DE3048626A1

DE3048626A1 - Regeleinrichtung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3048626A1
Application number: DE19803048626
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Denz; Hans-Peter 7146 Tamm Stumm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1980-12-23
Publication date: 1982-07-22
Also published as: JPH0292051U; SE446115B; DE3048626C2; JPS57124056A; SE8107706L; US4465043A; JPH0346200Y2

Description

R. 6 72 1

16. 12. 1980 Mü/Do

ROBERT BOSCH GHBH, ?OOO Stuttgart 1

Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Drehzahlregeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Drosselorgan im Luftansaugrohr und einem zugeordneten steuerbaren Bypaß als Umluftkanal, wobei im Leerlauffall der Querschnitt dieses Bypaßkanals zur Drehzahlregelung verändert werden kann. Bei dieser bekannten Drehzahlregeleinrichtung weist die Bypaß-Querschnittsöffnung außerhalb des Leerlaufregelbereiches einen mittleren Öffnungsquerschnitt auf, von dem aus dann die Regelung begonnen wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese bekannte Regeleinrichtung nicht in allen Fällen zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern vermag, vor allem was günstige Abgaswerte anbelangt und darüber hinaus die geforderte Sicherheit gegen ein Absterben der Brennkraftmaschine.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit den Merkmalen des Kauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine weitgehend genaue Vorsteuerung des Umluftkanalquerschnitts auf den im Leerlaufpunkt benötigten Öffnungsquerschnitt möglich ist. Erreicht wird dies durch eine Regelung des Lastsignals

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auf einen drehzahlabhängigen Sollwert im Schiebebetrieb. Einflüsse von Temperatur- und Spannungsschwankungen sowie von ExemplarStreuungen werden dadurch ausgeschaltet.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dan?- gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 a) das Impulsdiagramm eines Drosselklappenschalter-Ausgangssignals sowie b) ein Zeitdiagramm des Drehzahlsignals, in Fig. 2 ist ein minimales und ein Grenz-Lastsignal über der Drehzahl aufgetragen und schließlich zeigt Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Realisierung der Drehzahlregeleinrichtung nach dem Hauptanspruch.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die nachfolgenden Beispiele betreffen Segeleinrichtungen im Zusammenhang mit Otto-Motoren, d. h. fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Fig. 1 zeigt das Ausgangssignal eines Drosselklappenschalters und das Drehzahlsignal über einen bestimmten Betriebsbereich.

liach Definition soll entsprechend Fig. 1a ein Drosselklappen— schalter in geschlossenen Zustand ein logisches 1-Signal abgeben. Dieser Signalwert ist gleichbedeutend mit dem Auftreten des Schiebebetriebs der Brennkraftmaschine. Den daraus resultierenden Drehzahlverlauf zeigt die in Fig. 1b dargestellte Kurve, erkennbar ist ein Absinken der Drehzahl zu Beginn des Schiebebetriebes mit anschließender Leerlaufdrehzahl-Hegelungsrhase, bis nach dem erneuten Cffnen des Drosselklaprjenschalters die Drehzahl entsprechend dem Fahrerwunsch wieder ansteigt.

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Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage für Otto-Motoren bildet man eine Grundeinspritzzeit proportional dem Luftmassendurchsatz im Luftansaugrohr und umgekehrt proportional zur Drehzahl. Formelmäßig ausgedrückt ergibt sich somit t_T = Q/xim Dieser Quotient wird auch Füllungswert genannt

und er kann als Last signal für andere zu "berechnende Größen, wie z· B. Zündungswerte, herangezogen werden.

Für jeden Brennkraftmaschinentyp ergeben sich spezifische minimale Q/n-Werte über der Drehzahl. Ein Beispiel hierfür ist in Fog. 2 dargestellt. Entsprechend der Darstellung steigt

die t_T . -Kurve mit sinkender Drehzahl an. Dabei steht diese L mm

Minimalwertkurve für einen guten Fahrkomfort, während eine darunter liegende t-r Gr_enz""Kurve absolute Grenzwerte markiert, bei deren Unterschreiten die Brennkraftmaschine abzusterben droht.

Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist nun, daß im Schiebebetrieb bis zu einer Drehzahl nLL +Δη die öffnung des Umgehungskanals entsprechend der Kurve t-j- . nach Fig. geregelt wird, somit nach einem gewissen Luftdurchsatz im Luft ansaugrohr, und unterhalb dieses Drehzahlwertes findet eine reine Leerlaufdrehzahlregelung statt. Während dieser Leerlaufdrehzahlregelung wirkt jedoch auch als Begrenzung die aus Fig. 2 ersichtliche Kurve ty , um während der Leerlaufdrehzahl-Regelungsphase und beim Gasgeben zu verhindern, daß das LL-Stellglied ganz schließt. Dies würde beim erneuten Übergang in den Leerlauf die Maschine eventuell zum Absterben bringen.

