Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlregelung für Brennkraftmaschinen

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Leerlaufdrehzahlregelvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. 7 (vergleiche GB-A-2 012 997). Leerlaufdrehzahlregelvorrichtungen sind schon bekannt. In Abhängigkeit des gewünschten zu erzielenden Komforts und der bei der Leerlaufdrehzahlregelung zu behandelnden Sonderfälle muß dabei das Regelverhalten des Reglers angepaßt werden. Dies geschieht insbesondere durch Einstellung und Verknüpfung verschiedener Regelcharakteristika, insbesondere des P-, I- und D-Verhaltens. Eine Verknüpfung dieser Charakteristika sowie das Aufschalten solcher Anteile in Abhängigkeit von Parametern kann dabei in beliebig aufwendiger Weise vorgenommen werden, um das Regelverhalten für die vorliegenden Gegebenheiten optimal anzupassen. Dies erfordert jedoch einen großen Applikationsaufwand. Darüber hinaus ist es zum einen wünschenswert, daß ein Regler sehr schnell auf Veränderungen des Istwerts reagiert, andererseits kann ein schneller Regler Überschwingungen und sogar Instabilität hervorrufen. Zur Verbesserung eines solchen Reglers wurde die Verwendung von Vorsteuerwerten für zuschaltbare Lasten (z. B. air-conditioner) und die Startphase eingeführt wie aus GB-A-2 012 997 bekannt ist. Der Vorteil der Vorsteuerung liegt gegenüber technischen Lösungen mit Solldrehzahlerhöhungen wie in der DE-A-3 039 435 offenbart gerade darin, daß die Leerlaufsolldrehzahl konstant bleibt und der Regler trotzdem nicht in Anspruch genommen wird. Jedoch ist die Gewinnung der Startvorsteuerfunktion nach einem konstanten zeitlichen Schema recht grob und außerdem bleiben Probleme wie die schnelle Rückführung der Maschine von hohen Drehzahlen zum Leerlauf ohne Überschwingungen der Regelung ungelöst.

[0002] Ferner ist aus der DE-OS 30 39 435 eine Leerlaufregelung bekannt, die bei Über- bzw. Unterschreiten von Schwellwerten des Regelungsausgangssignales auf eine Begrenzungsregelung umschaltet, die den Charakter einer temperatur- und/oder drehzahlabhängigen Steuerung hat.

[0003] Die DE-OS 26 33 617 offenbart eine lernende Kennfeldsteuerung für eine Benzineinspritzung, wobei das Lernen unter bestimmten Betriebsbedingungen stattfindet. Hierbei ist das Lernziel eine Optimierung des Abgases im Hinblick auf den Lambda-Wert. Daher ist es für den Lernprozeß notwendig, daß die Brennkraftmaschine eine hinreichend lange Zeit unter konstanten Betriebsbedingungen arbeitet, während der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gerade plötzliche Lastwechsel abfangen soll.

Vorteile der Erfindung

[0004] Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs arbeitet, hat demgegenüber den Vorteil, das durch spezielle Vorsteuerfunktionen, die aus der Maschinentemperatur, der Kombination von Starterkennung und Temperatur sowie der Ist-Drehzahl gebildet werden und zusätzlich verwendet werden den Vorteil, daß der Regler nun selbst entsprechend träge dimensioniert und einfach ausgelegt werden kann, da Regelabweichungen nur noch in sehr vermindertem Maße auftreten können. Der Regler muß daher nur noch in extremen Situationen stützend eingreifen. Für den Regler selbst ist dadurch nur noch ein minimaler Applikationsaufwand notwendig, da die Besonderheiten der jeweiligen Regelstrecke durch entsprechende Vorsteuerwerte berücksichtigt werden.

[0005] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Leerlaufdrehzahlregelungen möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäßen Vorsteuerfunktionen mit denen durch den Stand der Technik gekennzeichneten Vorsteuerfunktionen zu kombinieren, da hierdurch eine optimale Anpassung erfolgen kann und die Vorzüge einer dann erst möglichen trägen Regelung ausgenutzt werden können.

