EP1387960B1 - Verfahren zum verstellen einer volumenstromvariablen verdrängerpumpe in einem brennkraftmotor - Google Patents

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EP1387960B1 EP02719898A EP02719898A EP1387960B1 EP 1387960 B1 EP1387960 B1 EP 1387960B1 EP 02719898 A EP02719898 A EP 02719898A EP 02719898 A EP02719898 A EP 02719898A EP 1387960 B1 EP1387960 B1 EP 1387960B1
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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a volumetric flow variable displacement pump in one Internal combustion engine.
  • Such displacement pumps are used in internal combustion engines primarily as lubricant pumps for oil lubrication used (e.g.; US-A-5 800 131). It is known that the adjustment of such Positive displacement pumps either mechanical, hydraulic, mechanical-hydraulic or electro-hydraulic. Under the adjustment of a volume flow variable A positive displacement pump is understood to be reducing or enlarging of their displacement space. This is done at a volumetric flow variable vane pump the axis offset of the rotating rotor to the middle of the pump so changed that individuals between the wings Displacement rooms can be enlarged or reduced. The Changing the axis offset is called adjustment. The Pump adjustment is done when either the system pressure should be varied or the flow rate needs to be adjusted.
  • the invention has for its object a method provide with which a volume flow variable Displacement pump optimally to a changing needs Internal combustion engine can be adjusted.
  • a distinctive characteristic value of the internal combustion engine is determined and, depending on the deviation of this characteristic value from an actual value signal, the displacement pump is adjusted until the characteristic value is adjusted to the target value.
  • the suction pressure (p S ), the delivery pressure (p L ), the speed (n) of the internal combustion engine and / or the positive displacement pump, the temperature (T) of the fluid and / or the delivery rate (Q) of the fluid can be determined as a characteristic value. This means that there is also the possibility that several different characteristic values are determined and the positive displacement pump is controlled depending on these several characteristic values. The several characteristic values can be queried simultaneously or one after the other.
  • the setpoint can be made available in the form of setpoint ranges, so that only a deviation of a certain order of magnitude leads to an adjustment of the positive displacement pump.
  • This can be set so that e.g. B. a deviation of 5% from the setpoint leads to an adjustment of the positive displacement pump, whereas deviations below this limit value are irrelevant.
  • Another variant provides that a change in the Volume flow is only made when the control signal changes by a certain amount. This can also 5% or 10%.
  • the control unit that is already present can advantageously be used Engine control computer can be used, in which already one Variety of key data can be processed.
  • the engine control computer then only has to use the data from the Displacement pump and the calculation rules for the Setpoint / actual value comparison and for signal generation can be added. So there is no need for additional sensors even more lines, so that the component expense is relatively small.
  • the actuator is preferred against a restoring force actuated.
  • the displacement volume of the positive displacement pump reduced. This has the main advantage that at Failure of the control chain or a single component Displacement pump via the return spring, which the Displacement pump returns to the starting position maximum volume flow is adjusted.
  • Reference number 1 denotes a positive displacement pump, which is driven by an internal combustion engine 2.
  • the Displacement pump 1 sucks the oil from an oil sump 3 and promotes this to a variety of lubrication points 4 in the internal combustion engine 2, of which only one is shown.
  • the oil runs from the lubrication points 4 back into the oil sump 3.
  • the method according to the invention uses the measuring points 5 present in the engine system to determine the delivery pressure p L , the delivery quantity Q, the temperature T, the suction pressure p S and the speed n as actual value signals for processing in a control unit 6.
  • the sensors already present and laid cables used.
  • the existing engine control computer is used and supplemented if necessary.
  • target data for the measuring points 5 for the respective operating state of the engine are stored for the working area of the engine 2.
  • the actual value signals determined at the measuring points 5 are compared in the control unit 6 with the target data stored there. From the deviations between the actual values and the target values, an actuating signal is generated in the control unit 6, which is forwarded to an actuator 8 via a signal transmitter 7.
  • the actuator 8 uses the control signal to increase or decrease the displacement space of the displacement pump 1 until the actual value signals at the measuring points 5 match the setpoint signals in the control unit 6. Suitable control systems are used for this.
  • measuring points 5 can be used that however, fewer measuring points 5 or additional additional Measuring points 5 can be used.
  • the control unit 6 can be available as a single device or it is, as already mentioned, integrated in the engine control computer. In this case only need additional data for the positive displacement pump 1 as well as the calculation rules for the setpoint / actual value comparison and the signal control generation is stored become.
  • the signal generator 7 can also be used as a single device be formed or it is in the control unit 6 or in the Actuator 8 integrated.
  • the actuator 8 is designed as a discrete component or is already integrated in the positive displacement pump 1.
