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Dokumentenidentifikation DE4493595C2 03.04.1997
Titel Regelsystem für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge
Anmelder Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Hashimoto, Shoji, Tokio/Tokyo, JP;
Hashimoto, Toru, Tokio/Tokyo, JP;
Namiki, Koichi, Tokio/Tokyo, JP;
Matsumoto, Takuya, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Dr. A. v. Füner, Dipl.-Ing. D. Ebbinghaus, Dr. Ing. D. Finck, Dipl.-Ing. C. Hano, Patentanwälte, 81541 München
DE-Anmeldedatum 30.05.1994
DE-Aktenzeichen 4493595
WO-Anmeldetag 30.05.1994
PCT-Aktenzeichen JP9400854
WO-Veröffentlichungsnummer 9428295
WO-Veröffentlichungsdatum 08.12.1994
Date of publication of WO application in German translation 01.06.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse F02D 41/08
IPC-Nebenklasse F02D 41/14   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es wurden bereits Techniken zur genauen Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Motors entsprechend der Drehzahl und der Temperatur des Motors und den Betriebszuständen zugeordneter Zusatzeinrichtungen vorgeschlagen, die an dem Motor angebracht sind, wie zum Beispiel einer Klimaanlage und einer Servolenkung, wobei ein Leerlaufdrehzahlregelventil [nachstehend als "ISC (Leerlaufdrehzahlregel)-Ventil" bezeichnet] in einer Drosselbypassleitung angeordnet wird und die Öffnung des ISC- Ventils auf der Grundlage von Signalen geregelt wird, die die jeweiligen Betriebszustände anzeigen.

Gemäß einer solchen Technik werden Sollöffnungen (oder Sollmotordrehzahlen), die jeweiligen Motordrehzahlen entsprechen, im voraus gesetzt. Das ISC-Ventil wird zunächst auf eine Sollöffnung (oder auf eine Öffnung, die die Regelung der Motordrehzahl auf eine Sollmotordrehzahl ermöglicht) geregelt. Wenn ein Belastungswechsel der Klimaanlage oder dergleichen auftritt, wird die Öffnung des ISC-Ventils in einem Ausmaß weitergesteuert, das der Art des Belastungswechsels entspricht, so daß jede Veränderung der Motordrehzahl aufgrund der Änderung in der Belastung kompensiert werden kann.

Bei dieser Technik ist das ISC-Ventil so konstruiert, daß die angesaugte Luftmenge in einem weiten Bereich gesetzt werden kann, vom Setzen einer großen Luftmenge angesaugter Luft, die zum Zeitpunkt eines kalten Maschinenzustands erforderlich ist, bis zu dem Setzen einer kleinen angesaugten Luftmenge, die während eines warmen Motorzustands benötigt wird, da ein großer Unterschied zwischen der während eines kalten Motorzustands durch eine Drosselbypassleitung anzusaugenden Luftmenge und der während eines warmen Motorzustands durch die Drosselbypassleitung anzusaugenden Luftmenge besteht. Die oben genannte Technik bringt deshalb das Problem mit sich, daß die Leerlaufdrehzahl während eines warmen Zustands höher ist als erforderlich, wenn irgendeine Störung an dem ISC-Ventil oder seinem Treiberkreis oder dergleichen auftritt und das ISC- Ventil daher während des kalten Zustands auf die Einstellung für die große Menge anzusaugender Luft fest eingestellt ist.

Wie es in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. SAO 64-87843 oder dergleichen offenbart ist, wurde dementsprechend eine Technik vorgeschlagen, nach der ein Ventilelement (Begrenzer), der in Ansprechung auf die Motortemperatur arbeitet, in der Bypassleitung in Reihe mit dem ISC-Ventil angeordnet wird, so daß besonders während eines warmen Zustands die maximale Menge der während des warmen Zustands angesaugten und durch die Bypassleitung strömenden Luft begrenzt wird, um einen unnötigen Anstieg der Leerlaufdrehzahl zu verhindern.

Die Anordnung eines solchen Begrenzers in der Bypassleitung bringt jedoch das Problem mit sich, daß die auf diese Weise geregelte Strömungsrate von der Öffnung des Begrenzers beeinflußt wird, wie es beispielsweise besonders in Fig. 11 gezeigt ist, wenn die Öffnung des ISC-Ventils relativ groß ist.

Genauer gesagt ist beispielsweise der Zustand, in dem die Motortemperatur relativ gering ist (in diesem Fall ist die maximale Bypassströmungsrate durch den Begrenzer relativ hoch) und die meisten der Zusatzeinrichtungen des Motors nicht betrieben sind (Zustand A), und der Zustand zu berücksichtigen, in dem die Motortemperatur relativ hoch ist (in diesem Fall ist die maximale Bypassströmungsrate durch den Begrenzer relativ gering) und die meisten Zusatzeinrichtungen außer einer speziellen Zusatzeinrichtung betrieben werden (Zustand B). Es ist anzunehmen, daß die Öffnung des ISC-Ventils in jedem der Zustände in einem relativ großen Öffnungsbereich im wesentlichen gleich ist.

Es ist außerdem anzunehmen, daß der Betrieb der speziellen Zusatzeinrichtung vor diesem Zustand gestartet wurde und die Öffnung des ISC-Ventils um ein Ausmaß vergrößert wurde, das der Zusatzeinrichtung in beiden Zuständen entsprechend zuvor gesetzt wurde. Obwohl die Öffnung sowohl in dem Zustand A als auch in dem Zustand B um das gleiche Ausmaß vergrößert wurde, ist der Einfluß des Begrenzers im dem Zustand A geringer, so daß die anzusaugende Luftmenge in einem größeren Ausmaß erhöht wird, wohingegen der Einfluß des Begrenzers in dem Zustand B relativ größer ist, so daß die zuzuführende Luftmenge um ein geringeres Ausmaß erhöht wird. Folglich wird die Erhöhung der zur Kompensation der Belastung dienenden Luftmenge trotz Auftretens der gleichen Belastung durch die gleiche Zusatzeinrichtung in beiden Zuständen durch die Motortemperatur beeinflußt und wird daher nicht in dem gleichen Ausmaß durchgeführt.

Außerdem ist die oben genannte Situation unter der gleichen Temperaturbedingung zu betrachten. Der Einfluß durch den Begrenzer ist gering, wenn die Öffnung des ISC-Ventils relativ klein ist, der Einfluß des Begrenzers auf die Begrenzung wird jedoch größer, wenn die oben genannte Öffnung relativ groß wird. Auch hier besteht das Problem, daß die anzusaugende Luft nicht präzise in einer Menge erhalten werden kann, die entsprechend der Höhe des Einflusses des Begrenzers auf der Basis der Öffnung des ISC-Ventils inhärent erforderlich ist, wenn die Änderung der Öffnung des ISC-Ventils einfach auf einen festen Wert gesetzt wird, der einer Änderung in einem bestimmten Betriebszustand entspricht, wie es für eine Änderung des Betriebs der Zusatzeinrichtung typisch ist.

Bei einem gattungsgemäßen Regelsystem, das in der DE 39 90 872 C2 beschrieben ist, wird ein erstes Regelventil verwendet, das von einem Schrittmotor eines Leerlaufdrehzahlregelsystems auf einen vorher bestimmten Wert geöffnet wird, wenn bei einem Temperatursensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur des Motors ein Fehler auftritt.

Ein als zweites Regelventil dienendes schnelles Leerlaufventil, das sich abhängig von der Kühlmitteltemperatur öffnet oder schließt, ist parallel zu dem ersten Regelventil in einer Bypassleitung angeordnet. Das zweite Regelventil kann daher nicht die maximale Luftmenge begrenzen, die durch das Leerlausdrehzahlregelsystem strömt.

Wenn das erste Regelventil in vollkommen offener Stellung versagt, wird die durch das Leerlaufdrehzahlregelsystem strömende Luftmenge so groß, daß die Leerlaufdrehzahl über einen erforderlichen Wert hinaus ansteigt.

Außerdem wird durch die Öffnung des zweiten Regelventils die durch das erste Regelventil strömende Luftmenge nicht beeinflußt.

