DE3300960C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein herkömmliches Steuersystem für die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine geht beispielsweise aus der japanischen Patentanmeldung 55-98 628 hervor. Durch dieses System kann die Drehzahl der Maschine auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, der von der an der Maschine im Leerlauf liegenden Last abhängt. Außerdem kann das System die Differenz zwischen der gewünschten Drehzahl der Maschine und der tatsächlichen Drehzahl der Maschine ermitteln und die Lieferung zusätzlicher Luft an die Maschine in Antwort auf die ermittelte Differenz so steuern, daß diese Differenz null wird. Dadurch wird die tatsächliche Drehzahl auf dem gewünschten Wert gehalten.

Es ist auch bekannt, bei einem Steuersystem der in der zuvor genannten Patentanmeldung beschriebenen Art ein ein- und ausschaltbares Steuerventil zur Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft zu verwenden und das Ventil dadurch zu steuern, daß die Impulsdauer eines Steuersignales verändert wird. Einige Steuersysteme dieser Art sind mit Kraftstoff-Einspritzsystemen kombiniert, durch die die Menge der an die Maschine gelieferten Ansaugluft ermittelbar ist und durch die die Kraftstoff-Einspritzmenge in Antwort auf die ermittelte Menge der Ansaugluft steuerbar ist.

Bei derartigen Einspritzsystemen ist es dann, wenn ein für die Menge der Ansaugluft repräsentativer Parameter, bei dem es sich beispielsweise um den Druck im Ansaugrohr handelt, sehr schwankt, schwierig, den Wert des Parameters genau anzuzeigen. Es ist daher auch schwierig, einen korrekten Wert der geforderten Menge der Ansaugluft zu bestimmen. Aus diesem Grunde ist es schwer, eine richtige Kraftstoffmenge an die Maschine zu liefern.

Diese Nachteile werden gemäß der japanischen Patentanmeldung 54-109 524 durch ein Verfahren vermieden, bei dem das Impulstastverhältnis des Steuersignales für das Steuerventil zur Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft auf einen Frequenzwert eingestellt wird, der größer ist als der Zyklus der Schwankungen des Druckes der Ansaugluft oder eines ähnlichen Parameters, um die Schwankungen des Druckes der Ansaugluft, durch das Einführen zusätzlicher Luft in das Ansaugrohr zu verringern. Bei einem derartigen Verfahren ist die Frequenz, mit der das Steuerventil für die Menge der zusätzlichen Luft geöffnet und geschlossen wird, jedoch ziemlich hoch. Dadurch wird es notwendig, ein Ventil mit einer ausreichend großen Lebensdauer zu schaffen.

Aus der DE-OS 29 48 151 geht ein Steuersystem für die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine hervor, bei dem ein Ende eines Nebenansaugweges mit dem Ansaugkanal an einem Ort in Verbindung steht, der stromabwärts von dem Drosselventil liegt und bei dem das andere Ende des Nebenansaugweges mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Es ist zudem ein Steuerventil zur Regulierung der Menge der an die Maschine über den Nebendurchgang gelieferten angesaugten Luft vorgesehen. Dieses Steuerventil wird durch eine Einrichtung, durch eine Rückkopplung in Antwort auf eine Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl der Maschine und der gewünschten Drehzahl der Maschine gesteuert. Weiterhin weist das bekannte System eine Steuereinrichtung zur Versorgung der Maschine mit Kraftstoffmengen, die den Gesamtmengen der angesaugten Luft einschließlich der zusätzlichen Luft entsprechen, und einen Sensor zur Ermittlung einer vorgegebenen Umdrehungsposition der Maschine und zur Lieferung eines die ermittelte vorgegebene Umdrehungsposition der Maschine anzeigenden Signales an die Einrichtung zur Steuerung des Steuerventiles auf. Bei diesem System wird das das Drosselventil überbrückende Steuerventil durch zwei Ventile, nämlich durch ein vakuumempfindliches Steuerventil und ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, das das vakuumempfindliche Steuerventil antreibt, gebildet. Das elektromagnetische Ventil wird direkt durch die Steuereinrichtung gesteuert. Daher wird die Menge der Ansaugluft durch das vakuumempfindliche Steuerventil in Antwort auf den Druck des Vakuums gesteuert, der durch das elektromagnetische Ventil gesteuert wird. Wenn durch ein derartiges vakuumempfindliches Ventil die Menge der zusätzlichen Luft gesteuert wird, treten Probleme nicht auf, die bei der Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft durch ein im Nebenansaugweg angeordnetes ein- und ausschaltbares elektromagnetisches Steuerventil auftreten.

In der DE-OS 28 52 031 ist ein System beschrieben, bei dem ein von einem Impulsgeber betätigtes ein- und ausschaltbares elektromagnetisches Steuerventil in einem Nebenansaugweg vorgesehen ist. Dabei wird die Impulsdauer bei konstanter Impulsfrequenz drehzahlabhängig gesteuert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuersystem für die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine anzugeben, durch das die Lebensdauer eines zur Regulierung der Menge des an die Maschine gelieferten angesaugten Luft verwendeten Steuerventiles, das elektromagnetisch ein- und ausschaltbar ist, vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Steuersystem der eingangs genannten Art gelöst, das durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil des vorliegenden Steuersystems ist in der verlängerten Lebensdauer des Steuerventils und den damit verbundenen Kosteneinsparungen zu sehen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Zeitdiagramm, aus dem ersichtlich ist, wie zusätzliche Luft synchron mit einem TDC(OT)- Signal an die Maschine geliefert wird;

