DE3609245A1 - Vorrichtung zum regeln der leerlaufdrehgeschwindigkeit einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Regeln des Leerlaufbetriebs einer Brennkraftmaschine und speziell auf eine solche Vorrichtung, die die Kraftstoff zuführung zu jedem Zylinder regelt, um eine ungleichmäßige Verteilung der Ausgangsleistung über die entsprechenden Zylinder einer mehrzylindrigen Maschine zu minimieren und einen stabilen Betrieb sicherzustellen.

Bei der Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine wird die Kraftstoffeinspritzmenge bislang einheitlich für alle Zylinder gesteuert. Die Ausgangsleistungen der entsprechenden Zylinder sind daher aufgrund von Herstellungstoleranzen der Brennkraftmschine selbst und/oder der Kraftstoffeinspritzpumpe und dgl. nicht gleich.

Eine Ungleichmäßigkeit der vorgenannten Art ruft eine beachtliche Verminderung der Stabilität des Maschinenbetriebs im Leerlauf hervor, was wiederum den Anteil von in den Abgasen enthaltenen Schadstoffen erhöht und auch die Maschine zum Schwingen bringt. Durch solche Schwingungen werden darüberhinaus in aller Regel störende Geräusche erzeugt.

Um die obigen Nachteile zu überwinden, sind verschiedene Vorrichtungen zum Regeln des in jeden Zylinder der Maschine eingespritzten Kraftstoffs vorgeschlagen worden, durch die die einzelnen Zylinder getrennt beeinflußt werden.

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Die Erfinder haben bereits ein verbessertes, individuelles Regelsystem mit geschlossener Regelschleife zur Regelung der durchschnittlichen Motordrehzahl und mit einer zweiten geschlossenen Schleife zur Regelung der Kraftstoffmenge vorgeschlagen, die in jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll; die zweite geschlossene Regelschleife kann wahlweise eingesetzt werden (US-Patentanmeldung Nr. 779 222 entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 35 33 900.4).

Da jedoch die Regelkonstanten in der ersten geschlossenen Regelschleife bei dem vorgeschlagenen System auf einen konstanten Wert eingestellt werden, und zwar unabhängig davon, ob die zweite geschlossene Regelschleife verwendet wird oder nicht, verschlechtert sich manchmal die Betriebsstabilität des individuellen Regelsystems sogar dann, wenn die zweite geschlossene Regelschleife benutzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Regeln des Leerlaufbetriebes einer Brennkraftmaschine durch Verwendung eines Einzelzylinderregelsystems anzugeben.

Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Regelung des Leerlauf-Betriebes einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen werden, bei dem der Leerlauf mit sehr hoher Stabilität erfolgt, und zwar unabhängig davon, ob das Regelsystem für die Regelung der einzelnen Zylinder in Verbindung mit einer geschlossenen Regelschleife für die Regelung der durchschnittlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine benutzt wird.

Außerdem soll eine Vorrichtung zur Regelung des Leerlauf-Betriebes einer Brennkraftmaschine entsprechend dem Regelsystem für die einzelnen Zylinder vorgeschlagen werden, bei dem der Leerlauf bei geringem Kraftstoffverbrauch sehr stabil erfolgt.

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Schließlich soll eine Vorrichtung zur Regelung des Leerlaufbetriebes einer Brennkraftmaschine entsprechend dem Betrieb für die einzelnen Zylinder geschaffen werden, bei dem die Schwingungen der Brennkraftmaschine weiter abnehmen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist also eine Vorrichtung zur Regelung des Leerlauf-Betriebes einer Brennkraftmaschine ein Regelsystem mit geschlossener Schleife mit einem ersten Ausgang zur Erzeugung von Daten für die durchschnittliche Drehzahl, welche die durchschnittliche Maschinendrehzahl einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern anzeigen, einen zweiten Ausgang zur Erzeugung von Daten für die Soll-Drehzahl, die eine vorgegebene Soll-Drehzahl bei Leerlauf der Brennkraftmaschine anzeigen, einen ersten, auf die Daten für die durchschnittliche Drehzahl und die Daten für die Soll-Drehzahl ansprechenden Rechner zur Erzeugung von ersten Regeldaten, die sich auf die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoff menge beziehen, um die Soll-Drehzahl bei Leerlauf der Brennkraftmaschine zu erhalten, eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der ersten Regeldaten, welche die Verwendung des Regelsystems mit geschlossener Schleife wenigstens für die Proportional- und Integral- (PI)Regelung ermöglicht und eine auf das Ausgangssignal von der Verarbeitungseinrichtung ansprechende Regeleinrichtung zur Regelung einer Drehzahleinstelleinrichtung aufweist, um die Regelung mit geschlossener Schleife für die Leerlauf-Drehzahl der Brennkraftmaschine auszuführen. Die Vorrichtung weist weiterhin einen Detektor für die Feststellung des Betriebs-Zeitpunktes der Brennkraftmaschine, eine erste, auf das Ausgangssignal des Detektors ansprechende Anordnung zur Erzeugung von ersten Daten, die sich auf das Ausgangssignal der jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine beziehen, eine zweite, auf die ersten Daten ansprechende Anordnung zur wiederholten Berechnung und Erzeugung von Differential-Daten für jeden Zylinder nacheinander, wobei die Differential-Daten in Beziehung zu der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der jeweiligen Zylinder und einem vorgegebenen Bezugswert stehen, einen zweiten, auf die Differential-Daten ansprechenden Rechner zur Berechnung und Erzeugung von zweiten Steuerdaten, die sich auf die Kraftstoffmenge beziehen, die zur Eliminierung der durch

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- ^r die Differentialdaten angezeigten Differenz erforderlich ist, weiterhin in eine Ausgangsregeleinrichtung, die auf das Ausgangssignal des Detektors anspricht, um die zweiten Regeldaten zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor der anschließenden Einstellung des jedem Zylinder zugeführten Kraftstoffes ausgibt, eine Regelanordnung zur Regelung der Zuführung der zweiten Regeldaten von der Ausgangs-Regelanordnung zu dem Regelsystem mit geschlossener Schleife, um eine EIN/AUS-Regelung des Regel-Modus für die einzelnen Zylinder auszuführen, und eine Änderungsanordnung zur Änderung der Regelkonstanten in der Verarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Zustand EIN/AUS der Regelung für die einzelnen Zylinder auf.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion kann eine Rückkopplungsschleife zur Regelung der Kraftstoffmenge, um die Differenzen zwischen den Ausgangssignalen der Zylinder auf 0 zu verringern, in einer Rückkopplungs-Regelschleife vorgesehen sein, um die Maschinen-Drehzahl in der Weise zu regeln, daß die durchschnittliche Maschinen-Drehzahl gleich der gewünschten Maschinen-Drehzahl bei Leerlaufbetrieb wird. Wenn die Einzelzylinderregelung ausgeführt wird, dann wird die Kraftstoffeinspritzmenge derart gesteuert, daß die Differenzdaten null sind. Es wird daher möglich, die Amplituden der Winkelgeschwindigkeitsschwankungen der Brennkraftmaschine gleich zu machen. Die Schwingung der Brennkraftmaschine kann daher vermindert werden und die Leerlaufdrehzahl kann ebenfalls herabgesetzt werden, weil der von der Maschine erzeugte Lärmpegel sinkt. Weiterhin, wenn die Einzelzylinderregelung ausgeführt wird, dann werden die Koeffizienten, die für die Proportional/Integral-Regelberechnung in einen Proportional/Integral-Regelrechner, der Bestandteil der geschlossenen Regelschleife ist, verwendet werden, derart geändert, daß die Proportional/Integral-Regelbedingung an die individuelle Zylinderregelart angepaßt ist. Als Folge davon kann die Einzelzylinderregelung stabiler ausgeführt werden. Das Ergebnis ist ein stabilerer Maschinenbetrieb mit geringerem Kraftstoffverbrauch.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Leerlaufregelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Figuren 2A bis 2G Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild des Drehzahldetektors in Fig. 1;

Fig. 4 ein detailliertes Blockschaltbild des Reserve-Zeitgabedetektors in Fig. 1;

Figuren 5A bis 51 Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs des Reserve-Zeitgabedetektors in Fig. 4;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das einen Mikroprozessor verwendet;

Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Regelprogramms, das in dem Mikroprozessor in der Vorrichtung nach Fig. 6 ausgeführt wird, und

Figuren 8 und 9 detaillierte Flußdiagramme als Teil des Flußdiagramms von Fig. 7.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Leerlaufregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung, hier angewendet zur Regelung des Leerlaufbetriebs einer Dieselmaschine. Die Dieselmaschine 3 wird von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 2 mit Kraftstoff versorgt und die Leerlaufregelvorrichtung 1 dient dazu, die Drehzahl der Maschine 3 während des Leerlaufs zu regeln.

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Ein Umdrehungssensor 7 ist dazu vorgesehen, eine vorbestimmte Bezugsstellung der Kurbelwelle 4 der Dieselmaschine 3 zu ermitteln. Der Umdrehungssensor 7 ist bekannter Bauart und besteht aus einem Impulsgeber 5 und einer elektromagnetischen Aufnehmerspule 6. Da die Dieselmaschine 3 im vorliegenden Falle eine Viertakt-Vierzylinder-Maschine ist, sind um den Umfang des Impulsgebers 5 ein Satz von Nasen 5a bis 5d mit einem Winkelabstand von jeweils 90° angeordnet. Die Winkelstellung zwischen dem Impulsgeber 5 und der Kurbelwelle 4 ist derart, daß, wenn die Kolben in zwei der vier Zylinder der Dieselmaschine 3 den oberen Totpunkt erreichen, die Nase 5a oder 5c der elektromagnetischen Aufnehmerspule 6 direkt gegenübersteht.