In der DE 40 06 294 A1 ist eine Leerlaufdrehzahlregelventil beschrieben, das einen Schrittmotor aufweist, bei dem mehrere Schritte nicht in linearer Beziehung zur eingesaugten Luftmenge sind. Eine Erhöhung oder Verringerung der Schritte bei einer Lastveränderung, zum Beispiel beim Einschalten einer Klimaanlage, wird abhängig von der Öffnung eines als erstes Regelventil dienenden Ansaugsteuerventils korrigiert, um die nichtlineare Ventilöffnungscharakteristik des ersten Regelventils zu kompensieren, damit immer eine geeignete Menge eines Luft-/Kraftstoffgemisches in die Verbrennungskammer strömen kann. Eine Begrenzungseinrichtung für die Ansaugluftmenge ist bei diesem Leerlaufdrehzahlregelsystem nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem für die in einem Motor anzusaugende Luftmenge zu schaffen, das es ermöglicht, die angesaugte Luftmenge zur Kompensation einer Belastung ohne Einfluß durch die Motortemperatur unabhängig zu ändern und auf einem erforderlichen Wert zu halten.

Diese Aufgabe wird durch ein Regelsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Regelsystems sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 8.

Bei dem erfindungsgemäßen Regelsystem für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge werden einem Betriebszustand eines Motors entsprechende Öffnungswerte durch die Sollöffnungs- Setzeinrichtung aus der Speichereinrichtung gelesen. Nach dem Setzen der Öffnungswerte als Sollöffnung für das erste Regelventil wird eine Korrektur der Öffnungswerte (der Sollöffnung für das erste Regelventil) auf der Basis wenigstens der Information über den Temperaturzustand des Motors oder einer Information über die Öffnung des ersten Regelventils durchgeführt. Die Öffnung des ersten Regelventils wird dann durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung auf die Sollöffnung geregelt, die durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung gesetzt worden ist.

Außerdem macht es die Speicherung der ersten Öffnungswerte für den warmen Zustand des Motors und der zweiten Öffnungswerte, die Betriebszuständen einer Zusatzeinrichtung des Motors entsprechen, in der Speichereinrichtung möglich, nach dem Setzen einer Sollöffnung des ersten Regelventils durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung mittels der ersten Setzeinrichtung eine Probesollöffnung auf der Basis sowohl der ersten Öffnungswerte als auch der zweiten Öffnungswerte zu setzen und dann eine Korrektur der Probeöffnung durch die zweite Setzeinrichtung auf der Basis wenigstens der Information über den Temperaturzustand des Motors oder der Information über die Öffnung des ersten Regelventils durchzuführen und daher die Sollöffnung zu setzen.

Die Speicherung der einer Differenz zwischen einer Motordrehzahl und einer Sollmotordrehzahl entsprechenden Öffnungswerte in der Speichereinrichtung macht es möglich, - nach dem Setzen einer Sollöffnung des ersten Regelventils durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung - eine Probesollöffnung durch die erste Setzeinrichtung auf der Basis sowohl einer anderen Probesollöffnung, die unmittelbar vorher gesetzt wurde, als auch der Öffnungswerte zu setzen und dann eine Korrektur der Probesollöffnung durch die zweite Setzeinrichtung auf der Basis wenigstens der Information über den Temperaturzustand des Motors oder der Information über die Öffnung des ersten Regelventils durchzuführen und daher die Sollöffnung zu setzen.

In der Sollöffnungs-Setzeinrichtung kann die Korrektur der Sollöffnung auf der Basis sowohl der Information über den Temperaturzustand des Motors als auch der Information über die Öffnung des ersten Regelventils durchgeführt werden.

Die Speicherung der Korrekturkoeffizienten für die Korrektur der Sollöffnung in der Speichereinrichtung, wobei die Koeffizienten wenigsten einer Information über die Temperaturzustände des Motors oder einer Information über die Öffnungen des ersten Regelventils entsprechen (und optional kleiner werden, wenn sich die Temperatur des Motors verringert oder die Öffnung des ersten Regelventils erhöht), ermöglicht es, - nach Durchführung einer Korrektur der Sollöffnung des ersten Regelventils durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung - von der Speichereinrichtung den Korrekturkoeffizienten zu erhalten, der wenigstens der Information über einen Temperaturzustand des Motors oder einer Information über eine Öffnung des ersten Regelventils entspricht, und dann die Sollöffnung mit dem so erhaltenen Korrekturkoeffizienten zu multiplizieren, wodurch die Korrektur der Sollöffnung durchgeführt werden kann.

Die Speicherung der Korrekturkoeffizienten für die Korrektur der Sollöffnung als Kennlinie in der Speichereinrichtung, wobei die Koeffizienten der Information über den Temperaturzustand des Motors und der Information über die Öffnung des ersten Regelventils entsprechen (und optional kleiner werden, wenn sich die Temperatur des Motors verringert oder sich die Öffnung des ersten Regelventils erhöht), ermöglicht es, - nach Durchführung einer Korrektur der Sollöffnung des ersten Regelventils durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung - den Korrekturkoeffizienten, der der Information über den Temperaturzustand des Motors und der Information über die Öffnung des ersten Regelventils entspricht, aus der Kennlinie in der Speichereinrichtung zu erhalten und dann den so erhaltenen Korrekturkoeffizienten mit der Sollöffnung zu multiplizieren, wodurch die Korrektur der Sollöffnung durchgeführt werden kann.

Bei dem Steuersystem dieser Erfindung für die in den Motor anzusaugende Luftmenge ist das System mit der Einrichtung zur Speicherung der Öffnungswerte des ersten Regelventils versehen, wobei die Öffnungswerte im voraus entsprechend eines Betriebszustands des Motors (des Temperaturzustands des Motors, der Motordrehzahl oder dem Betriebszustand einer Zusatzeinrichtung) gesetzt wurden. Durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung wird der Betriebszustand des Motors erfaßt, die dem Betriebszustand entsprechenden Öffnungswerte aus der Speichereinrichtung erhalten und dann die Probesollöffnung für das erste Regelventil gesetzt. Die Probesollöffnung wird danach auf der Basis wenigstens der Information über den Betriebszustand des Motors oder der Information über die Öffnung des ersten Regelventils korrigiert. Das Regelsystem hat deshalb den Vorteil, daß eine Änderung der anzusaugenden Luftmenge zur Kompensation einer Belastung unabhängig bewirkt werden kann, ohne von der Temperatur des Motors beeinflußt zu werden, und die angesaugte Luft kann auf der Basis der Öffnung des ersten Regelventils der Höhe des Einflusses durch das zweite Regelventil entsprechend in einer genauen, inhärent erforderlichen Menge erhalten werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das als eine Ausführungsform der Erfindung ein Regelsystem einer Regeleinrichtung für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge zeigt;

Fig. 2 ist ein Hardwareblockdiagramm des Regelsystems für die Vorrichtung gemäß der Ausführungsform;

Fig. 3 ist ein Diagramm des Gesamtaufbaus, das ein Motorsystem zeigt, an dem die Vorrichtung gemäß der Ausführungsform angebracht ist;

Fig. 4 ist eine Querschnittszeichnung, die schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlsteuerung (ISC) in der vorliegenden Ausführungsform zeigt;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Art der Regelung durch die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform beschreibt;

Fig. 6 ist ein Diagramm, das Öffnungswerte zeigt, die Differenzen zwischen Motordrehzahlen und Sollmotordrehzahlen entsprechen, wobei die Öffnungswerte bei der vorliegenden Ausführungsform nach einer NFB-Regelung verwendet werden;

Fig. 7 ist ein Diagramm, das die ersten Öffnungswerte zeigt, die Temperaturzuständen des Motors entsprechen, wobei die ersten Öffnungswerte bei der vorliegenden Ausführungsform nach einer PFB-Regelung verwendet werden;

Fig. 8 ist ein Diagramm, das einer Information über Temperaturzustände des Motors entsprechende Korrekturkoeffizienten zeigt, wobei die Korrekturkoeffizienten bei der vorliegenden Ausführungsform nach einer PFB-Regelung verwendet werden;

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung einer Tabelle von Korrekturkoeffizienten, die einer Information über Betriebszustände des Motors und einer Information über Öffnungen eines STEM-Ventils bei der vorliegenden Ausführungsform entsprechen;

Fig. 10 ist ein Diagramm, das einen vorteilhaften Effekt beschreibt, der durch die Korrektur einer Probesollöffnung bei der vorliegenden Ausführungsform erreicht werden kann und

Fig. 11 ist ein Diagramm, das den Einfluß der Öffnung des ISC- Ventils (STM-Ventils) und den des Begrenzers auf die anzusaugenden Luftmenge zeigt, die ein Drosselventil umgeht.