Fig. 2 ein im Zusammenhang mit dem vorliegenden Steuersystem anwendbares Zeitdiagramm, aus dem ersichtlich ist, wie ein Parameter der Gesamtmenge der Ansaugluft ermittelt wird;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm, aus dem hervorgeht, wie der Parameter der Fig. 2 bei einem frei gewählten konstanten Zeitintervall ermittelt wird;

Fig. 4 ein im Zusammenhang mit dem vorliegenden Steuersystem anwendbares Zeitdiagramm, aus dem ersichtlich ist, wie die Lieferung zusätzlicher Luft mit einer Zeitverzögerung in Bezug auf die Erzeugung des TDC(OT)-Signales eingeleitet wird;

Fig. 5 ein Blockschaltbild, das den Gesamtaufbau des vorliegenden Steuersystems darstellt;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das einen in der elektronischen Steuereinheit (ECU) der Fig. 5 enthaltenen elektronischen Kreis darstellt; und

Fig. 7 ein Zeitdiagramm, das die Zeitbeziehung zwischen der Erzeugung des TDC(OT)-Signales und der Öffnung des Steuerventiles für die Menge zusätzlicher Luft zeigt.

In Fig. 1 ist eine Weise dargestellt, auf die zusätzliche Luft an die Maschine geliefert werden kann und die im Zusammenhang mit dem vorliegenden Steuersystem anwendbar ist. Ein den oberen Totpunkt eines Kolbens der Maschine anzeigendes Signal, das im folgenden als TDC(OT)-Signal bezeichnet wird, kann als ein Signal verwendet werden, das eine vorgegebene Drehposition der Maschine anzeigt. Es wird daher ein Impuls des TDC(OT)-Signales bei jedem Saughub der Maschine erzeugt. Ein Steuerventil zur Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft, das im folgenden lediglich als "ein Steuerventil" bezeichnet wird, wird synchron mit der Erzeugung jedes Impulses des TDC(OT)-Signales geöffnet. Es wird festgestellt, daß das Steuerventil bei der in der Fig. 1 gezeigten Betriebsart, bei der zusätzliche Luft geliefert wird, nur einmal geöffnet wird, wenn ein Impuls des TDC(OT)-Signales erzeugt wird, d. h. immer dann, wenn die Maschine einen Saughub durchführt. Auf diese Weise wird die Frequenz des Öffnens und Schließens des Steuerventiles verringert, um die effektive Lebensdauer dieses Ventiles zu verlängern.

In Fig. 2 ist eine Weise dargestellt, auf die der absolute Druck in dem Ansaugkanal der Maschine als ein Parameter ermittelt werden kann, der für die Gesamtmenge der an die Maschine gelieferten Ansaugluft repräsentativ ist. Diese Weise ist auch im Zusammenhang mit dem vorliegenden Steuersystem anwendbar. Andererseits zeigt Fig. 3 eine Weise, auf die der absolute Druck des Ansaugkanales bei einem frei ausgewählten konstanten Zeitintervall unabhängig von Schwankungen des absoluten Druckes des Ansaugkanales bestimmt werden kann. Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Weise wird der absolute Druck des Ansaugkanales synchron mit der Erzeugung eines Tastsignales ermittelt, das eine konstante Impulswiederholungsperiode aufweist. Das Tastsignal kann bezüglich seiner Phase nicht Schwankungen des absoluten Druckes des Ansaugkanales entsprechen, wodurch es unmöglich wird, einen Mittelwert des absoluten Druckes des Ansaugkanales zu ermitteln, der die tatsächliche Gesamtmenge der Ansaugluft genau anzeigt. Andererseits entsprechen die Schwankungen des absoluten Druckes des Ansaugkanales nahezu der Wiederholungsperiode des TDC(OT)-Signales, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, wenn das Steuerventil synchron mit der Erzeugung des TDC(OT)-Signales betätigt wird, um die Lieferung zusätzlicher Luft zu steuern, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Das vorliegende Steuersystem basiert auf dieser Erkenntnis; es wird der absolute Druck des Ansaugkanales synchron mit der Erzeugung des TDC(OT)-Signales, d. h. an einem im wesentlichen konstanten Phasenpunkt der Schwankungswellen des absoluten Druckes des Ansaugkanales ermittelt. Auf diese Weise werden Mittelwerte dieses Druckes erhalten, die genau den tatsächlichen Gesamtmengen der Ansaugluft entsprechen. Das TDC(OT)- Signal kann so beschaffen sein, daß jeder Impuls des TDC(OT)- Signales an einem vorgegebenen Kurbelwinkel der Maschine erzeugt wird, der sich im Hinblick auf seine Phase von einem geeigneten oberen Totpunkt der Kurbelwelle unterscheidet. Es können daher folglich geeignete Kraftstoffmengen an die Maschine geliefert werden, die genau tatsächlichen Gesamtmengen der Saugluft entsprechen, wodurch ein unstabiler Betrieb im Leerlauf der Maschine vermieden wird, der sonst durch Schwankungen der gelieferten Kraftstoffmenge bewirkt würde.