Zeichnung

[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels und Figur 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise eines der möglichen von der Istdrehzahl abhängigen Vorsteuerwertes.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

[0007] In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ausgangssignal eines Sollwert-Funktionsgebers 11, der ein Sollwertsignal Ns in Abhängigkeit von Parametern wie Motortemperatur und verschiedenen Lastbedingungen erzeugt, einer Vergleichsstelle 12 zugeführt. Diese Vergleichsstelle 12 ist über einen Regler 13 mit einer weiteren Vergleichsstelle 14 verbunden. Der Regler 13 weist in bekannter Weise ein P- und/oder ein I- und/oder ein D-Verhalten auf. Er kann jedoch sehr einfach ausgelegt sein. Das Ausgangssignal der zweiten Vergleichsstelle 14 steuert über ein Stellglied 15 die Drehzahl einer Brennkraftmaschine 16. Dies kann in bekannter Weise dadurch erfolgen, daß das Stellglied 15 direkt auf die Drosselklappe im Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine 16 einwirkt oder daß ein Bypaß über der Drosselklappe gesteuert wird oder daß die Steuerzeiten oder Einspritzmengen einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gesteuert werden oder daß ein Zündzeitpunkt entsprechend beeinflußt wird. Dabei kann die direkte Steuerung der Drosselklappe oder die Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzung für sich allein wirksam sein, während die übrigen Funktionen zur Beeinflussung der Drehzahl als Hilfsfunktionen dienen können. Zur Einwirkung auf die genannten Größen kann das Stellglied 15 selbst als Stellmotor, als Stellmagnet, als hydraulisch oder pneumatisch wirkendes Glied mit Magnetventilen in den Zuleitungen oder als Steuersignalgenerator ausgebildet sein. Die erzeugte Ist-Drehzahl Ni ist zur Vergleichsstelle 12 zurückgeführt, wo ein Sollwert-Istwert-Vergleich stattfindet. Ein vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine 16 eingebaut ist, bedienbaren Fahrpedal 10 wirkt in nicht näher dargestellter, bekannter Weise auf die Brennkraftmaschine ein, um die Drehzahl zu steuern.

[0008] Die bis hierher beschriebene Anordnung arbeitet in bekannter Weise, indem eine durch Abweichung des Istwerts vom Sollwert erzeugte Regelabweichung über den Regler 13 auf das Stellglied 15 einwirkt und durch dieses die Drehzahl wieder auf den Sollwert eingeregelt wird.

[0009] Zur Entlastung des beschriebenen Regelkreises und um auch bei träge dimensioniertem Regler 13 eine schnelle und exakte Einstellung der Drehzahl bewirken zu können und um auch spezielle Sonderfunktionen auf einfache Weise bei der Bildung eines Drehzahlwerts berücksichtigen zu können, sind den Ausgangssignalen des Reglers 13 Vorsteuerfunktionen für das Stellglied 15 überlagert. Diese werden durch drei Vorsteuerfunktionsgeneratoren 17, 18, 19 erzeugt, deren Ausgangssignale in einer Vergleichsstelle 20 zusammengeführt und von dort aus der Vergleichsstelle 14 zugeführt sind. Der erste Vorsteuerfunktionsgenerator 17 wird eingangsseitig von einem motortemperaturabhängigen Signal T gesteuert und ist ständig wirksam. Die erzeugte temperaturabhängige Vorsteuerfunktion f (T) steuert bei niedrigen Temperaturen (noch kalter Motor) das Stellglied 15 stärker in Richtung höherer Leerlaufdrehzahl an, da bekanntermaßen bei kalter Brennkraftmaschine eine höhere Kraftstoffzufuhr benötigt wird, als dies bei höherer Temperatur und gleicher Drehzahl notwendig wäre. Anstelle oder alternativ zur Motortemperatur können auch andere Temperaturen für eine solche Regelung herangezogen werden, z. B. die Außentemperatur. Entsprechend können weitere ständig vorliegende Außenparameter, wie z. B. der Luftdruck für eine entsprechende Vorsteuerfunktion herangezogen werden.

