DE3429672C2

DE3429672C2 -

Info

Publication number: DE3429672C2
Application number: DE3429672A
Authority: DE
Inventors: Guido 7000 Stuttgart De Weischedel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-08-11
Filing date: 1984-08-11
Publication date: 1992-11-05
Also published as: GB2162973A; FR2568942B1; GB2162973B; FR2568942A1; GB8516914D0; US4690114A; DE3429672A1; JPS6165045A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregelsystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Dieses Drehzahl regelsystem ist insbesondere für Dieselmotoren be stimmt, deren einzuspritzende Kraftstoffmenge mittels eines PI-Reglers im Bereich der Leerlaufdrehzahl ge regelt wird. Aus der DE-OS 31 30 080 ist bereits im Zusammenhang mit einer Drehzahlregelung bekannt, den Sollwert anzuheben, wenn die Ist-Drehzahl einen be stimmten Abstand zur Soll-Drehzahl erreicht hat. Bei diesem bekannten Drehzahlregelsystem wird der Sollwert in einem bestimmten Abstand dem Istwert bis zu einer maximalen Soll-Drehzahl nachgeführt, wobei dieser Ab stand konstant ist. Bei abfallender Drehzahl wird das Drehzahlregelsystem bei Unterschreiten einer vorge gebenen Drehzahlschwelle wirksam, wobei der Verlauf des Drehzahlsollwertabfalles dem Drehzahlistwertab fall bei betriebswarmer Brennkraftmaschine angenähert ist. Da bei einem kalten Motor die Ist-Drehzahl schneller abfällt als bei einem betriebswarmen Motor, kann ein Unterschreiten der vorgegebenen Leerlauf drehzahl, insbesondere bei kaltem Motor, mit dem be kannten Regelsystem nicht sicher vermieden werden.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Drehzahlregelsystem, welches die Merkmale des Hauptanspruchs aufweist, wird eine einwandfreie Drehzahlregelung bei unterschiedlichen Motortemperaturen und auch bei bauartbedingten unter schiedlichen Drehzahlabfallgeschwindigkeiten im Be reich der Leerlaufdrehzahl sichergestellt. Der Verlauf der Soll-Drehzahl fällt beispielsweise bei warmem Motor schneller ab als bei kaltem Motor. Das Regel system wird nur wirksam, wenn die Ist-Drehzahl abfällt und deren Abfallgeschwindigkeit einen Mindestwert über steigt, so daß auch ein langsameres Absinken der Drehzahl möglich ist. Die Zeitkonstante der e-Funktion des Sollwertverlaufes hängt von der jeweils gemessenen Abfallgeschwindigkeit der Ist-Drehzahl ab und ist proportional zu einem fest einstellbaren Faktor. Dieser Faktor kann entsprechend dem jeweiligen Drehzahlver halten eines bestimmten Motortyps fest eingestellt werden. Auf diese Weise läßt sich das Drehzahlregel system an unterschiedliche Motortypen anpassen. Ist die Leerlaufdrehzahl erreicht, so wird die Regelung erst wieder wirksam, wenn ein vorgegebener Drehzahl offset überschritten und die Ist-Drehzahl wieder zu rückgenommen wird. Geringfügige Drehzahlschwankungen, die das Gleichlaufverhalten im Leerlauf nicht beein trächtigen, lassen somit die Drehzahlregelung nicht wirksam werden.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Kennlinie der Ist-Drehzahl und des Ver laufs der Soll-Drehzahl bei kaltem Motor und ab fallender Ist-Drehzahl,

Fig. 2 die Kennlinien wie bei Fig. 1, jedoch bei warmem Motor,

Fig. 3 die Kennlinien für Ist-Drehzahl und Soll-Dreh zahl mit Nachführung des Sollwertes bei steigender Ist-Drehzahl und

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Regelsystems.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm verläuft die Kennlinie für die Ist-Drehzahl n verhältnismäßig steil nach unten, wie dies beispielsweise bei kaltem Motor der Fall sein kann. Sobald die Drehzahlschwelle NS unterschritten wird, stellt das Regelsystem die Ab fallgeschwindigkeit dn/dt der Ist-Drehzahl n fest. Hierzu wird die Drehzahländerung pro Zeiteinheit be stimmt. Unterschreitet die gemessene Abfallgeschwindig keit eine vorgegebene feste Mindestabfall geschwindigkeit d_dmin, so erfolgt zum Zeitpunkt t=O eine An hebung des Sollwertes für die Soll-Drehzahl N auf die Ist-Drehzahl n. Der Verlauf der Soll-Drehzahl N fällt nun mit einer e-Funktion ab, die eine verhältnismäßig große Auszeit t_aus besitzt. Der Verlauf der Soll-Dreh zahl N verläuft nun unverändert gemäß dieser vorgegebenen e-Funktion, deren Zeitkonstante wesentlich durch die zuvor gemessene Drehzahlabfallgeschwindigkeit dn/dt bestimmt wird. Eine Änderung des Verlaufs der Soll- Drehzahl N ergibt sich erst, wenn die Ist-Drehzahl n wieder ansteigt. Das Verhalten des Regelsystems bei ansteigender Drehzahl wird später im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben.

