DE3231766C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for regulating the idling speed the preamble of claim 1.
Eine solche Einrichtung zur Leer lauf-Drehzahlregelung ist aus der DE-OS 30 39 435 bekannt.Such a facility to empty Running speed control is known from DE-OS 30 39 435.
Die dort offenbarte Regeleinrichtung erfaßt die Drehzahl der Brennkraftmaschine und regelt sie mittels eines PID-Reglers auf einen Sollwert ein. Dazu wird der Gemisch- bzw. Luftdurchsatz im Ansaugrohr variiert, in dem entweder die Drosselklappenposition oder jedoch der Luftdurchsatz durch den Bypasskanal zur Drosselklappe verändert wird.The Control device disclosed there detects the speed the internal combustion engine and controls them by means of a PID controller to a setpoint. For this the Mixture or air throughput in the intake pipe varies, in either the throttle position or the Air flow through the bypass duct to the throttle valve is changed.
Getrennt davon sind sogenannte Laufruheregelungen be
kannt. Laufruhe bedeutet hierbei die Gleichmäßigkeit
des Rundlaufs der Kurbelwelle. Die Laufruhe wird gerin
ger bzw. die Laufunruhe größer, wenn z. B. das Gemisch
bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zu stark
abgemagert wird, so daß nicht alle Verbrennungsvorgänge mehr
kontrolliert ablaufen. Als Folge davon ergeben sich Ände
rungen im Drehmoment der Brennkraftmaschine, was wie
derum zur Laufunruhe und gegebenenfalls zu Ruckeln
führt. Basiert die Laufunruhe auf einem zu mageren
Gemisch, dann kann ihr mittels einer Anfettung be
gegnet werden. Bekannte Laufruhe-Regeleinrichtungen
versuchen daher aus Gründen der Kraftstoffersparnis
auf die sogenannte Magerlaufgrenze zu regeln, indem
die Zusammensetzung des Gemischs, d. h. fett, mager,
beeinflußt wird. Als beispielhaft für Laufruheregelungen
mit Beeinflussung des Lambda-Wertes seien genannt:
die DE-OS 24 34 742, die DE-OS 24 17 187 und die DE-OS 29 39 590.Separately, so-called smoothness controls are known. Smooth running means the smooth running of the crankshaft. The smoothness is less ger or the uneven running greater if z. B. the mixture is too emaciated in a spark-ignited internal combustion engine, so that not all combustion processes take place in a controlled manner. As a result, there are changes in the torque of the internal combustion engine, which in turn leads to uneven running and possibly to jerking. If the uneven running is based on a mixture that is too lean, it can be countered with an enrichment. Known smooth-running regulating devices therefore try to regulate the so-called lean running limit for reasons of fuel savings by influencing the composition of the mixture, ie rich, lean. The following may be mentioned as examples of smooth running controls that influence the lambda value:
DE-OS 24 34 742, DE-OS 24 17 187 and DE-OS 29 39 590.
Bisher bekannte Leerlauf-Drehzahlregeleinrichtungen, wie beispielsweise aus der DE-OS 30 30 435 bekannt, verarbeiten lediglich ein Drehzahlsignal und vollziehen einen Drehzahlsoll- und -istvergleich. Dabei kann der Drehzahlsollwert von der Temperatur abhängen, da bei noch kalter Brennkraftma schine verstärkt die Gefahr des Absterbens der Brenn kraftmaschine besteht.Previously known idle speed control devices, as known for example from DE-OS 30 30 435, only process one Speed signal and perform a speed setpoint and -is comparison. The speed setpoint can vary from Depending on the temperature, since the internal combustion engine is still cold machine increases the risk of the burner dying engine exists.