[0010] Der zweite Vorsteuerfunktionsgenerator 18 erzeugt eine Start-Vorsteuerfunktion St, die nur während des Startvorgangs wirksam ist und danach entweder abgeschaltet oder zeitlich abgeregelt wird. Der Startfall wird im dargestellten Beispiel durch die Kombination der zugeführten Parameter T und Ni erkannt. Alternativ dazu ist natürlich auch die Verwendung des Signals eines Startschalters oder ein Lastsignal möglich. Während des Starts wird durch das Signal St wiederum das Stellglied 15 in Richtung höherer Drehzahlen angesteuert.

[0011] Auch andere Sonderzustände der Brennkraftmaschine (der Startfall ist ein solcher Sonderzustand) können entsprechend durch Vorsteuerfunktionen berücksichtigt werden. So kann vorteilhaft durch jede Komponente im Kraftfahrzeug, deren Einschaltung infolge erhöhter Belastung eine Drehzahlminderung zur Folge hätte, ein entsprechender Vorsteuerwert erzeugt werden, der in Richtung Anhebung der Drehzahl auf das Stellglied 15 einwirkt. Vor allem bei Verbrauchern mit hohen Strombedarf, wie z. B. Klimaanlagen, ist die Erzeugung entsprechender Vorsteuerfunktionen besonders vorteilhaft.

[0012] Der dritte Vorsteuerfunktionsgenerator 19 erzeugt drehzahlabhängige Vorsteuerfunktionen. Dies ist in dem in Figur 2 dargestellten Signaldiagramm näher erläutert. Dort ist die drehzahlabhängige Vorsteuerfunktion f (N) gezeigt. Als Beispiel sei davon ausgegangen, daß das Fahrpedal 10 bis zu einem bestimmten Winkel a durchgetreten ist. Dadurch stellt sich z. B. nach einiger Zeit ein Drehzahlistwert von 3000 U/min ein. Wird nun das Fahrpedal losgelassen, so wird der Winkel a zu 0, und es wird wieder ein Leerlaufdrehzahl-Sollwert Ns von 750 U/min vorgegeben. Es entsteht schlagartig eine große Regelabweichung die bewirken würde, daß das Stellglied 15 sehr schnell in Richtung kleine Drehzahlen verändert würde, wobei die Gefahr eines Überschwingens entstehen würde, d. h., die Drehzahl würde infolge der starken Veränderung des Stellglieds unter die vorgegebene Leerlaufdrehzahl absinken. Durch das Wirksamwerden der Vorsteuerfunktion f (N) wird im Zeitpunkt des Loslassens des Fahrpedals die der Funktion f (N) entsprechende Stellgröße St wirksam. Die Funktion f (N) muß dabei so ausgelegt sein, daß sich kein stationärer Drehzahlwert einstellen kann. Die Regierausgangsgrö- ße ist aufgrund der großen Regelabweichung gleich 0. Der Istwert wird dadurch wieder behutsam an den Sollwert Ns (Leerlaufdrehzahl) herangeführt. Für diesen Zweck ist es sinnvoll, daß der Vorsteuerfunktionsgenerator 19 nur bei geschlossener Drosselklappe (Leerlauf- bzw. Schuberkennung) wirksam wird.

