DD203098A1 - ARRANGEMENT FOR CONTROLLING THE COMPRESSION RATIO OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung zur Verdichtungsregelung von Brennkraftmaschinen, bei denen das Brennraumvolumen des Arbeitszylinders durch Verschieben eines Nebenkolbens in einem Nebenzylinder in Abhaengigkeit von Schwingungen nahe der Klopfgrenze, die durch den Druck im Zylinder bzw. im Brennraum entstehen, veraenderbar ist. Durch die erfindungsgemaesze Anordnung wird die Verdichtung der Brennkraftmaschine nach Auftreten eines Klopfsignals bis zum Ausbleiben von Klopfsignalen der Klopferfassungseinrichtung verkleinert und kann so jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepaszt werden.The invention relates to a control arrangement for compression control of internal combustion engines, in which the combustion chamber volume of the working cylinder by displacing a slave piston in a slave cylinder in response to vibrations near the knock limit, which are caused by the pressure in the cylinder or in the combustion chamber, veraenderbar. By erfindungsgemäaesze arrangement, the compression of the internal combustion engine after the occurrence of a knock signal is reduced to the absence of knock signals of the knock detection device and can be adapted to each operating state of the internal combustion engine.
Description
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Beschreibung der Erfindung Titel der ErfindungDESCRIPTION OF THE INVENTION Title of the invention
Anordnung zur Steuerung des "Verdichtungsverhältnisses von Brennkraftmas chinenArrangement for controlling the "compression ratio of Brennkraftmas chines
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung besieht sich auf eine Steueranordnung zur Verdichtungsregelung von Brennkraftmaschinen, bei denen das Brennraumvolumen des Arbeitszylinders durch Verschieben eines iTebenkolbens in einem Hebenzylinder veränderbar ist·The invention relates to a control arrangement for the compression control of internal combustion engines, in which the combustion chamber volume of the working cylinder is variable by displacing an iTebenkolbens in a lifting cylinder ·
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Vorbekannt ist durch die DE-OS 2937619 eine Einrichtung zur lastabhängigen Steuerung des Verdichtungsverhältnisses einer ^Takt-Hubkolben-Brennkraftmaschine, bei der der Hebenkolben mit einem, in einem hydraulischen Zylinder gleitenden Verstellkolben verbunden ist, wobei die den beiden Stirnseiten des Zylinders zugeordneten Arbeitsräume des hydraulischen Zylinders miteinander durch über ein Steuerventil steuerbare Leitungen verbunden sind.Previously known from DE-OS 2937619 a device for load-dependent control of the compression ratio of ^ clock reciprocating internal combustion engine, wherein the lifting piston is connected to a, sliding in a hydraulic cylinder adjusting piston, wherein the two end faces of the cylinder associated working spaces of the hydraulic Cylinders are connected together by controllable via a control valve lines.
Als vorteilhaft wird ausgewiesen, daß sich eine verhältnismäßig einfach und kompakt bauende Einrichtung ergibt und in einfacher Weise durch Änderung des über die Elektronik einstellbaren Sollwertes der Stellung des Nebenkolbens auch eine Anpassung an die Kraftstoffqualität, welche unterschiedlicheIt is advantageous that results in a relatively simple and compact device and in a simple manner by changing the adjustable via the electronics setpoint of the position of the slave piston and an adjustment to the fuel quality, which different
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Verdichtungsverhältnisse erfordern kann, erreicht wird.Required compression ratios is achieved.
Diese vorbekannte Einrichtung hat zum Nachteil, daß es für die Funktion der elektronischen Steuerung notwendig ist, die momentane Stellung des zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses eingesetzten Nebenkolbens durch einen geeigneten Wegmeßauf nehmer zu erfassen, der außerordentlich großen Beanspruchungen im praktischen Fährbetrieb ausgesetzt ist, da sich der Hebenkolben bei jedem Arbeitsspiel bewegt.This prior art device has the disadvantage that it is necessary for the function of the electronic control, the current position of the change of the compression ratio used slave piston to capture by a suitable Wegmeßauf participants who is exposed to extremely large stresses in practical ferry operation, since the lifting piston moved at every work cycle.