Nachteilig an der bekannten Leerlauf-Drehzahlregelein richtung ist es deshalb, daß gewisse Sicherheitsabstände festgelegt werden müssen, die jedoch im Hinblick auf einen möglichst tiefen Leerlaufdrehzahlwert (aus Kraft stoffersparnisgründen) nicht wünschenswert sind.A disadvantage of the known idle speed control The direction is therefore that certain safety distances need to be set, however with regard to the lowest possible idle speed value (from force material saving reasons) are not desirable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Rege lung der Leerlaufdrehzahl bei einer Brennkraftmaschine anzugeben, die einen möglichst tiefen Leerlaufdrehzahlwert erlaubt.The invention has for its object a device for rain to specify idling speed for an internal combustion engine, which allows the lowest possible idle speed value.
Dies wird durch eine Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl erreicht, die auf das jeweilige Augenblicksverhalten der Brennkraftmaschine anspricht. this will achieved by a device for regulating the idling speed, the instantaneous behavior of the internal combustion engine appeals.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl kann auf diese Sicherheitsabstände, die u. a. temperaturabhängig sind, nahezu verzichtet werden, weil das jeweilige Augenblicksverhalten der Brennkraftmaschine zu Regelungszwecken ausgenützt wird. Mit anderen Worten, es wird eine von der Güte der motorischen Verbrennung bestimmte extrem niedrige Leer laufdrehzahl ermöglicht, die gleichzeitig geringsten Kraftstoffverbrauch ergibt. Nach unten begrenzt wird diese Drehzahl u. a. durch die geforderte Gasannahme.With the control device according to the invention the idle speed can depend on these safety distances, the u. a. are temperature dependent, almost dispensed with because the current behavior of the Internal combustion engine used for control purposes becomes. In other words, it will be one of the kindest of motor combustion certain extremely low empty running speed enables the lowest at the same time Fuel consumption results. Is capped this speed u. a. through the required throttle response.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigt dieAn embodiment of the invention is in the Drawing shown and is closer below described and explained. It shows the
Fig. 1 ein grobes Übersichtsschaubild einer Brennkraftmaschine zusammen mit den wesentlichsten Aggregaten und einem Steuergerät als einzelnen Block, die Fig. 1 is a rough overview diagram of an internal combustion engine together with the essential units and a control unit as a single block, the
Fig. 2 und 3 zwei Diagramme, in denen die Laufunruhe über der Drehzahl bei verschiedenen Temperaturen eingetragen ist und deren Kurvenverläufe die Regelung im Sinne der Erfin dung zeigen und die Fig. 2 and 3 are two diagrams in which the rough running is registered over the speed at different temperatures and show their dung curves the scheme within the meaning of, and the OF INVENTION
Fig. 4 schließlich ein grobes Blockschaltbild der Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl. Fig. 4 finally shows a rough block diagram of the device for controlling the idle speed.
Die Ausführungsbeispiele betreffen Einrichtungen zur Leerlauf-Drehzahlregelung bei Brennkraftmaschinen mit Laufruhe als Meßgröße. Sie ermöglichen eine weitest gehende Absenkung der Leerlaufdrehzahl, was im Hinblick auf ein Absenken des Kraftstoffverbrauchs wesentlich ist. Im Stadtverkehr kann z. B. eine Absenkung der Leer laufdrehzahl um 100 Umdrehungen pro Minute bis zu 2% Kraftstoff einsparen. Überschreitet die Lauf unruhe einen bestimmten Sollwert, dann wird ent sprechend der Erfindung die Menge des Gemischs wie der erhöht. Beim Benzin-Motor geschieht dies durch ein Öffnen der Drosselklappe oder ein Öffnen des Bypassquerschnittes, während beim Diesel-Motor die gewünschte Laufruhe über eine gewisse Mehrmenge an Kraftstoff erreicht wird.The exemplary embodiments relate to devices for Idle speed control in internal combustion engines with Smooth running as a measurand. They allow the broadest going lowering the idle speed, what in view a reduction in fuel consumption is essential. In city traffic z. B. a lowering of the empty running speed by 100 revolutions per minute up to Save 2% fuel. Exceeds the barrel restless a certain setpoint, then ent speaking of the invention the amount of the mixture as who increases. In the petrol engine, this happens through opening the throttle valve or opening the Bypass cross-section, while in the diesel engine desired smoothness over a certain additional quantity of fuel is reached.