Fig. 2A zeigt die Augenblicksdrehzahl N der Dieselmaschine 3, und Fig. 2B zeigt den Verlauf eines Wechselstromsignals AC, das durch den Umdrehungssensor 7 erzeugt wird. Jedesmal, wenn eine Nase der elektromagnetischen Aufnehmerspule 6 gegenübergestellt wird, wechselt das Wechselstromsignal seinen Pegel von positiver zu negativer Polarität, sodaß ein Stromverlauf aus Impulspaaren erzeugt wird, die jeweils einen positiven Impuls, gefolgt von einem negativen

Impuls, enthalten. Die Zeitpunkte t., tg, t,- t₁₇ der

Anstiegspunkte der positiven Spitzen entsprechen den OT-Zeitpunkten der Kolben in der Dieselmaschine 3. Die Zeitpunkte t₂> t₄ ....t,t entsprechen den angegebenen Zeitpunkten, bei welchen die Kurbelwelle 4 sich um einen Winkel gedreht hat, der größer als 90° ist, nach dem Passieren der OT-Stellung. Andererseits sind die Zeitpunkte t., t₃> t₅ t₁₇ der Minimumpunkte der Augenblicksdrehgeschwindigkeit N die Verbrennungsstartzeitpunkte der Zylinder. Dies rührt aus der Tatsache her, daß die Augenblicksdrehzahl zu steigen beginnt, wenn Verbrennung auftritt. Andererseits beginnt bei jedem der Zeitpunkte t_o, t. t„_c

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die Augenblicksdrehgeschwindigkeit N abzunehmen. Unmittelbar vor jedem der aufeinanderfolgenden Zeitpunkte, bei denen Zündung stattfindet, erreicht die Augenblicksdrehgeschwindigkeit N einen Minimalwert. Aus diesem Grunde ändert sich die Augenblicksdrehgeschwindigkeit N der Dieselmaschine 3 periodisch, wobei die Periode der Drehgeschwindigkeitsschwankungen einer halben Umdrehung der Kurbelwelle 4 entspricht.

Strenggenommen entsprechen in manchen Fällen die Minimumpunkte der Augenblicksdrehgeschwindigkeit N nicht den OT-Positionen der Kolben während der Verdichtung innerhalb der Zylinder, und entsprechen auch die Maximumpunkte nicht jenen Stellungen, die gegenüber der OT-Stellung um 90° verschoben sind. Zur Vereinfachung der Beschreibung sei jedoch nachfolgend angenommen, daß die Minimumpunkte den OT-Positionen und die Maximumpunkte den dagegen um 90° verschobenen Positionen entsprechen.

Die vier Zylinder der Dieselmaschine 3 werden als Zylinder C., C«, Cg und C. bezeichnet, wobei die Verbrennungsvorgänge für die Zylinder C. bis C. zu den Zeitpunkten t., t₃, t₅ und ty eingeleitet werden. In der nachfolgenden Beschreibung wird diese Folge von Verbrennungsbeginnzeitpunkten für die Zylinder vorausgesetzt.

Die Verhältnisse zwischen den Anstiegspunkten des Wechselstromsignals AC, d.h. deren Zeitpunkte durch diese Anstiegspunk.te und die Zeitpunkte der entsprechenden Zylinder angegeben werden, werden wie folgt ermittelt. Ein Nadelventilhubimpulssignal NLP₁ wird von einem Nadelventilhubsensor 9 eines Kraftstoffeinspritzventils (nicht dargestellt) erzeugt, das am Zylinder C₁ montiert ist, und wird einem Zeitdetektor 10 als Bezugszeitsignal zugeführt. Wie

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Fig. 2C zeigt, wird das Nadelventilhubimpulssignal NLP₁ unmittelbar vor jedem Verbrennungstartzeitpunkt des Zylinders C₁ abgegeben, d.h. zu den Zeitpunkten t^, t_g, t₁₇ Der Zeitdetektor 10 besteht in der Hauptsache aus einem Binärzähler, der Eingangsimpulse in Übereinstimmung mit ins Positive gehenden Impulsen des Wechselstromsignals AC zählt und durch das Nadelventilhubimpulssignal NLP₁ rückgesetzt wird. Die die Ergebnisse dieser Zählung darstellenden Binärdaten werden als Unterscheidungsdaten Di abgegeben. Auf diese Weise ist es einfach möglich, den Zusammenhang zwischen einem gegebenen Anstiegspunkt des Wechselstromsignals AC und des Zylinders, der einen entsprechenden Betriebszeitpunkt hat, zu unterscheiden. Die Unterscheidungsdaten Di werden über einen Umschalter SW (der nachfolgend beschrieben wird) einem Geschwindigkeitsdetektor 8 zugeführt.

Der Geschwindigkeitsdetektor 8 dient dazu, die Zeitintervalle Q₁₁, G₂₁. O₄₁, O₁₂, θ₂₂, zu messen, die

die Kurbelwelle 4 benötigt, um nach dem Verbrennungsbeginn in jedem Zylinder um 90° zu drehen, wobei die Messung auf der Grundlage des Wechselstromsignals AC ausgeführt wird. Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines speziellen Ausführungsbeispiels des Geschwindigkeitsdetektors 8. Wie man aus Fig. 3 sieht, enthält der Geschwindigkeitsdetektor 8 einen Impulsgenerator 81, der Zählimpulse CP abgibt, die mit einer konstanten Frequenz erzeugt werden, die höher als jene des Wechselstromssignals AC ist. Der Geschwindigkeitsdetektor 8 enthält weiterhin einen Zähler 82 zum Zählen der Impulse CP. Der Zähler 82 ist mit einem Eingangsanschluß 82a versehen, der Zählimpulse CP aufnimmt, einem Startanschluß 82b zur Aufnahme von Startimpulsen, die zur Rücksetzung des Zählers 82 und zum Beginn des Zählbetriebs verwendet werden, und mit einem Stoppanschluß 82c zur Auf-

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nähme von Steppimpulsen versehen. Diese Stoppimpulse dienen dazu, den Zehlbetrieb des Zählers 82 anzuhalten und den Zählinhalt unverändert zu halten. Ausgangsleitungen 83a und 84a von Dekodern 83 und 84 sind mit den Anschlüssen 82b zbw. 82c verbunden, und die Unterscheidungsdaten Di werden den Dekodern 82 und 83 zugeführt.

Wie oben beschrieben, drücken die Unterscheidungsdaten Di einen Zählwert einer Anzahl von ins Positive gehenden Impulsen innerhalb des Wechselstromsignals AC aus, wobei die Impulszählung durch einen Zähler ausgeführt wird, der durch das Nadelventilhubimpulssignal NLP. rückgesetzt wird. In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Zeitdetektor 10 so aufgebaut, daß die Unterscheidungsdaten Di auf null gesetzt werden, wenn der Zeitdetektor 10 durch das Signal NLP₁ rückgesetzt wird. Wie Fig. 2D zeigt, hat die Unterscheidungsdateninformation Di zum Zeitpunkt t₁ den Wert 1, zum Zeitpunkt t~ den Wert 2 und zum Zeitpunkt t₃ den Wert 3, d.h., die Unterscheidungsinformation Di wird jedesmal um eins erhöht, wenn der ins Positive gehende Impuls des Wechselstromsignals AC erzeugt wird. Zum Zeitpunkt tg erreicht sie daher einen Wert 8. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t_g wird die Unterscheidungsdateninformation Di durch die Zuführung des Nadelventilhubimpulssignals NLP₁ auf null gesetzt. Anschließend ändert sich der Inhalt der Unterscheidungsdateninformation Di noch einmal sequentiell nacheinander, wie oben beschrieben.

Jedesmal, wenn die Unterscheidungsdateninformation Di einen der Werte 1, 3, 5 oder 7 annimmt, geht der Pegel an der Ausgangsleitung 83a des Dekoders 83 für eine kurze Zeit nach oben, um dem Startanschluß 82b des Zählers 82 einen Startimpuls zuzuführen. Wenn andererseits die Unterscheidungsdateninformation Di einen der Werte, 2, 4, 6

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oder 8 annimmt, dann geht der Pegel auf der Ausgangsleitung 84a des Dekoders 84 für eine kurze Zeit nach oben, und als Folge davon wird ein Stoppimpuls dem Stoppanschluß 82c des Zählers 82 zugeführt.

Der Zähler 82 zählt daher die Taktimpulse C^J jedesmal nach den Verbrennungsstartzeitpunkten (t^, t_3> t._j5 ...) während eines Intervalls, das sich bis zu dem Zeitpunkt erstreckt, zu welchem die Kurbelwelle 4 sich um 90° gedreht hat. Der Zähler 82 erzeugt infolgedessen als Ausgang die Zähldateninformation CD, die einem der Intervalle O₁₁, Gp₁, ....

β*,, G₁₂, · entspricht. Die Zähldateninformation CD

wird einem Wandler 85 zugeführt, von dem sie in Daten umgewandelt werden, die jeweils die Zeitintervalle G₁₁,

G₂₁, . darstellen. Diese gewandelte Dateninformation

wird sequentiell als Augenblicksdrehgeschwindigkeit ausgegeben, die die Augenblicksdrehgeschwindigkeit der Maschine unmittelbar nach der Verbrennung in einem Zylinder ausdrückt.

Die umgewandelte Dateninformation gibt auch die Größe der Ausgangsleistung des Zylinders an, in dem zu diesem Zeitpunkt die Verbrennung stattfindet.

Wie zuvor beschrieben, werden vom Geschwindigkeitsdetektor Daten abgegeben, die jedes der Zeitintervalle G₁₁, G₂₁, . ausdrücken, von denen sich jedes von einem Anstiegspunkt des Wechselstromsignals AC (entsprechend den Verbrennungsstartzeitpunkten für Maschinenzylinder) bis zum nachfolgenden Anstiegszeitpunkt erstreckt. Nachfolgend wird die Augenblicksdateninformation, die die augenblickliche Drehgeschwindigkeit in Bezug auf den Zylinder C, ausdrückt, als eine Folge ausgedrückt, in der die Ermittlung durch den Geschwindigkeitsdetektor ausgeführt wird, d.h.

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in der allgemeinen Form N. , wobei η = 1,2,

Der Inhalt der Augenblicksgeschwindigkeitsdateninformation N_1n, die vom Geschwindigkeitsdetektor 8 abgegben wird, ist daher so, wie in Fig. 2E gezeigt.

Gemäß Fig. 1 wird die Augenblicksgeschwindigkeitsdateninformation N. einem Mittelwertsrechner 11 zugeführt, durch den die mittlere Drehgeschwindigkeit der Dieselmaschine 3 berechnet wird. Das Bezugszeichen 12 gibt einen Solldrehzahlrechner an, der eine Leerlaufsolldrehzahl auf der Grundlage des Betriebszustandes der Dieselmaschine 3 in jedem Augenblick berechnet und eine Solldrehzahldateninformation N_t erzeugt, die die Ergebnisse dieser Berechnung zeigt. Der Solldrehzahlrechner 12 hat bekannten Aufbau und die Solldrehzahldateninformation N_t wird erzeugt, um die optimale Leerlaufdrehzahl anzugeben, basierend auf dem Betriebszustand der Dieselmaschine 1, wie durch vorbestimmte Betriebsdaten OD für die Dieselmaschine 3 ausgedrückt. Es wird daher hier keine detaillierte Beschreibung desAufbaus Solldrehzahlrechners 12 gegeben. Es ist in diesem Falle auch möglich, anstelle des Solldrehzahlrechners 12 eine Anordnung zu verwenden, durch die konstante Daten, die auf der Grundlage einer notwendigen Solldrehzahl bestimmt werden, erzeugt. Der Schaltkreisaufbau für die Erzeugung der Solldrehzahldateninformation N. ist daher nicht auf den in Fig. 1 gezeigten beschränkt.

