtungen, die auf das vom Positionssensor für das Pedal abgegebene Signal ansprechen, um eine vom Fahrer angeforderte Leistung (Pd) zu berechnen, Einrichtungen, die auf die vom Druck- und Drehzahlsensor gelieferten Signale ansprechen, um eine vom Motor zur Verfügung gestellte Leistung (Pm) zu berechnen, und Einrichtungen zum Steuern der Luftregeleinrichtungen und der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, um die vom Motor gelieferte Leistung (Pm) auf die Summe aus der erforderlichen Leistung (Pd) und der Basisleistung (Pb) zu treiben.
• Weitere Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden durch Lesen der nachfolgenden Beschreibung und durch Überprüfen der beigefügten Zeichnung deutlich. Hiervon zeigen:
• Figur 1 ein Diagramm der zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Regelvorrichtung,
• Figur 2 ein Funktionsdiagramm des erfindungsgemäßen Regelverfahrens,
• Figur 3 die grafische Darstellung eines zur Berechnung der vom Fahrer angeforderten Leistung aus der Position des Gaspedales verwendeten Steuergesetzes,
• Figur 4 ein Funktionsdiagramm der Berechnung der Basisleistung, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung findet, und
• Figur 5 ein Funktionsdiagramm der durch das erfindungsgemäße Regelverfahren verwirklichten Leistungsservosteuerung.
• Aus Figur 1 der beigefügten Zeichnung geht hervor, daß das vorliegende Verfahren mit Hilfe einer Vorrichtung zum Regeln einer Brennkraftmaschine 11, die ein Motorfahrzeug antreibt, verwirklicht wird. Diese Vorrichtung umfaßt ein Gaspedal 1, das an einen Positionssensor 2 gekoppelt ist, der einem Prozessor 12 ein Signal zuführt, das die von diesem Pedal eingenommene Position wiedergibt, wobei diese Position eine Leistungsanforderung an den Motor vom Fahrer des Fahrzeuges ausdrückt. Der Motor 11 wird mit Luft über ein Filter 3 und einen Einlaßkanal 4 versorgt. Die in den Motor eindringende Luft wird über eine Drosselklappe 5 geregelt, die beispielsweise über einen Elektromotor 6 betätigt wird, der vom Prozessor 12 gesteuert wird. Als Variante können diese Einrichtungen 5, 6 zum Regeln der in den Motor eingeführten Luftmenge durch eine herkömmliche mechanische Drosselklappe und durch ein zusätzliches Ventil ersetzt werden, das durch ein Solenoid gesteuert wird und in einem Kanal angeordnet ist, der zu dem Teil des Kanales 4 abzweigt, der die mechanische Drosselklappe enthält, wie dies bekannt ist. Der Druck der in den Motor eingeführten Luft wird durch einen Drucksensor 7 gemessen, der im Einlaßkanal abstromseitig der Drosselklappe 5 angeordnet ist. Dieser Sensor versorgt den Prozessor 12 mit einem Signal, das diesen Druck wiedergibt. Der Prozessor steuert des weiteren die Öffnungs- und Schließzeiten von einer oder mehreren Einspritzvorrichtungen 8, die den Motor mit Kraftstoff versorgen. Die Drehzahl des Motors wird durch einen Sensor 10, beispielsweise vom magnetischen Reluktanztyp gemessen, und dieser Sensor versorgt den Prozessor 12 mit einem diese Drehzahl wiedergebenden Signal. Der Prozessor kann darüber hinaus in bekannter Weise die Zündfolge der Zündkerzen 9, die sich in den Zylindern des Motors befinden, steuern.
• Der Prozessor umfaßt in herkömmlicher Weise einen oder mehrere Mikroprozessoren, denen periphere Elemente, wie beispielsweise Speicher, Analogwandler, Signalformer und Steuerschaltungen für Betätigungseinheiten, zugeordnet sind. Ein solcher Mikroprozessor kann so programmiert werden, daß er die Luftzuführung, das Einspritzen von Kraftstoff und/oder die Zündung gemäß einer oder mehreren speziellen Strategien steuert. Das erfindungsgemäße Regelverfahren basiert auf einer solchen Strategie, die in den Prozessor programmiert ist. Das Programmieren dieser Strategie mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens liegt im üblichen Kenntnisbereich eines Programmierers. Es wird daher nachfolgend nicht im Detail erläutert.