Nachteilig ist auch, daß für jeden Zylinder eines Mehrzylindermotors ein separater Verstellkolben sowie eine separate Steuerelektronik erforderlich sind. Damit wird die gesamte Einrichtung für Mehrzylindermotoren sehr aufwendig und störanfällig.Another disadvantage is that a separate adjusting piston and separate control electronics are required for each cylinder of a multi-cylinder engine. Thus, the entire device for multi-cylinder engines is very complicated and prone to failure.
Bin weiterer Nachteil ist dadurch gegeben, daß die Steuerung des Verdichtungsverhältnisses über die Gaspedalstellung vorgenommen wird und keine automatische Änpasstmg an-die Kraftstoff qualität, den Verschleißzustand der Maschine, die Motortemperatur und andere Einflußgrö'ßen, von denen das jeweils optimale Verdichtungsverhältnis abhängig ist, erfolgt bzw, eine eventuell notwendige Korrekttir des über die Stellung der Drosselklappe vorgegebenen Verdichtungsverhältnisses nur dann automatisch vorgenommen werden kann, wenn ein zentraler Mikroprozessor vorhanden ist, welcher über zahlreiche Sensoren die Motorbetriebsbedingungen erfaßt und mit seinem Ausgang auf den Sollwert der vorbekannten Einrichtung einwirkt.Another disadvantage is the fact that the control of the compression ratio is made via the accelerator pedal position and no automatic Änpasstmg to-the fuel quality, the state of wear of the engine, the engine temperature and other factors influencing the respective optimum compression ratio is made or, possibly necessary Korrekttir of the predetermined throttle position over the compression ratio can only be made automatically when a central microprocessor is present, which detects the engine operating conditions via numerous sensors and acts with its output to the desired value of the prior art device.
Insgesamt ergibt sich damit eine Einrichtung, welche einen Aufwand aufweist, der die'Anwendung bei Klein- und Mittelklassefahr zeugen in i?rage stellt und - wie auch der Titel erkennen läßt - offensichtlich für Zweitaktmotoren nicht geeignet ist.Overall, this results in a device which has an expense that testify the 'application in small and middle class driving in i r rage and - as the title suggests - is obviously not suitable for two-stroke engines.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Die Erfindung zielt darauf hin, die genannten Nachteile der vorbekannten Einrichtungen zu beseitigen, im Teillastbetrieb einer Brennkraftmaschine den Kraftstoffverbrauch weiter zu verringern und die Schadstoffe im Abgas zu reduzieren.The invention aims to eliminate the aforementioned disadvantages of the prior art devices to further reduce the fuel consumption in part-load operation of an internal combustion engine and to reduce the pollutants in the exhaust gas.
Wesen der ErfindungEssence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steueranordnung zu schaffen, die eine Verdichtungsregelung bei einer Brennkraftmaschine durch Steuerung des Verdichtungsverhältnisses nahe der Klopfgrenze in Abhängigkeit von den Schwingungen, die durch den Druck im Zylinder bzw. im Brennraum zustande kommen, unter allen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei unterschiedlichen meteorologischen Bedingungen und auch beim schnellen Betätigen des Gaspedals ermöglicht und die Verdichtung beim Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine auf ihren Minimalwert verkleinert, um sich nach Stillstand des Motors auf ihren Maximalwert zu vergrößern.The object of the invention is to provide a control arrangement, the compression control in an internal combustion engine by controlling the compression ratio near the knock limit in response to the vibrations, which come about by the pressure in the cylinder or in the combustion chamber, under all operating conditions, for example at different meteorological conditions and also allows for quick operation of the accelerator pedal and reduces the compression when decommissioning the internal combustion engine to its minimum value in order to increase after standstill of the engine to its maximum value.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine,an sich bekannte Klopferfassungseinrichtung, welche beispielsweise aus einem Schwingungsmeßaufnehmer zur Aufnahme der Motorschwingungen, einem PiIterverstärker und einem Komparator besteht, mit ihrem Ausgang an den Eingang eines retriggerbaren monostabilen Multivibrators angeschlossen ist, die ein H-Signal abgibt, wenn der Schwingungsaufnehmer Klopfvorgänge der Brennkraftmaschine erfaßt.According to the invention the object is achieved in that a Knockferfassungseinrichtung known per se, which consists for example of a Schwingungsmeßaufnehmer for receiving the engine vibrations, a PiIterverstärker and a comparator, is connected with its output to the input of a retriggerable monostable multivibrator, which is an H signal emits when the vibration sensor detects knocking operations of the internal combustion engine.