Die Solldrehzahldateninformation N. wird einer Addierstufe 13 zugeführt, der auch die Durchschnittsdrehzahldateninformation R, die von dem Mittelwertrechner 11 abgegeben wird, zugeführt wird, sodaß der Durchschnittswert R und der Sollwert N. mit den in Fig. 1 gezeigten Polaritäten zueinanderaddiert werden. Das Ergebnis dieser Addition

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wird als Fehlerdateninformation De einem ersten Proportional/Integral/Differenz-(PID-) Rechner 14 zugeführt werden, in welchem eine Datenverarbeitung für die PID-Regelung ausgeführt wird.

Das Ergebnis der Berechnung im ersten PID-Rechner 14 wird als Einspritzmengendateninformation Q_ide ausgegeben, die über eine Addierstufe 15 einem Wandler 16 zugeführt wird. Die Mittelwertdateninformation N wird ebenfalls dem Wandler

16 zugeführt- Auf diese Weise wird die Dateninformation Q. . in ein Sollpositionssignal S. umgewandelt, die einen Sollwert für die Position eines Einspritzmengenstellgliedes

17 ausdrückt, d.h. einen Wert für diese Position, der so groß ist, daß die Fehlerdateninformation De auf null gebracht wird. Ein Positionssensor 18 dient dazu, die aufeinanderfolgenden Positionen zu ermitteln, auf die das Einspritzmengenstellglied 17 eingestellt wird, um eine Einstellung der durch die Kraftstoffeinspritzpumpe 2 eingespritzten Kraftstoffmengen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck erzeugt der Positionssensor 18 als Ausgang ein Augenblickspositionssignal S₂. das die Position anzeigt, auf die das Einspritzmengenstellglied 17 augenblicklich eingestellt ist. Dieses Augenblickspositionssignal S₂ wird zu dem Sollpositionssignal S₁. vom Converter 18 durch eine Addierstufe 19 mit den in Fig. 1 gezeigten Polaritäten addiert.

Das Additionsausgangssignal von der Addierstufe 19 wird einem zweiten PID-Rechner 20 zugeführt, und nach der Signalverarbeitung zur Ausführung der PID-Regelung wird das Signal vom zweiten PID-Rechner 20 einem Impulsbreitenmodulator 21 zugeführt. Als Folge davon erzeugt der Impulsbreitenmodulator 21 ein Impulssignal PS, das ein Tastverhältnis aufweist, das entsprechend dem Ausgang vom zweiten PID-Rechner 20 festgelegt ist. Das Impulssignal PS wird über

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einen Treiberkreis 22 einem Stellantrieb 23 zugeführt, der die Position des Einspritzmengenstellgliedes 17 einstellt. Auf diese Weise führt das Einspritzmengenstellglied 17 eine Positionsregelung in der Weise aus, das die Dieselmaschine im Leerlauf bei der Leerlaufsolldrehzahl betrieben wird.

Mit Hilfe des oben beschriebenen geschlossenen Regelsystems, das auf die Durchschnittsdrehgeschwindigkeit und auf die Augenblicksposition des Einspritzmengenstellgliedes 17 anspricht, wird die Drehung der Dieselmaschine 3 so geregelt, daß sie mit der vorbestimmten Leerlaufsolldrehzahl übereinstimmt.

Die Vorrichtung 1 enthält auch ein weiteres geschlossenes Regelsystem zur Ausführung der Regelung einzelner Zylinder, d.h. die "Einzelzylinderregelung", wodurch identische Ausgangsleistungen an jedem der Zylinder der Dieselmaschine 3 erzeugt werden. Dieses geschlossene Regelsystem wird nun erläutert.

Das geschlossene Regelsystem für die Einzelzylinderregelung dient dazu, den zu jedem der Zylinder zugeführten Kraftstoff so einzustellen, daß die Unterschiede zwischen den Ausgangsleistungen der entsprechenden Zylinder auf null gebracht werden. Diese Regelschleife enthält einen Geschwindigkeitsdifferenzrechner 24, der die Differenzen zwischen den Werten der Augenblicksdrehgeschwindigkeit berechnet, die die Augenblickswinkelgeschwindigkeit für jeden der Zylinder C. bis C₄ auf der Grundlage der Augenblicksdrehgeschwindigkeitsdateninformation N. darstellt und einer Augenblicks-Bezugsgeschwindigkeit für einen Zylinder, der als Bezugszylinder vorbestimmt worden ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Differenz zwischen der

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Augenblicksdrehgeschwindigkeit für einen betreffenden Zylinder und der Augenblicksdrehgeschwindigkeit des unmittelbar vorausgehenden Zylinders für die Auswertung verwendet. Auf diese Weise werden die Differenzdaten N₁₁

^N21' ^W21 ~ ^N31' ^N31 " ^N41' **"" ^{nacheinander vom} Geschwindigkeitsdifferenzrechner 24 als Differenzdaten Dd ausgegeben. Die Ausgabezeitpunkte dieser Geschwindigkeitsdifferenzdaten sind in Fig. 2F dargestellt. Es ist wünschenswert, daß die Augenblicksdrehgeschwindigkeitswerte für die Zylinder einander identisch werden, d.h., daß der Wert der Differenzdaten Dd null wird. Aus diesem Grunde wird die Differenzdateninformation Dd in einer Addierstufe 25 zu der Bezugsdateninformation Dr, die null ist, mit den in Fig. 1 gezeigten Polaritäten hinzuaddiert. Die Bezugsdateninformation Dr wird von einem Bezugsdatengenerator 32 geliefert. Das Ergebnis dieses Additionsvorgangs wird als Regeldateninformation D_Q ausgegeben, deren Größe die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt, nachdem sie der erforderlichen Verarbeitung für die PID-Regelung durch einen dritten PID-Rechner 26 unterzogen worden ist. Die Durchschnittsdatengeschwindigkeitsinformation N wird jedesmal dann aktualisiert, wenn eine neue Augenblicksdrehgeschwindigkeitsdateninformation vom Geschwindigkeitsrechner 8 abgegeben wird. Auf diese Weise ist der Inhalt der Dateninformation N, so wie in Fig. 2G gezeigt, d.h., sie variiert in der Folge N., Np,

Ein Ausgaberegler 27 dient dazu, den Ausgabezeitpunkt der Regelausgangsdaten D_Q auf der Grundlage der Differenzdaten Dd zu regeln. Diese Ausgabezeit wird, wie nachfolgend beschrieben, in Übereinstimmung mit den Unterscheidungsdaten Di geregelt.

Die Regelausgangsdaten D_Q, die zu jedem speziellen Zeit-

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punkt erzeugt werden, basieren auf den Differenzdaten bezüglich zweier Zylinder C. und C. .. Die Regelausgangsdateninformation D_Q wird mit einem Wert zum Regeln des Kraftstoffeinstellbetriebs, der auf die Verbrennung im Zylinder C . folgt, erzeugt. Diese Dateninformation D_Q wird der Leerlaufmengendateninformation Q. .hinzuaddiert, die vom ersten PID-Rechner 14 zu diesem Zeitpunkt abgegeben wird. Die Addition findet in der Addierstufe 15 statt. Beispielsweise drückt die Differenzdateninformation N. (= N... - N₂₁) zum Zeitpunkt t₄ die augenblickliche .Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Zylindern C. und Cp aus. Die Dateninformation D_Q wird daher zu einem Zeitpunkt ausgegeben, der wenigstens geringfügig vor dem Zeitpunkt t.. liegt, zu welchem der Zylinder Cp anschließend mit dem Arbeitstakt beginnt, und anschließend an den Zeitpunkt t_g, zu welchem die Verbrennung im Zylinder C. beginnt. In diesem Falle wird also die Steuerdateninformation D_Q, die auf der Differenz N₁₁ - Np₁ basiert, der Leerlaufmengenregeldateninformation Q_ide hinzuaddiert, die der Durchschnittsgeschwindigkeitsdateninformation N₃ entspricht. Als Folge davon wird die Positionseinstellung des Einspritzmengenregelstellglieds 17 in einer solchen Weise ausgeführt, die die vorhergehende Geschwindigkeitsdifferenz N₁₁ - Np₁ gegen null bringt, d.h., es wird eine solche Regelung ausgeführt, daß die Werte der Augenblicksgeschwindigkeiten für die Zylinder C₁ und C₂ einander identisch werden.

Auf gleiche Weise, wie zuvor beschrieben, führt der Ausgaberegler 27 die Regelung aus, die die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Zylindern Cp und C₃ vermindert, die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Zylindern C₃ und C. und jene zwischen den Zylindern C. und C₁ ebenfalls gegen null bringt. Der Betrieb ist in jedem Falle gleich jenem,

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mit welchem die Differenz zwischen den Zylindern C. und C₂ auf null gebracht wird. Auf diese Weise wird für jeden Zylinder nacheinander die Regelung so ausgeführt, daß die Kraftstoffmenge, die den Zylindern zugeführt wird, in einer Weise vermindert wird, die dazu führt, daß die Ausgangsleistungen der Zylinder einander gleich werden.

Ein Schalter 29, der durch einen Schleifenregler 28 ein- bzw. ausgeschaltet werden kann, ist mit dem Ausgang des Ausgabereglers 27 verbunden. Der Schalter 29 wird in den geschlossenen Zustand, in welchem die Einzelzylinderregelung der oben beschriebenen Art ausgeführt wird, nur dann gestellt, wenn der Schleifenregler 28 feststellt, daß vorbestimmte Bedingungen erfüllt worden sind, die anzeigen, daß eine Einzelzylinderregelung in stabiler Weise ausgeführt werden kann. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, dann erzeugt der Schleifenregler 28 ein Schaltsteuersignal S₃, durch das der Schalter 29 geschlossen wird. Wenn diese vorbestimmten Bedingungen jedoch nicht erfüllt werden, dann hält das Schaltsteuersignal S₃ den Schalter 29 im geöffneten Zustand, wodurch eine Einzelzylinderregelung unterbunden ist. Auf diese Weise wird eine Instabilität des Leerlaufbetriebes, die aus der Zylinderregelung resultieren könnte, wirksam verhindert. Um bei dieser Ausführungsform außerdem das Ansprechverhalten zu verbessern, wird zum selben Zeitpunkt, zu welchem der Schalter 29 durch den Schleifenregler 28 geschlossen wird, die Frequenz des Impulssignals PS, das vom Impulsbreitenmodulator 21 abgegeben wird, auf eine spezifische Frequenz geändert, die durch die Drehgeschwindigkeit der Dieselmaschine 3 nicht beeinflußt wird.

