DE69316953T2 - Method and device for controlling an air bypass line - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der Bewegung eines Zapfens eines Verbrennungsmotors, insbesondere beim Zurückkehren in den Leerlaufmodus nach einer Störung, wie einer Änderung der Drosselposition.The present invention relates to a method and a device for controlling the movement of a pin of an internal combustion engine, in particular when returning to idle mode after a disturbance, such as a change in throttle position.
Die Leerlaufgeschwindigkeit eines Motors wird normal mittels eines Zapfens geregelt, der ausgelegt ist, die Querschnittsfläche eines Luftkanals zu ändern, der die Drosselpiatte umgeht, um die Luftströmung durch den Bypass-Durchgang zu verändern. Der Zapfen wird durch einen Schrittmotor unter der Regelung eines Motorleerlaufgeschwindigkeit-Controllers bewegt, der in einem Motorleitsystem enthalten sein kann.The idle speed of an engine is normally controlled by means of a pin designed to change the cross-sectional area of an air duct bypassing the throttle plate to change the air flow through the bypass passage. The pin is moved by a stepper motor under the control of an engine idle speed controller which may be included in an engine control system.
Wenn der Motorleerlaufgeschwindigkeit-Controller aktiv ist und die Drosselplatte sich in einer geschlossenen Position befindet, wird der Zapfen in eine Position bewegt, die eine ausreichende Luftströmung zuläßt, um zu veranlassen, daß der Motor mit einer Geschwindigkeit arbeitet, die im wesentlichen zu einer gewünschten Motorgeschwindigkeit paßt. Die gewünschte Motorgeschwindigkeit wird auf der Basis von vorbestimmten Motorbetriebsbedingungen bestimmt, wie Motorkühlmitteltemperatur, aktive Motorlasten, wie Heizung, Beleuchtung und die Klimaanlagenkupplung, und Schwankungen der Batteriespannung.When the engine idle speed controller is active and the throttle plate is in a closed position, the pintle is moved to a position that allows sufficient air flow to cause the engine to operate at a speed substantially consistent with a desired engine speed. The desired engine speed is determined based on predetermined engine operating conditions such as engine coolant temperature, active engine loads such as heater, lights and the air conditioning clutch, and battery voltage fluctuations.
Wenn die Drosselplatte in eine weiter geöffnete Position bewegt wird, bewegt der Schrittmotor den Zapfen in eine Richtung, um die Querschnittsfläche des Bypass-Kanals mit einer Rate zu vergrößern, die als eine Funktion der Drosselbewegung bestimmt wird. Beim Zurückkehren der Drosselpiatte in die geschlossene Position bewegt der Schrittmotor den Zapfen zurück auf die Position zu, die er gehalten hatte, bevor die Drosselplatte geöffnet wurde.When the throttle plate is moved to a more open position, the stepper motor moves the pin in a direction to increase the cross-sectional area of the bypass channel at a rate determined as a function of the throttle movement. When the throttle plate returns to the closed position, the stepper motor moves the pin back to the position it held before the throttle plate was opened.
Ein Problem, auf das beim Bewegen des Zapfens zurück in seine Motorleerlaufposition gestoßen wird, ist, daß dieses veranlassen kann, daß der Motor für eine kurze Dauer unstetig arbeitet. Die GB-A-2 136165 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5 offenbart.A problem encountered in moving the pintle back to its engine idle position is that this can cause the engine to operate intermittently for a short period. GB-A-2 136165 discloses a method and apparatus as disclosed in the preambles of claims 1 and 5.
Die vorliegende Erfindung strebt an, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Regeln der Bewegung eines Zapfens eines Motors und insbesondere der Bewegung des Zapfens zurück in eine Motorleerlaufposition auf eine Weise zu schaffen, die jegliche Instabilität des Motorbetriebes infolge der Bewegung des Zapfens im wesentlichen verhindern kann.The present invention seeks to provide an improved method and apparatus for controlling the movement of a pintle of an engine, and in particular the movement of the pintle back to an engine idle position, in a manner that can substantially prevent any instability of the engine operation due to the movement of the pintle.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der Bewegung eines Zapfens eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung sind durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 5 beschriebenen Merkmale gekennzeichnet.A method and a device for controlling the movement of a pin of an engine according to the present invention are characterized by the features described in the characterizing parts of claims 1 and 5.