Fig. 1 zeigt in grober Übersichtsdarstellung eine Brennkraftmaschine 10 mit Fremdzündung mit ihren we sentlichsten Komponenten und Steuereinrichtungen. 11 markiert ein Luftansaugrohr, 12 eine Abgaslei tung. Im Ansaugrohr 11 befinden sich hintereinan der ein Luftdurchsatzsensor 13, eine Drosselklappe 14 und ein Einspritzventil 15. Überbrückt ist die Drosselklappe mittels eines Bypasskanals 16, in dem ein Bypassquerschnittsstellwerk 17 (im folgenden kurz Bypasssteller genannt) untergebracht ist. Ein elek tronisches Steuergerät trägt das Bezugszeichen 20. Es erhält Eingangssignale von einem Temperatur sensor 21, einem Drehzahlsensor 22 sowie dem Luft durchsatzsensor 13 und zwei Pfeile deuten noch die Möglichkeit an, weitere Einflußgrößen auf das oder die Ausgangssignale des Steuergerätes 20 einwirken zu lassen. Ausgangsseitig steht das Steuergerät 20 einmal mit dem wenigstens einen Einspritzventil 15 in Verbindung, ferner mit dem Bypasssteller 17. Die Drosselklappe 14 wird unmittelbar vom Fahrpedal 24 be einflußt. Im Falle einer elektronischen Steuerung der Drosselklappenposition erübrigt sich in gewissen Fäl len der Bypasssteller 17, so daß das Steuergerät 20 über die gestrichelt gezeichnete Linie 25 unmittel bar die Stellung der Drosselklappe beeinflussen kann. Schließlich deutet eine Leitung 23 noch auf eine Zünd zeitpunktsteuerung hin. Fig. 1 shows a rough overview of an internal combustion engine 10 with spark ignition with its essential components and control devices. 11 marks an air intake pipe, 12 an exhaust line. In the intake pipe 11 there are an air flow sensor 13 , a throttle valve 14 and an injection valve 15 behind one another. The throttle valve is bridged by means of a bypass channel 16 , in which a bypass cross-section signal box 17 (hereinafter referred to as bypass controller) is accommodated. An electronic control unit bears the reference number 20 . It receives input signals from a temperature sensor 21 , a speed sensor 22 and the air flow sensor 13 and two arrows still indicate the possibility of having further influencing variables act on the or the output signals of the control device 20 . On the output side, the control unit 20 is connected to the at least one injection valve 15 and also to the bypass actuator 17 . The throttle valve 14 is directly influenced by the accelerator pedal 24 be. In the case of electronic control of the throttle valve position, the bypass actuator 17 is unnecessary in certain cases, so that the control unit 20 can influence the position of the throttle valve via the dashed line 25 immediately. Finally, a line 23 still indicates an ignition timing control.