Um die Regelung der Drehwinkelgeschwindigkeit durch die Einzelzylinderregelung oben beschriebener Art auszuführen,

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ist es wünschenswert, daß die Leerlaufdrehzahl bereits einen stabilen Wert erreicht hat, der innerhalb eines spezifischen Drehzahlbereichs in Bezug auf eine gewünschte Solldrehzahl liegt. Damit soll sichergestellt werden, daß eine gute Einzelzylinderregelung in der oben beschriebenen Art nur dann eingerichtet wird, wenn die Schwankungen der Drehgeschwindigkeit aufgrund von Streuungen des Kraftstoffeinspritzsystems und der Brennkraftmaschine in regelmäßiger, periodischer Art auftreten. Wenn eine Einzelzylinderregelung während einer Beschleunigung ausgeführt würde oder wenn irgendeine Abnormität im Regelsystem auftritt, würde sich sonst ein instabiler Leerlaufbetrieb ergeben.

Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung müssen daher die folgenden Bedingungen erfüllt sein, bevor die Zylinderregelung ausgeführt wird. Zunächst darf die Differenz zwischen der Leerlaufsolldrehzahl und der herrschenden Drehzahl stets nicht größer als ein vorbestimmter Wert a, über ein vorbestimmtes Zeitintervall sein. Dann darf das Ausmaß, um das das Gaspedal niedergetreten ist, nicht größer als ein vorbestimmter Wert a~ sein. Schließlich darf die Temperatur Tw des Maschinenkühlmittels nicht niedriger als eine vorbestimmte Temperatur Tr sein. Nur wenn diese drei Bedingungen erfüllt sind, wird der Schalter 29 geschlossen, um die Regelschleife zu bilden, die die Einzelzylinderregelung ausführt.

Andererseits, wenn wenigstens eine der nachfolgenden Bedingungen auftritt, dann wird der Schalter 29 geöffnet und die Einzelzylinderregelung wird beendet. Diese Bedingungen sind, daß zunächst die Differenz zwischen der Solldrehzahl und der herrschenden Drehzahl größer als ein vorbestimmter Wert a₃ geworden ist (wobei a₃ > a,|); dann, daß das Ausmaß, um das das Gaspedal niedergetreten ist, einen vor-

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bestimmten Wert a. überschritten hat (wobei a₄ ^ a₂); schließlich, daß eine Abnormität sich im Regelsystem entwickelt hat. Wenn der Schalter 29 in einem solchen Fall geöffnet wird, dann wird die geschlossene Schleifenregelung danach nur dazu ausgeführt, das EinspritzmengenstelIgIied 17 in Übereinstimmung mit den Durchschnittsdrehgeschwindigkeitsdaten so einzustellen, daß die Leerlaufdrehzahl auf den vorbestimmten Sollwert gebracht wird.

Um den weiteren stabilen Betrieb der Einzelzylinderregelung sicherzustellen, selbst wenn die Einzelzylinderregelschleife in Abhängigkeit vom Schließen des Schalters 29 aufgebaut ist und der Regelzustand im Regelsystem geändert wird, wird das Schaltsteuersignal S- dem ersten PID-Rechner 14 zugeführt, um die Koeffizienten für die Regelung im ersten PID-Rechner 14 zu ändern. Das Schaltsteuersignal Sg wird hauptsächlich als Regelsignal für die Änderung der Proportionalitätskonstanten für einen Proportionalregelteil und die Integrationskonstante für einen Integralregelteil zu verändern,

Wenn die Proportionalitätskonstante und die Integrationskonstante für den ersten PID-Rechner 14 auf einen sehr kleinen Wert geändert werden im Falle, daß die Einzelzylinderregelung ausgeführt wird, dann folgt, daß die Komponente, die der Proportionalregelung plus der Integralregelung jener Regelung, die auf der Durchschnittsdrehgeschwindigkeit basiert, klein bleibt. Als Folge davon wird die Berechnung für die PID-Regelung nur für die Komponente der Einzelzylinderregelung durch den dritten PID-Rechner 26 ausgeführt. Daher herrscht bei der Einzel-

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zylinderregelung die Kraftstoffregelung entsprechend der Regelung für den Einzelzylinder in geschlossener Schleife mehr vor, als die Regelung entsprechend den Durchschnittsgeschwindigkeitsdaten, sodaß die Regelung der Leerlaufdrehzahl in stabilem Zustand durch die Einzelzylinderregelbetriebsart ausgeführt werden kann. Wenn andererseits die Einzelzylinderregelung nicht ausgeführt wird, wenn also der Schalter 29 nicht geschlossen ist, dann werden die Proportionalitätskonstante und die Integrationskonstante, die im ersten PID-Rechner 14 eingestellt sind, auf die vorbestimmten Werte zurückgeführt, sodaß jene Regelung ausgeführt wird, die die Durchschnittsgeschwindigkeit auf den Sollwert bringt.

Außerdem sind die im Falle der Einzelzylinderregelungsbetriebsart einzustellenden Proportionalitäts- und Integrationskonstanten nicht auf jene in der obigen Ausführungsform beschränkt, sie können auf jeden passenden Wert bestimmt werden, der für die Bedingung des System zu jenem Zeitpunkt geeignet ist.

Im Falle, wo der Betriebszeitpunkt für jeden Zylinder, der benötigt wird, um die Einzelzylinderregelung auszuführen, im Zeitdetektor 10 auf der Grundlage des Wechselstromsignals AC und des Nadelventilhubimpulssignals NLP. ermittelt wird, wird die Zeitermittlung durch den Zeitdetektor 10 unmöglich, wenn beispielsweise der Nadelventilhubsensor 9 eine Fehlfunktion zeigt, sodaß es unmöglich wird, die genannte Einzelzylinderregelung auszuführen. Wird diesem Zustand nicht abgeholfen, dann wird die Leerlaufregelung instabil. Um dies zu vermeiden, hat die Vorrichtung 1
einen Reserve-Zeitdetektor 30 zur Ermittlung der Betriebszeit in jedem Zylinder auf der Grundlage nur des Wechselstromsignals AC, und Reserveunterscheidungsdateninformation

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Dj, die das Ergebnis anzeigt, das von dem Reservezeitdetektor 30 ermittelt worden ist, wird dem Schalter SW zugeführt.

Zum Ermitteln, ob der Nadelventilhubsensor 9 richtig arbeitet oder nicht, ist ein Stördetektor 31 vorgesehen, der das Nadelventilhubimpulssignal NLP₁, die Durchschnittsgeschwindigkeitsdateninformation R und das Augenblickspositionssignal S₂ empfängt. Der Stördetektor 31 ermittelt, ob die Dieselmaschine 3 im Nicht-Einspritz-Bereich betrieben wird, auf der Grundlage der Durchschnittsgeschwindigkeitsdateninformation N und des Augenblickspositionssignals S₂* wenn die Ausgabe des Nadelventilhubimpulssignals NLP. vom Nadelventilhubsensor 9 aufhört, und erzeugt ein Schaltsignal HS, wenn die Dieselmaschine 3 nicht im Nicht-Einspritz-Bereich betrieben wird. Der Schalter SW wird von dem mit ausgezogener Linie dargestellten Zustand in den mit gestrichelter Linie dargestellten Zustand in Abhängigkeit von der Zuführung des Schaltsignals HS umgeschaltet, sodaß die Reserve-Unterscheidungsdateninformation Dj anstelle der Unterscheidungsdateninformation Di dem Geschwindigkeitsdetektor 8 und dem Ausgaberegler 27 zugeführt wird.

Fig. 4 ist ein detailliertes Blockschaltbild, das einen Schaltkreisaufbau des Reserve-Zeitdetektors 30 zeigt. Der Reserve-Zeitdetektor 30 enthält eine Kurvenformerschaltung 90, die aus dem Wechselstromsignal AC (siehe Fig. 5A) einen Grundimpulssignalzug Pa macht, der aus Impulsen besteht, die den ins Positive gehenden Impulsen des Wechselstromsignals AC entsprechen. Der Grundimpulssignalzug Pa wird einem T-Flip-flop 91 zugeführt, das in Abhän gigkeit von der Anstiegsflanke eines jeden Impulses des Grundimpulssignalzugs Pa einen Q-Ausgang und einen Q-Ausgang liefert (Figuren 5C und 5D).

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"·36Ό9245

Der Grundimpulssignalzug Pa wird dem einen Eingangsanschluß von UND-Schaltungen 92 und 93 zugeführt, deren andere Eingangsanschlüsse jeweils den Q-Ausgang bzw. Q-Ausgang aufnehmen. Die UND-Schaltung 92 wird daher nur dann geöffnet^ wenn der Q-Ausgang hoch ist, während die UND-Schaltung 93 nur geöffnet wird, wenn der Q-Ausgang hoch ist. Als Folge davon wird nur jeder zweite Impuls der Impulse, die den Grundimpulssignalzug Pa bilden, von der UND-Schaltung 92 abgegeben, sodaß ein erster Impulssignalzug Pa1 geliefert wird (Fig. 5E). Andererseits werden die anderen Impulse des Grundimpulssignalzugs Pa, die nicht den ersten Pulssignalzug Pa1 bilden, von der anderen UND-Schaltung 93 geliefert, die einen zweiten Impulssignalzug Pa2 bilden (Fig. 5F).