Durch Regeln der Bewegung des Zapfens auf der Basis der Differenz zwischen der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit und der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit ist es möglich, einen glatten Übergang zurück in einen Leerlaufmodus sicherzustellen.By controlling the movement of the pinion based on the difference between the actual engine speed and the desired idle speed, it is possible to ensure a smooth transition back to an idle mode.
Vorteilhafterweise umfaßt das Verfahren den Schritt, daß die vorbestimmte Position als die Summe der Position des Zapfens zu der Zeit, als die Düse zuletzt aus einer Leerlaufposition in eine weiter offene Position bewegt worden war, plus einem vorbestimmten Offset, der als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, eingestellt wird; und eine Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis freigegeben wird, nachdem der Zapfen die vorbestimmte Position erreicht hat. Ein Einstellen der vorbestimmten Position auf diese Weise stellt sicher, daß die Position, in die sich der Zapfen wänrend eines Überganges zurück in den Leerlaufmodus bewegt, nicht für die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit ungeeignet ist.Advantageously, the method comprises the step of determining the predetermined position as the sum of the position of the pin at the time when the nozzle last moved from an idle position to a wider open position had been set, plus a predetermined offset determined as a function of vehicle speed; and enabling closed loop control of the engine idle speed after the pintle has reached the predetermined position. Setting the predetermined position in this manner ensures that the position to which the pintle moves during a transition back to idle mode is not inappropriate for the current vehicle speed.
In einer Ausführungsform wird die Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis freigegeben, wenn die tatsächliche Motorgeschwindigkeit kleiner als die gewünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit wird. Dies stellt sicher, daß die Motorgeschwindigkeit sich im wesentlichen stabilisiert hat, bevor zur Regelung mit geschlossenem Kreis zurückgekehrt wird.In one embodiment, closed loop engine idle speed control is released when the actual engine speed becomes less than the desired engine idle speed. This ensures that the engine speed has substantially stabilized before returning to closed loop control.
Gemaß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Regeln der Bewegung eines Zapfens eines Motors vorgesehen, wie in Anspruch 6 beschrieben.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling the movement of a pin of an engine as described in claim 6.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist unten lediglich mittels Veranschaulichung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in der die einzige Figur ein schematisches Schaubild eines Leerlaufluftregelungssystems ist.An embodiment of the present invention is described below by way of illustration only with reference to the accompanying drawing, in which the sole figure is a schematic diagram of an idle air control system.
Mit Bezug auf die Figur ist ein Drosselventil 10 mit einer herkömmlichen Plattenform innerhalb eines Drosselkanals 12 eines Motorkrümmers angeordnet und regelt die Strömung von Luft aus dem Motorkrümmer zu den Motorzylindern.Referring to the figure, a throttle valve 10 having a conventional plate shape is disposed within a throttle passage 12 of an engine manifold and regulates the flow of air from the engine manifold to the engine cylinders.
Ein Bypass-Kanal 14 schafft einen Durchgang in den Drosselkanal 12, der die Drossel 10 umgeht, um zu ermöglichen, daß Luft in die Zylinder eingeleitet wird, wenn die Drossel geschlossen ist, wodurch ermöglicht wird, daß der Motor leerläuft. Innerhalb des Bypass-Kanals 14 ist ein Ventilsitz 16 angeordnet, der mit einem Ventil oder einem Zapfen 18 zusammenwirken kann, das bzw. der bewegbar ist, um die Querschnittsfläche des Durchganges zwischen dem Zapfen 18 und dem Ventilsitz 16 zu verändem und dadurch die Luftströmungsrate durch den Bypass-Durchgang 14 zu verändern.A bypass passage 14 provides a passage into the throttle passage 12 which bypasses the throttle 10 to allow air to be introduced into the cylinders when the throttle is closed, thereby allowing the engine to idle. Disposed within the bypass passage 14 is a valve seat 16 which can cooperate with a valve or pintle 18 which is movable to vary the cross-sectional area of the passage between the pintle 18 and the valve seat 16 and thereby vary the rate of air flow through the bypass passage 14.