• Aus dem in Figur 2 dargestellten Funktionsdiagramm ist offensichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Regelverfahren der Prozessor 12 eine vom Fahrer angeforderte Leistung Pd aus dem Signal erstellt, das vom Sensor 2 für die Pedalposition und aus einer Transformation dieses Signales mit Hilfe eines speziellen Steuergesetzes (Block 13), das nachfolgend beschrieben wird, zur Verfügung gestellt wird.
• Des weiteren formuliert der Prozessor eine Basisleistung Pb, die der Minimalleistung entspricht, die der Motor zur Verfügung stellen muß, um beispielsweise ein Abwürgen während der Aufnahme einer größeren Leistung durch innere Reibung des Motors, durch ein Gebläse, eine Lichtmaschine etc., die vom Motor angetrieben werden, zu vermeiden. Diese Basisleistung kann auch berechnet werden, um eine willkürliche Last aufnehmen zu können, beispielsweise eine Last, die aus dem Einschalten einer Klimaanlage resultiert, und die beispielsweise bei Leerlaufdrehzahl ein Abwürgen des Motors verursachen kann. Wie in Block 14 des Diagramms der Figur 2 gezeigt, ist diese Basisleistung abhängig von der Betriebsphase, in der sich der Motor befindet. Diesbezüglich können erfindungsgemäß drei Hauptphasen unterschieden werden: Starten, Leerlauf, Normalbetrieb. Die Leistung ist ferner abhängig von der Temperatur des Motorkühlwassers, der gemessenen Drehzahl Nm dieses Motors und in der Startphase von der seit dem Starten des Fahrzeuges abgelaufenen Zeit.
• Die Menge der in den Motor eindringenden Luft wird, wie vorstehend erläutert, durch die Drosselklappe 5 geregelt, die vom Motor 6 betätigt wird, der durch den Prozessor 12 gesteuert wird. Der Öffnungswinkel c der Drosselklappe wird dann durch eine Steuereinheit (Block 15) aus der angeforderten Leistung und der Basisleistung Pd und Pb errechnet, die von den Blöcken 13 und 14 geliefert werden. Gemäß einem wesentlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Regelung der Öffnung der Drosselklappe durch den Prozessor 15 in einer geschlossenen Schleife durchgeführt, wobei die vom Motor gelieferte Leistung Pm auf die Summe (Pd + Pb) der angeforderten Leistung und der Basisleistung getrieben wird. Im Funktionsdiagramm der Figur 2 ist eine zweite Schleife zur Servo-Regelung des tatsächlichen Öffnungswinkels der Drosselklappe auf den berechneten Winkel dargestellt, wobei diese Servo-Regelung bei elektrisch gesteuerten Drosselklappen als solche bekannt ist.
• Natürlich umfaßt der Prozessor auch Einrichtungen zum Berechnen der Zeitdauer des Öffnens der Einspritzvorrichtungen 8 in Abhängigkeit von der in den Motor eindringenden Luftmenge, die dem Prozessor aus dem vom Einlaßdrucksensor 7 zugeführten Signal und aus der gemessenen Motordrehzahl Nm bekannt ist. Diese Einrichtungen sind herkömmlicher Art und werden hiernach nicht erläutert.
• Es wird nunmehr zusätzlich auf Figur 3 Bezug genommen, um in größeren Einzelheiten die Vorgehensweise zum Formulieren der vom Fahrer angeforderten Leistung Pd durch den Prozessor zu erläutern. Beispielsweise ist die Transferfunktion eines Steuergesetzes, das durch Block 13 des Diagramms der Figur 2 verdeutlicht wird, in Figur 3 dargestellt. Diese Transferfunktion kann beispielsweise eine allgemein parabolische Form besitzen und die angeforderte Leistung ausschließlich auf die Pedalposition beziehen. Aus ergonomischen Gründen unter Berücksichtigung von Bequemlichkeits- und Luftverschmutzungskriterien, kann die Anwendung von komplizierteren Steuergesetzen ins Auge gefaßt werden, die die angeforderte Leistung nicht nur auf die Pedalposition, sondern auch auf die Motordrehzahl Nm beziehen. Das Diagramm der Figur 3 würde dann durch eine Gruppe von Kurven ersetzt, die jeweils einer speziellen Motordrehzahl zugeordnet sind. Es können sogar noch kompliziertere Gesetze Anwendung finden, die zusätzlich die Geschwindigkeit Vveh des Fahrzeuges und beispielsweise den heruntergeschalteten Gang R berücksichtigen. Es kann ferner vorgesehen werden, die Änderung der angeforderten Leistung zu begrenzen, um das Verhalten des Fahrzeuges zu regeln und die Emission von verunreinigenden Gasen, beispielsweise in den Beschleunigungsphasen, zu reduzieren.