Wie zuvor beschrieben, können daher die OT-Zeitpunkte der Kolben unmittelbar vor dem Arbeitstakt in jedem Zylinder durch die Impulse des Impulssignalzugs angegegben werden, die von einer der UND-Schaltungen 92 und 93 geliefert werden. Man erkennt aus Fig. 5A oder 5B leicht, . daß in diesem Falle die Impulse des ersten Impulssignalzugs Pa1 den Zeitpunkt der OT-Stellung der Kolben kurz vor dem Arbeitstakt eines Zylinders angeben. Um den oben beschriebenen Sachverhalt auf der Grundlage der Zeitintervalldifferenz zwischen den zwei Serienimpulsen des Grundimpulssignalzugs Pa ohne Verwendung des Nadelventilhubimpulssignals NLP. zu unterscheiden, sind Zähler 94 und 95 vorgesehen, die durch den ersten und den zweiten Impulssignalzug Pa1 bzw. Pa2 gesteuert werden. Diese Zähler 94 und 95 haben gleichen Aufbau wie der Zähler 82 in Fig. 3. Zählimpulse Pb, die von einem Impulsgenerator 96 mit ausreichend kurzer Zeitdauer, verglichen mit den Impulsen des Wechselstromsignals AC, erzeugt werden, gelangen an die Eingangseinschlüsse 94a und 95a. Der erste Impulssignalzug Pa1 wird

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einem Startanschluß 94b des Zählers 94 und einem Stoppanschluß 95c des Zählers 95 zugeführt, und der zweite Impulssignalzug Pa2 wird einem Stoppanschluß 94c des Zählers 94 und einem Startanschluß 95b des Zählers 95 zugeführt. Der Zähler 94 wird daher durch einen Impuls des ersten Impulssignalzugs Pa1 rückgesetzt, um den Zählbetrieb für die Zählung der Anzahl der erzeugten Zählimpulse Pb zu starten. Danach wird der Zählbetrieb des Zählers 94 in Abhängigkeit von der ersten Erzeugung eines nachfolgenden Impulses des zweiten Impulssignalzugs Pa2 angehalten und der Inhalt des Zählers 94 wird aufrecherhalten. Die Ausgangsinformation vom Zähler 94 wird einem Verriegelungskreis 97 zugeführt, der seine Eingangsinformation in Abhängigkeit vom zweiten Impulssignalzug Pa2 verriegelt, sodaß das Zählergebnis des Zählers 94 unmittelbar vom Verriegelungskreis 97 verriegelt wird.

Der Zähler 95 beginnt in Abhängigkeit von Impulsen des zweiten Impulssignalzugs Pa2 zu zählen und hört in Abhängigkeit von einem Impuls des ersten Impulssignalzugs Pa1 zu zählen auf. Das Zählergebnis des Zählers 95 wird in einem Verriegelungskreis 98 in Abhängigkeit von einem Impuls des ersten Impulssignalzugs Pa1 verriegelt.

Der Zähler 94 erzeugt daher Zähldaten DT₁₁, DT₁₂, DT₁₃,

in Übereinstimmung mit entsprechenden Zählzeiten

T₁₁, T₁₂, T₁₃, die jeweils die Zeit von einem

Impuls des ersten Impulssignalzugs Pa 1 bis zum nächsten Impuls des zweiten Impulssignalzugs Pa2 angeben, und diese Zähldaten werden von dem Verriegelungskreis 97 zur oben beschriebenen Zeit (siehe Figuren 5E, 5F und 5G) verriegelt. In gleicher Weise erzeugt der Zähler 95 Zähldaten DT₂₁,

DT₂₂, ^DT23' ⁱⁿ Übereinstimmung mit entsprechenden

Zeiten T₂₁, T₂₂, T₂₃, , die jeweils die Zeit von

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- "■ " "·■ "36Ό9245 ' 30 -

einem Impuls des zweiten Impulssignalzugs Pa2 bis zum nächsten Impuls des ersten Impulssignalzugs Pa 1 angeben, und diese Zähldaten werden von dem Verriegelungskreis 98 zu der oben beschriebenen Zeit (siehe Fig. 5E, 5F und 5H) verriegelt.

Die von den Verriegelungskreisen 97 und 98 verriegelten Daten werden einem Koparator 99 zugeführt, der ermittelt, welche der Daten geringerwertig sind. Eine Dateninformation G₁, die das Ergebnis dieser Unterscheidung angibt, wird als Wählsteuerinformation einer Auswahleinrichtung 100 zugeführt, die die ersten und zweiten Impulssignalzüge Pa1 und Pa2 empfängt. Die Auswahleinrichtung 100 dient dazu, selektiv einen der ersten und zweiten Impulssignalzüge Pa1 und Pa2 derart abzugeben, daß ein Impulsignalzug, der als ein Verriegelungssignal dem Verriegelungskreis zugeführt wird, den Verriegelungskreis mit der höherwertigen Dateninformation verriegelt. Da in diesem Falle der durch den Verriegelungskreis 98 verriegelte Inhalt größer ist, als der vom Verriegelungskreis 97 verriegelte Inhalt, wird von der Auswahleinrichtung 100 der der Verriegelungsschaltung 98 zugeführte erste Impulssignalzug Pa1 ausgewählt und als ein Zählimpulssignal einem Basis-Vier-Zähler 101 zugeführt. Es folgt demnach daraus, daß ein Impulssignalzug, der aus Impulsen besteht, die die OT-Zeitpunkte des Kolbens unmittelbar vor dem Arbeitstakt des Zylinders jeweils angeben, auf der Basis der Zählergebnisse der Zähler 94 und 05 ausgewählt wird.

Der Zählerstand des Basis-Vier-Zählers 101 wird bei jedem Impuls des ersten Impulssignalzugs Pa1 um eins erhöht, wie Fig. 51 zeigt, und die Zählung von 0 bis 3 wiederholt sich. Die Ausgangsdateninformation des Basis-Vier-Zählers 101 gibt daher an, in welchem Zylinder der Kolben sich zu

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diesem Zeitpunkt in seinem Verbrennungstakt befindet, und dieses wird als Reserve-Unterscheidungsdateninformation Dj abgegeben.

Es ist unmöglich anzugeben, in welchem der Zylinder C₁ bis C. der Arbeitstakt auftritt, lediglich gerade auf der Grundlage des Inhalts der Reserve-Unterscheidungsdateninformation Dj. Aus der oben gegebenen Beschreibung erkennt man jedoch, daß die Einzelzylinderregelung nicht unterdrückt wird und normalerweise durch Verwendung der Reserve Unterscheidungsdateninformation Dj ausgeführt werden kann.

Es ist daher möglich, die Einzelzylinderregelung normal auszuführen, selbst wenn der Nadelventilhubsensor 9 eine Fehlfunktion aufweist.

Bei dieser Ausführungsform ist das Reservesystem derart eingerichtet, daß die Reserve-Unterscheidungsdateninformation Dj dem Regelsystem nur dann zugeführt wird, wenn der Nadelventilhubsensor 9 ausfällt. Die Schaltung nach Fig. 4 kann jedoch anstelle des Zeitdetektors 10 vorgesehen sein und die Unterscheidungsdateninf ormation von der in Fig. 4 dargestellten Schaltung kann ständig dem Geschwindigkeitsdetektor und dem Ausgangsregler 27 zugeführt werden.

Mit dieser Anordnung werden die Regelung zur Unterdrückung von Übergangsschwankungen, wie ein Unterschreiten der Drehzahl, die Regelung zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl etwa bei der Leerlaufsolldrehzahl und dgl. in einer geschlossenen Schleifenregelung ausgeführt, in der eine Durchschnittsdrehgeschwindigkeit der Dieselmaschine und ein Signal, das die Augenblicksposition des Einspritzmengenstellglieds angibt, als Rückkopplungssignale verwen-

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... ., .. .. 36Ό9245

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det werden, sodaß der stabile Zustand des Leerlaufbetriebs der Maschine eingerichtet wird. Bei einem solchen stabilen Zustand wird die Einzelzylinderregelung in der Weise ausgeführt, daß eine identische Ausgangsleistung von jedem der Zylinder der Maschine abgegeben wird. Wenn die Einzelzylinderregelung ausgeführt wird, dann werden die Größen der Proportionalregelkonstante und der Integralregelkonstante, die für die Durchschnittsgeschwindigkeitsregelung verwendet werden, herabgesetzt, sodaß die Einzelzylinderregelung wirksam ausgeführt wird.

Da weiterhin der Reservezeitdetektor 30 und der Stördetektor 31 vorsehen sind, um die Einzelzylinderregelung selbst dann auszuführen, wenn der Nadelventilhubsensor 9 ausfällt, ist die Zuverlässigkeit der Vorrichtung bemerkenswert gesteigert.

In dem Regelbereich, in welchem die Leerlaufdrehzahl der Maschine dicht bei der Solldrehzahl ist, ist außerdem die Regelverstärkung der geschlossenen Schleife für die Regelung der Durchschnittsgeschwindigkeit relativ niedrig eingestellt, und die Einzelzylinderregelung wird nicht so stark ausgeführt.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Winkelgeschwindigkeit für jeden Zylinder auf der Grundlage der Zeit ausgeführt, die die Kurbelwelle benötigt, um nach der OT-Stellung des Verdichtungstaktes des betroffenen Zylinders um 90° weiterzudrehen. Hierdurch wird es möglich, daß in der nachfolgenden Verbrennung erzeugten Drehmomentschwankungen sofort ermittelt werden, was zu einer Verbesserung der Regelcharakteristik führt.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

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Bei dieser enthält die Leerlaufregelvorrichtung einen Mikrocomputer oder Mikroprozessor. Jene Teile der Regelvorrichtung 40 nach Fig. 6, die identisch mit den entsprechenden Teilen der Vorrichtung nach Fig. 1 sind, tragen entsprechende, übereinstimmende Bezugszeichen und werden hier nicht nochmals erläutert. Mit 41 ist eine Kurvenformerschaltung bezeichnet, die Ausgangsimpulse entsprechend den ins Positive gehenden Impulsen des Wechselstromsignals AC erzeugt. Diese Impulse werden als OT-Irnpulse TDC abgegeben. Die TDC-Impulse, das Nadelventilhubimpulssignal NLP₁ vom Nadelimpulshubsensor 9 und das Augenblickspositionssignal S₂ vom Positionssensor 18 werden einem Mirkoprozessor 43 zugeführt, der mit einem Nurlesespeicher (ROM) 42 versehen ist. Der ROM 42 enthält ein darin gespeichertes Regelprogramm, das eine im wesentlichen identische Funktion für die Leerlaufregelung ausführt, wie sie durch die Vorrichtung nach Fig. 1 ausgeführt wird. Dieses Regelprogramm wird durch den Mikroprozessor 43 durchgeführt, sodaß eine spezifische Leerlaufdrehzahl eingestellt wird. Der Mirkoprozessor 43 erzeugt ein Ausgangssignal 0., das die Berechnungsergebnisse für die Regelung der Einspritzmenge angibt und dem Impulsbreitenmodulator 21 zugeführt wird.

Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm des Regelprogramms, das im ROM 42 gespeichert ist. Das Regelprogramm besteht aus einem Hauptregelprogramm 122 mit einem Schritt 120, in welchem der Betrieb nach dem Beginn des Programms initialisiert wird, und einen Schritt 121 zur Ausführung der Positionsregelung des Einspritzmengenstellglieds und zur Berechnung einer Solleinspritzmenge entsprechend der Betätigung eines Gaspedals, ein Unterbrechungsprogramm INT 1, das in Abhängigkeit von der Ausgabe des Nadelventilhubimpulssignals NLP₁ ausgeführt wird, und ein weiteres Unterbrechnungsprogramm INT 2, das in Abhängigkeit von der Ausgabe eines

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.34- ·" "" '"""' '36Ό9245

OT-Impulses TDC ausgeführt wird.