Wenn außerdem zusätzliche Luft an die Maschine geliefert wird, kann sich der Zyklus der Schwankungen des absoluten Druckes des Ansaugkanales bezüglich der Phase von der Erzeugung der Impulse des TDC(OT)-Signales unterscheiden, was von der zeitlichen Lage der Einleitung der Öffnung des Steuerventiles, d. h. von der zeitlichen Lage der Einleitung der Lieferung zusätzlicher Luft abhängt, was Änderungen der Zeiten bewirkt, zu denen Mittelwerte des absoluten Druckes des Ansaugkanales erhalten werden, die genau den Gesamtmengen der Ansaugluft entsprechen. Wenn der absolute Druck des Ansaugkanales immer zu einer konstanten Zeit in Bezug auf die Erzeugung der TDC(OT)-Signalimpulse unabhängig von den Phasenabweichungen der Schwankungen des absoluten Druckes des Ansaugkanales ermittelt wird, können die tatsächlich ermittelten Werte des absoluten Druckes des Ansaugkanales infolge der oben angegebenen Phasenabweichung größer oder kleiner als die jeweiligen Mittelwerte dieses Druckes sein. Fig. 4 zeigt eine Weise zur Ermittlung des absoluten Druckes des Ansaugkanals, bei der dieser Druck gerade nach der Erzeugung jedes Impulses des TDC(OT)-Signales ermittelt wird. Bei der Maschine, die in Zusammenhang mit der in Fig. 4 gezeigten Arbeitsweise verwendet wird, ist der sich ergebende ermittelte Wert des absoluten Druckes des Ansaugkanales größer als der tatsächliche Mittelwert, wenn das Steuerventil nach Ablauf einer gewählten Zeitperiode TDLY C nach der Erzeugung jedes TDC(OT)-Signalimpulses geöffnet wird, wie dies in dem Beispiel C der Fig. 4 dargestellt ist. Dies hat zur Folge, daß das Steuersystem entscheidet, daß Ansaugluft in größeren Mengen als den tatsächlichen Mengen an die Maschine geliefert wurde. Das Steuersystem liefert daher Kraftstoffmengen an die Maschine, die größer als die tatsächlich geforderten Mengen sind. Dies führt dazu, daß die an die Maschine gelieferte Mischung zu stark ist. Wenn im Gegensatz dazu das Steuerventil gemäß dem Beispiel A unmittelbar nach der Erzeugung jedes TDC(OT)-Signalimpulses geöffnet wird, ist der sich ergebende ermittelte Wert des absoluten Druckes des Ansaugkanales kleiner als der tatsächliche Mittelwert. Dies führt dazu, daß eine zu schwache Mischung an die Maschine geliefert wird. Im Hinblick auf die zuvor angegebenen Nachteile wird bei dem vorliegenden Steuersystem, wie dies im Beispiel B der Fig. 4 dargestellt ist, der Wert eines vorgegebenen Verzögerungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Ansaugkanales der verwendeten Maschine bestimmt und die Steuerung der Öffnung des Steuerventiles, d. h. die Steuerung der Zufuhr zusätzlicher Luft wird um eine Zeitperiode TDLY B, die dem bestimmten Koeffizientenwert entspricht, in Bezug auf die Erzeugung jedes TDC(OT)-Signalimpulses verzögert, so daß die Phase des Schwankungszyklus des absoluten Druckes des Ansaugkanales relativ zur Steuerung der Erzeugung des TDC(OT)-Signalimpulses konstant ist. Auf diese Weise wird es möglich, die Mittelwerte des absoluten Druckes sicher zu ermitteln. Bei dem vorliegenden Steuersystem kann auf diese Weise Kraftstoff immer in richtigen Mengen an die Maschine geliefert werden, die genau den Mengen der zusätzlichen Luft entsprechen. Beispielsweise kann Kraftstoff in Mengen geliefert werden, die einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechen, um eine genaue und stabile Steuerung der Leerlaufdrehzahl der Maschine sicherzustellen.

In Fig. 5 ist in schematischer Weise ein vorliegendes Steuersystem für die Leerlaufdrehzahl dargestellt. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine, die vier Zylinder aufweisen kann. Mit einer Eingangsseite der Maschine 1 ist ein Ansaugsignal 3 verbunden, an dessen offenem Ende ein Luftfilter 2 befestigt ist. Mit einer Ausgangsseite der Maschine 1 ist ein Auspuffrohr 4 verbunden. Ein Drosselventil 5 ist in dem Ansaugkanal 3 vorgesehen und ein Nebenansaugweg 8 mündet an seinem einen Ende 8 a in den Ansaugkanal 3 an einem Ort, der sich stromabwärts von dem Drosselventil 5 befindet. Das andere Ende des Nebenansaugweges 8 steht mit der Atmosphäre in Verbindung und weist einen Luftfilter 7 auf. Ein Steuerventil 6 ist im Querschnitt des Nebenansaugweges 8 angeordnet, um die Menge der zusätzlichen Luft zu steuern, die an die Maschine 1 geliefert wird. Dieses Steuerventil 6 ist normalerweise geschlossen und weist ein Solenoid 6 a und ein Ventil 6 b auf, die so angeordnet sind, daß bei einer Erregung des Solenoides 6 a der Nebenansaugweg 8 geöffnet ist.

Das Solenoid 6 a ist elektrisch mit einer elektronischen Steuereinheit 9 verbunden, die im folgenden mit 'ECU' bezeichnet wird.

Ein Kraftstoffeinspritzventil 10 ist so angeordnet, daß es in den Ansaugkanal 3 an einem Ort zwischen der Maschine 1 und dem offenen Ende 8 a des Nebenansaugweges 8 hineinragt. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe und mit der ECU-Einheit 9 elektrisch verbunden.

Ein die Öffnung des Drosselventiles 5 anzeigender Sensor 17 ist an dem Drosselventil 5 befestigt. Außerdem steht ein Sensor 12 für den absoluten Druck mit dem Inneren des Ansaugkanales 3 über eine Leitung 11 an einem Ort in Verbindung, der sich stromabwärts von dem offenen Ende 8 a des Nebenansaugweges 8 befindet. Ein Sensor 13 für die Temperatur des Kühlwassers der Maschine 1 und ein Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine 1 sind an dem Körper der Maschine 1 befestigt. Alle Sensoren sind elektrisch mit der ECU-Einheit 9 verbunden. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet elektrische Einrichtungen wie beispielsweise Scheinwerfer und eine Klimaanlage, die mit der ECU-Einheit 9 durch einen Schalter 16 elektrisch verbunden sind. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet Sensoren für andere Parameter der Maschine 1, wie beispielsweise einen Sensor für den Atmosphärendruck, die ebenfalls mit der ECU-Einheit 9 elektrisch verbunden sind.