Der Zapfen 18 weist eine herkömmliche Form auf und umfaßt eine Schraubenfeder 24, um den Zapfen auf den Ventilsitz 16 zu vorzuspannen, und eine Welle, die mit einem Regelventil 20 verbunden ist, das einen Schrittmotor umfaßt, der mit der Welle gekoppelt ist, um den Zapfen von dem Ventilsitz 16 weg gegen die Kraft der Schraubenfeder 24 zu bewegen. Ein Eingang 22 des Regelventus 20 ist mit einem Motorleitsystem gekoppelt, welches einen Motorleerlaufgeschwindigkeit-Controller umfaßt, um das Regelventil 20 zu regeln.The pintle 18 is of conventional shape and includes a coil spring 24 to bias the pintle onto the valve seat 16 and a shaft connected to a control valve 20 which includes a stepper motor coupled to the shaft to move the pintle away from the valve seat 16 against the force of the coil spring 24. An input 22 of the control valve 20 is coupled to an engine control system which includes an engine idle speed controller to control the control valve 20.
Während eines normalen Motorleerlaufs stellt das Regelventil 20 die Position des Zapfens 18 ein, um eine Luftströmung zu schaffen, die geeignet ist, zu veranlassen, daß der Motor bei einer gewünschten Motorgeschwindigkeit leerläuft, die auf der Basis der detektierten Motorbetriebsbedingungen bestimmt wird. Diese detektierten Motorbetriebsbedingungen umfassen beispielsweise die Motorkühlmitteltemperatur, aktive Motorlasten, wie eine Klimaanlagenkupplung und Lampen, und Veränderungen der Batteriespannung.During normal engine idle, control valve 20 adjusts the position of pintle 18 to provide an airflow suitable to cause the engine to idle at a desired engine speed determined based on detected engine operating conditions. These detected engine operating conditions include, for example, engine coolant temperature, active engine loads such as an air conditioning clutch and lamps, and changes in battery voltage.
Wenn die Drosselplatte 10 beim Niederdrücken des Gaspedals in eine offene Position bewegt wird, wird der Zapfen 18 von dem Ventilsitz 16 mit einer Rate wegbewegt, die als eine Funktion der Bewegung der Drosselplatte 10 bestimmt wird, um die Luftströmung durch den Bypass-Kanal 14 zu vergrößern.When the throttle plate 10 is moved to an open position upon depression of the accelerator pedal, the pin 18 is moved away from the valve seat 16 at a rate determined as a function of the movement of the throttle plate 10 to increase the air flow through the bypass passage 14.
Beim Zurückkehren der Drosselpiatte 10 in ihre geschlossene Position wird der Zapfen 18 zurück auf den Ventilsitz 16 zu bewegt, um die Luftströmung durch den Bypass-Durchgang 14 um ein Ausmaß einzustellen, das ausreicht, die Motorgeschwindigkeit zu der gewünschten Motorleerlaufgeschwindigkeit zu bringen, die auf der Basis der oben erwähnten Motorbetriebsbedingungen bestimmt wird.As the throttle plate 10 returns to its closed position, the pin 18 is moved back toward the valve seat 16 to adjust the air flow through the bypass passage 14 by an amount sufficient to bring the engine speed to the desired engine idle speed, which is determined based on the above-mentioned engine operating conditions.