Im Schritt 123 des Unterbrechungsprogramms INT 1 wird zunächst der Inhalt eines Zählers TDCTR auf 8 eingestellt, und ein Kennzeichen TF wird auf "0" im Schritt 124 gesetzt, womit die Ausführung dieses Vorgangs beendet wird. Das Kennzeichen TF dient der Bestimmung, ob die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmengendaten Q. ausgeführt werden soll, oder ob die zu berechnenden Daten Q. im Unterbrechungsprogramm INT 2 erzeugt werden sollen. Das Unterbrechungsprogramm INT 2 wird als Folge der Erzeugung des OT-Impulses TDC ausgeführt, und der Inhalt des Zählers TDCTR wird im Schritt 125 um eins vermindert. Der Vorgang geht dann zum Schritt 126 über, wo eine erste Entscheidung getroffen wird, ob der Inhalt des Zählers TDCTR gleich null ist. Wenn die Entscheidung JA ist, d.h., wenn TDCTR = 0 ist, dann geht das Programm zum Schritt 127 über, wo der Zähler TDCTR auf 8 gesetzt wird, und dann zum Schritt 128, wo das Kennzeichen TF invertiert wird.

Wenn andererseits im Schritt 126 die Entscheidung NEIN ist, dann geht das Programm sofort zum Schritt 128 über, wo die Invertierung des Kennzeichen stattfindet. Die Berechnung von Daten M., Mp , die das Zeitintervall

zwischen benachbarten Impulsen (das den Zeiten T₁₁, Τ?1'

T₁₂, . in Fig. 5 entspricht) angeben, wird durchgeführt

und die Maschinendrehgeschwindigkeit wird im Schritt 129 in Übereinstimmung mit diesem Berechnungsergebnis ausgerechnet.

Im Schritt 130 wird eine weitere Entscheidung getroffen, ob der Nadelventilhubsensor 9 defekt ist, d.h. eine Fehlfunktion zeigt. Die Entscheidung wird in einer solchen Weise getroffen, daß, wenn der Inhalt des Zählers TDCTR größer als der vorbestimmte Wert 8 ist und ein Kraftstoff-

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einspritzzustand ermittelt wird, entschieden wird, daß eine Fehlfunktion vorliegt. Wenn der Nadelventilhubsensor 9 keine Fehlfunktion zeigt, dann geht das Programm zu den Schritten 131 bis 133 über, wo entsprechend eine Entscheidung getroffen wird, ob die Kühlmitteltemperatur T₁₁ der Maschine 3 über einem vorbestimmten T liegt, ob die Betätigungsgröße θ des Gaspedals unterhalb eine- vorbestimmten Wertes a₂ liegt und ob die Differenz N-N^ zwischen der Leerlaufsollgeschwindigkeit N. und der Durchschnittsleerlaufgeschwindigkeit N für eine vorbestimmte Zeitdauer oberhalb eines vorbestimmten Wertes a. gelegen hat.

Nur wenn die Entscheidung in jedem der Schritte 131 bis 133 JA ist, geht das Programm zum Schritt 134 über, wo die Berechnung für die Einzelzylinderregelung in Übereinstimmung mit der herrschenden Drehgeschwindigkeit für den Leerlaufbetrieb ausgeführt wird.

Wenn die Einzelzylinderregelung ausgeführt wird, geht das Programm zum Schritt 146 über, in welchem PI-Regelkonstanten, die für die Berechnung benutzt werden, die für die Leerlaufgeschwindigkeitsregelung auf der Grundlage der Durchschnittsgeschwindigkeit bestimmt ist und im unten beschriebenen Schritt 135 ausgeführt wird, eingestellt werden. Im Schritt 146 werden eine Proportionalregelkonstante PRO und eine Integralregelkonstante INTE auf I. bzw. J₁ gesetzt, die kleine Werte nahe 0 sind. Danach geht das Programm zum Schritt 135 über, in welchem die Leerlaufgeschwindigkeit auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses für die Einzelzylinderregelung in Übereinstimmung mit der Durchschnittsdrehgeschwindigkeit ausgeführt wird. Bei diesem Regelbetrieb werden die Regelkonstanten I. und J₁ für die PI-Regelberechnung für die Durchschnittsdrehgeschwindigkeitsregelung benutzt.

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Wenn andererseits die Entscheidung in einem der Schritte 131 bis 133 NEIN ist, dann wird im Schritt 134 keine Berechnung für die Einzelzylinderregelung ausgeführt, und das Programm geht zum Schritt 147 über, wo die Proportionalregelkonstante PRO und die Integralregelkonstante INTE auf I_? bzw. J_? eingestellt werden. Diese Werte I₂ und J₂ werden so gewählt, daß sie größer als die Werte I, bzw. J₁ sind. Danach geht das Programm zum Schritt 135 über, wo die Leergeschwindigkeitsregelung auf der Grundlage nur der Durchschnittsdrehgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit den eingestellten Konstanten I₂ und J₂ ausgeführt wird.

Wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist, dann zeigt die Verbrennung in der Maschine kein gleichförmiges Verhalten, da die Verbrennung instabil ist, und die Amplitude des Ausgangsdrehmoments wird instabil. Als Folge davon kann nicht garantiert werden, daß die periodischen Verbrennungsschwankungen in jedem Zylinder die gleiche Tendenz haben, was eine Voraussetzung für die Einzelzylinderregelung ist. Der Temperaturzustand des Kühlmittels wird daher als einer der Faktoren für die Entscheidung der Voraussetzungen für die Regelung der einzelnen Zylinder angesehen. Dementsprechend wird die Bedingung T > T für die Einzelzylinderregelung gewählt. Im obigen Falle wird die Einzelzylinderregelung im S
wird.

im Schritt 134 nur ausgeführt, wenn T > T berechnet

W — ι

Fig. 9 zeigt ein detailliertes Flußdiagramm der Leerlaufdrehgeschwindigkeitsregelung, die im Schritt 135 ausgeführt wird. Gemäß Fig. 9 wird im Schritt 170 die Sollgeschwindigkeitsdateninformation N. berechnet, und das Programm geht zum Schritt 171 über, wo eine Entscheidung getroffen wird, ob sich die Einzelzylinderregelung in einem ausführbaren Zustand befindet. Wenn die Entscheidung JA ist, geht

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das Programm zum Schritt 172 über, in welchem unter Verwendung der Konstanten I₁ und J₁ die PID-Regelberechnung ausgeführt wird. In diesem Falle wird die Differentialregelkonstante für die Differentialregelberechnung auf einen vorbestimmten Wert im voraus eingestellt und dieser Wert wird verwendet. Danach geht das Programm zum Schritt

173 über, wo die Drehgeschwindigkeitsregelung ausgeführt wird, um die Solldrehgeschwindigkeit N. auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses der Einspritzmenge für die Einzelzylinderregelung und des Ergebnisses im Schritt 172 zu erhalten.

Wenn die Entscheidung im Schritt 171 NEIN ist, geht das Programm zum Schritt 174 über, wo die PID-Regelberechnung unter Verwendung der Konstanten I₂ und J₂ ausgeführt wird. In diesem Falle wird die Differentialregelkonstante ebenfalls auf den vorbestimmten konstanten Wert im voraus eingestellt und dieser Wert wird benutzt. Dann geht das Programm zum Schritt 173 über, wo die Drehgeschwindigkeitsregelung ausgeführt wird, um die Leerlaufsolldrehgeschwindigkeit N_t auf der Grundlage des Ergebnisses desSchritts

174 zu erhalten. Es sei noch einmal auf Fig. 7 Bezug genommen. Wenn der Nadelventilhubsensor 9 defekt ist, geht das Programm zum Schritt 136 über, wo eine Entscheidung getroffen wird, ob das Kennzeichen FATC, das anzeigt, ob Einzelzylinderregelung ausgeführt werden sollte, auf "1" eingestellt wird. Wenn die Entscheidung JA ist, d.h. wenn FATC = "1" ist, dann geht das Programm zum Schritt 131 über, wenn hingegen die Entscheidung NEIN ist, wenn also FATC = "0" ist, dann geht das Programm zum Schritt 137 über. Im Schritt 137 wird eine weitere Entscheidung getroffen, ob der Leerlaufbetriebszustand für eine Zeit angedauert hat, die größer als eine vorbestimmte T_Q ist. Wenn die Entscheidung NEIN ist, geht das Programm zum Schritt 147

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über, ist hingegen die Entscheidung JA, geht das Programm zum Schritt 138 über.

Im Schritt 138 wird unter Daten, die das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden OT-Impulsen TDC angeben, die in der laufenden Ausführung des Unterbrechungsprogramms INT 2 erhaltene Dateninformation M der Größe nach mit der Dateninformation M < verglichen, die bei der Ausführung des Unterbrechungsprogramms INT 2 einen Zeitpunkt früher erhalten worden ist. Wie man aus den Figuren 2A und 2B entnehmen kann, wechseln die Intervalle zwischen OT-Impulsen TDC zwischen einem langen Zustand und einem kurzen Zustand ab, sodaß der Vergleich von M mit M . es möglich macht, zu ermitteln, ob der Betriebszeitpunkt für die Zylinder im langen Zustand oder im kurzen Zustand liegt.

Wenn in diesem Falle die Bedingung M_n < M 4 erhalten wird, dann ist der OT-Impuls TDC, durch den das Unterbrechungsprogramm INT 2 zu diesem Zeitpunkt ausgeführt wird, der erste Impuls, der erzeugt wird, nachdem einer der Zylinder in seinen Arbeitstakt eintritt. Das heißt, dies entspricht einem der Zeitpunkte t₂» t-, t_g,

Wenn andererseits die Bedingung M > M , erhalten wird, dann ist der OT-Impuls TDC, durch den das Unterbrechungsprogramm INT 2 zu diesem Zeitpunkt ausgeführt wird, ein Impuls, der den Beginn des Arbeitstaktes in einem der Zylinder anzeigt, d.h. dies entspricht einem der Zeitpunkte

Wenn dementsprechend die Entscheidung im Schritt 138 NEIN ist, dann wird keine Berechnung für die Einspritzmenge für die Einzelzylinderregelung ausgeführt, und das Programm geht zum Schritt 147 über, ist hingegen die Entscheidung

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- 3-S- -

JA, dann geht das Programm zum Schritt 139 über, wo entschieden wird, ob das Kennzeichen FN auf "1" gesetzt ist. Das Kennzeichen FN ist für die Unterscheidung vorgesehen, ob die Entscheidung im Schritt 137 wenigstens einmal JA geworden ist.