Das vorliegende Steuersystem für die Leerlaufdrehzahl, das so aufgebaut ist, wie dies oben beschrieben wurde, arbeitet folgendermaßen. Der Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine 1 erzeugt ein TDC(OT)-Signal und liefert dieses an die ECU-Einheit 9. Die ECU-Einheit 9 arbeitet in Abhängigkeit von dem empfangenen TDC(OT)-Signal, um die Werte verschiedener Maschinenparameter auszulesen, die durch den Sensor 14 für die Öffnung des Drosselventiles 5, den Sensor 12 für den absoluten Druck, den Sensor 13 für die Temperatur des Kühlwassers und Sensoren 18 für andere Maschinenparameter ermittelt wurden. Dann bestimmt die ECU-Einheit 9 Betriebsbedingungen der Maschine 1 und der elektrischen Lasten derselben auf der Basis der ausgelesenen Werte dieser Maschinenparameter und eines von den elektrischen Einrichtungen 15 an die ECU-Einheit 9 gelieferten Signales, das die elektrischen Lasten an der Maschine anzeigt. Dann berechnet die ECU- Einheit 9 eine gewünschte Kraftstoffmenge, die an die Maschine 1 geliefert werden soll, d. h. eine gewünschte Ventilöffnungsperiode des Kraftstoffeinspritzventiles 10. Außerdem berechnet die ECU-Einheit 9 dann eine gewünschte Menge zusätzlicher Luft, die an die Maschine 1 geliefert werden soll, d. h. sowohl eine gewünschte Ventilöffnungsperiode des Steuerventiles 6 als auch eine gewünschte Zeitperiode, durch die die Öffnung des Steuerventiles 6 von der Erzeugung jedes TDC(OT)-Signalimpulses an verzögert werden soll. Die Berechnungen erfolgen auf der Basis der bestimmten Betriebsbedingungen und der elektrischen Lasten. Dann liefert die ECU-Einheit 9 den berechneten Werten entsprechende Steuerimpulse an das Einspritzventil 10 und an das Steuerventil 6.

Das Steuerventil 6 wird durch jeden seiner Steuerimpulse erregt, um sich während einer Zeitperiode, die seiner berechneten Ventilöffnungsperiode entspricht, nach dem Ablauf einer Zeitperiode nach der Erzeugung eines TDC(OT)-Signalimpulses, die dem berechneten Wert der Verzögerungsperiode für die Ventilöffnung entspricht, zu öffnen, um den Nebenansaugweg 8 zu öffnen, so daß eine Menge zusätzlicher Luft, die dem berechneten Wert der Ventilöffnungsperiode entspricht, an die Maschine 1 über den Nebenansaugweg 8 und den Saugkanal 3 geliefert wird.

Das Kraftstoffeinspritzventil 10 wird durch jeden seiner Steuerimpulse erregt, um sich eine Zeitperiode lang zu öffnen, die seinem berechneten Wert für die Ventilöffnungsperiode entspricht, um Kraftstoff in den Ansaugkanal 3 einzuspritzen. Die ECU-Einheit 9 arbeitet so, daß eine Luft- Kraftstoff-Mischung mit einem vorgegebenen Luft-Kraftstoff- Verhältnis, z. B. einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, an die Maschine 1 geliefert wird.

Wenn die Ventilöffnungsperiode des Steuerventiles 6 vergrößert wird, um die Menge der zusätzlichen Luft zu vergrößern, wird eine vergrößerte Menge der Mischung an die Maschine 1 geliefert, um die Maschinenleistung zu vergrößern. Dies führt zu einer Vergrößerung der Drehzahl der Maschine 1. Dagegen verursacht eine Verkleinerung der oben angesprochenen Ventilöffnungsperiode eine entsprechende Verkleinerung der Menge der Mischung, was dazu führt, daß die Drehzahl der Maschine 1 verkleinert wird. Auf diese Weise wird die Drehzahl der Maschine 1 dadurch gesteuert, daß die Menge der zusätzlichen Luft oder die Ventilöffnungsperiode des Steuerventiles 6 gesteuert wird.

Als nächstes wird nun im Zusammenhang mit Fig. 6 der in der ECU-Einheit 9 enthaltene elektrische Schaltkreis beschrieben. Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform dieses Schaltkreises.

Der Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine 1 (Fig. 5) ist mit einem Eingangsanschluß 902 a einer aus einem Chip bestehenden Zentraleinheit 902, die im folgenden als "CPU-Einheit" bezeichnet wird, über einen Wellenformer 901 verbunden. Sowohl der Wellenformer 901 als auch die CPU-Einheit 902 sind in der ECU-Einheit 9 enthalten.