• Es wird nunmehr auf das Funktionsdiagramm der Figur 4 bezug genommen, um die vom Prozessor durchgeführte Strategie zu Ermittlung der Basisleistun Pb im einzelnen zu erläutern. Gemäß dieser Strategie wird zuerst die Betriebsphase, in der sich der Motor befindet, d.h. eine normale Betriebsphase, eine Leerlaufbetriebsphase oder eine Startphase des Fahrzeuges, berücksichtigt.
• Im Normalbetrieb wird bei einer Ausführungsform zur Verwirklichung der Erfindung, die lediglich beispielhaft ist, vom Prozessor die leistung Pb aus der Berechnung des Durchschnitts der Leistungen des Motors, die während früherer stabiler Leerlaufbetriebsphasen beobachtet wurden, extrahiert. Die Durchschnittsleistung kann durch folgende Beziehung ausgedrückt werden
• worin Pmi die durchschnittliche Leistung während einer stabilen Leerlaufphase der Ordnung i ist.
• Ein anderer Ausdruck für die Durchschnittsleistung, der selbst zur rekursiven Aktualisierung durch den Prozessor führt, lautet:
• b(j+1) = bj + k.Pb(j+1)
• wobei b(j+1) und bj globale Durchschnittsleistungen sind, die in den stabilen Leerlaufregulierungsphasen der Ordnung j+1 und j fixiert sind, und
• wobei Pb(j+1) die Momentanleistung ist, die während der stabilen Leerlaufregulationsphase der Ordnung j+1 gemessen wurde.
• Eine Leerlaufregulierungsphase wird als stabil definiert, wenn die Motordrehzahl über eine ausreichend lange vorgegebene Zeitdauer innerhalb eines definierten Bereiches um die Solldrehzahl des Motors herum angeordnet ist. Es wird nachfolgend erläutert, wie das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet, um eine Solldrehzahl Nc des Motors während einer Leerlaufphase zu definieren.
• Das erfindungsgemäße Regelverfahren benötigt eine Messung oder eine Berechnung der Motorleistung Pm. Um dies durchzuführen, beutet der Prozessor die von den Sensoren 7 und 10 in bezug auf den Einlaßdruck pa und die Motordrehzahl Nm gelieferten Signale aus. Vorteilhafterweise wird der Druck beim Erreichen eines jeden oberen Totpunktes gemessen. Erfindungsgemäß wird die Motorleistung Pm einfach aus dem Produkt k.pa.Nm (wobei k eine dem Motor eigene Konstante ist) ermittelt, was als erste Näherung für die vom Motor gelieferte Leistung Pm angesehen werden kann, obwohl dies nicht vollständig exakt ist. Die Verwendung des Produktes k.pa.Nm bietet den Vorteil einer Korrektur der langsamen Veränderung der Drehzahl Nm mit einem rasch variierenden Parameter (pa). Die Wirkung des Parameters Pa kann grob gesagt mit der einer abgeleiteten Größe verglichen werden. Hierdurch wird der Prozessor in die Lage versetzt, den Lastveränderungen des Motors sehr stark angenähert zu folgen und dadurch die Leistung, die er zur Verfügung stellen muß, entsprechend zu korrigieren.
• Es wird nunmehr wieder auf das Funktionsdiagramm der Figur 4 bezug genommen, um die Strategien zum Berechnen der Basisleistung zu erläutern, die vom Prozessor der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung in der Leerlaufphase oder in der Startphase des Motors durchgeführt werden. Gemäß diesen Strategien wird zuerst eine Solldrehzahl Nc für den Motor ermittelt. In der Leerlaufphase ist diese Solldrehzahl auf herkömmliche Weise von der Temperatur T ater des Motorkühlwassers abhängig. In der Startphase ist diese Solldrehzahl des weiteren von der Zeit abhängig, die seit dem Starten des Fahrzeuges abgelaufen ist. In beiden Fällen werden die Solldrehzahlen in Speichern, die für diesen Zweck im Prozessor vorgesehen sind, tabelliert und gespeichert.