  • the Actuator 8 contains one of the adjustment direction counteracting return spring 9, which is used to Failure of the measuring points 5, the control unit 6, the Signal generator 7 and the actuator 8 formed control chain or a single component thereof, the adjustment of the Displacement pump 1 to the largest chamber volume guarantee. Malfunctions or an undersupply of the Internal combustion engine 1 with lubricant avoided.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen einer volumenstromvariablen Verdrängerpumpe in einem Brennkraftmotor.
Derartige Verdrängerpumpen werden bei Brennkraftmaschinen vornehmlich als Schmierstoffpumpen für die Ölschmierung verwendet (zB; US-A-5 800 131). Es ist bekannt, daß die Verstellung derartiger Verdrängerpumpen entweder mechanisch, hydraulisch, mechanisch-hydraulisch oder elektro-hydraulisch erfolgt. Unter der Verstellung einer volumenstromvariablen Verdrängerpumpe versteht man das Verkleinern oder Vergrößern ihres Verdrängungsraumes. Dazu wird bei einer volumenstromvariablen Flügelzellenpumpe der Achsversatz des drehenden Rotors zur Pumpenmitte derart verändert, daß die sich zwischen den Flügeln befindenden einzelnen Verdrängerräume vergrößert oder verkleinert werden. Das Verändern des Achsversatzes nennt man Verstellung. Die Verstellung einer Pumpe wird dann durchgeführt, wenn entweder der Anlagendruck variiert werden soll oder die Fördermenge angepasst werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine volumenstromvariable Verdrängerpumpe optimal an sich ändernde Bedürfnisse einer Brennkraftmaschine angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein markanter Kennwert der Brennkraftmaschine ermittelt und in Abhängigkeit der Abweichung dieses Kennwerts von einem Istwertsignal die Verdrängerpumpe so lange verstellt, bis der Kennwert dem Sollwert angeglichen ist. Als Kennwert können der Saugdruck (pS), der Lieferdruck (pL), die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine und/oder der Verdrängerpumpe, die Temperatur (T) des Fluides und/oder die Fördermenge (Q) des Fluides ermittelt werden. Dies bedeutet, dass auch die Möglichkeit besteht, dass mehrere unterschiedliche Kennwerte ermittelt werden und abhängig von diesen mehreren Kennwerten die Verdrängerpumpe angesteuert wird. Dabei können die mehreren Kennwerte gleichzeitig oder nacheinander abgefragt werden. Ausserdem kann der Sollwert in Form von Sollwertbereichen zur Verfügung gestellt werden, so dass erst eine Abweichung einer bestimmten Grössenordnung zu einer Verstellung der Verdrängerpumpe führt. Dies kann so eingestellt werden, dass z. B. eine Abweichung von 5 % vom Sollwert zu einer Verstellung der Verdrängerpumpe führt, wohingegen Abweichungen unterhalb dieses Grenzwertes unbeachtlich bleiben.
Eine andere Variante sieht vor, dass eine Veränderung des Volumenstroms nur dann vorgenommen wird, wenn das Stellsignal sich um einen bestimmten Wert ändert. Dies können ebenfalls 5 % oder 10 % sein.
Vorteilhaft kann als Steuergerät der bereits vorhandene Motorsteuerrechner verwendet werden, in dem bereits eine Vielzahl an Kenndaten verarbeitet werden. Der Motorsteuerrechner muss dann lediglich mit den Daten der Verdrängerpumpe sowie den Berechnungsregeln für den Sollwert-/Istwertvergleich und für die Signalerzeugung ergänzt werden. Somit bedarf es weder zusätzlicher Sensoren noch zusätzlicher Leitungen, so dass der Bauteilaufwand relativ gering ist.
Bevorzugt wird das Stellglied entgegen einer Rückstellkraft betätigt. Dabei wird das Fördervolumen der Verdrängerpumpe verringert. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass bei Ausfall der Steuerungskette oder eines Einzelbauteils die Verdrängerpumpe über die Rückstellfeder, die die Verdrängerpumpe in die Ausgangslage zurückstellt, auf maximalen Volumenstrom verstellt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten und in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Verdrängerpumpe bezeichnet, die von einer Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird. Die Verdrängerpumpe 1 saugt das Öl aus einem Ölsumpf 3 an und fördert dieses zu einer Vielzahl von Schmierstoffstellen 4 in der Brennkraftmaschine 2, von denen lediglich eine dargestellt ist. Das Öl läuft von den Schmierstoffstellen 4 wieder zurück in den Ölsumpf 3.