Das Bezugszeichen 15′ bezeichnet einen Sensor zur Ermittlung der elektrischen Lasten der in der Fig. 5 dargestellten elektrischen Einrichtungen 15, die mit einem Eingangsanschluß einer Gruppe von weiteren Eingangsanschlüssen 902 b der CPU-Einheit 902 über eine Pegel- Verstellvorrichtung 904 in der ECU-Einheit 9 jeweils verbunden sind. Der Sensor 13 für die Temperatur des Kühlwassers und der Sensor 17 für die Öffnung des Drosselventiles 5 sind jeweils mit Eingangsanschlüssen 905 a und 905 b eines Analog- Digital-Wandlers 905 verbunden. Die Sensoren 13 und 17 sind jeweils auch mit dem Eingang einer Steuereinheit 903 zur Kraftstoffversorgung verbunden. Der Analog-Digital-Wandler 905 weist einen Ausgangsanschluß 905 c auf, der mit den Eingangsanschlüssen 902 b der CPU-Einheit 902 verbunden ist. Eine Gruppe weiterer Eingangsanschlüsse 905 d des Analog-Digital-Wandlers 905 ist mit einer Gruppe von Ausgangsanschlüssen 902 c der CPU-Einheit 902 verbunden. Ein Impulsgenerator 906 ist mit einem weiteren Eingangsanschluß 902 d der CPU-Einheit 902 verbunden, die wiederum einen Ausgangsanschluß 902 e aufweist, der mit den einen Eingangsanschlüssen von AND-Kreisen 908 und 912 über einen Frequenzteiler 907 verbunden ist. Der Ausgang des AND-Kreises 908 ist mit einem Taktimpuls-Eingangsanschluß CK eines ersten Abwärtszählers 909 verbunden. Der andere Eingangsanschluß des AND-Kreises 908 ist mit einem Übertrag-Ausgangsanschluß des ersten Abwärtszählers 909 verbunden. Dieser Anschluß ist außerdem mit einem Last-Eingangsanschluß L eines zweiten Abwärtszählers 913 über einen monostabilen Kreis 911 verbunden. Der Last-Eingangsanschluß L des ersten Abwärtszählers 909 ist mit einem ersten Ausgangsanschluß einer weiteren Gruppe von Ausgangsanschlüssen 902 f der CPU-Einheit 902 verbunden. Der Ausgang des AND-Kreises 912 ist mit einem Taktimpuls-Eingangsanschluß CK des zweiten Abwärtszählers 913 verbunden. Der andere Eingangsanschluß des AND-Kreises 912 ist mit einem Übertrag-Eingangsanschluß des Zählers 913 verbunden. Der Übertrag-Ausgangsanschluß des zweiten Abwärtszählers 913 ist auch mit dem Solenoid 6 a des Steuerventiles 6 (Fig. 4) über einen Steuerkreis 915 für das Solenoid verbunden. Ein zweiter Ausgangsanschluß der Ausgangsanschlüsse 902 f der CPU-Einheit 902 ist mit einem Eingangsanschluß 914 a eines ersten Registers 914 verbunden, dessen Ausgangsanschluß mit einem Eingangsanschluß 913 a des zweiten Abwärtszählers 913 verbunden ist.

Der Analog-Digital-Wandler 905, die CPU-Einheit 902, das erste Register 914 und der Abwärtszähler 909 sind durch einen Datenbus 916, der zu einem Ausgangsanschluß 905 e, einem Eingangs- und Ausgangsanschluß 902 g, einem Eingangsanschluß 914 b und einem Eingangsanschluß 909 a führt, miteinander verbunden.

Mit der Steuereinheit 903 zur Kraftstoffversorgung sind der Sensor 12 für den absoluten Druck oder den Druck der Ansaugluft und die Sensoren 18 für andere Maschinenparameter, beispielsweise ein Sensor für den Atmosphärendruck, verbunden. Alle diese Sensoren sind in Fig. 5 dargestellt. Der Ausgang des Steuerkreises 903 zur Kraftstoffversorgung ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 10 (Fig. 5) verbunden.

Der elektrische Kreis der ECU-Einheit 9, der in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, arbeitet folgendermaßen: Ein Ausgangssignal von dem Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine 1 wird an die ECU-Einheit 9 sowohl als ein Signal, das die Drehzahl Ne der Maschine 1 anzeigt, als auch ein Signal, das den oberen Totpunkt der Maschine 1 anzeigt, angelegt. In der ECU-Einheit 9 wird die Wellenform dieses Signales durch den Wellenformer 901 geformt. Dann wird das Signal an die CPU-Einheit 902 und an die Steuereinheit 903 zur Kraftstoffversorgung angelegt. Nach dem Anlegen dieses den oberen Totpunkt der Maschine 1 anzeigenden Signales erzeugt die CPU-Einheit 902 ein Chipauswahl-Signal, ein Kanalauswahl-Signal, ein Signal zur Einleitung der Analog-Digital-Umwandlung usw., wobei das letztere an den Analog-Digital-Wandler 905 den Befehl gibt, analoge Signale, wie beispielsweise das Signal für die Kühlwassertemperatur der Maschine 1 von dem Sensor 13 und das Signal für die Drosselventilöffnung von dem Sensor 17 in entsprechende digitale Signale umzuwandeln. Die die Kühlwassertemperatur und die Drosselventilöffnung anzeigenden digitalen Signale von dem Analog-Digital-Wandler 905 werden als Datensignale an die CPU-Einheit 902 über den Datenbus 912 angelegt. Nach der Beendigung der Eingabe eines dieser digitalen Signale an die CPU-Einheit 902 erzeugt der Analog-Digital- Wandler 905 an seinem Ausgangsanschluß 905 c ein Signal, das das Ende der Analog-Digital-Umwandlung des digitalen Signales anzeigt und legt dieses Signal an die CPU-Einheit 902 an. Derselbe Prozeß wird zur Eingabe des anderen digitalen Signales an die CPU-Einheit 902 noch einmal ausgeführt. Außerdem wird der Spannungspegel eines die elektrische Last anzeigenden Signales von dem Sensor 15′ durch die Pegel- Verstellvorrichtung 904 auf einen vorgegebenen Pegel eingestellt und dann die CPU-Einheit 902 angelegt. Die CPU-Einheit 902 verarbeitet diese Dateneingangssignale, d. h. das die Drehzahl der Maschine 1 anzeigende Signal, das die elektrische Last anzeigende Signal, das die Kühlwassertemperatur der Maschine 1 anzeigende Signal und das die Drosselventilöffnung anzeigende Signal, um arithmetisch die Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung und die Ventilöffnungsperiode TOUT des Steuerventiles 6 zu berechnen.