Beste Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung

Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachstehend ein Regelsystem gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge beschrieben.

Ein Motorsystem eines Kraftfahrzeugs, bei dem das erfindungsgemäße System angewendet werden kann, kann wie in Fig. 3 gezeigt dargestellt werden. In Fig. 3 weist der Motor (Verbrennungskraftmaschine), der mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, einen Einlaßkanal 3 und einen Auslaßkanal 4 auf, die jeweils mit einer Verbrennungskammer 2 in Verbindung stehen. Die Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 3 und der Verbrennungskammer 2 wird durch ein Einlaßventil 5 gesteuert, während die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 4 und der Verbrennungskammer durch ein Auslaßventil 6 gesteuert wird.

Der Einlaßkanal 3 ist mit einem Luftfilter 7, einem Drosselventil 8 und einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil (Injektor) 9 versehen, die in Strömungsrichtung des Einlaßkanals 3 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Der Auslaßkanal 4 ist dahingegen mit einem katalytischen Umwandler zur Abgasreinigung (3-Wege-Katalysator) 10 und einem nicht gezeigten Auspufftopf (Geräuschdämpfer) versehen, die in Strömungsrichtung des Auslaßkanals 4 nacheinanderfolgend angeordnet sind. Außerdem ist der Einlaßkanal 3 mit einem Ausgleichsbehälter 3a versehen. Darüber hinaus ist das Drosselventil 8 mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) über einen Seilzug verbunden, so daß die Stellung des Drosselventils 8 entsprechend dem Hub des Gaspedals reguliert wird.

Wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist der Einlaßkanal 3 mit einer Bypassleitung 11 versehen, die sich das Drosselventil 8 umgehend erstreckt. In diese Bypassleitung 11 ist ein Schrittmotorventil (nachstehend als "STM-Ventil" bezeichnet; das erste Regelventil) 12 eingesetzt, das als ein ISC-Ventil wirkt.

Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, besteht das STM-Ventil 12 aus einem Ventilelement 12a, das mit einem Ventilsitzabschnitt 11a in Berührung gebracht werden kann, der stromaufwärts in der Bypassleitung 11 ausgebildet ist, einem Schrittmotor 12b zur Regelung der Stellung des Ventilelements 12a, und einer Feder 12c, die das Ventilelement 12a in eine solche Richtung vorspannt, daß das Ventilelement gegen den Ventilsitz 11a gedrückt wird (d. h. in einer solchen Richtung, daß die Bypassleitung 11 geschlossen wird).

Durch schrittweise Einstellung der Stellung des Ventilelements 12a (entsprechend der Anzahl von Schritten) relativ zu dem Ventilsitzabschnitt 11a (d. h. der Stellung relativ zu der horizontalen Richtung in der Zeichnung) durch den Schrittmotor 12b kann die Öffnung zwischen dem Ventilsitzabschnitt 11a und dem Ventilelement 12a, d. h. die Öffnung des STM-Ventils geregelt werden.

Durch Regelung der Öffnung des STM-Ventils 12 mittels einer ECU, die nachstehend beschrieben werden wird, kann dem Motor 1 während des Leerlaufs unabhängig von der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer Ansaugluft durch die Bypassleitung 11 zugeführt werden. Durch die Änderung ihrer Öffnung kann die durch die Drosselbypassleitung anzusaugende Luftmenge geregelt werden.

Außerdem ist in der Bypassleitung 11 ein Begrenzer (das zweite Regelventil) 13 so vorgesehen, daß der Begrenzer in Reihe mit dem STM-Ventil 12 angeordnet ist. Die Öffnung dieses Begrenzers 13 wird entsprechend dem Temperaturzustand des Motors 1 verändert und besteht, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, aus einem Ventilelement 13a, das mit einem Ventilsitzabschnitt 11b in Berührung gebracht werden kann, der stromabwärts in der Bypassleitung 11 ausgebildet ist, und einer Antriebseinheit 13b zur Einstellung der Stellung des Ventilelements 13a.

Die Antriebseinheit 13b des Begrenzers 13 besteht beispielsweise aus einem Wachs oder einem Bimetall. Sein Volumen oder seine Form verändert sich entsprechend dem Temperaturzustand des Motors 1, so daß die Position des Ventilelements 13a relativ zu dem Ventilsitzabschnitt 11b (d. h. der Position relativ zu der Horizontalrichtung in der Zeichnung) stufenlos eingestellt werden kann, um die Öffnung zwischen dem Ventilsitzabschnitt 11b und dem Ventilelement 13b, d. h. der Öffnung des Begrenzers 13 zu regeln.

Um einen äußeren Umfangsabschnitt der Antriebseinheit 13b des Begrenzers 13 wird ein Kühlmittel 14 des Motors sehr nahe an den äußeren Umfangsabschnitt eingeführt, so daß die Antriebseinheit 13b unter dem Einfluß der Temperatur des Kühlmittels 14 betrieben wird, das den Temperaturzustand des Motors 1 darstellt. Als Begrenzer 13 kann ein Absperrventil mit Bimetall als besonderes Beispiel verwendet werden.

Die Öffnung des Begrenzers 13, d. h. die Position des Ventilelements 13a wird durch die Antriebseinheit 13b so geregelt, daß das Ventilelement beispielsweise bei -30°C voll geöffnet ist (d. h. in die am meisten geöffnete Position gebracht worden ist), wenn der Temperaturzustand des Motors (die Temperatur des Kühlmittels 14) gering ist, jedoch beispielsweise bei +40°C vollkommen geschlossen ist (d. h. in eine am meisten geschlossene Stellung gebracht worden ist, in der das Ventilelement nicht vollkommen geschlossen ist und immer noch etwas Einlaßluft durch die Bypassleitung 11 strömen kann), wenn der Temperaturzustand des Motors 1 hoch ist. Diese Regelung der Öffnung des Begrenzers 13 wird durch die Antriebseinheit 13b völlig unabhängig von der untenstehend beschriebenen Regelung der Öffnung des STM-Ventils durch die ECU durchgeführt.

Durch den oben beschriebenen Begrenzer 13 wird die maximale Ansaugluftmenge, die durch die Bypassleitung 11 während eines warmen Zustands strömen kann, begrenzt, wodurch ein unnötig hoher Anstieg der Leerlaufdrehzahl während des warmen Zustands vermieden werden kann.

In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 15 einen Kraftstoffdruckregulator. Dieser Kraftstoffdruckregulator wird ansprechend auf einen Unterdruck in dem Einlaßkanal 3 betätigt, um die Kraftstoffmenge zu steuern, die von einer nicht gezeigten Kraftstoffpumpe zu einem nicht gezeigten Kraftstofftank zurückgeführt wird, so daß der Druck des aus dem Injektor 9 eingespritzten Kraftstoffs geregelt werden kann.

Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus wird Luft - die durch den Luftfilter 7 entsprechend der Öffnung des Drosselventils 8 und auch der Öffnungen des STM-Ventils 12 und des Begrenzers 13 angesaugt wird - mit Kraftstoffaus dem Injektor 9 in einer Einlaßsammelleitung gemischt, um ein geeignetes Luft/Kraftstoffverhältnis zu erhalten. Durch Betätigung der Zündkerze 16 zu einem passenden Zündzeitpunkt innerhalb der Verbrennungskammer 2 wird das sich ergebende Luft/Kraftstoffgemisch gezündet, so daß ein Motordrehmoment erzeugt wird. Das Luft/Kraftstoffgemisch wird dann als Abgas in den Auslaßkanal 4befördert und nach einer Reinigung der drei giftigen Komponenten CO, HC und NOx in dem Abgas durch den katalytischen Konverter 10 geräuschgedämpft und dann in die Umgebungsatmosphäre freigegeben.