Fig. 2 zeigt die Kennlinien der Ist-Drehzahl n, bei der die Drehzahlabfallgeschwindigkeit dn/dt kleiner ist als bei Fig. 1, und der Soll-Drehzahl N, die eine kleinere Auszeit t_aus als bei Fig. 1 aufweist. Die Kennlinien, wie sie in Fig. 2 angegeben sind, können beispielsweise dem Drehzahlverlauf bei warmem Motor entsprechen. Bei Fig. 1 und Fig. 2 ist der Ab stand zwischen der Leerlaufdrehzahl NL und der Dreh zahlschwelle NS gleich, wobei es vorteilhaft sein kann, die Leerlaufdrehzahl NL bei noch kaltem Motor gegenüber der Leerlaufdrehzahl NL bei warmem Motor zu erhöhen. Die Leerlaufdrehzahl NL kann bei kaltem Motor so erhöht werden, daß ein ruckfreier Motorlauf ge währleistet ist. Da bei warmem Motor diese erhöhte Leerlaufdrehzahl für einen gleichmäßigen Motorlauf nicht erforderlich ist, kann in diesem Fall die Leer laufdrehzahl NL auf einen niedrigeren Wert abgesenkt werden, wodurch die Werte für die Geräuschentwicklung, die Abgasbelastung und die Materialbeanspruchung ver ringert werden können. Die Leerlaufdrehzahl NL kann beispielsweise bei kaltem Motor auf 1000 U/min und bei warmem Motor auf 600 U/min eingestellt sein.

Die Bestimmung des Sollwerts für die Leerlaufdrehzahl NL kann in Ab hängigkeit von der Motortemperatur dadurch erfolgen, daß ein Temperaturfühler die Motortemperatur einem Rechner zuführt, der die zugehörige Leerlaufdrehzahl NL berechnet oder aus einer vorher eingegebenen Tabelle entnimmt und dem Regelsystem zuführt.

Fig. 3 zeigt nun den Verlauf der beiden Kennlinien für die Ist-Drehzahl n und die Soll-Drehzahl N, wobei im dargestellten Fall ungefähr zum Zeitpunkt tl eine Drehzahlerhöhung erfolgt. Diese Drehzahlerhöhung wird durch Betätigung des Fahrpedals bzw. Gaspedals einge leitet. Die Soll-Drehzahl N wird der Ist-Drehzahl n erst dann nachgeführt, wenn die Ist-Drehzahl n einen Drehzahloffset NO überschritten hat. Es müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

n↑ (steigend) und n - N < NO

Die Nachführung der Soll-Drehzahl N setzt also erst bei steigender Ist-Drehzahl ein, wenn die Differenz zwischen Ist-Drehzahl n und Soll-Drehzahl N größer ist als ein vorgegebener Drehzahloffset.

Fällt die Ist-Drehzahl n wieder ab, so verläuft die Soll-Drehzahl N wieder entsprechend einer e-Funktion, deren Zeitkonstante der Zeitkonstanten entspricht, wie sie beim letzten Unterschreiten der Drehzahlschwelle NS festge legt wurde. Für den Verlauf der Soll-Drehzahl N gilt:

wobei K = dn/dt · KV + KO

Dabei ist N die Soll-Drehzahl, NL die Leerlaufdrehzahl, NS die Drehzahlschwelle, dn/dt die Drehzahlabfallge schwindigkeit zum Zeitpunkt des Unterschreitens der Drehzahlschwelle, KV der Verstärkungsfaktor des Regel verstärkers und KO eine Offsetkonstante.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Regelsystems, welches im wesentlichen aus einem Sollwertgenerator GS und einem PI-Regler R besteht, dem eingangsseitig die Differenz zwischen der Soll-Drehzahl N und der Ist-Drehzahl n zugeführt wird. Ausgangsseitig steuert der PI-Regler R die Kraftstoffzufuhr des zu regelnden Motors M.

Die Ist-Drehzahl n des Motors M wird einem Funktions generator 1 zugeführt, der in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahlabfallgeschwindigkeit dn/dt und in Abhängigkeit von der gewünschten Leerlaufdrehzahl NL den Sollwertverlauf für die Soll-Drehzahl N erzeugt. Der Funktionsgenerator 1 wird erst wirksam, wenn die Ist-Drehzahl n die vorgegebene Drehzahlschwelle NS unterschreitet, wobei die Drehzahlabfallgeschwindig keit einen Mindestwert n_dmin überschreiten muß. Ein mit dem Ausgang des Funktionsgenerators 1 verbundener erster Umschalter 2 wird bei Vorliegen dieser Be dingung in die andere, hier nicht dargestellte Stellung verbracht, so daß der Ausgang des Funktionsgenerators 1 mit dem Subtraktionspunkt S verbunden ist.