Die Rate, mit welcher der Zapfen 18 zurück auf den Ventilsitz 16 zu bewegt wird, wird als eine Funktion der Differenz zwischen der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit und der gewünschten Motorgeschwindigkeit bestimmt. In dieser Ausführungsform wird die Bewegungsrate des Zapfens auf der Basis der Gleichung bestimmt:The rate at which the pintle 18 is moved back toward the valve seat 16 is determined as a function of the difference between the actual engine speed and the desired engine speed. In this embodiment, the rate of movement of the pintle is determined based on the equation:
ZEIT = MULT*(MAX_FEHLER - FEHLER) + VERZ,TIME = MULT*(MAX_ERROR - ERROR) + DELAY,
wobei ZEIT die Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Schrittbewegungen des Schrittmotors des Regelventils 20 ist; MULT ein kalibrierbarer Multiplikator ist, der experimentell gefunden wird und in diesem Beispiel im Bereich von 50ms bis 500ms liegt; FEHLER der Absolutwert der Differenz zwischen der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit und der gewünschten Motorgeschwindigkeit ist; MAX_FEHLER der maximale Wert der Differenz zwischen der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit und der gewünschten Motorgeschwindigkeit ist, von der angenommen wird, daß sie unter einer derartigen Situation auftritt, welcher experimentell gefunden werden kann und in diesem Beispiel ungefähr 800 U/min beträgt; und VERZ eine vorbestimmte Verzögerung ist, die experimentell kalibrierbar ist und in diesem Beispiel im Bereich von 50ms bis 500ms liegt.where TIME is the delay between successive stepping movements of the stepper motor of the control valve 20; MULT is a calibratable multiplier found experimentally and in this example in the range 50ms to 500ms; ERROR is the absolute value of the difference between the actual motor speed and the desired motor speed; MAX_ERROR is the maximum value of the difference between the actual motor speed and the desired motor speed assumed to be it occurs under such a situation, which can be found experimentally and in this example is approximately 800 rpm; and DELAY is a predetermined delay which is experimentally calibrated and in this example is in the range of 50ms to 500ms.
Im Fall eines Regelventils, das keinen Schrittmotor verwendet, stellt die Variable ZEIT in der obigen Gleichung die Bewegungsrate des Zapfens dar, das heißt, die Zeit, die der Zapfen benötigt, um sich um ein vorbestimmtes Ausmaß zu bewegen.In the case of a control valve that does not use a stepper motor, the variable TIME in the above equation represents the rate of movement of the pintle, that is, the time it takes for the pintle to move a predetermined amount.
Der Zapfen 18 wird auf der Basis der obigen Gleichung bewegt, bis er eine Rückkehrposition bezüglich des Ventilsitzes 16 erreicht, die der Anfangsposition des Zapfens 18 zu der Zeit entspricht, als die Drosselplatte 10 zuerst geöffnet wurde, plus einem kalibrierbaren Offset, der als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird. Diese kalibrierbare Offset wird als der Punkt gewählt, bei dem eine normale Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis beginnen kann, und von dem es unwahrscheinlich ist, daß eine weitere Bewegung des Zapfens unter einer normalen Regelung mit geschlossenem Kreis irgendwelche Motorbetriebsinstabilitäten hervorruft.The pintle 18 is moved based on the above equation until it reaches a return position with respect to the valve seat 16 which corresponds to the initial position of the pintle 18 at the time the throttle plate 10 was first opened plus a calibratable offset determined as a function of vehicle speed. This calibratable offset is chosen as the point at which normal closed loop control of the engine idle speed can begin and from which further movement of the pintle under normal closed loop control is unlikely to cause any engine operating instabilities.