Im folgenden wird die Weise ausführlich im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben, in der die obengenannten Perioden berechnet werden. In Fig. 7 werden, wenn ein n-ter Impuls des TDC-Signales an die CPU-Einheit 902 eingegeben wird, Operationen in einer Zeitperiode Ts nach der Eingabe des TDC(OT)-Signalimpulses ausgeführt, die das Einlesen der zuvor genannten Datensignale in die CPU-Einheit 902, die arithmetischen Berechnungen der Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung und der Ventilöffnungsperiode TOUT des Steuerventiles 6 und die Lieferung der sich ergebenden berechneten Werte von der CPU-Einheit 902 an den ersten Abwärtszähler 909 und an das erste Register 914 beinhalten. Nachdem diese Operationen ausgeführt sind, wird das Steuerventil 6 nach dem Verstreichen der berechneten Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung während der berechneten Zeitperiode TOUT geöffnet. Wie dies oben festgestellt wurde, beträgt genauer gesagt die Verzögerungsperiode für die Ventilöffnung, die nach der Eingabe jedes TDC(OT)-Signalimpulses angewendet wird, Ts+TDLY. Die Periode Ts, die aus der Periode für das Einlesen der Daten und der Periode zur arithmetischen Berechnung besteht, weist einen nahezu konstanten Wert auf und wird nach der Eingabe jedes Impulses des TDC(OT)-Signales an die CPU-Einheit 902 mit im wesentlichen konstanten Zeitintervallen angewendet. Es wird daher nach der Eingabe jedes Impulses des TDC(OT)- Signales nur die Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung berechnet.

Die Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung und die Ventilöffnungsperiode TOUT können durch die folgenden Gleichungen bestimmt werden:

TDLY=DDLY/100×Men (1)
TOUT=DOUT/100×Men (2)

In den obigen Gleichungen bezeichnet Men ein Zeitintervall zwischen der Eingabe eines (n-1)ten Impulses des TDC(OT)-Signales und der Eingabe des n-ten Impulses des TDC(OT)- Signales. Der Wert Me ist umgekehrt proportional zur Drehzahl Ne der Maschine 1, d. h. er nimmt ab, wenn die Drehzahl Ne der Maschine 1 ansteigt.

Wie dies durch die Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt wird, werden die Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung und die Ventilöffnungsperiode TOUT jeweils durch Multiplizieren des Wertes von Me mit Konstanten DDLY und DOUT (in Prozent) bestimmt. Obwohl die Berechnungen der Werte TDLY und TOUT, die nach der Eingabe des gegenwärtigen n-ten Impulses des TDC(OT)-Signales anwendbar sind, unter Verwendung des entsprechenden Zeitintervalles Men+1 durchgeführt werden sollten, um genau berechnete Werte zu erhalten, ist der Wert von Men+1 zu der Zeit der Berechnung der gegenwärtigen Werte TDLY und TOUT noch nicht bekannt und der Wert Men+1 ist nahezu gleich dem in der vorhergehenden Schleife angewendeten Wert Men. Aus diesem Grunde wird der Wert Men zur Berechnung der Werte TDLY und TOUT verwendet.

In der Gleichung (1) handelt es sich bei dem Koeffizienten DDLY um eine Konstante, deren Wert von der Beschaffenheit des Ansaugkanals 3 einer verwendeten Maschine 1 abhängt. Dieser Koeffizient wird experimentell für jede verwendete Maschine 1 bestimmt. Er wird auf einen Wert eingestellt, so daß die Phase des Schwankungszyklus des absoluten Druckes des Ansaugkanals 3 in Bezug auf die Erzeugung jedes Impulses des TDC(OT)-Signales immer konstant ist. Beispielsweise wird dieser Koeffizient auf den Wert 25% eingestellt.

In der Gleichung (2) handelt es sich bei dem Koeffizienten DOUT um eine Variable, deren Wert nach der Eingabe jedes Impulses des TDC(OT) als Funktion der Drehzahl der Maschine 1, der Kühlwassertemperatur der Maschine 1 der elektrischen Lasten usw. bestimmt wird.

Diese Variable wird auf einen angemessenen Wert eingestellt, so daß die Drehzahl im Leerlauf auf einen für die Maschinenbelastung im Leerlauf angemessenen Wert eingestellt wird. To bezeichnet eine Konstante, die eine Totzeit-Periode darstellt, die dem Ansprechverlust des Steuerventiles 6 oder einem ähnlichen Faktor entspricht. To wird beispielsweise auf 7 Millisekunden eingestellt.

Die durch die Gleichungen (1) und (2) berechneten, die Werte TDLY und TOUT anzeigenden Daten werden von der CPU-Einheit 902 erzeugt und in den ersten Abwärtszähler 909 über den Datenbus 916 nach der Eingabe eines Befehlssignales zum Einlesen an den Eingangsanschlüssen 909 a und 914 a eingelesen. Das heißt, daß die Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung in den ersten Abwärtszähler 909 eingelesen wird und daß die Ventilöffnungsperiode TOUT in das zweite Register 914 eingelesen wird.