Wird die Drosselklappe entsprechend der Darstellung nach Fig. 1a wieder geöffnet, dann folgt ein erneuter Drehzahlanstieg entsprechend der vom Fahrer gewünschten Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit. 3s hat sich nun als zweckmäßig erwiesen, wenn das Ansteuersignal für das Stellglied in Umgehungskanal zur Zeit des öffnens der Drosselklappe abgespeichert wird, damit

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nicht zu Beginn der nächsten Schubbetriebsphase die Regelung von einem Extremwert des Stellglieds ausgehen muß.

Dieses Festhalten der Stellgliedposition hat darüber hinaus den Vorteil, daß dadurch die Brennkraftmaschine unmittelbar der Gaspedeländerung ohne Beeinflussung durch die Leerlaufregelung folgt und dadurch der echte Fahrerwunsch zum Tragen kommt.

Sinkt nach dem öffnen der Drosselklappe die Drehzahl durch Belastung (z.B. durch Einkuppeln) unter den Leerlaufdrehzahlsollwert, dann muß ebenfalls die Regelung einsetzen und das Stellglied weiter öffnen, damit ein Absterben der Maschine verhindert wird. Steigt die Drehzahl anschließend über ηΤιΤι +Δη an, so muß das Ansteuersignal des Stellgliedes ausgehend vom Augenblickswert über eine langsame Zeitfunktion auf den gespeicherten letzten Wert vor dem Öffnen der Drosselklappe wieder abgeregelt werden. Dadurch wird gewährleistet, daß das Stellglied im Teillastbereich nicht unerwünscht weit geöffnet bleibt.

Um im Warmlauf auch für die Forderung der temperaturabhängigen Solldrehzahl und den größeren Kraftstoffbedarf eine möglichst gute Vorsteuerung zu gewährleisten, können die Kennlinien t_L ^_n (n) und t_L p._renz (e·) als inotortemperaturabhängige Kennfelder realisiert werden.

Ein weiterer Vorteil der oben beschriebenen Drehzahlregelung besteht darin, im Schiebebetrieb bei hohen Drehzahlen eine minimale Füllung (Q/n) vorgeben zu können und damit eine Unterdruckbegrenzung zu realisieren. Im Hinblick auf günstige Abgaswerte im Schiebebetrieb hat sich dies als äußerst zweckmäßig lierausgestellt.

Eine Realisierungsmöglichkeit der oben genannten Drehzahlregelung im Blockschaltbild zeigt Fig. 3. Dort ist mit 10 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, mit 11 ein Luftansaugrohr, in dem sich ein Luftmengenmeßgerät 12 sowie eine

Drosselklappe 13 "befindet. Ein Umgehungskanal zur Drosselklappe 13 trägt die Bezugsziffer 14-. Ein Stellglied 15 ermöglicht eine Querschnittsyariation dieses Umgehungskanals, wobei das Ansteuersignal für dieses Stellglied 15 einer Signalerzeugerstufe 16 entstemmt . Der Drosselklappe 13 ist ein Schalter 17 zugeordnet, der entsprechend der Dar stellung von Fig. 1a im geschlossenen Zustand der Klappe ein logisches 1-Signal abgibt. Ein Drehzahlgeber 19 versorgt die einzelnen Signalerzeugerstufen der Brennkraftmaschine mit einem Drehzahlsignal.

In einem Zeitglied 20 wird ausgehend von einem Luftmassendurchsatz- und einem Drehzahl-Signal ein Q/n-Signal gebildet, das in einer Korrekturstufe 21 abhängig von Korrekturgrößen pulslängenmoduliert wird und im Endeffekt eine Einspritzanlage 22 im Bereich des Ansaugrohrs 11 an steuert. Die Ausgangsimpulse des Zeitgliedes 20 gehen darüber hinaus zu einem Vergleichspunkt 23, in dem der

mit einem tr-Soll-Wert verglichen wird. Die Sollwerte entsprechend t_T . und t_T ___ö__ sind drehzahlabhängig und entsprechen den Kurventypen von Pig. 2. Im Hinblick auf eine gewünschte Temperaturabhängigkeit dieser Sollwerte findet sich beim Block 24- für die Kennfelder noch ein Eingang 25 für ein Temperatursignal. Mit 27 ist ein t_L-Hegler bezeichnet, der Eingangssignale von der Vergleichsstelle 23, dem Drosselklappenschalter 17 sowie einem Speicher 28 erhält. In diesem Speicher 28 ist der jeweils letzte t-rrg-Wert vor der Drosselklappenöffnung enthalten. Dieser Wert t^g stellt den Anfangswert für den Beginn der nächsten Schubbetriebsphase dar. t-j-Tg ist der letzte gespeicherte tr-Wert von der vorher gehende η Schubphase; dieser Speiclierwert ist der Anfangswert für die nächste Schubphase.