Sobald der Zapfen die Rückkehrposition erreicht hat, wird der Beginn der normalen Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis mittels des Zapfens verzögert, es sei denn, bestimmte Bedingungen sind erfüllt worden. In dieser Ausführungsform ist die Bedingung zu erfüllen, daß die tatsächliche Motorgeschwindigkeit unter die gewünschte Motorgeschwindigkeit abfallen muß, die in diesem Beispiel ungefähr 800 U/min beträgt. Während die Motorgeschwindigkeit über der gewünschten Motorleerlaufgeschwindigkeit liegt, muß die Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis die oben erwähnten Bedingungen erfüllen. Wenn andererseits die Motorgeschwindigkeit kleiner als die gewünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit ist, wird die Regelung der Motorgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis sofort freigegeben.Once the pin has reached the return position, the start of the normal closed loop control of the engine idle speed by means of the pin is delayed unless certain conditions have been met. In this embodiment, the condition to be met is that the actual engine speed must fall below the desired engine speed, which in this example is approximately 800 rpm. While the engine speed is above the desired engine idle speed, the control of the engine idle speed must closed loop control meet the above conditions. On the other hand, if the engine speed is less than the desired engine idle speed, the closed loop engine speed control is immediately released.
Andererseits wird die normale Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis gesperrt, wenn die folgenden Bedingungen gelten:On the other hand, the normal closed-loop control of the engine idle speed is inhibited if the following conditions apply:
(i) Die tatsächliche Motorgeschwindigkeit ist größer als die gewünschte Motorgeschwindigkeit und irgendeine der Bedingungen (ii) bis (vii) gilt;(i) The actual engine speed is greater than the desired engine speed and any of conditions (ii) to (vii) apply;
(ii) der Zapfen ist für kürzer als eine vorbestimmte Zeit, in diesem Beispiel 2 Sekunden, in der Rückkehrposition gewesen;(ii) the pin has been in the return position for less than a predetermined time, in this example 2 seconds;
(iii) der Motor ist in einem Kraftstoffsperrmodus, bei dem während der Verzögerung des Fahrzeuges Kraftstoff zum Motor gesperrt wird, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern;(iii) the engine is in a fuel cut-off mode in which fuel is cut off from the engine during deceleration of the vehicle to improve fuel economy;
(iv) der höhenkompensierte Krümmerabsolutdruck ist kleiner als ein kalibrierbarer Schwellendruck, in diesem Beispiel 25-30 kPa;(iv) the altitude compensated manifold absolute pressure is less than a calibratable threshold pressure, in this example 25-30 kPa;
(v) eine der Bedingungen (iii) und (iv) war innerhalb der vorigen X Sekunden gültig, wobei die Dauer X experimentell kalibrierbar ist und in diesem Beispiel im Bereich von 2 Sekunden liegt;(v) one of conditions (iii) and (iv) was valid within the previous X seconds, where the duration X is experimentally calibrated and in this example is in the range of 2 seconds;
(vi) irgendeine der Bedingungen (iii) bis (v) gilt und ein Entkuppeln wird detektiert;(vi) any of conditions (iii) to (v) applies and a decoupling is detected;
(vii) Bedingung (vi) hat innerhalb der vorigen Y Sekunden gegolten, wobei die Dauer Y experimentell kalibrierbar ist und in diesem Beispiel im Bereich von 2 Sekunden liegt.(vii) Condition (vi) has been true within the previous Y seconds, where the duration Y is experimentally calibrated and in this example is in the range of 2 seconds.
Es wird ersichtlich sein, daß, wenn irgendeine der Bedingungen (ii) bis (vii) gilt, es keine Möglichkeit gibt, daß die Motorbetriebsbedingungen instabil werden. In einem derartigen Fall sollte eine normale Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis gesperrt bleiben, bis sich der Motorbetrieb stabilisiert hat.It will be seen that when any of the conditions (ii) to (vii) apply, there is no possibility of the engine operating conditions becoming unstable. In such a case, normal closed loop control of the engine idle speed should be inhibited until the engine operation has stabilized.
Natürlich können eine oder mehrere der Bedingungen (ii) bis (vii) weggelassen oder durch andere Versuche in anderen Ausführungsformen ersetzt werden.Of course, one or more of conditions (ii) to (vii) may be omitted or replaced by other experiments in other embodiments.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DELPHI TECHNOLOGIES, INC., TROY, MICH., US |