Von dem Impulsgenerator 906 erzeugte Taktimpulse werden als ein Bezugssignal zur Steuerung des Betriebes der CPU-Einheit 902 verwendet. Durch den Frequenzteiler 907 wird die Frequenz dieser Taktimpulse geteilt, so daß eine geeignete Frequenz entsteht. Die geteilten Taktimpulse werden dann an die einen Eingangsanschlüsse der AND-Kreise 908 und 912 angelegt.

Die CPU-Einheit 902 erzeugt ein Befehlssignal zum Starten des ersten Abwärtszählers 909 an dessen Eingangsanschluß L nach dem Verstreichen einer Zeitperiode Ts nach dem Eingeben jedes Impulses des TDC(OT)-Signales an die CPU-Einheit 902. Nach dem Empfang dieses Befehlssignales wird der berechnete Wert für die Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung in den ersten Abwärtszähler 909 eingelesen und zur selben Zeit erzeugt dieser ein hochpegeliges Ausgangssignal des Wertes ′1′ an seinem Übertrag-Ausgangsanschluß B. Dieses Ausgangssignal wird an den anderen Eingangsanschluß des AND-Kreises 908 angelegt.

Solange an den anderen Eingangsanschluß des AND-Kreises 908 das zuvor beschriebene hochpegelige Ausgangssignal des Wertes ′1′ angelegt wird, werden an den einen Eingangsanschluß angelegte Taktimpulse an den Taktimpuls-Eingangsanschluß CK des ersten Abwärtszählers 909 angelegt. Der erste Abwärtszähler 909 zählt Taktimpulse, bis der Zählerstand einen Wert erreicht, der dem berechneten Wert der Ventilöffnungsperiode TDLY entspricht. Nach dem Erreichen des zuvor genannten Wertes erzeugt der erste Abwärtszähler 909 ein tiefpegeliges Ausgangssignal des Wertes ′0′ an seinem Übertrag- Ausgangsanschluß , um den AND-Kreis 908 zu schließen. Dadurch wird bewirkt, daß die Anlegung der Taktimpulse an den ersten Abwärtszähler 909 unterbrochen wird.

Der monostabile Kreis 911 erzeugt einen Befehlsimpuls zum Starten des zweiten Abwärtszählers 913 an dessen Last-Eingangsanschluß L immer dann, wenn an ihn das oben beschriebene tiefpegelige Ausgangssignal von dem ersten Abwärtszähler 909 angelegt wird. Dies bedeutet, daß dieser Befehlsimpuls an den zweiten Abwärtszähler 913 dann angelegt wird, wenn das durch den ersten Abwärtszähler 909 erfolgte Zählen der in ihrer Anzahl der berechneten Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung entsprechenden Taktimpulse beendet ist.

Nachdem der Befehlsimpuls zum Starten des zweiten Abwärtszählers 913 durch den monostabilen Kreis 911 geliefert wurde, wird der berechnete Wert TOUT der Ventilöffnungsperiode von dem ersten Register 914 in den zweiten Abwärtszähler 913 eingelesen. Zur selben Zeit erzeugt der zweite Abwärtszähler 913 ein hochpegeliges Ausgangssignal des Wertes ′1′ an seinem Übertrag-Ausgangsanschluß . Dieses Ausgangssignal wird an den anderen Eingangsanschluß des AND-Kreises 912 und auch an den Steuerkreis 915 für das Solenoid angelegt. Der Steuerkreis 915 bewirkt eine Erregung des Solenoides 6 a des Steuerventiles 6 (Fig. 4), damit zusätzliche Luft an die Maschine 1 solange geliefert wird, wie das zuvor beschriebene hochpegelige Signal des Wertes 1 von dem zweiten Abwärtszähler 913 angelegt wird.

Während an dem anderen Eingangsanschluß des AND-Kreises 912 das hochpegelige Signal des Wertes 1 geliefert wird, können an seinen einen Eingangsanschluß angelegte Taktimpulse an den Taktimpuls-Eingangsanschluß CK des zweiten Abwärtszählers 913 angelegt werden. Der zweite Abwärtszähler 913 erzeugt ähnlich wie der erste Abwärtszähler 909 ununterbrochen ein hochpegeliges Ausgangssignal des Wertes ′1′ an seinem Übertrag-Ausgangsanschluß , bis an ihn Taktimpulse geliefert werden, deren Anzahl der berechneten Ventilöffnungsperiode TOUT entspricht. Nachdem eine dem Wert TOUT entsprechende Anzahl von Taktimpulsen gezählt wurden, erzeugt der zweite Abwärtszähler 913 ein tiefpegeliges Ausgangssignal ′0′ an dem Anschluß , um zu bewirken, daß der Steuerkreis 915 das Solenoid 6 a des Steuerventiles 6 entregt. Zur selben Zeit wird das oben beschriebene tiefpegelige Ausgangssignal des zweiten Abwärtszählers 913 auch an den AND-Kreis 912 angelegt, um das Anlegen der Taktimpulse an den zweiten Abwärtszähler 913 zu unterbrechen.

Andererseits liest die Steuereinheit 903 zur Kraftstoffversorgung immer dann von dem Sensor 12 für den absoluten Druck, dem Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur der Maschine 1, dem Sensor 17 für die Drosselventilöffnung und anderen Sensoren 18 für andere Maschinenparameter, wie beispielsweise einem Sensor für den Atmosphärendruck, ermittelte Werte von Maschinenparametern immer dann aus, wenn an sie ein Impuls des TDC(OT)-Signales von dem Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine 1 angelegt wird, und berechnet eine Kraftstoffversorgungsmenge, die dem Betriebszustand der Maschine 1 entspricht.