Wenn das Kennzeichen FN = "0" ist, dann ist die Entscheidung im Schritt 139 NEIN und das Programm geht zum Schritt 140 über, wo das Kennzeichen FN auf "1" gesetzt wird und der Inhalt des Zählers TDCTR auf eine Variable N gesetzt wird, und das Programm geht zum Schritt 147 über. Dementsprechend wird beim nächsten Mal die Entscheidung im Schritt 139 JA und das Programm geht zum Schritt 141 über. Im Schritt 141 wird K = K + 1 ausgeführt, und es wird dann eine Entscheidung getroffen, ob K gleich 4 ist, was im Schritt 142 stattfindet. Wenn einer der Zylinder in seinen Arbeitstakt eintritt, erhöht sich K um eins. Wenn die Entscheidung im Schritt 142 NEIN ist, geht das Programm zum Schritt 147 über. Wenn hingegen die Entscheidung im Schritt 142 JA ist, geht das Programm zum Schritt 144 über, wo eine weitere Entscheidung getroffen wird, ob die Variable N gleich dem Inhalt des Zählers TDCTR ist. Wenn N = TDCTR, weil ein Zyklus verstrichen ist, d.h., weil die Kurbelwelle 4 sich um 720° gedreht hat, geht das Programm zum Schritt 145 über, wo FATC = "1", TDCTR = 8 und TF = "0" eingestellt werden, und das Programm geht zum Schritt 147 über. Wenn andererseits die Entscheidung im Schritt 144 NEIN ist, geht das Programm zum Schritt 143 über, wo K = "0" und FN = 0 eingerichtet werden, und das Programm geht dann zum Schritt 147.

Wenn, wie oben beschrieben, der Nadelventilhubsensor 9 als fehlerfrei ermittelt worden ist, geht das Programm direkt zum Schritt 131 über. Zeigt jedoch der Nadelventilhubsensor

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9 eine Fehlfunktion, wird die Dateninformation M , mit M verglichen und es wird eine Entscheidung über den Betriebszeitpunkt für jeden der Zylinder der Maschine getroffen. Der Schritt 134 zur Berechnung der Einspritzmenge für jeden Zylinder wird dann in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Entscheidung ausgeführt.

Die Regelung und der Betrieb der einzelnen Zylinder im Schritt 134 werden nun unter Bezugnahme auf das detaillierte Flußdiagramm in Fig. 8 erläutert.

Zunächst wird im Schritt 150 der Zustand des Kennzeichens TF geprüft. Wenn ermittelt wird, daß TF = "0" ist, werden die nachfolgenden Schritte zur Berechnung der Regeldaten für jeden der Zylinder ausgeführt. Wenn andererseits ermittelt wird, daß TF = "1" ist, dann werden die nachfolgenden Schritte für die Abgleitung von Regeldaten für die Regelung der' Zylinder ausgeführt. Der Zustand der Kennzeichens TF = 0 bedeutet den Zustand, in welchem der OT-Impuls TDC noch nicht erzeugt worden ist, nachdem das Nadelventilhubimpulssignal NLP. erzeugt war, oder einen Zustand, bei welchem eine gerade Anzahl von OT-Impulsen TDC bereits erzeugt worden sind, nachdem das Nadelventilhubimpulssignal NLP. erzeugt war, aber der nächste OT-Impuls TDC noch nicht erzeugt worden ist. Der Zustand gibt nämlich einen Zeitraum an, während welchem der Zylinder noch nicht in den Arbeitstakt eingetreten ist, und er entspricht jedem

der Zeiträume t₂ bis tg, t₄ bis t,-, t_g bis t₇ in

Fig. 2.

Andererseits zeigt der Zustand des Kennzeichens TF = "1" die Zeitperioden an, während denen jeder der Zylinder sich im Verbrennungsvorgang befindet, wie man aus der obigen Beschreibung entnehmen kann. Diese Zeitperioden entsprechen

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den Zeitperioden t. bis Ϊ2» t^ bis t^, tg bis tg in

Fig. 2.

Wenn das Kennzeichen TF ist gleich "O" ist, geht das Programm zum Schritt 151 über, wo eine Entscheidung getroffen ist, ob die Betriebsbedingungen der Maschine die für die Einrichtung der Einzelzylinderregelung notwendigen Bedingungen erfüllen. Wenn die Entscheidung NEIN ist, dann werden im Schritt 152 die Inhalte der Daten, die die Kraftstoffeinspritzmenge Q_Ai für die Einzelzylinderregelung angeben, null gemacht. In dieser Beschreibung ist die Kraftstoffeinspritzregeldateninformation für die Regelung jeder der Zylinder im allgemeinen Q«_in bezeichnet, wobei i

Al Π

die Zylinderzahl und η den aus den Daten errechneten Zeitpunkt angeben.

Nach diesem Schritt wird im Schritt 163 die Integralregeldateninformation I.j_C zur Ausführung der Integralregelung unter den Berechnungsergebnissen für die PID-Regelung gespeichert. Diese PID-Regelung wird im Schritt 159 ausgeführt, wie später noch beschrieben. Die Integralregeldateninformation, die man im Schritt 159 unmittelbar vor der Ausschaltung der Einzelzylinderregelung erhält, wird in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 44 des Mikroprozessors 43 gespeichert. Anschließend geht das Programm zum Schritt 153 über, wo die Berechnung für die Erzielung der Kraftstoffeinspritzmengenregeldateninformation Q. für die Leerlaufdrehgeschwindigkeitsregelung in Übereinstimmung mit der Durchschnittsdrehgeschwindigkeit ausgeführt wird, und das Programm geht dann zum Schritt 154 über.

Im Schritt 154 wird die Einspritzmengenregeldateninformation Qyuj _{+ 1}\ (n-1) ^zu ^^{er Re}9^eldateninformation Q. für die nächste Zylinderregelung zuaddiert, die einen Zyklus

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zuvor berechnet worden ist. Diese resultierende Regeldateninformation Q. ist im Speicher 44 des Mirkoprozessors 43 gespeichert.

Wenn die Entscheidung im Schritt 151 JA ist, geht das Programm zum Schritt 155 über, wo die Differenz AN. zwischen der Geschwindigkeit N. auf der Grundlage des OT-Impulses TDC, der zu diesem Zeitpunkt ausgegeben wird und der Drehgeschwindigkeit N,, .x auf der Grundlage des OT-Impulses, der einen Zyklus zuvor ausgegeben worden ist, berechnet wird. Dann geht das Programm zum Schritt 156 über.

Im Schrit 156 wird aus der Differenz N^ die man im Schritt 155 auf diese Weise erhalten hat, und der Differenz ^Nj(_n_i)> die man auf gleiche Weise einen Zyklus zuvor erhalten hat, eine weitere Differenz N_i berechnet. Nach diesem Vorgang wird jede Konstante für die Ausführung der PID-Regelung im Schritt 157 eingestellt, und das Programm geht zum Schritt

158 über, wo die Integraldateninformation I_ATC für die Integralregelung, die im Schritt 163 gespeichert worden ist, eingegeben wird. Das Programm geht dann zum Schritt

159 über, wo die PID-Regelberechnung unter Benutzung dieser Daten ausgeführt wird. Dementsprechend wird bei der Berechnung der PID-Regelung, die im Schritt 159 ausgeführt wird, wenn die Einzelzylinderregelung vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand umgeschaltet wird, die im Schritt 163 gespeicherte Dateninformation als Integralregeldateninformation ¹ATr verwendet. Das benötigte Ergebnis kann daher schnell erhalten werden im Vergleich zum Fall, bei dem die Berechnung der PID-Regelung erneut von Anfang an ausgefüht wird, weil die Integralregeldateninformation nul1 ist, und die Übergangszeit der Regelung kann bemerkenswert verbessert werden.

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Die Regeldateninformation Q_fiin für die Regelung jedes der

π 1 Π

Zylinder, die man durch Berechnung für die FID-Regelung im Schritt 159 erhält, wird im Schritt 160 in den RAM 44 eingespeichert. In diesem Falle werden daher der Datenwert, der im Schritt 160 gespeichert worden ist, und der vorausgehende Wert der Daten Q- zueinander addiert, um eine Enddateninformation Q. zu erhalten.

Wenn andererseits die Entscheidung im Schritt 150 JA ist, dann wird die Dateninformation Q. zu jenem Zeitpunkt der Regeldateninformation Qnpp hinzuaddiert, die in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals bestimmt worden ist, um im Schritt 161 eine Information Q_Ddw zu erhalten, und das Programm geht zum Schritt 162 über, wo diese Information Q_Dd_V als Kraftstoffeinspritzmengenregeldateninformation für die Zylinder, die sich im Ansaugtakt befinden, verwendet wird.

Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß, wenn der Nadelventilhubsensor 9 normal arbeitet, die Berechnung der Regeldaten für die Ausführung der Einzelzylinderregelung und ihre Ausgabe durch das Kennzeichen TF bestimmt werden, während wenn der Sensor 9 fehlerhaft ist, der Vergleich der Daten M_n mit den Daten M , die für die Einzelzylinderregelung auszuführende Zeitpunktsbestimmung ermöglicht. Ohne Rücksicht darauf, ob der Nadelventilhubsensor 9 fehlerfrei oder fehlerhaft arbeitet, kann daher stets eine geeignete Einzelzylinderregelung ausgeführt werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird als vorgegebener Bezugswert für die Gewinnung der Differential-Daten das Ausgangssignal des Zylinders verwendet, der sich auf "Verbrennungs-Betrieb" befindet, und zwar unmittelbar bevor der zu berücksichtigende Zylinder auf Verbrennungs-Betrieb übergeht. Der vorgegebene Bezugswert ist jedoch nicht auf

,W-

diese Maßnahme beschränkt, sondern kann auch beispielsweise bei der Auswshl der durchschnittlichen Maschinen-Drehzahl eingesetzt werden, die durch die Daten R für die durchschnittliche Drehzahl oder das Ausgangssignal eines bestimmten Zylinders angezeigt werden; der entsprechende Wert wird dann als vorgegebener Bezugswert für die Berechnung der Differential-Daten eingesetzt.