Die in Fig. 1 dargestellte Grundstruktur einer Brenn kraftmaschinensteuerung ist als solche bereits Stand der Technik. Abhängig von Last und Drehzahl und Kor rekturgrößen, wie z. B. der Temperatur des Kühlwassers, ermittelt das Steuergerät 20 Einspritzmengensignale für das Einspritzventil 15 und u. a. zusätzlich Ansteu ersignale für den Bypasssteller 17.The basic structure of an internal combustion engine control system shown in FIG. 1 is already state of the art as such. Depending on load and speed and correction sizes, such as. B. the temperature of the cooling water, the control unit 20 determines injection quantity signals for the injection valve 15 and, inter alia, additional control signals for the bypass actuator 17th
Wesentlich ist nun, daß im Steuergerät 20 ein Lauf ruhe- bzw. Laufunruhesignal gebildet wird und davon abhängig eine Verstellung des Bypassstellers 17 bzw. der Drosselklappe 14 erfolgt. Dadurch ergibt sich ein höherer Luftdurchsatz im Ansaugrohr, der mit tels des Luftdurchsatzsensors 13 erfaßt wird und eine höhere Einspritzmenge bewirkt. Im Gegensatz zu be kannten Anlagen wird demnach bei der Erfindung bei einer zu großen Laufunruhe nicht unmittelbar das Kraftstoffmengensignal, sondern das Luftsteuersi gnal und damit die Gemischmenge variiert.It is now essential that a run rest or unrest signal is formed in the control unit 20 and, depending on this, the bypass actuator 17 or the throttle valve 14 is adjusted. This results in a higher air flow in the intake pipe, which is detected by means of the air flow sensor 13 and causes a higher injection quantity. In contrast to known systems, the fuel quantity signal, but rather the air control signal and thus the mixture quantity are not varied in the invention if the uneven running is too great.
Der Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung dienen die Darstellungen von Fig. 2 und 3.The illustrations of FIGS. 2 and 3 serve to explain the device according to the invention.
Beim Otto-Motor sind im Leerlaufbetrieb die Streuun gen bei der Energieumsetzung sehr stark von Randbe dingungen wie Motortemperatur, Lufttemperatur, Luft durchsatz usw. abhängig. Mit abnehmender Drehzahl nimmt dieser Streuungswert, d. h. die Laufunruhe des Motors progressiv zu. Fig. 2 zeigt beispielhaft den Verlauf von Laufunruhewerten (LU) bei verschie denen Kühlwassertemperaturen. Danach steigt - vor allem als Folge verschlechterter Gemischaufbereitung und -verteilung sowie ungünstiger Entflammungsbe dingungen - die Laufunruhe mit sinkenden Temperatur an.With the Otto engine, the idle power variations are very dependent on boundary conditions such as engine temperature, air temperature, air flow, etc. As the speed decreases, this scatter value, ie the uneven running of the engine, increases progressively. Fig. 2 shows an example of the course of rough running values (LU) at various cooling water temperatures. After that - especially as a result of poorer mixture preparation and distribution as well as unfavorable ignition conditions - the uneven running increases with falling temperature.
Die Leerlaufdrehzahlregelung beim Gegenstand von Fig. 1 kann nun im Hinblick auf die Darstellung von Fig. 2 derart erfolgen, daß zunächst als Sollwert eine obere Leerlaufdrehzahl nL max dient, die erfahrungsgemäß im mer eine ausreichende Laufruhe liefert (Punkt a). Nachfolgenden wird die Menge des Gemischs zu einem Sollwert der Laufunruhe LU soll zurückgenommen (Punkt b), in dem sich dann eine Leerlaufdrehzahl nL 1 einstellt. Mit steigender Temperatur kann bei gleichem Laufunruhesollwert die Drehzahl weiter zurückgenommen werden bis zum Wert nL 2 (Punkt c). Steht im Zusammenhang mit dem Steuergerät 20 ein sogenanntes lernendes Regelsystem zur Verfügung, dann braucht die jeweilige Leerlaufregelung nicht immer vom Punkt a ausgehen, sondern der im voran gegangenen Leerlaufbetriebszustand erhaltene Dreh zahlwert wird gespeichert und dieser Wert als neue Ausgangsgröße für die Regelung im nachfolgenden Leer laufbetriebsfall verwendet. The idle speed control in the subject of FIG. 1 can now take place with regard to the representation of FIG. 2 such that initially an upper idle speed nL max serves as the target value, which experience has shown that it always provides sufficient smoothness (point a) . In the following, the amount of the mixture is reduced to a target value of the uneven running LU soll (point b) , in which an idling speed nL 1 is then set. With increasing temperature and the same uneven running setpoint, the speed can be reduced further up to the value nL 2 (point c) . If a so-called learning control system is available in connection with the control unit 20 , then the respective idle control does not always have to start from point a , but the speed value obtained in the previous idle operating state is saved and this value is used as a new output variable for the control in the subsequent idle operating case used.