• Wenn die Solldrehzahl Nc in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelt worden ist, wird die Basisleistung gemäß einem vorteilhaften Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens durch eine dynamische Korrektur der Abweichung
• ΔN = Nc-Nm
• zwischen der Solldrehzahl Nc und der gemessenen Drehzahl Nm ermittelt.
• Diese dynamische Korrektur kann vom PID-Typ sein, und die Basisleistung Pb kann dann wie folgt ausgedrückt werden:
• Pb = KI. ΔN+Kp. ΔN+KD. ΔN
• wobei KI, Kp, KD Koeffizienten sind, die von der Temperatur des Kühlwassers abhängig sind und durch Testmessungen am Motor gewonnen wurden.
• Eine herkömmliche Hardware- oder Software-PID-Steuereinheit, die in den Prozessor 12 eingebaut ist, liefert somit diese Basisleistung Pb.
• Natürlich können auch andere Arten von dynamischen Korrekturen Verwendung finden, um der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung eine vorgegebene Stabilität und einen vorgegebenen dynamischen Bereich zu verleihen.
• Durch die vorstehend angedeutete Vorgehensweise kann die Leerlaufdrehzahl Nc auf einen Wert eingestellt werden, der viel geringer ist als ein üblicherweise verwendeter Wert, der, wie vorstehend angedeutet, für den Fall einer willkürlichen Überlastung einer Überauswertung entspricht, um ein Abwürgen des Motors zu verhindern. Dies wirkt sich in bezug auf den Kraftstoffverbrauch und die "Reinheit" des Motors schädlich aus.
• Wie im Diagramm der Figur 5 gezeigt, addiert der Prozessor diese Basisleistung Pb und die vom Fahrer angeforderte Leistung Pd in der durch das Steuergesetz der Figur 3 korrigierten Weise, um hieraus eine Gesamtleistung P = Pb + Pd zu extrahieren, auf die der Prozessor die Leistung Pm des Motors, ausgewertet in der vorstehend angegebenen Weise, treibt. Vorteilhafterweise wird die Leistung P in einer Sättigungsstufe 16 verarbeitet, die den Änderungsgrad der Leistung in den Transientenphasen begrenzt. Des weiteren ist die Abweichung
• ΔP = P-Pa
• vorteilhafterweise der Gegenstand einer Korrektur in einer dynamischen Korrekturstufe 17, beispielsweise vom PID-Typ. Der Sollöffnungswinkel der Drosselklappe kann dann wie folgt ausgedrückt werden:
• c = K'F.ΔP+K'I. TΔP+K'D.'ΔT
• wobei T die Probenperiode für die Messungen und für die Berechnung ist und die Koeffizienten K'F, K'I, K'D entsprechend den vorstehend erwähnten Koeffizienten KF, KD, KI eingestellt sind.
• Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Regelung der Leistung einer Brennkraftmaschine in Form einer geschlossenen Schleife bietet diverse Vorteile. Eine Regelstrategie in Form einer geschlossenen Schleife macht es möglich, die "Robustheit" der Regelung zu verbessern, d.h. ihre Unempfindlichkeit gegenüber Störungen, eine kurze Ansprechzeit (ohne Erweiterung des Paßbandes) und eine gute Genauigkeit sicherzustellen, wobei sich die durchgeführten Berechnungen auf Abweichungen beziehen.
• Darüber hinaus beträgt die Verwendung einer Betätigungseinheit, nämlich der elektrisch gesteuerten Drosselklappe 5, die selbst positionsmäßig von Einrichtungen angetrieben wird, die in die Betätigungseinheit integriert sind, zum Erreichen eines großen dynamischen Bereiches und einer kurzen Ansprechzeit bei.
• Darüber hinaus und besonders bedeutungsvoll reflektiert der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete "Leistungs"-Parameter den Zustand der Brennkraftmaschine, da er einen sich rasch verändernden Parameter, nämlich den Einlaßdruck, mit einem sich langsam verändernden Parameter, nämlich der Motordrehzahl, kombiniert.