Claims (19)

1. SCHWABE · SANDMAIR-· MARX/ " " '·- ;
2. PATENTANWÄLTE · "
3. STUNTZSTRASSE 16 8000 MÜNCHEN 80 3 6" 09245
4. Anwaltsakte 34 868 X 19.
5. März 1986
6. Diesel Kiki Co., Ltd.
7. Tokyo / Japan
8. Vorrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehgeschwindigkeit einer Brennkraftmaschine
9. Patentansprüche
10. /TO
11. 11 ./Vorrichtung zum Regeln des Leerlaufbetriebs einer Brennkraft maschine, enthaltend eine geschlossene Regelschleife mit einer ersten Ausgabeeinrichtung zum Erzeugen von Durchschnittsdrehgeschwindigkeitsdaten, die die Durchschnittsdrehgeschwindigkeit einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine angeben, eine zweite Ausgabeeinrichtung zum Erzeugen von Solldrehgeschwindigkeitsdaten, die eine vorbestimmte Leerlaufsolldrehgeschwindigkeit der Maschine angeben, eine erste Recheneinrichtung, die auf die Durchschnittsdrehgeschwindigkeitsdaten und die Solldrehgeschwindigkeitsdaten anspricht, um erste Regeldaten zu erzeugen, die sich auf die der Maschine zuzuführende Kraftstoffmenge beziehen, . um die Leerlaufsol!drehgeschwindigkeit zu erhalten, eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der ersten Regeldaten, die die Verwendung des Regelsystems mit geschlossener Schleife für wenigstens die Proportional- und Integral-Regelung ermöglicht, und eine auf das Ausgangssignal von der Verarbeitungseinrichtung ansprechende Einrichtung zur Einstellung einer Drehgeschwindigkeitseinrichtung, so daß eine Regelung mit geschlosse-X / EK

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    - 2 ner Schleife für den Leerlauf der Maschinen-Drehzahl durchgeführt wird, die Vorrichtung enthalten:

    a) eine Detektoreinrichtung (7) zur Ermittlung der Betriebszeitpunkte der Maschine (3);

    b) eine erste Einrichtung (8), die auf den Ausgang der Detektoreinrichtung (7) anspricht, um erste Daten zu erzeugen, die sich auf die Ausgangsleistung der entsprechenden Zylinder (C₁ - C₄) der Maschine (3) beziehen;

    c) eine zweite Einrichtung (24,25), die auf die ersten Daten anspricht, um in ständiger Wiederholung für jeden der Zylinder (C. - C-) aufeinanderfolgend Differenzdaten zu berechnen und abzugeben, die auf die Differenz zwischen den Ausgangsleistungen der entsprechenden Zylinder (C₁ - C₄) und einen vorbestimmten Bezugswert (C₁) bezogen sind;

    d) eine zweite Recheneinrichtung (24), die auf die Differenzdaten anspricht, um zweite Regeldaten zu berechnen und abzugeben, die sich auf die Kraftstoffmenge beziehen, die zur Beseitigung von durch die Differenzdaten angegebenen Differenzen benötigt werden;

    e) eine Ausgaberegeleinrichtung (27), die auf den Ausgang der Detektoreinrichtung (7) anspricht, um die zweiten Regeldaten zu einem vorbestimmten Zeitpunkt abzugeben, bevor die Regelung der jedem der Zylinder (C₁ - C₄) zuzuführenden Kraftstoffmenge ausgeführt wird;

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    g) eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung der Zuführung der zweiten Regeldaten von der Ausgaberegeleinrichtung (27) der geschlossenen Regelschleife, um eine Ein/Aus-Regelung des Einzelzylinderregelbetriebes auszuführen; und

    h) eine Umschalteinrichtung (29) zum Umschalten wenigstens einer Regelkonstante in der Verarbeitungseinrichtung in Übereinstimmung mit dem Ein/Aus-Zustand des Einzelzylinderregelbetriebs.

    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung einen ersten Signalgenerator (7) zum Erzeugen eines ersten Impulses (AC) jedesmal dann, wenn die Kurbelwelle (4) der Maschine (3) vorbestimmte Bezugswinkelstellungen erreicht, einen zweiten Signalgenerator (9) zum Erzeugen von zweiten Impulsen (NLP₁) zu denen jeweils Kraftstoff in einen vorbestimmten Zylinder der Maschine (3) eingespritzt wird, und eine Datenausgabeeinrichtung (10) aufweist, die auf die ersten und zweiten Impulse (AC, NLP.) anspricht, um Unterscheidungsdaten (Di) zu erzeugen, in welchem Zylinder die Verbrennung stattfindet.

    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator (7) den ersten Impuls (AC) jedesmal dann erzeugt, wenn die Kolben der Maschine (3) ihren oberen Totpunkt (OT) erreichen.

    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

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    zeichnet, daß die Datenausgabeeinrichtung (10) einen Zähler aufweist, der durch die zweiten Impulse (NLP₁) rückgestellt wird und der die ersten Impulse (AC) zählt, wodurch Daten, die das Zählergebnis im Zähler zeigen, als Unterscheidungsdaten (Di) abgegeben werden.

    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung umfaßt: einen Signalgenerator (7) zum Erzeugen eines Zeitimpulses immer dann, wenn die Kurbelwelle (4) der Maschine (3) vorbestimmte Bezugswinkelpositionen erreicht, und eine Unterscheidungseinrichtung (90 - 99), die auf die Zeitimpulse (AC) anspricht, um relative Betriebszeitpunkte unter den Zylindern (C₁ - C-) auf der Basis der periodischen Interval länderungen bei der Erzeugung der Zeitimpulse aufgrund periodischer Änderungen der Augenblicksdrehgeschwindigkeit > der Maschine (3) zu unterscheiden.

    ■* 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterscheidungseinrichtung enthält: eine Einrichtung (90 - 93), die auf die Zeitimpulse (AC) anspricht und einen ersten Impulssignalzug (Pa1) erzeugt, indem die Zeitimpulse voneinander abgeleitet werden, und einen zweiten Impulssignalzug (Pa2) durch die restlichen Zeitpimpulse erzeugt, eine Unterscheidungseinrichtung (99), die auf die ersten und zweiten Impulssignalzüge (Pa1, Pa2) anspricht, um zu ermitteln, welcher Impulssignalzug für die Angabe des Verdichtung-OT-Zeitpunktes dient, eine Auswahleinrichtung (100), die auf die Entscheidung in der Unterscheidungseinrichtung (99) anspricht, um einen gewünschten Impulssignalzug auszuwählen, und einen ein n-Vorwärtszähler (101), wobei η gleich der Zahl der Zylinder der Maschine ist, um die Impulse des durch die Auswähleinrichtung (100) ausgewählten Impulssignalzugs zu zählen, wodurch die von

    dem n-Vorwärtszähler (101) erhaltene Dateninformation als die Unterscheidungsdateninformation geliefert wird.

    7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung enthält: einen ersten Signalgenerator (7) zum Erzeugen eines ersten Impulses (AC), wenn die Kurbelwelle (4) der Maschine (3) vorbestimmte Bezugswinkelpositionen erreicht, einen zweiten Signalgenerator (9) zum Erzeugen zweiter Impulse (NLP₁) immer dann, wenn Kraftstoff in einen vorbestimmten Zylinder (C₁ - C.) der Maschine (3) eingespritzt wird, eine erste Datenausgabeeinrichtung (10), die auf die ersten und zweiten Impulse anspricht, um eine Unterscheidungsdateninformation (Di) zu erzeugen, die angibt, welcher Zylinder sich im Verbrennungsvorgang befindet, eine zweite Datenausgabeeinrichtung (30), die auf die ersten Impulse (AC) zur Unterscheidung von relativen Betriebszeitpunkten unter den Zylindern (C₁ - C₄) auf der Grundlage der periodischen Intervalländerungen bei der Erzeugung der ersten Impulse (AC) aufgrund periodischer Änderungen der Augenblicksdrehgeschwindigkeit der Maschine, eine Störungsdetektoreinrichtung (31) zum Ermitteln, ob der zweite Signalgenerator (9) eine Fehlfunktion zeigt, eine Schalteinrichtung (SW), die auf den Ausgang der Stördetektoreinrichtung (31) anspricht, um entweder die Unterscheidungsdateninformation (Di), wenn keine Fehlfunktion im zweiten Signalgenerator (9) auftritt, oder das Ergebnis (Dj) der zweiten Datenausgabeeinrichtung (30) wenn eine Fehlfunktion in dem zweiten Signalgenerator (9) auftritt, auszuwählen.

    8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (8) Daten berechnet, die die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle (4) der Maschine (3) angeben, wenn jeder Zylinder in den Verbren-

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    nungsvorgang eintritt, und daß das Rechnungsergebnis als die erste Dateninformation (Nj_n) abgegeben wird.

    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (24,25) die Differenzdaten in Abhängigkeit von der ersten Dateninformation (N. ) auf der Grundlage der Differenz in der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle (4) der Maschine (3) zum Zeitpunkt des Verbrennungsvorgangs in jedem Zylinder berechnet.

    10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausgabeeinrichtung (12) die Sollgeschwindigkeitsdaten (N.) in Abhängigkeit von einem Signal berechnet, das den Betriebszustand der Maschine (3) angibt.

    11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung auf die Temperatur eines Kühlmittels für die Maschine anspricht und daß die zweite Regeldateninformation von der Ausgaberegeleinrichtung dem geschlossenen Regelsystem zugeführt wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels eine vorbestimmte Temperatur übersteigt.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzylinderregelung ausgeführt wird, wenn die Differenz zwischen der Leerlaufsollgeschwindigkeit und der Augenblicksgeschwindigkeit geringer als ein vorbestimmter Wert ist.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzylinderregelung ausgeführt wird, wenn die Differenz zwischen der Leerlaufsollgeschwin-

    digkeit und der herrschenden Leerlaufgeschwindigkeit kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeitdauer geringer als ein vorbestimmter Wert gewesen ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung eine Proportionalitätskonstante und/oder eine Integrationskonstante in Übereinstimmung mit dem Ein/Aus-Zustand der Einzelzylinderregelung ausführt.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalitätskonstante und die Integrationskonstante auf sehr kleine Werte umgeschaltet werden, wenn die Einzelzylinderregelung ausgeführt wird.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene * Bezugswert der durchschnittliche Drehzahlwert ist, der durch die Daten für die durchschnittliche Drehzahl angezeigt wird. *
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Bezugswert die Ausgangsleistung eines vorgegebenen Bezugszylinders ist.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Zylinder als vorgegebener Bezugszylinder ausgewählt wird.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder in dem die Verbrennung ausgeführt wird, kurz bevor die Verbrennung in dem Zylinder ausgeführt wird, für den die Differential-Daten berücksichtigt werden sollen, als vorgegebener Bezugszylinder ausgewählt wird.