Im Sonderfall kann es nun vorkommen - z. B. nach einer langen Fahrt unter Vollastbedingungen - daß der an gestrebte Wert für die Leerlaufdrehzahl unterhalb eines z. B. durch die Genauigkeit der Gemischmenge oder für eine brauchbare Gasannahme tauglichen Dreh zahlwertes absinkt (Kurve für ϑ 3 in Fig. 2). Dies wird durch die Einführung eines unteren Leerlaufdreh zahlwertes nL min ausgeschlossen. Dies bedeutet eine Regelung der Leerlaufdrehzahl im Bereich zwischen der minimalen und der maximalen Leerlaufdrehzahl, wobei ein bestimmter Laufunruhesollwert eingeregelt wird.In special cases it can now happen - e.g. B. after a long journey under full load conditions - that the desired value for the idle speed below a z. B. by the accuracy of the mixture amount or for a usable gas acceptance suitable speed decreases (curve for ϑ 3 in Fig. 2). This is precluded by the introduction of a lower idling speed nL min . This means regulating the idling speed in the range between the minimum and the maximum idling speed, with a specific uneven running setpoint being adjusted.
Fig. 3 zeigt eine Änderung der in Fig. 2 dargestell ten Betriebsweise der Leerlaufdrehzahlregelung insoweit, als dort eine Kombination von Mager- und Drehzahlrege lung dargestellt ist. Diese Regelung hat besondere Be deutung im Hinblick auf eine niedrige CO-Schadstoffemis sion in der Warmlaufphase des Motors. Hierbei wird zu nächst eine vergleichsweise fette Leerlauf-Gemischzu sammensetzung eingestellt (z. B. 2% CO), (a, b) die im nachfolgenden Schritt abgemagert wird, (c, d) (z. B. auf 0,5% CO). Anschließend wird dann die Regelung, wie aus Fig. 2 ersichtlich, durchgeführt. Fig. 3 shows a change in the operating mode of the idling speed control shown in FIG. 2 insofar as there is a combination of lean and speed control processing. This regulation is particularly important with regard to low CO emissions in the warm-up phase of the engine. First, a comparatively rich idle mixture composition is set (e.g. 2% CO), (a, b) which is emaciated in the subsequent step, (c, d) (e.g. to 0.5% CO ). The control is then carried out, as can be seen in FIG. 2.
Als weitere Ergänzung kann schließlich die gemisch seitige Laufruheregelung noch mit einer Zündwinkel regelung kombiniert werden, um ein Optimum hinsicht lich aller Betriebsgrößen zu erlangen.Finally, as a further addition, the mixture side smoothness control still with an ignition angle regulation can be combined to achieve an optimum to obtain all company sizes.
Im Falle einer Leerlaufdrehzahlregelung für eine Diesel-Brennkraftmaschine greift die Laufruherege lung in den Regelkreis für das mengenbestimmende Glied ein. Da der Diesel-Motor in der Regel mit Luftüberschuß gefahren wird, entspricht die Änderung der Gemischmenge beim Benzin-Motor dem Wesen nach der Änderung der Einspritzmenge beim Diesel-Motor.In the case of idle speed control for a Diesel internal combustion engine attacks the running calm rain in the control loop for the quantity-determining Link. Because the diesel engine usually comes with Excess air is driven, the change corresponds the amount of mixture in the petrol engine by nature the change in the injection quantity in the diesel engine.