Das erfindungsgemässe Verfahren nutzt die im Motorsystem vorhandenen Messstellen 5 zur Ermittlung von Lieferdruck pL, die Fördermenge Q, die Temperatur T, den Saugdruck pS und die Drehzahl n als Istwertsignale für die Verarbeitung in einem Steuergerät 6. Dabei werden die bereits vorhandenen Sensoren sowie verlegten Leitungen verwendet. Ausserdem wird der bereits vorhandene Motorsteuerrechner verwendet und gegebenenfalls ergänzt. In diesem Steuergerät 6 sind für den Arbeitsbereich des Motors 2 Solldaten für die Messstellen 5 für den jeweiligen Betriebszustand des Motors abgelegt. Die an den Messstellen 5 ermittelten Istwertsignale werden im Steuergerät 6 mit den dort abgelegten Solldaten verglichen. Aus den Abweichungen zwischen den Istwerten und den Sollwerten wird im Steuergerät 6 ein Stellsignal erzeugt, welches über einen Signalgeber 7 an ein Stellglied 8 weitergeleitet wird. Durch das Stellglied 8 wird anhand des Stellsignales ein Vergrößern oder Verkleinern des Verdrängerraumes der Verdrängerpumpe 1 so lange bewirkt, bis die Istwertsignale an den Messstellen 5 mit den Sollwertsignalen im Steuergerät 6 übereinstimmen. Hierfür werden geeignete Regelsysteme verwendet.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Zeichnung dargestellten Messstellen 5 verwendet werden können, dass jedoch auch weniger Messstellen 5 oder weitere zusätzliche Messstellen 5 verwendet werden können. Das Steuergerät 6 kann als Einzelgerät vorhanden sein oder es ist, wie bereits erwähnt, im Motorsteuerrechner integriert. In diesem Fall müssen lediglich zusätzlich Daten für die Verdrängerpumpe 1 sowie die Berechnungsregeln für den Sollwert-/Istwertvergleich und die Signalsteuererzeugung abgespeichert werden. Der Signalgeber 7 kann ebenfalls als Einzelgerät ausgebildet sein oder er ist in das Steuergerät 6 oder in das Stellglied 8 integriert.
Das Stellglied 8 ist als diskretes Bauteil ausgebildet oder ist bereits in der Verdrängerpumpe 1 integriert. Das Stellglied 8 enthält eine der Verstellrichtung entgegenwirkende Rückstellfeder 9, die dazu bedient, bei Ausfall der aus den Messstellen 5, dem Steuergerät 6, dem Signalgeber 7 und dem Stellglied 8 gebildeten Steuerungskette oder eines einzelnen Bauteils davon, die Verstellung der Verdrängerpumpe 1 auf das größte Kammervolumen zu gewährleisten. Fehlfunktionen bzw. eine Unterversorgung der Brennkraftmaschine 1 mit Schmiermittel wird dadurch vermieden.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Verstellen einer volumenstromvariablen Verdrängerpumpe (1) in einer Brennkraftmaschine (2) mit folgenden Verfahrensschritten:
    Antreiben der Verdrängerpumpe (1),
    Fördern des Fluides zu den Verbrauchsstellen in der Brennkraftmaschine (2),
    Ermitteln wenigstens eines Kennwerts der Brennkraftmaschine (2),
    Weiterleiten dieses Kennwerts als Istwertsignal in ein Steuergerät (6),
    Vergleichen des Istwertsignals mit einem vorgegebenen Sollwert,
    Aufbereiten eines Stellsignals aus der Abweichung zwischen dem Istwertsignal und dem Sollwert,
    Zuführen des Stellsignals an ein Stellglied (8),
    Verändern des Volumenstroms der Verdrängerpumpe (1) mittels des Stellglieds (8) in Abhängigkeit des Stellsignals,
    Wiederholen der Verfahrensschritte, bis das Istwertsignal gleich dem Sollwert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennwert der Saugdruck (pS), der Lieferdruck (pL), die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (2) und/oder der Verdrängerpumpe (1), die Temperatur (T) des Fluides und/oder die Fördermenge (Q) des Fluides ermittelt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert in Form von Sollwertbereichen zur Verfügung gestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom nur dann geändert wird, wenn das Stellsignal einen Schwellwert überschreitet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuergerät (6) der bereits vorhandene Motorsteuerrechner verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Steuergeräts (6) der Motorsteuerrechner mit den Daten der Verdrängerpumpe (1) sowie die Berechnungsregeln für den Sollwert-/Istwertvergleich und die Stellsignalerzeugung ergänzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (8) entgegen einer Rückstellkraft (Rückstellfeder 9) betätigt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen des Stellgliedes (8) das Fördervolumen der Verdrängerpumpe (1) verringert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall der Steuerungskette oder eines einzelnen Bauteils die Verdrängerpumpe (1) auf maximalen Volumenstrom verstellt wird.
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