[0013] Die beschriebenen Vorsteuerfunktionen und Komponenten des Regelkreises können gemäß dem angegebenen Stand der Technik vorteilhaft in einem Mikrorechner realisiert sein. Dabei können die verschiedenen Einstellparameter vorzugsweise durch Pin-Programmierung eingestellt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Leerlaufdrehzahlregelung für Brennkraftmaschinen mit einer Regelung auf einen Drehzahl-Sollwert über ein die zugeführte Luftmenge bestimmendes Stellglied in Kombination mit wenigstens einem Vorsteuerwert, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen Regler und Regelstrecke (16) (Brennkraftmaschine) eingespeist wird und als Funktion mit dem Parameter Startzustand, erkannt aus der kombinierten Auswertung von Motortemperatur und Drehzahlsignal, gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerwert weiterhin aus mindestens einem der folgenden Parameter gebildet wird :

a) Maschinentemperatur

b) Ist-Drehzahl

c) Luftdruck und/oder Umgebungstemperatur.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerwert aus der Ist- Drehzahl durch die Parameter Leerlauf- bzw. Schuberkennung modifiziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerwert aus der Ist-Drehzahl im Sinne einer relativen Verringerung einer Regelabweichung im Schubbetrieb wirkt.

5. Verfahren nach einem der Verfahren 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Vorsteuerwerte mit einem Vorsteuerwert der in Abhängigkeit der Belastung der Brennkraftmaschine gebildet wird, kombiniert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser zusätzliche Vorsteuerwert beim Einschalten von Verbrauchern wirksam wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Leerlaufdrehzahlregelung für Brennkraftmaschinen, mit einem Regler (12, 15) dem ein Drehzahlsollwert (N_s) und -istwert (N_;) zugeführt sind und der über ein die zugeführte Luftmenge bestimmendes Stellglied (15) die Drehzahl der Brennkraftmaschine (16) bestimmt, in Kombination mit einem Vorsteuerwert (18), dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen Regler und Regelstrecke (16) (Brennkraftmaschine) eingespeist wird und als Funktion mit dem Parameter Startzustand, erkannt aus der kombinierten Auswertung von Motortemperatur und Drehzahlsignal, gebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerwert aus mindestens einem der folgenden Parameter gebildet wird :

a) Maschinentemperatur

b) Ist-Drehzahl

c) Luftdruck und/oder Umgebungstemperatur.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die den Vorsteuerwert aus der Ist-Drehzahl durch die Parameter Leerlauf- bzw. Schuberkennung modifizieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel so ausgebildet sind, daß der Vorsteuerwert aus der Ist-Drehzahl im Sinne siner relativen Verringerung einer Regelabweichung im Schubbetrieb wirkt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Vorsteuerwerte mit einem Vorsteuerwert, der in Abhängigkeit der Belastung der Brennkraftmaschine gebildet wird, kombiniert wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dieser zusätzliche Vorsteuerwert beim Einschalten von Verbrauchern wirksam wird.

Claims

1. Process for idle speed regulation for internal-combustion engines, having a feedback control to a speed setpoint value via a final control element determining the quantity of air supplied, in combination with at least one precontrol value, characterized in that it is fed-in between controller and controlled system (16) (internal-combustion engine) and is formed as a function with the parameter of starting state, detected from the combined evaluation of engine temperature and speed signal.

2. Process according to Claim 1, characterized in that the precontrol value is furthermore formed from at least one of the following parameters :

a) engine temperature

b) actual speed

c) air pressure and/or ambient temperature.

3. Process according to Claim 2, characterized in that the precontrol value is modified from the actual speed by the parameters of idling detection or overrun detection.

4. Process according to claim 2 or 3, characterized in that the precontrol value acts from the actual speed in the sense of a relative reduction of a system deviation in overrun operation.

5. Process according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the precontrol values is combined with a precontrol value which is formed as a function of the load of the internal-combustion engine.

6. Process according to claim 5, characterized in that this additional precontrol value becomes effective when loads are switched on.

7. Apparatus for implementation of the process according to claim 1 for idle speed regulation for internal-combustion engines, having a controller (12, 15), to which a speed setpoint value (N_s) and actual value (N_;) are fed, and which determines via a final control element (15), determining the quantity of air supplied, the speed of the internal-combustion engine (16), in combination with a precontrol value (18), characterized in that it is fed in between controller and controlled system (16) (internal-combustion engine) and is formed as a function with the parameter of starting state, detected from the combined evaluation of engine temperature and speed signal.