Zur Regelung des Betriebszustands des Motors 1 sind verschiedene Sensoren angeordnet. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist zunächst ein Abschnitt, an dem Ansaugluft nach dem Luftfilter 7 in den Einlaßkanal 3 strömt, mit einem Luftströmungssensor (Sensor für die angesaugte Luftmenge) 17 zur Erfassung der Menge der angesaugten Luft aus einer Karmanwirbelinformation, ein Einlaßlufttemperatursensor 18 zur Erfassung der Temperatur der Einlaßluft und ein Atmosphärendrucksensor 19 zur Erfassung des Atmosphärendrucks vorgesehen.

An der Stelle der Anordnung des Drosselventils 8 in dem Einlaßkanal 3 sind ein Drosselstellungssensor 20 in Form eines Potentiometers zur Erfassung der Position des Drosselventils 8 als auch ein Leerlaufschalter 21 zur mechanischen Erfassung eines vollkommen geschlossenen Zustands des Drosselventils 8 (d. h. eines Leerlaufzustands) aus der Position des Drosselventils 8 vorgesehen.

Auf der Seite des Auslaßkanals 4 ist dahingegen ein Sauerstoffkonzentrationssensor (nachstehend einfach als "O&sub2;-Sensor" bezeichnet) 22 zur Erfassung der Konzentration von Sauerstoff (O&sub2;-Konzentration) in dem Abgas stromaufwärts des katalytischen Konverters 10 angeordnet. Andere Sensoren umfassen einen Kühlmitteltemperatursensor 23 zur Erfassung der Temperatur des Kühlmittels 14 des Motors 1, einen Kurbelwinkelsensor 24 zur Erfassung eines Kurbelwinkels (der auch als Drehzahlsensor zur Erfassung einer Motordrehzahl Ne dienen kann) etc.

Die Erfassungssignale von diesen Sensoren und dem Schalter werden an eine elektronische Steuereinheit (ECU) 25 eingegeben, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Der Hardwareaufbau der ECU 25 kann wie in Fig. 2 gezeigt dargestellt werden. Als Hauptkomponente der ECU 25 ist eine CPU (Prozessor) 26 vorgesehen. Der CPU 26 werden Erfassungssignale von dem Ansauglufttemperatursensor 18, dem Atmosphärendrucksensor 19, dem Drosselstellungssensor 20, dem O&sub2;- Sensor 22 und dem Kühlmitteltemperatursensor 23 über eine Eingangsschnittstelle 28 und einen Analog/Digital-Wandler 29 eingegeben.

Über ein Eingangsinterface 35 werden Erfassungssignale von dem Luftströmungssensor 17, dem Leerlaufschalter 21, dem Kurbelwinkelsensor 24, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 und dergleichen, und Ein/Aussignale von einem Klimaanlagenschalter 31, einem Servolenkungsschalter 32, Stromverbraucherschaltern (Schaltern von Nebellampen, Scheinwerfern und dergleichen) 33, einem Zündschalter (Schlüsselschalter) 34 und dergleichen eingegeben.

Über eine Buslinie tauscht die CPU 26 außerdem Daten mit einem ROM (Speichereinrichtung) 36, in dem verschiedene Daten, die nachstehend anhand der Fig. 6 bis 10 beschrieben werden, zusammen mit Programmdaten und Festwertdaten gespeichert sind, und außerdem mit einem RAM 37, das aktualisiert wird, d. h. fortlaufend überschrieben wird, und außerdem mit einem batteriegestützten RAM 38 aus, dessen gespeicherter Inhalt solange behalten wird, wie es mit einer Batterie verbunden ist.

Die Daten in der RAM 37 werden gelöscht und zurückgesetzt, wenn der Zündschalter 34 abgeschaltet wird.

Als Folge der Berechnung durch die CPU 26 gibt die ECU 25 Ausgangssignale zur Steuerung des Betriebszustands des Motors 1 und der Zustände der verschiedenen Zusatzeinrichtungen und dergleichen aus, z. B. verschiedene Steuersignale, wie ein Kraftstoffeinspritzsteuersignal, ein Leerlaufdrehzahlsteuersignal, ein Klimaanlagensteuersignal, ein Kraftstoffpumpensteuersignal, ein Zündzeitpunktsteuersignal, ein Signal zum Anschalten einer Motorprüflampe und ein Signal zum Anschalten einer Alarmlampe.

Von diesen Steuersignalen wird das Kraftstoffeinspritzsteuersignal (Luft/Kraftstoffverhältnissteuersignal) von der CPU 26 über einen Injektorsolenoidtreiber 39 an ein Injektorsolenoid 9a (genauer gesagt einen Transistor für das Injektorsolenoid 9a) ausgegeben, der für eine Betätigung des Injetors 9 angeordnet ist. Außerdem wird das Zündzeitpunktsteuersignal über einen Zündspulentreiber 40 von der CPU 26 an einen Leistungstransistor 39 ausgegeben, so daß einzelne Zündkerzen 16 nacheinander dazu gebracht werden, Zündfunken mittels des Leistungstransistors 41, einer Zündspule 42 und eines Verteilers 43 zu erzeugen. Außerdem wird das ISC-Steuersignal von der CPU 26 an den Schrittmotor 12b des STM-Ventils 12 über einen ISC- Treiber (der in Fig. 1 als Ventilöffnungs-Setzeinrichtung wirkt, die nachstehend beschrieben wird) 44 ausgegeben.

Zur Regelung der Leerlaufdrehzahl während des Leerlaufs ist die ECU 25, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, mit einer Sollöffnungs-Setzeinrichtung für eine Drehzahlregelung (NFB) und außerdem mit einer Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 für eine Stellungsregelung (PFB) versehen.

Außerdem speichert die bei dieser Ausführungsform verwendete ROM 36 Anfangssetzwerte für die Öffnung des STM-Ventils 12, wobei die Anfangssetzwerte für die Öffnung vorher entsprechend den Betriebszuständen des Motors 1 gesetzt wurden, und außerdem Korrekturwerte (Korrekturkoeffizienten k), die nach einer Korrektur der Sollöffnungen in den Sollöffnungs-Setzeinrichtungen 45, 46 verwendet werden, und speichert beispielsweise die unten beschriebenen Daten 1 bis 4 oder dergleichen in Form von Funktionen oder einer Kennlinie oder einer Tabelle.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind alle Öffnungswerte für das STM-Ventil 12 in Form einer entsprechenden Anzahl von Antriebsschritten des Schrittmotors 12b gesetzt.

  • 1. Als Daten für eine Verwendung nach einer NFB-Regelung, beispielsweise öffnungswerte (korrigierte Positionen) ΔP, die Drehzahldifferenzen ΔNe zwischen Motordrehzahlen Ne (die durch den Kurbelwinkelsensor 24 erfaßt werden) und Sollmotordrehzahlen NeOBJ entsprechen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.
  • 2. Als Daten für eine Verwendung nach einer PFB-Regelung, beispielsweise erste öffnungswerte (Basisöffnungswerte nach einer PFB-Regelung) PBASE, die Temperaturzuständen des Motors 1 (d. h. Kühlmitteltemperaturen, die durch den Kühlmitteltemperatursensor 23 erfaßt werden) entsprechen, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.
  • 3. Als Daten für eine Verwendung nach einer PFB-Regelung, beispielsweise zweite Öffnungswerte, die Operationszuständen verschiedener Zusatzeinrichtungen des Motors 1 entsprechen (bei der vorliegenden Ausführungsform korrigierte Öffnungswerte PAC, die Betriebsarten der Klimaanlage entsprechen, korrigierte Öffnungswerte PPS, die Betriebszuständen der Servolenkung entsprechen, und korrigierte Öffnungswerte PEL, die Betriebszuständen von Stromverbrauchern entsprechen).
  • 4. Als Korrekturwerte (Korrekturkoeffizienten k, die mit Probesollöffnungen multipliziert werden, die nachstehend beschrieben werden) zur Verwendung nach einer Korrektur von Sollöffnungen in den Sollöffnungs-Setzeinrichtungen 45, 46 beispielsweise Korrekturkoeffizienten k, die einer Information über die Temperaturzustände des Motors entsprechen (d. h. Kühlmitteltemperaturen, die durch den Kühlmitteltemperatursensor 23 erfaßt werden), wie es in Fig. 8 gezeigt ist (d. h. die auf 0,5 gesetzt werden, wenn die Kühlmitteltemperatur -30°C beträgt, bis zu einer Temperatur von +40°C linear größer werden und bei +40°C und höher auf 1,0 gesetzt werden), oder Korrekturkoeffizienten k, die einer Information über Temperaturzustände des Motors und einer Information über Öffnungen des STM- Ventils 12 entsprechen (d. h. Probesollöffnungen POBJ(t) oder POBJ, die nachtstehend beschrieben werden), wie es in Fig. 9 gezeigt ist [d. h. die kleiner gesetzt werden, wenn die Kühlmitteltemperatur geringer wird oder die tatsächliche Öffnungen (Anzahl der Schritte) des STM-Ventils 12 größer wird, wobei das Minimum 0,5 und das Maximum 1,0 beträgt].


