DE3048626C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Regeleinrichtung ist in der DE-OS 28 55 098 beschrieben, mit einem Drosselorgan im Luftansaugrohr und einem zugeordneten steuerbaren Bypass als Umluftkanal, wobei im Leerlauffall der Quer­ schnitt dieses Bypasskanals zur Drehzahlregelung verändert werden kann. Bei dieser bekannten Drehzahlregeleinrichtung weist die Bypass-Querschnittsöffnung außerhalb des Lerlaufregelbereiches einen mittleren Öffnungsquerschnitt auf, von dem aus dann die Regelung be­ gonnen wird. Dabei ist dieser mittlere Öffnungsquerschnitt im Hin­ blick auf Kraftstoffverbrauch und Abgaswerte nicht für alle Teilbe­ reiche des Schub- bzw. Schiebebetriebs optimal unter gleichzeitiger Berücksichtigung der geforderten Sicherheit gegen ein Absterben der Brennkraftmaschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahlregeleinrich­ tung derart weiterzubilden, daß auch der Schubbetrieb sicher beherrscht wird.

Schließlich geht es darum, daß auch den heute erhöhten Anfor­ derungen an Abgaswerte und Kraftstoffverbrauch Genüge getan wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung hat den Vorteil, daß eine weitgehend genaue Vorsteuerung des Umluftkanalquerschnitts auf den im Leerlaufpunkt benötigten Öffnungsquerschnitt möglich ist, wobei eine sehr niedrige Leerlaufdrehzahl gewählt werden kann. Erreicht wird dies, indem im Schubbetrieb oberhalb einer Grenzdrehzahl auf einen drehzahlabhän­ gigen Füllungswert (/n) geregelt wird. Einflüsse von Temperaturen und Spannungsschwankungen sowie von Exemplarstreuungen werden dadurch ausgeschaltet. Außerdem können noch bessere Abgaswerte und ein bes­ serer Fahrkomfort realisiert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a) das Impulsdiagramm eines Drosselklappen­ schalter-Ausgangssignals sowie

Fig. 1b) ein Zeitdiagramm des Dreh­ zahlsignals, in

Fig. 2 ist ein minimales und ein Grenz-Last­ signal über der Drehzahl aufgetragen und schließlich zeigt

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Realisierung der Drehzahlregel­ einrichtung nach dem Patentanspruch 1.

Die nachfolgenden Beispiele betreffen Regeleinrichtungen im Zusammenhang mit Otto-Motoren, d. h. fremdgezündeten Brenn­ kraftmaschinen.

Nach Definition soll entsprechend Fig. 1a ein Drosselklappen­ schalter im geschlossenen Zustand ein logisches 1-Signal ab­ geben. Dieser Signalwert ist gleichbedeutend mit dem Auftreten des Schiebebetriebs der Brennkraftmaschine. Den daraus resul­ tierenden Drehzahlverlauf zeigt die in Fig. 1b dargestellte Kurve. Erkennbar ist ein Absinken der Drehzahl zu Beginn des Schiebegetriebes mit anschließender Leerlaufdrehzahl-Regelungs­ phase, bis nach dem erneuten Öffnen des Drosselklappenschalters die Drehzahl entsprechend dem Fahrerwunsch wieder ansteigt.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage für Otto- Motoren bildet man eine Grundeinspritzzeit proportional dem Luftmassendurchsatz im Luftansaugrohr und umgekehrt propor­ tional zur Drehzahl. Formelmäßig ausgedrückt ergibt sich so­ mit t _L = Q/n. Dieser Quotient wird auch Füllungswert genannt und er kann als Lastsignal 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 Fig. 2 dargestellt. Entsprechend der Darstellung steigt die t _{L min} -Kurve mit sinkender Drehzahl an. Dabei steht diese Minimalwertkurve für einen guten Fahrkomfort, während eine darunter liegende t _{L Grenz} -Kurve absolute Grenzwerte markiert, bei deren Unterschreiten die Brennkraftmaschine abzusterben droht.

Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist nun, daß im Schiebebetrieb bis zu einer Drahzahl nLL + Δ n die Öffnung des Umgehungskanals entsprechewnd der Kurve t _{L min} nach Fig. 2 geregelt wird, also nach einem gewissen Luftdurchsatz im Luft­ ansaugrohr, während unterhalb dieses Drehzahlwertes eine reine Leerlaufdrehzahlregelung stattfindet. Während dieser Leerlauf­ drehzahlregelung wirkt jedoch auch als Begrenzung die aus Fig. 2 ersichtliche Kurve t _{L grenz} , um während der Leerlauf­ drehzahl-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. Es hat sich nun als zweckmäßig erwiesen, wenn das Ansteuersignal für das Stellglied im Umgehungskanal zur Zeit des Öffnens der Drosselklappe abgespeichert wird, damit nicht zu Beginn der nächsten Schubbetriebsphase die Rege­ lung von einem Extremwert des Stellglieds ausgehen muß.

Dieses Festhalten der Stellgliedposition hat darüber hin­ aus den Vorteil, daß dadurch die Brennkraftmaschine unmit­ telbar der Gaspedaländerung 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 Leerlaufdreh­ zahlsollwert, dann muß ebenfalls die Regelung einsetzen und das Stellglied weiter öffnen, damit ein Absterben der Ma­ schine verhindert wird. Steigt die Drehzahl anschließend über nLL + Δ n an, so muß das Ansteuersignal des Stellglie­ des ausgehend vom Augenblickswert über eine langsame Zeit­ funktion auf den gespeicherten letzten Wert vor dem Öffnen der Drosselklappe wieder abgeregelt werden. Dadurch wird ge­ währleistet, daß das Stellglied im Teillastbereich nicht unerwünscht weit geöffnet bleibt.