Claims (8)

1. Verfahren zur Regelung der Leistung einer Brennkraftmaschine, die ein Motorfahrzeug antreibt, in Form einer geschlossenen Schleife, bei dem

a) ein Wert (Pd) der vom Fahrer geforderten Leistung von der Position eines Gaspedales abgeleitet wird,

b) eine vom Fahrzeug absorbierte Basisleistung (Pb) über der Leistung, die möglicherweise zum Bewegen des Fahrzeuges erforderlich ist, in verschiedenen Betriebsphasen berechnet wird,

c) ein Leistungswert (Pm) des Motors aus dem Produkt aus der Drehzahl (Nm) des Motors und dem Einlaßdruck (Pa) der Luft im Ansaugkrümmer des Motors berechnet wird und

d) ein Steuersignal ( c) zum Steuern der dem Motor zugeführten Luftmenge von einer dynamischen Korrektur der Abweichung zwischen der Summe (P) der erforderlichen Leistung (Pd) und der Basisleistung (Pb) einerseits und der Motorleistung (Pm) andererseits abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisleistung (Pb) in der Startphase des Fahrzeuges oder in der Motorleerlaufbetriebsphase von einer dynamischen Korrektur der Abweichung zwischen einer Solldrehzahl (Nc) und der gemessenen Drehzahl (Nm) des Motors abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der normalen Betriebsphase des Motors die Basisleistung (Pb) aus einem Durchschnittswert der Leistungen des Motors während einer Vielzahl von früheren Motorleerlaufbetriebsphasen berechnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur Werte der Motorleistung während einer stabilen Leerlaufphase zum Berechnen des Durchschnittswertes verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe (P) aus der angeforderten Leistung (Pd) und der Basisleistung (Pb), die in der Abweichung verwendet wird, gesättigt ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Gaspedal (1) und einem Sensor (2) in bezug auf die Position des Gaspedales, Einrichtungen (5, 6) zum Regeln der in die Brennkraftmaschine eingeführten Luftmenge, einem Sensor (7) für den Druck der dem Motor zugeführten Luft und einem Sensor (10) für die Drehzahl (Nm) des Motors, wobei diese Sensoren Signale einem Prozessor (12) zuführen, der Steuersignale formuliert und den Luftregeleinrichtungen (5, 6) sowie Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (8) zuführt, wobei der Prozessor umfaßt:

- Einrichtungen zum Berechnen einer vom Fahrzeug absorbierten Basisleistung (Pb) über der Leistung, die möglicherweise zum Bewegen des Fahrzeuges erforderlich ist, in verschiedenen Betriebsphasen des vom Motor angetriebenen Fahrzeuges,

- Einrichtungen, die auf das vom Sensor (2) für die Position des Pedales (1) gelieferte Signal ansprechen und eine vom Fahrer angeforderte Leistung (Pd) berechnen,

- Einrichtungen, die auf die vom Drucksensor (7) und Drehzahlsensor (10) gelieferten Signale ansprechen und eine Leistung (Pm) des Motors aus dem Produkt aus der Drehzahl (Nm) des Motors und dem Einlaßdruck (Pa) der Luft im Motoransaugkrümmer berechnen,

- Einrichtungen, die auf die Abweichung zwischen der Summe (P) aus der angeforderten Leistung (Pd) und der Basisleistung (Pb) einerseits und der Motorleistung (Pm) andererseits ansprechen und ein Steuersignal ( c) erzeugen und

- Einrichtungen (5, 6) zum Regeln der in den Motor eindringenden Luftmenge in Abhängigkeit vom Steuersignal.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (5, 6) zum Regeln der in den Motor eindringenden Luftmenge aus einer Drosselklappe (5) bestehen, die von einem Elektromotor (6) betätigt wird, der durch den Prozessor gesteuert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Regeln der in den Motor eindringenden Luftmenge aus einem zusätzlichen Ventil bestehen, das vom Prozessor gesteuert wird und mit einer mechanischen Drosselklappe verzweigt ist, die innerhalb eines Lufteinlaßkanales des Motors angeordnet ist.