Die oben beschriebenen Öffnungswerte werden entsprechend einem Zeitpunkt gesetzt, an dem die Temperatur des Kühlmittels 14 hoch ist (beispielsweise +40°C) und der Begrenzer 13 am meisten geschlossen ist.

Auf der anderen Seite speichert der bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete RAM 37 beispielsweise eine Sollmotordrehzahl NeOBJ, die nach dem Lesen der oben beschriebenen Öffnungswerte (1) benötigt wird und eine Information über eine Öffnung des STM-Ventils 12 (d. h. den unmittelbar vorher durch eine erste Setzeinrichtung 45 gesetzten Wert POBJ(t-1), die nach einer Berechnung einer Probesollöffnung POBJ(1) in der ersten Setzeinrichtung 45a der NFB-Öffnungssetzeinrichtung 45b erforderlich ist, wie es nachstehend beschrieben wird. Die Sollmotordrehzahl NeOBJ kann-in dem ROM 36 gespeichert werden.

Die NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 und die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 werden betrieben, wenn sich der Motor 1 in einem Leerlaufzustand befindet (d. h. wenn der Leerlaufschalter 21 auf EIN steht). Sie erhalten von dem ROM 36 Öffnungswerte, die dem Betriebszustand des Motors 1 entsprechen (d. h. eine Information, die von den Schaltern 31 bis 33 und den Sensoren 20, 23, 24 erhalten wird) und setzen eine Probesollöffnung POBJ des STM-Ventils 12. Sie erhalten außerdem einen Korrekturkoeffizienten k von dem ROM 36 auf der Basis wenigstens einer Information über den Zustand der Temperatur des Motors 1 von dem Kühlmittelsensor 23 oder einer Information über eine Öffnung des STM-Ventils 12, korrigieren die Probesollöffnung POBJ durch den Korrekturkoeffizienten k und setzen deshalb eine aktuelle Sollöffnung PACT.

Die NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 arbeitet hier während des Leerlaufs im Stillstand und führt eine Regelung der Öffnung des STM-Ventils 12 so durch, daß die Drehzahl Ne des Motors 1 auf die Sollmotordrehzahl NeOBJ geregelt wird, die im RAM 37 gespeichert ist. Die NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung besteht aus der ersten Setzeinrichtung 45A und einer zweiten Setzeinrichtung 45B.

Die erste Setzeinrichtung 45A liest aus dem RAM 37 die Probesollöffnung POBJ(t-1), die unmittelbar vorher gesetzt wurde, und liest außerdem aus dem ROM 36 den Öffnungswert ΔP, der der Drehzahldifferenz ΔNe zwischen der durch den Kurbelwinkelsensor 24 erfaßten Motordrehzahl Ne und der Sollmotordrehzahl NeOBJ entspricht, die in dem RAM 37 gespeichert ist. Auf der Basis der Probesollöffnung POBJ(t-1) als auch des Öffnungswertes ΔP setzt die erste Setzeinrichtung die Probeöffnung POBJ(t) = POBJ(t-1) + ΔP).

Außerdem liest die zweite Setzeinrichtung 45B aus dem ROM 36 den Korrekturkoeffizienten k, der wenigstens der Information über den Zustand der Temperatur des Motors 1 von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 oder der Information über die Öffnung des STM-Ventils 12 von dem RAM 37 entspricht, multipliziert die Probesollöffnung POBJ(t), die durch die erste Setzeinrichtung 45A gesetzt wurde, mit dem Korrekturkoeffizienten k, um die Probesollöffnung POBJ(t) zu korrigieren, und setzt den so korrigierten Wert als aktuelle Sollöffnung PACT (= k·POBJ(t)).

Die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 arbeitet dahingegen während des Leerlaufs im Fahrbetrieb und außerdem während des Betriebs einer oder mehrerer der Zusatzeinrichtungen während des Leerlaufs. Um eine hohe Verläßlichkeit zu erhalten, führt die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung eine Direktsteuerung (tatsächlich eine Steuerung mit offener Schleife) bezüglich der Öffnung (Stellung, der Anzahl der Schritte) des STM-Ventils 12 aus. Die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung besteht aus einer ersten Setzeinrichtung 46A und einer zweiten Setzeinrichtung 46B.

Die erste Setzeinrichtung 46A liest aus dem ROM 36 den ersten Öffnungswert PBASE, der dem von dem Kühlmittelsensor 23 erhaltenen Temperaturzustand des Motors 1 entspricht, und liest außerdem die zweiten Öffnungswerte PAC, PPS, PEL, die den Betriebszuständen der verschiedenen Zusatzeinrichtungen des Motors 1 entsprechen, wobei die zweiten Öffnungswerte als Ein/Aus-Signale von den Schaltern 31-33 erhalten werden, und setzt die Probesollöffnung POBJ durch Verwendung (Addierung) aller dieser Werte.

Die zweite Setzeinrichtung 46B liest dahingegen wie die oben beschriebene zweite Setzeinrichtung 45B den Korrekturkoeffizienten k aus dem ROM 36, der wenigstens der Information über den Betriebszustand des Motors 1 von dem Kühlmittelsensor 23 oder der Information über die Öffnung des STM-Ventils 12 von dem RAM 37 entspricht, multipliziert die Probesollöffnung POBJ, die durch die erste Setzeinrichtung 46A gesetzt wurde, mit dem Korrekturkoeffizienten k, um die Probesollöffnung POBJ zu korrigieren, und setzt den so korrigierten Wert als aktuelle Sollöffnung PACT (= k·POBJ).

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der ISC-Treiber 44 so ausgelegt, daß er als Ventilöffnung-Setzeinrichtung zur Steuerung der Öffnung des STM-Ventils auf die aktuelle Sollöffnung PACT dient, die durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtungen 45 oder 46 gesetzt wurde.

Die Probesollöffnung POBJ(t), die durch die erste Setzeinrichtung 45A in der NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 gesetzt wurde, wird in dem RAM 37 gespeichert, so daß sie als Probesollöffnung POBJ(t-1) verwendet werden kann, die unmittelbar vorher gesetzt wurde und nach dem Setzen der nächsten Probesollöffnung POBJ(t) benötigt wird.

Als nächstes wird die Leerlaufdrehzahlsteuerung durch das wie oben beschrieben aufgebaute System dieser Ausführungsform mittels des Fließdiagramms von Fig. 5 beschrieben.

Die Leerlaufdrehzahlregelung, die entsprechend den Vorgängen in Fig. 5 durchgeführt wird, wird nach Erfassung eines EIN- Zustands des Leerlaufdrehzahlschalters 21 und außerdem eines Leerlaufzustands des Motors 1 gestartet. Als erstes wird in der CPU 26 der ECU 25 eine Information über den Betriebszustand des Motors 1, beispielsweise eine Motordrehzahl Ne von dem Kurbelwinkelsensor 24, eine Kühlmitteltemperatur von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 (eine Information über den Zustand der Temperatur des Motors 1), eine Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 und Ein/Aus-Signale von den Schaltern 31 bis 33 für verschiedene Zusatzeinrichtungen sowie ein Luft/Drehzahl-Verhältnis von dem Luftströmungssensor 16, eine Ansauglufttemperatur von dem Einlaßlufttemperatursensor 18, ein Atmosphärendruck von dem Atmosphärendrucksensor 19 und dergleichen gelesen (Schritt S1).

Auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 und den Ein/Aus-Signalen von den Schaltern 31 bis 33 für die verschiedenen Zusatzeinrichtungen wird dann bestimmt, ob sich der Motor in einem Leerlaufzustand während eines Stillstandes oder in einem Leerlaufzustand oder einem Zustand, in dem eine Zusatzeinrichtung betrieben wird, während der Fahrt befindet. Wenn sich der Motor in dem Leerlaufzustand im Stillstand befindet, wird die Drehzahlregelung (NFB) gewählt, damit die NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 betrieben wird. Wenn sich der Motor während der Fahrt in dem Leerlaufzustand oder in einem Zustand befindet, in dem Zusatzeinrichtungen betrieben werden, wird die Positionsregelung (PFB) gewählt, damit die PFB-Sollöffnung-Setzeinrichtung (46) betrieben wird (Schritt S2).

Wenn die NFB-Regelung in Schritt S2 gewählt worden ist, wird ein Zeitgeber gestartet, um zu bestimmen, ob ein Regelungszeitabschnitt (z. B. 1 Sekunde) abgelaufen ist (Schritt S3), so daß der Prozeßvorgang und die Regelung in jedem Regelungszeitabschnitt durchgeführt werden kann. Wenn der Regelungszeitabschnitt vorüber ist, werden die Prozeßvorgänge in den nachstehend beschriebenen Schritten S4 bis S8 durch die NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 auf der Basis der zu diesem Zeitpunkt gelesenen Werte durchgeführt.

Es wird nämlich die Motordrehzahldifferenz ΔNe zwischen der durch den Kurbelwinkelsensor 24 erfaßten Motordrehzahl Ne und der in dem RAM 37 gespeicherten Sollmotordrehzahl NeOBJ in der ersten Setzeinrichtung 45A der NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 berechnet (Schritt S4), und dann werden die Öffnungswerte ΔP, die der Motordrehzahldifferenz ΔNe entsprechen, gelesen oder gemäß den in dem ROM 36 gespeicherten Werten berechnet, die beispielsweise in Fig. 6 gezeigt sind (Schritt S5). Die Öffnungswerte ΔP können zuvor in dem ROM 36 als Werte gespeichert werden, die der Motordrehzahldifferenz ΔNe entsprechen, oder können berechnet werden, indem vorher eine Funktion der Drehzahldifferenzen ΔNe in dem ROM 36 gespeichert wird, die die in Fig. 6 gezeigten Werte liefern kann, die Funktion aus dem ROM 36 gelesen wird und anschließend die Motordrehzahldifferenz ΔNe in die Funktion eingesetzt wird.

Was die Öffnungswerte ΔP betrifft, ist ein toter Bereich so gesetzt, daß ΔP 0 wird, wenn der absolute Wert einer Motordrehzahldifferenz ΔNe nicht größer ist als ein vorherbestimmter Wert N&sub1; (> 0). Dies ist in Fig. 6 gezeigt. Wenn die Motordrehzahldifferenz ΔNe größer als +N&sub1; ist, wird ΔP auf einen Wert gesetzt, der proportional zu (ΔN&sub1;-N&sub1;) ist. Wenn die Motordrehzahldifferenz ΔNe geringer ist als -N&sub1;, wird ΔP auf einen Wert gesetzt, der proportional zu (ΔNe + N&sub1;) ist. Es wird eine Änderung ΔP der Öffnung des STM-Ventils 12 berechnet, wobei die Änderung zur Verringerung der Motordrehzahldifferenz ΔNe auf 0 erforderlich ist.

In der ersten Setzeinrichtung 45A der NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 wird die Probesollöffnung POBJ(t-1), die unmittelbar vorher gesetzt wurde (d. h. während des vorhergehenden Regelungsabschnitts), aus dem RAM 37 gelesen und der auf die oben beschriebene, Weise erhaltene Öffnungswert ΔP wird zu der Probesollöffnung POBJ(t-1) addiert, wodurch die momentane Probesollöffnung POBJ(t) = (POBJ(t-1) + ΔP) berechnet und gesetzt wird (Schritt S6).

Durch die zweite Setzeinrichtung 45B wird die momentane Probesollöffnung POBJ(t), die durch die erste Setzeinrichtung 45A erhalten wurde, nur auf der Basis der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur (d. h. der Information über den Temperaturzustand des Motors 1) oder auf der Basis der Kühlmitteltemperatur und der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) korrigiert, so daß die tatsächliche Sollöffnung PACT berechnet wird (Schritt S7).

Um die Korrektur nur auf der Basis der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur (d. h. der Information über den Temperaturzustand des Motors 1) durchzuführen, wird ein Korrekturkoeffizient k in einer Größe von 0,5 bis 1, der der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur entspricht, aus dem ROM 36 unter Zugrundelegung eines Diagramms, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, gelesen, die momentane Probesollöffnung POBJ(t) mit dem Korrekturkoeffizienten k zur Korrektur der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) multipliziert und der so korrigierte Wert als aktuelle Sollöffnung PACT gesetzt.

Der Korrekturkoeffizient kann vorher als ein der von dem Kühlmittelsensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur entsprechender Wert gespeichert oder berechnet werden, indem vorher eine Funktion der Kühlmitteltemperaturen gespeichert wird, die die in Fig. 8 gezeigten Werte liefern kann, die Funktion aus dem ROM 36 gelesen wird und dann die Kühlmitteltemperatur in die Funktion eingesetzt wird.

Der in Fig. 8 gezeigte Korrekturkoeffizient k ist, wie oben beschrieben, so gesetzt worden, daß er 0,5 beträgt, wenn die Kühlmitteltemperatur -30°C beträgt, linear bis zu +40°C ansteigt und bei +40°C und mehr 1,0 beträgt. Außerdem wird die momentane Probesollöffnung POBJ(t), die in Schritt S6 berechnet wurde, auf die oben beschriebene Weise entsprechend dem Zustand so gesetzt, daß der Begrenzer 13 am meisten geschlossen ist, wenn die Kühlmitteltemperatur +40°C beträgt.

Der Korrekturkoeffizient k wird 1,0, wenn die Kühlmitteltemperatur +40°C oder mehr beträgt, so daß die momentane Probesollöffnung POBJ(t) so bleibt, wie sie ist. In dem Kühlmitteltemperaturbereich von +40°C bis -30°C, in dem der Begrenzer 13 am weitesten geöffnet wird, beträgt der Korrekturkoeffizient k 1,0 bis 0,5, so daß die momentane Probesollöffnung POBJ(t) in geringerem Ausmaß (mindestens um die Hälfte) korrigiert wird, wenn die Kühlmitteltemperatur geringer wird, und k·POBJ(t) wird als aktuelle Sollöffnung PACT) gesetzt.

Betrachtet man sowohl den Zustand, in dem die Kühlmitteltemperatur (Motortemperatur) relativ gering ist und die durch den Begrenzer 13 gesetzte maximale Bypass-Strömungsrate relativ hoch ist, als auch den Zustand, in dem die Kühlmitteltemperatur relativ groß ist und die durch den Begrenzer 13 gesetzte maximale Bypass-Strömungsrate relativ gering ist, besteht, auch bei einer Korrektur der Öffnung des STM-Ventils 12 im gleichen Ausmaß (mit der gleichen Anzahl von Schritten) in einem Bereich relativ großer Öffnungen des STM-Ventils (ISC- Ventil) 12, die normale Tendenz, daß der Einfluß des Begrenzers im zuerst genannten Zustand geringer ist und die Änderung der anzusaugenden Luftmenge dazu neigt, größer zu werden, der Einfluß des Begrenzers 13 in dem zuletzt genannten Zustand jedoch größer ist und die Änderung der anzusaugenden Luftmenge dazu neigt, kleiner zu werden. Deswegen wird die Änderung der mittels des STM-Ventils 12 anzusaugenden Luftmenge durch die Motortemperatur beeinflußt und nicht in dem gleichen Ausmaß ausgeführt.