Die Art und Weise der Laufunruhe-Erfassung kann sehr vielschichtig sein. Möglich sind:The way of uneven running detection can be very be complex. Possible are:
- a) Umlaufzeiten der Kurbelwelle T, Bestimmung von Änderungen der Umlaufzeit bzw. den Differential quotientena) Rotation times of the crankshaft T , determination of changes in the rotation time or the differential quotients
- b) Ionenstrommessung im Brennraum,b) ion current measurement in the combustion chamber,
- c) Druckschwankungen im Brennraum,c) pressure fluctuations in the combustion chamber,
- d) Lichtintensitätsschwankungen, sowied) light intensity fluctuations, as well
- e) Messen dieser und anderer spezifischer Größen im Abgasrohr.e) measuring these and other specific quantities in Exhaust pipe.
Im Hinblick auf heute allgemein übliche Rechnersteue rungen in Verbindung mit dem Kraftfahrzeug empfiehlt sich eine Realisierung der Erfindung über eine ent sprechende Programmierung des Rechners, d. h. rein softwaremäßig. Der Vollständigkeit halber zeigt Fig. 4 eine Anordnung im Blockschaltbild zur Reali sierung der erfindungsgemäßen Funktionen.With regard to computer control in common practice in connection with the motor vehicle, it is advisable to implement the invention by programming the computer accordingly, ie purely by software. For the sake of completeness, FIG. 4 shows an arrangement in the block diagram for realizing the functions according to the invention.
Mit 30 ist eine Laufunruhe-Erfassungstufe bezeichnet, mit 31 und 32 Signalgeber für eine maximale und eine minimale Leerlaufdrehzahl nL max und nL min . Eine von äußeren Größen beeinflußbare Sollwertsteuerstufe trägt das Bezugszeichen 33 und schließlich eine Lambda-Soll wertstufe das Bezugszeichen 34. Soll- und Istwert der Laufunruhe werden mittels eines Komparators 36 ver glichen und das Ergebnis über mehr oder weniger zu sätzliche Stufen letztlich dem Bypasssteller 17 zu geführt. Die erwähnten, dazwischen geschalteten Stufen dienen der Eingrenzung des Regelbereichs. Eine Maximalwert-Auswahlstufe sorgt dafür, daß die Laufun ruheregelung nur oberhalb einer minimalen Leerlaufdreh zahl möglich ist, eine nachfolgende Minimalwertaus wahlstufe 30 sorgt für eine obere Drehzahlbegrenzung. Schließlich ermöglicht eine weitere Maximalwertaus wahlstufe 40 eine Realisierung unterschiedlicher Lambda-Steuerungen entsprechend der Darstellung von Fig. 3. 30 is an uneven running detection stage, 31 and 32 signal transmitters for a maximum and a minimum idling speed nL max and nL min . A setpoint control stage which can be influenced by external variables bears reference number 33 and finally a lambda setpoint stage bears reference number 34 . The setpoint and actual value of the uneven running are compared by means of a comparator 36 and the result is finally passed to the bypass controller 17 via more or less additional stages. The above-mentioned intermediate steps serve to limit the control range. A maximum value selection level ensures that the Laufun rest control is only possible above a minimum idle speed, a subsequent minimum value selection level 30 ensures an upper speed limit. Finally, a further maximum value selection stage 40 enables different lambda controls to be implemented as shown in FIG. 3.
Die einzelnen Minimal- und Maximal-Auswahlstufen sind jeweils mittels gestrichelt gezeichneter Linien und in nerhalb dieser Linien angeordneter Schalter 41 bis 43 überbrückbar um anzuzeigen, daß die einzelnen Begren zungsstufen wahlweise je nach Bedarf vorgesehen werden können.The individual minimum and maximum selection levels can be bridged by means of dashed lines and switches 41 to 43 arranged within these lines to indicate that the individual limitation levels can optionally be provided as required.
Bei Kenntnis des Erfindungsgedankens stellt die Reali sierung der einzelnen Blöcke für den Durchschnitts fachmann auf dem Schaltungs- und Regelungssektor kein Problem dar, so daß sich ihre nähere Angabe erübrigt.Knowing the idea of the invention, Reali the individual blocks for the average specialist in the circuit and control sector no Problem, so that their specification is unnecessary.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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