Um im Warmlauf auch für die Forderung der temperaturabhängi­ gen Solldrehzahl und den größeren Kraftstoffbedarf eine mög­ lichst gute Vorsteuerung zu gewährleisten, können die Kenn­ linien t _{L min} (n) und t _{L grenz} (n) als motortemperaturab­ hängige Kennfelder realisiert werden.

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

Eine Realisierungsmöglichkeit der obengenannten Drehzahl­ regelung im Blockschaltbild zeigt Fig. 3. Dort ist mit 10 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, mit 11 ein Luftansaug­ rohr, in dem sich ein Luftmengenmeßgerät 12 sowie eine Drossellklappe 13 befindet. Ein Umgehungskanal zur Drossel­ klappe 13 trägt die Bezugsziffer 14. Ein Stellglied 15 er­ möglicht eine Querschnittsvariation dieses Umgehungskanals, wobei das Ansteuersignal für dieses Stellglied 15 einer Signalerzeugerstufe 16 entstammt. 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 ver­ sorgt die einzelnen Signalerzeugerstufen der Brennkraft­ maschine mit einem Drehzahlsignal.

In einem Zeitglied 20 wird ausgehend von einem Luftmassen­ durchsatz- und einem Drehzahl-Signal ein /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 t _L -Ist mit einem t _L -Soll-Wert verglichen wird. Die Sollwerte entsprechend t _{L min} und t _{L grenz} sind drehzahlabhängig und entsprechen den Kurventypen von Fig. 2. Im Hinblick auf eine gewünschte Temperaturabhängigkeit dieser Sollwerte findet sich beim Block 24 für die Kennfelder noch ein Ein­ gang 25 für ein Temperatursignal. Mit 27 ist ein t _L -Regler bezeichnet, der Eingangssignale von der Vergleichsstelle 23, dem Drosselklappenschalter 17 sowie einem Speicher 28 erhält. In diesem Speicher 28 ist der jeweils letzte t _LLS -Wert vor der Drosselklappenöffnung enthalten. Dieser Wert t _LLS stellt den Anfangswert für den Beginn der nächsten Schubbetriebs­ phase dar. t _LLS ist der letzte gespeicherte t _L -Wert von der vorhergehenden Schubphase, dieser Speicherwert ist der An­ fangswert 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 28 sowie mit einem Kon­ takt eines Wechselschalters 31 verbunden. Der zweite Kontakt dieses Wechselschalters 31 ist am Ausgang des t _L -Reglers 27 angeschlossen.

Sein Umschaltsignal erhält der Wechselschalter 31 von einer Reglerumschaltlogik 32 abhängig von einem Drehzahlsignal sowie der Position des Drosselklappen­ schalters 17. Ausgangsseitig steht der Wechselschalter 31 über die Signalerzeugungsstufe 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 (/n). Das bedeutet gleichzeitig einen Drehzahlwert oberhalb n _LL + Δ n. Das bedeutet, daß hier die aus Fig. 2 ersichtlichen Kurven maßgebend sind. Unterschreitet die Drehzahl den Grenzwert n _LL + Δ n, dann schaltet der Wechselschalter 31 in die andere Stellung um und der Leerlaufregler 29 kommt zum Tragen.

Der letzte Wert t _LLS des t _L -Reglers wird beim Umschalten 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 impulslängen­ modulierten 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 Drehzahlregelein­ richtung ist die weitgehend genaue Vorsteuerung des Stell­ glieds 15 auf den im Leerlaufbereich benötigten Öffnungs­ querschnitt durch Regelung des Füllungssignals (/n) auf einen drehzahlabhängigen Sollwert im Schiebebetrieb und das Festhalten des für den Leerlauffall gültigen Steuer­ signals im Teillastbetrieb. Auf diese Weise lassen sich auch Einflüsse von Temperatur- und Spannungsschwankungen sowie Exemplarstreuungen ausschalten. Schließlich ermöglicht die beschriebene Drehzahlregeleinrichtung eine gute Anpassung der Vorsteuerung im Warmlauf und insgesamt eine Verbes­ serung des Abgases im Betrieb bei kleinster Füllung (/n) durch Begrenzung der minimalen Füllung.

Claims (6)

1. Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Drosselorgan und einem steuerbaren Umgehungskanal im An­ saugrohr, sowie einem Luftmengenmesser, einem elektrisch gesteuerten Kraftstoffzumeßsystem und einem Leerlaufregler, dadurch gekennzeichnet, daß im Schiebebetrieb für eine Drehzahl n<n _LL +Δ n auf einen minimalen Füllungswert (/n) geregelt wird und bei einer Drehzahl n<n _LL +Δ n die Leer­ laufregelung einsetzt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grenzfüllungswert kleiner/gleich dem minimalen Fül­ lungswert vorgegeben wird, der bei einem Lastabwurf im Schiebebetrieb, im Leerlaufbetrieb oder im unteren Teillast­ bereich wirksam ist.

3. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem Öffnen der Drosselklappe (13) der An­ steuerungswert für das Stellglied (15) im Umgehungskanal (14) zur Drosselklappe (13) dem Wert vor Öffnung der Drosselklappe entspricht.

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an eine weite Offensteuerung des Stellglieds (15) die Umluftmenge nach einer bestimmten Zeitfunktion mittelbar zurückgenommen wird.

5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die minimalen und Grenz-Füllungs­ werte temperaturabhängig wählbar sind.

6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) mittels eines impulslängenmodulierten Signals angesteuert wird.