Wie dies oben ausgeführt wurde, wird das Einlesen zahlreicher Maschinenparameter betreffender Signale in die ECU-Einheit 902 immer dann bewirkt, wenn ein TDC(OT)-Signalimpuls dieser ECU- Einheit 902 eingegeben wird. Dies bedeutet, daß das Einlesen synchron mit der Erzeugung jedes TDC(OT)-Signalimpulses erfolgt und daß der Beginn der Lieferung zusätzlicher Luft an die Maschine 1 beispielsweise um die Verzögerungsperiode TDLY für die Ventilöffnung verzögert wird, um auf diese Weise die Phase des Schwankungszyklus des Druckes des Ansaugkanals 3 in Bezug auf die Erzeugung jedes TDC(OT)-Signalimpulses konstant zu halten. Werte des ermittelten und ausgelesenen absoluten Druckes des Ansaugkanals 3 repräsentieren immer Mittelwerte des Ansaugdruckes, die genau der gesamten Ansaugluftmenge entsprechen, die an die Maschine 1 geliefert wird. Es können daher genaue Werte der Kraftstoffversorgungsmenge berechnet werden.

Zusammengefaßt können mit dem vorliegenden Steuersystem die folgenden ausgezeichneten Ergebnisse erzielt werden:

• a) Da das Steuerventil 6 für eine zusätzliche Luftmenge synchron mit einem vorgegebenen Positionssignal der Maschinenumdrehung geöffnet wird, um eine geforderte Menge zusätzlicher Luft an die Maschine zu liefern, wird die Frequenz zum Öffnen und Schließen des Steuerventiles in hohem Maße verringert, um eine längere effektive Lebensdauer des Steuerventiles zu erreichen.
• b) Dadurch, daß die Einrichtung zur Ermittlung der Menge der Ansaugluft die gesamte Ansaugluftmenge synchron mit dem oben angesprochenen, vorgegebenen Positionssignal ermitteln kann, kann die Ermittlung dieser Menge mit einer hohen Genauigkeit trotz der Schwankungen des Druckes des Ansaugkanals durchgeführt werden. Dadurch wird es möglich, eine richtige Kraftstoffmenge an die Maschine zu liefern, um einen unstabilen Betrieb derselben im Leerlauf zu verhindern.
• c) Da das Öffnen des Steuerventiles nach dem Verstreichen einer geeigneten Zeitperiode nach der Erzeugung oder nach dem Eingeben des vorgegebenen Positionssignales der Umdrehung der Maschine eingeleitet wird, kann die Phase des Schwankungszyklus eines Parameters für die angesaugte Luftmenge, wie beispielsweise des absoluten Druckes des Ansaugkanals, in Bezug auf die Erzeugung des vorgegebenen Positionssignales konstant gehalten werden. Dadurch wird es ermöglicht, daß immer Mittelwerte des Parameters der Ansaugluftmenge erhalten werden. Aus diesem Grunde können richtige Kraftstoffmengen an die Maschine geliefert werden, um eine genaue und stabile Rückkoppelungssteuerung der Drehzahl im Leerlauf der Maschine zu ermöglichen

Claims (5)

1. Steuersystem für die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugkanal, einem in dem Ansaugkanal angeordneten Drosselventil und einem Nebenansaugweg, wobei ein Ende des Nebenansaugweges mit dem Ansaugkanal an einem Ort in Verbindung steht, der stromabwärts von dem Drosselventil liegt, und das andere Ende des Nebenansaugweges mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wobei das System ein im Querschnitt des Nebenansaugweges angeordnetes Steuerventil zur Regulierung der Menge der an die Maschine über den Nebenansaugweg gelieferten zusätzlichen Luft, eine Einrichtung zur Steuerung des Steuerventiles durch eine Rückkopplung in Antwort auf eine Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl der Maschine und der gewünschten Drehzahl der Maschine, eine Steuereinrichtung zur Versorgung der Maschine mit Kraftstoffmengen, die den Gesamtmengen der angesaugten Luft einschließlich der zusätzlichen Luft entsprechen, und einen Sensor zur Ermittlung einer vorgegebenen Umdrehungsposition der Maschine und zur Lieferung eines die ermittelte, vorgegebene Umdrehungsposition der Maschine anzeigenden Signales an die Einrichtung zur Steuerung des Steuerventiles aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (6) ein an sich bekanntes ein- und ausschaltbares elektromagnetisches Steuerventil ist, das durch ein Öffnungssignal geöffnet wird, das synchron mit dem Signal (TDC(OT)) jedesmal einmal erzeugt wird, wenn das Signal an die Einrichtung (9) zur Steuerung des Steuerventils (6) geliefert wird.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsvorgang des Steuerventiles (6) nach dem Ablauf einer Zeitperiode (TDLY) einleitbar ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitperiode (TDLY) als eine Funktion der Drehzahl der Maschine (1) variabel ist.

4. Steuersysteme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitperiode (TDLY) auf einen Wert eingestellt wird, der so beschaffen ist, daß die Phase des Schwankungszyklus eines absoluten Druckes in dem Ansaugkanal (3) der Maschine (1) in Bezug auf die Zeit der Erzeugung jedes Impulses des Signales (TDC) für die vorgegebene Umdrehungsposition im wesentlichen konstant ist.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen weiteren Sensor (12) für den absoluten Druck als ein Parameter enthält, der die Gesamtmenge der an die Maschine gelieferten angesaugten Luft einschließlich der zusätzlichen Luft repräsentiert und daß der weitere Sensor (12) den absoluten Druck bei der im wesentlichen konstanten Phase des Schwankungszyklus des absoluten Druckes synchron mit dem Signal anzeigt.