Ein Leerlaufregler 29 erhält ein Eingangssignal von einer Drehzahl-Soll-Ist-Vergleichsstelle und ist ausgangsseitig mit einem Eingang 30 des Speichers 23 sowie mit einem Zontakt eines Wechselschalters 31 verbunden. Der zweite Kontakt dieses Wechselschalters 31 ist an Ausgang des t_T-Reglers 2?

angeschlossen.

Sein Umschaltsignal erhält der Wechselschalter 31 von einer Reglerumschaltlogik 32 abhängig von einem Drehzahlsignal sowie der Position des Drosselklappenschalters 17· Ausgangsseitig steht der Wechselschalter 31 über die Signalerzeugerstufe 16 mit dem Stellglied 15 im Umgehungskanal 14 zur Drosselklappe 13 in Verbindung.

In der gezeichneten Stellung des Wechselschalters 31 arbeitet die Anordnung nach Fig. 3 als Füllungswertregler (Q/n). Das bedeutet gleichzeitig einen Drehzahlwert oberhalb ru-τ +Δη . Das bedeutet, daß hier die aus

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Fig. 2 ersichtlichen Kurven maßgebend sind. Unterschreitet die Drehzahl den Grenzwert ru._L +Aa , dann schaltet der Wechselschalter 31 in die andere Stellung um und der Leerlaufregler 29 kommt zum Tragen.

Der letzte Wert t_TTC des t_T-Reglers wird beim Umschalten

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des Schalters 31 automatisch im Speicher 28 gespeichert.

Die einzelnen Bausteine des Blockschaltbilds nach Fig. 3 sind für sich bekannt und stellen für den Fachmann auf dem Gebiet der elektrisch gesteuerten Kraftstoffzumessung keine Probleme dar.

Zweckmäßigerweise wird das Stellglied 15 mit impulslängenmodulierten Steuersignalen betrieben, deren Tastverhältnis letztendlich von den Reglern 27 und 29 bestimmt wird. Auf diese Weise ergibt sich eine feinstufige Einstellbarkeit dieses Stellglieds 15·

Wesentlich an der oben beschriebenen Drehzahlregeleinrichtung ist die weitgehend genaue Vorsteuerung des Stellglieds 15 auf den im Leerlaufbereich benötigten Öffnungsquerschnitt durch Regelung des Füllungssignals (Q/n) auf einen drehzahlabhängigen Sollwert im Schiebebetrieb und das Festhalten des für den Leerlauffall gültigen Steuersignals im Teillastbetrieb. Auf diese Weise lassen sich auch Einflüsse von Temperatur- und Spannungsschwankungen sowie ExemplarStreuungen ausschalten. Schließlich ermöglicht die beschriebene Drehzahlregeleinrichtung eine gute Anpassung

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der Vorsteuerung im Warmlauf und insgesamt eine Verbesserung des Abgases im Betrieb bei kleinster Füllung ) durch. Begrenzung der minimalen Füllung.

Claims

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R. 6 7 2 1

16. 12. 1980 Mi/Do

HOBEHT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Patentansprüche

Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Drosselorgan und einem steuerbaren Umgehungskanal im Ansaugrohr, sowie einem Luftmengenmesser, einem elektrisch gesteuerten Kraftstoffzumeßsystem und einem Leerlaufregler, dadurch gekennzeichnet, daß im Schiebebetrieb für eine Drehzahl n^iv-r +Δη auf einen minimalen Püllungswert (Q/n) geregelt wird und bei einer Drehzahl H^iL₁. +Δη die Leer-

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laufregelung einsetzt.
2. Hegeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grenzfüllungswert kleiner/gleich dem minimalen Füllungswert vorgegeben wird, der bei.einem Lastabwurf im Schiebebetrieb, im Leerlaufbetrieb oder im unteren Teillastbereich wirksam ist.
3. Hegeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Öffnen der Drosselklappe (13) der Ansteuerwert für das Stellglied (15) i^ Umgehungskanal (14-) zur Drosselklappe (13) dem Wert; vor öffnung 'Tor Dr'Ticellcl.nnr r entspricht.
4. Regeleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an eine weite Offensteuerung des Stellglieds (15) die Umluftmenge nach einer bestimmten Zeitfunlction mittelbar zurückgenommen wird.
5. Regeleinrichtung wenigstens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die minimalen und Grenz-Füllungswerte temperaturabhängig währbar sind.
6. Regeleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche Λ bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied 15 mittels eines impulslängenmodulierten Signals angesteuert wird.