Durch die Durchführung der oben beschriebenen Korrektur in Schritt S7 ist es jedoch aus den unten beschriebenen Gründen möglich, mit dem STM-Ventil 12 die gleiche Änderung der anzusaugenden Luftmenge ohne Beeinflussung durch die Motortemperatur durchzuführen. Wenn die Temperatur des Kühlmittels geringer wird, wird die Probesollöffnung POBJ(t) in geringerem Ausmaß auf k·POBJ(t) korrigiert, das dann als aktuelle Sollöffnung PACT gesetzt wird. Fig. 10 zeigt, daß der Korrekturkoeffizient k bei höheren Temperaturen größer wird, beispielsweise bei einer Vergrößerung ΔP der Öffnung, wie sie durch den Pfeil gezeigt ist. Obwohl die Vergrößerung der aktuellen Sollöffnung PACT im wesentlichen ΔP entspricht, wie es durch den Pfeil gezeigt ist, wird der Korrekturkoeffizient k bei geringeren Temperaturen kleiner, so daß die aktuelle Sollöffnung PACT in geringerem Maße vergrößert wird, wie es durch den Pfeil gezeigt ist. Es ist daher möglich, mittels des STM-Ventils 12 die anzusaugende Luftmenge in dem gleichen Ausmaß zu verändern, ohne daß sich die Motortemperatur auswirkt.

Es wurde oben die Regelung beschrieben, bei der in Schritt S7 der Korrekturkoeffizient k nur auf der Grundlage der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur bestimmt wird, wobei ein Diagramm, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, verwendet wird, und dann die Korrektur der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) durchgeführt wird. Zur Durchführung einer Korrektur auf der Grundlage der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur und der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) wird ein Korrekturkoeffizient k in einer Größenordnung von 0,5 bis 1,0, der der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur und der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) entspricht, beispielsweise unter Zugrundelegung einer Tabelle, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, aus dem ROM 36 gelesen, die momentane Probesollöffnung POBJ(t) mit dem Korrekturkoeffizienten k zur Korrektur der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) korrigiert, und der so korrigierte Wert dann als eine aktuelle Sollöffnung PACT gesetzt. Die in Fig. 9 gezeigten Korrekturkoeffizienten k werden in diesem Fall auf die oben beschriebene Weise kleiner gesetzt, wenn sich die Kühlmitteltemperatur verringert und die tatsächliche Öffnung (die Anzahl der Schritte) des STM-Ventils 12 größer wird (mindestens 0,5 und höchstens 1,0).

Folglich ist es möglich, eine Änderung der anzusaugenden Luftmenge durch das STM-Ventil 12 ohne Beeinflussung durch die Motortemperatur durchzuführen, wie es bei der Korrektur der Fall ist, die nur auf Grundlage der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur durchgeführt wird. Normalerweise wird der Einfluß der Begrenzung durch den Begrenzer 13 auf die Strömungsrate bei den gleichen Temperaturbedingungen größer, wenn die Öffnung des STM-Ventils (ISC- Ventils) 12 relativ groß wird. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, wird jedoch angenommen, daß sich die momentane Probesollöffnung POBJ(t) unter denselben Temperaturbedingungen befindet, so daß der Korrekturkoeffizient k verringert wird, um eine kleinere aktuelle Sollöffnung PACT vorzugeben, wenn der Wert der momentanen Probesollöffnung POBJ(t) größer wird (die Öffnung größer wird). Mit der oben genannten Regelung kann deshalb die angesaugte Luft genau in einer Menge erhalten werden, die inhärent abhängig vom Ausmaß des Einflusses des Begrenzers 13 erforderlich ist, der sich basierend auf der Öffnung des STM- Ventils 12 ändert.

Die auf die oben beschriebene Weise in Schritt S7 erhaltene aktuelle Sollöffnung PACT wird gespeichert (Schritt S8), und die Öffnung des STM-Ventils 12 wird durch den ISC-Treiber 44 auf die von der NFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 45 erhaltene, gespeicherte aktuelle Sollöffnung PACT gesteuert, so daß die Öffnung des STM-Ventils 12 während eines Leerlaufs im Stillstand zur Aufrechterhaltung der Drehzahl Ne des Motors 1 auf die Sollmotordrehzahl NeOBJ geregelt wird, die mit RAM 37 gespeichert ist.

Wenn dahingegen in Schritt S2 die PFB-Regelung gewählt wird, wird der Zeitgeber in Schritt S3 gestartet, um zu bestimmen, ob ein Regelungszeitabschnitt (beispielsweise 1 Sekunde) abgelaufen ist (Schritt S9), so daß der Prozeßvorgang und die Regelung in jedem Regelungszeitabschnitt durchgeführt werden kann. Wenn der Regelungszeitabschnitt vorüber ist, werden die Prozeßvorgänge in den untenstehend beschriebenen Schritten S10 bis S19, S8 durch die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 basierend auf den zu diesem Zeitpunkt gelesenen Werten durchgeführt.

In der ersten Setzeinrichtung 46A der PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 wird der erste Öffnungswert PBASE (der Basisöffnungswert für die Zeit der PFB-Regelung), der der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erhaltenen Kühlmitteltemperatur (dem Temperaturzustand des Motors 1) entspricht, gemäß den im ROM 36 gespeicherten Werten gelesen, die beispielsweise in Fig. 10 gezeigt sind (Schritt S10).

Der erste Öffnungswert PBASE kann vorher in einem ROM 36 als Wert gespeichert werden, der der Kühlmitteltemperatur entspricht, oder kann berechnet werden, indem zuvor eine Funktion der Kühlmitteltemperaturen im ROM 36 gespeichert wird, die solche Werte liefern kann, wie sie in Fig. 10 gezeigt sind, die Funktion aus dem ROM 36 gelesen wird und dann die Kühlmitteltemperatur in die Funktion eingesetzt wird.

Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ist der erste Öffnungswert PBASE beispielsweise als Funktion gesetzt, die umgekehrt proportional zur Kühlmitteltemperatur ist, so daß der erste Öffnungswert kleiner wird, wenn die Kühlmitteltemperatur ansteigt, jedoch größer wird, wenn die Kühlmitteltemperatur geringer wird.

In der ersten Setzeinrichtung 46A der PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 wird die Probesollöffnung POBJ (= PBASE + ΔP) berechnet und gesetzt, indem die Betriebszustände der verschiedenen Zusatzeinrichtungen des Motors 1 [der Klimaanlage, der Servolenkung, der Stromverbraucher (Nebellampen, Scheinwerfer, etc.)] anhand von Ein/Aussignalen des Klimaanlagenschalters 31, des Servolenkungsschalters 32 und der Stromverbraucherschalter 33 erfaßt werden, und die zweiten Öffnungswerte PAC, PPS, PEL, die den Luftmengen entsprechen, die aufgrund der Betriebszustände der Zusatzeinrichtungen erhöht werden müssen, aus dem ROM 36 gelesen, wenn die einzelnen Schalter 31 bis 33 sich im Zustand EIN befinden, und dann diese Öffnungswerte PAC, PPS, PEL zu dem ersten Öffnungswert PBASE addiert werden, der in Schritt S10 erhalten wurde (Schritte S11 bis S18).

Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wird zuerst im Schritt S11 bestimmt, ob der Klimaanlagenschalter 31 sich im Zustand EIN befindet. Wenn er sich in dem Zustand EIN befindet, wird der Öffnungswert PAC für die Betriebszeit der Klimaanlage aus dem ROM 36 gelesen und als Anstieg ΔP des Öffnungswertes gesetzt (Schritt S12). Wenn er sich in dem Zustand AUS befindet, wird, 0 als Anstieg ΔP des Öffnungswertes gesetzt (Schritt S13).

Als nächstes wird bestimmt, ob sich der Servolenkungsschalter 32 in dem Zustand EIN befindet (Schritt S14). Wenn er sich in dem Zustand EIN befindet, wird der Öffnungswert PPS für die Betriebs zeit der Servolenkung aus dem ROM 36 gelesen und zu dem Anstieg ΔP des Öffnungswertes addiert (Schritt S15). Es wird außerdem bestimmt, ob sich die Stromverbraucherschalter 33 in dem Zustand EIN befinden (Schritt S16). Wenn sie sich in dem Zustand EIN befinden, wird der Öffnungswert PEL für die Betriebszeit der Stromverbraucher aus dem ROM 36 gelesen und zu dem Anstieg ΔP des Öffnungswertes addiert (Schritt S17).

Der endgültig erhaltene Anstieg ΔP des Öffnungswertes wird dann zu dem ersten Öffnungswert PBASE addiert, der in Schritt S10 erhalten wurde, wodurch die Probesollöffnung POBJ berechnet wird und gesetzt wird (Schritt S18).