Solange sich die Ist-Drehzahl n oberhalb der genannten Drehzahlschwelle NS befindet, befinden sich der Um schalter 2 und ein diesem vorgeschalteter weiterer Um schalter 3 in der hier dargestellten Stellung. Der Umschalter 3 wird erst in die andere, nicht dargestellte Stellung gebracht, wenn die Bedingung

n↑ ˆ (n - N) < NO

erfüllt ist.

Die für die Umschaltung des ersten Umschalters 2 er forderliche Bedingung ist ebenfalls in dem mit diesem verbundenen Funktionsblock angegeben. Diese Bedingung lautet:

n↓ ˆ n < NS

Im Grunde genommen besteht also der Kern der Erfindung ganz allein darin, daß bei einer Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine der zeitliche Verlauf der Soll- Drehzahl beim Abfall der Ist-Drehzahl gemäß einer ab fallenden e-Funktion verläuft, wobei die Zeitkonstante der e-Funktion in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gebildet wird. Die Erfindung ist dabei nicht auf einen bestimmten Typ einer Brenn kraftmaschine beschränkt, ebenfalls können sämtliche Betriebsparameter der Brennkraftmaschine die e-Funk tion beeinflussen. Schließlich ist die Erfindung nicht nur auf einen analogen Schaltungsaufbau eingeschränkt, sondern es ist auch die Realisierung der Erfindung mit Hilfe eines entsprechend programmierten digitalen Rechners möglich.

Claims

1. Drehzahlregelsystem für Brennkraftmaschinen, mit einer Leerlauf regelung, die vorzugsweise als PI-Regelung ausgebildet ist und der eingangsseitig die Differenz zwischen Soll-Drehzahl und Ist-Drehzahl zugeführt ist, wobei der zeitliche Verlauf der Soll-Drehzahl beim Abfall der Ist-Drehzahl gemäß einer abfallenden e-Funktion verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der e-Funktion in Ab hängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gebildet wird.

2. Drehzahlregelsystem, insbesondere für Dieselmotoren, nach Ab spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Drehzahl beim Abfall der Ist-Drehzahl unter eine vorgegebene Drehzahlschwelle auf die Ist-Drehzahl angehoben und die Zeitkonstante der e-Funktion in Ab hängigkeit von der Abfallgeschwindigkeit der Ist-Drehzahl gebildet wird.

3. Drehzahlregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die e-Funktion des Verlaufs der Soll- Drehzahl (N) bei einer hohen Abfallgeschwindigkeit der Ist-Drehzahl (n) langsamer abfällt als bei einer niedrigeren Abfallgeschwindigkeit der Ist-Drehzahl (n).

4. Drehzahlregelsystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anhebung der Soll- Drehzahl (N) auf die Ist-Drehzahl (n) nur dann erfolgt, wenn die Ist-Drehzahl (n) abfällt und deren Abfall geschwindigkeit (dn/dt) einen Mindestwert (n_dmin) über steigt.

5. Drehzahlregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Soll-Drehzahl (N) durch folgende e-Funktion gekenn zeichnet ist: mit K = dn/dt · KV + KOwobei KV und KO Konstanten sind und NL die Leer laufdrehzahl, NS die Drehzahlschwelle und dn/dt die gemessene Drehzahlabfallgeschwindigkeit ist.

6. Drehzahlregelsystem nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Konstante KV ein einstellbarer Verstärkungsfaktor ist.

7. Drehzahlregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motortem peratur gemessen und bei kaltem Motor (M) die Leer laufdrehzahl (NL) um den gleichen Betrag wie die Drehzahlschwelle (NS) auf einen höheren Wert einge stellt wird als bei warmem Motor.

8. Drehzahlregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem die Ist-Drehzahl (n) wenigstens annähernd die Leerlaufdrehzahl (NL) erreicht hat, die Soll-Drehzahl (N) erst bei Überschreiten eines Drehzahloffsets (NO) und bei steigender Ist-Drehzahl (n) nachgeführt wird, solange die Ist-Drehzahl (n) kleiner als die Drehzahlschwelle (NS) ist, und daß dann bei abfallender Ist-Drehzahl (n) die zuvor beim Durchschreiten der Drehzahlschwelle (NS) festgelegte Zeitkonstante (K) für den Verlauf der Soll- Drehzahl (N) gilt.