8. Apparatus according to claim 7 for implementation of the process according to claim 2, characterized in that the precontrol value is formed from at least one of the following parameters :

a) engine temperature

b) actual speed

c) air pressure and/or ambient temperature.

9. Apparatus according to claim 7, characterized in that means are available which modify the precontrol value from the actual speed by the parameters of idling detection or overrun detection.

10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the means are designed such that the precontrol value acts from the actual speed in the sense of a relative reduction of a system deviation in overrun operation.

11. Apparatus according to one of Claims 7 to 10, characterized in that at least one of the precontrol values is combined with a precontrol value which is formed as a function of the load of the internal-combustion engine.

12. Apparatus according to claim 11, characterized in that this additional precontrol value becomes effective when loads are switched on.

Revendications

1. Procédé pour la régulation de la vitesse du ralenti pour des moteurs à combustion interne, avec une régulation basée sur une valeur nominale de la vitesse, par l'intermédiaire d'un élément de réglage déterminant la quantité d'air introduite, en combinaison avec au moins une valeur de pré-commande, caractérisé en ce qu'il est introduit entre le régulateur et la ligne (16) de régulation (moteur à combustion interne), et qu'il est formé en tant que fonction avec le paramètre de l'état de démarrage, identifié dans l'exploitation combinée de la température du moteur et du signal de la vitesse.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de pré-commande est formée par la suite à partir d'au moins un des paramètres suivants :

a) Température du moteur,

b) Vitesse de rotation réelle,

c) Pression d'air et/ou température ambiante.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de pré-commande de la vitesse de rotation réelle est modifiée par les paramètres d'identification du ralenti ou de poussée.

4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la valeur de pré-commande de la vitesse de rotation réelle agit dans le sens d'une diminution relative de la variation de réglage dans des conditions de poussée.

5. Procédé selon l'un quelconque des procédés 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une des valeurs de pré-commande est combinée avec une valeur de pré-commande qui est formée en fonction de la charge du moteur à combustion interne.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que cette valeur supplémentaire de pré-commande devient efficace lors de l'opération d'embrayage par les utilisateurs.

7. Dispositif pour la réalisation du procédé selon la revendication 1, pour la régulation de la vitesse du ralenti pour des moteurs à combustion interne, avec un régulateur (12, 15) auquel sont transmises une valeur nominale N_s et une valeur réelle Ni de la vitesse, et qui détermine la vitesse du moteur (16) à combustion interne par l'intermédiaire d'un élément (15) de réglage, lequel détermine la quantité d'air admise, en combinaison avec une valeur (18) de pré-commande, caractérisé en ce qu'il est introduit entre le régulateur et la ligne (16) de régulation (moteur à combustion interne), et qu'il est formé en tant que fonction avec le paramètre de l'état de démarrage, identifié dans l'exploitation combinée de la température du moteur et du signal de la vitesse.

8. Dispositif selon la revendication 7 pour l'application du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de pré-commande est formée à partir d'au moins un des paramètres suivants :

a) Température du moteur,

b) Vitesse de rotation réelle,

c) Pression d'air et/ou température ambiante.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que des moyens sont disponibles, qui modifient la valeur de pré-commande de la vitesse de rotation réelle par les paramètres d'identification du ralenti ou de la poussée.

10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens sont formés de telle façon que la valeur de pré-commande de la vitesse réelle agit dans le sens d'une diminution relative d'une variation de réglage dans les conditions de poussée.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'au moins une des valeurs de pré-commande est combinée avec une valeur de pré-commande qui est formée en fonction de la charge du moteur à combustion interne.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que cette valeur supplémentaire de pré-commande devient efficace lors de l'opération d'embrayage par les utilisateurs.

Zeichnung