Die durch die erste Setzeinrichtung 46A erhaltene Probesollöffnung POBJ wird mittels der zweiten Setzeinrichtung 46B auf die gleiche Weise, wie es in Schritt S7 beschrieben ist, nur auf der Grundlage der von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 enthaltenen Kühlmitteltemperatur (d. h. der Information über den Temperaturzustand des Motors 1) oder auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur und der momentanen Probesollöffnung POBJ so korrigiert, daß die aktuelle Sollöffnung PACT berechnet wird (Schritt S19).

Die aktuelle Sollöffnung PACT, die in Schritt S19 auf die oben beschriebene Weise erhalten worden ist, wird gespeichert (Schritt S8), und die Öffnung des STM-Ventils 12 wird durch den ISC-Treiber 44 auf die durch die PFB-Sollöffnungs-Setzeinrichtung 46 erhaltene, gespeicherte aktuelle Sollöffnung PACT geregelt, so daß die Öffnung (die Position oder die Anzahl der Schritte) des STM-Ventils 12 während eines Leerlaufs im Fahrbetrieb oder als Reaktion auf einen Betrieb der Zusatzeinrichtungen während des Leerlaufs mit hoher Zuverlässigkeit direkt geregelt wird.

Daraus ergibt sich, daß bei einer Reihenschaltung des STM- Ventils 12 und des Begrenzers 13 in der Bypassleitung 11 die Öffnung des STM-Ventils 12 geregelt wird, wobei eine Korrektur bezüglich des Temperaturzustands des Motors 1 (d. h. der Kühlmitteltemperatur) durchgeführt wird, so daß eine Änderung der anzusaugenden Luft zur Kompensation einer Belastung in dem gleichen Ausmaß ohne Beeinflussung durch die Motortemperatur durchgeführt werden kann. Außerdem wird es durch Werte, wie sie in Fig. 9 gezeigt sind, ermöglicht, Ansaugluft genau in der Menge zu erhalten, die abhängig von dem Ausmaß des Einflusses des Begrenzers 13 inhärent erforderlich ist, der sich basierend auf der Öffnung des STM-Ventils 12 verändert.

Die oben beschriebene Ausführungsform wurde anhand eines Falles beschrieben, bei dem das erfindungsgemäße System an dem Motor (Verbrennungskraftmaschine) eines Kraftfahrzeugs angebracht ist. Das erfindungsgemäße System ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Es kann genauso an Motoren angebracht werden, die als unterschiedliche Leistungsquellen oder dergleichen verwendet werden, und kann ähnliche vorteilhafte Wirkungen mit sich bringen.

Gewerbliche Verwendbarkeit

Wie es oben beschrieben wurde, kann das erfindungsgemäße System für die in einen Motor anzusaugende Luftmenge nicht nur zur Leerlaufdrehzahlregelung eines Kraftfahrzeugsmotors (Verbrennungskraftmaschine) sondern auch von als unterschiedliche Leistungsquellen verwendeten Motoren und dergleichen verwendet werden, und ist besonders zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Motors geeignet, bei dem ein ISC-Ventil und ein Begrenzer in Reihe in einer Drosselventilbypassleitung angeordnet sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Regelsystem für die in einen Motor (1) anzusaugende Luftmenge mit
    1. - einem ersten Regelventil (12), das in einer Bypassleitung (11) angeordnet ist, die ein Drosselventil (8) umgeht, das in einem Einlaßkanal (3) des Motors (1) angeordnet ist,
    2. - einer Einrichtung (36) zur Speicherung von Öffnungsdaten zum Setzen der Stellung des ersten Regelventils (12), wobei die Öffnungswerte entsprechend den Betriebszuständen des Motors (1) vorher gesetzt worden sind,
    3. - einem zweiten Regelventil (13), das in der Bypassleitung (11) angeordnet ist,
    4. - einer Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46), die eine Sollöffnung des ersten Regelventils (12) setzt, indem ein Betriebszustand des Motors (1) erfaßt wird und die dem Betriebszustand entsprechenden Öffnungswerte aus der Speichereinrichtung (36) erhalten werden, und
    5. - einer Ventilöffnungs-Setzeinrichtung (44) zur Regelung der Öffnung des ersten Regelventils (12) auf die Sollöffnung, die durch die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46) gesetzt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    6. - das zweite Regelventil (13) in Reihe mit dem ersten Regelventil (12) in der Bypassleitung (11) angeordnet ist, wobei die Öffnung des zweiten Regelventils abhängig vom Temperaturzustand des Motors (1) veränderbar ist, und
    7. - die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46) außerdem nach dem Setzen der Sollöffnung auf der Basis der erhaltenen Öffnungswerte eine Korrektur der Sollöffnung auf der Basis wenigstens einer Information über einen Temperaturzustand des Motors (1) oder einer Information über eine Öffnung des ersten Regelventils (12) durchführt.
  2. 2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichereinrichtung (36) erste Öffnungswerte für einen warmen Zustand des Motors (1) und zweite Öffnungswerte gespeichert sind, die Betriebszuständen einer Zusatzeinrichtung des Motors (1) entsprechen, und daß die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (46)
    1. - eine erste Setzeinrichtung (46A) zum Setzen einer Probesollöffnung anhand sowohl der ersten Öffnungswerte als auch der zweiten Öffnungswerte und
    2. - eine zweite Setzeinrichtung (46B) umfaßt, die eine Korrektur des Probeöffnung, die durch die erste Setzeinrichtung (46A) gesetzt wurde, auf der Basis wenigstens der Information über den Temperaturzustand des Motors (1) oder der Information über die Öffnung des ersten Regelventils (12) durchführt und daher die Sollöffnung setzt.
  3. 3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichereinrichtung (36) eine Differenz zwischen einer Motordrehzahl und einer Sollmotordrehzahl entsprechende Öffnungswerte gespeichert sind und daß die Sollöffnungs- Setzeinrichtung (45)
    1. - eine erste Setzeinrichtung (45A), die eine Probesollöffnung anhand sowohl einer anderen Probesollöffnung, die unmittelbar vorher gesetzt wurde, als auch der Öffnungswerte setzt und
    2. - eine zweite Setzeinrichtung (45B) umfaßt, die eine Korrektur der Probesollöffnung, die durch die erste Setzeinrichtung (45A) gesetzt wurde, auf der Basis wenigstens der Information über den Temperaturzustand des Motors (1) oder der Information über die Öffnung des ersten Regelventils (12) durchführt und daher die Sollöffnung setzt.
  4. 4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46) die Korrektur der Sollöffnung auf der Basis sowohl der Information über den Temperaturzustand des Motors (1) als auch der Information über die Öffnung des ersten Regelventils (12) durchführt.
  5. 5. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichereinrichtung (36) Korrekturkoeffizienten zur Korrektur der Sollöffnung gespeichert sind, die wenigstens einer Information über Temperaturzustände des Motors (1) oder einer Information über Öffnungen des ersten Regelventils (12) entsprechen, und daß die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46) von der Speichereinrichtung (36) den Korrekturkoeffizienten erhält, der wenigstens der Information über einen Temperaturzustand des Motors (1) oder einer Information über eine Öffnung des ersten Regelventils (12) entspricht, und die Sollöffnung mit dem so erhaltenen Korrekturkoeffizienten multipliziert, wodurch die Korrektur der Sollöffnung durchgeführt wird.
  6. 6. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkoeffizienten so gesetzt sind, daß die Korrekturkoeffizienten kleiner werden, wenn sich die Temperatur des Motors (1) verringert oder die Öffnung des ersten Regelventils (12) größer wird.
  7. 7. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkoeffizienten zur Korrektur der Sollöffnung, die der Information über den Temperaturzustand des Motors (1) und der Information über die Öffnung des ersten Regelventils (12) entsprechen, als Kennlinie gespeichert sind, und daß die Sollöffnungs-Setzeinrichtung (45, 46) aus der Kennlinie in der Speichereinrichtung (36) die Korrekturkoeffizienten erhält, die der Information über den Betriebszustand des Motors (1) und der Information über die Öffnung des ersten Regelventils (12) entsprechen, und die Sollöffnung mit dem so erhaltenen Korrekturkoeffizienten multipliziert, wodurch die Korrektur der Sollöffnung durchgeführt wird.
  8. 8. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkoeffizienten so gesetzt sind, daß die Korrekturkoeffizienten kleiner werden, wenn sich die Temperatur des Motors (1) verringert oder die Öffnung des ersten Regelventils (12) größer wird.






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