Der Ausgang des retriggerbaren monostabilen Multivibrators ist an den ersten Eingang eines ODES-Gliedes angeschlossen. Der zweite Eingang des ODER-Gliedes ist mit dem Ausgang eines monostabilen Multivibrators verbunden, welcher durch einen, die Änderungsgeschwindigkeit des Gaspedals bzw. der Vergaserdrosselklappe erfassenden Meßfühler ausgelöst wird und ein H-Signal abgibt, wenn die Änderungsgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet.The output of the retriggerable monostable multivibrator is connected to the first input of an ODES element. The second input of the OR gate is connected to the output of a monostable multivibrator, which is triggered by a, the rate of change of the accelerator or the carburetor throttle detecting sensor and outputs an H signal when the rate of change exceeds a predetermined value.
Der dritte Eingang des ODER-Gliedes ist mit dem Ausgang eines Negators verbunden, der bei ausgeschaltetem Zündschloßschalter ein Η-Signal abgibt. Der Eingang des Negators ist mit dem Zündschloßschalter verbunden· Weiterhin ist der Zündschloßschalter mit dem Eingang einer Verzögerungsschaltung verbunden, welche an ihrem Ausgang ein Η-Signal abgibt, solange der Zündschloßschalter eingeschaltet ist und ein L-Signal abgibt, wenn der Zündschloßschalter langer als eine vorbestimmte Zeit ausgeschaltet ist. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung ist mit dem Eingang eines Schaltverstärkers verbunden, dessen Ausgang einen elektrisch steuerbaren Schalter für die Schliessung des Zündstromkreises, in der Weise betätigt, daß der Zündstromkreis nur geschlossen ist, wenn am Ausgang der Verzögerungsschaltung ein Η-Signal vorliegt.The third input of the OR gate is connected to the output of an inverter, which outputs a Η signal when the ignition switch is turned off. The input of the inverter is connected to the ignition switch. Further, the ignition switch is connected to the input of a delay circuit which outputs a Η signal at its output as long as the ignition switch is turned on and outputs an L signal when the ignition switch is longer than a predetermined one Time is off. The output of the delay circuit is connected to the input of a switching amplifier whose output actuates an electrically controllable switch for the closing of the ignition circuit, in such a way that the ignition circuit is closed only when there is a Η signal at the output of the delay circuit.
Der Ausgang des ODER-Gliedes ist mit dem Eingang eines Schaltverstärkers verbunden, an dessen Ausgang ein elektrisch steuerbares Hydraulikventil angeschaltet ist und geschlossen wird, wenn am Ausgang des ODER-Gliedes ein Η-Signal anliegt. Das' elektrisch steuerbare Hydraulikventil und ein hydraulisches Einwegventil sind in einer Hydraulikleitung angeordnet, die die beiden Arbeitsräume eines hydraulischen Zylinders, dessen Verstellkolben über mechanische übertragungszylinder bei einer Einzylinder-Brennkraftmaschine mit einem in einem Nebenzylinder befindlichen Nebenkolben oder bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit allen in entsprechenden Nebenzylindern befindlichen Nebenkolben gekoppelt ist, miteinander verbunden.The output of the OR gate is connected to the input of a switching amplifier, at the output of which an electrically controllable hydraulic valve is connected and is closed when a Η signal is present at the output of the OR gate. The 'electrically controllable hydraulic valve and a hydraulic one-way valve are arranged in a hydraulic line, the two working chambers of a hydraulic cylinder whose adjusting piston via mechanical transmission cylinder in a single-cylinder internal combustion engine with a slave cylinder located in a slave cylinder or in a multi-cylinder internal combustion engine with all in corresponding Side cylinders located secondary piston is coupled together.
Die Arbeitsräume des hydraulischen Zylinders sind durch eine zweite Leitung, in der sich eine Drosselstelle befindet, mit einander verbunden.The working spaces of the hydraulic cylinder are connected by a second line, in which a D r is osselstelle with each other.
Durch die erfindungsgemäße Steueranordnung wird die Verdichtung der Brennkraftmaschine nach dem Auftreten eines Klopfsignals bis zum Ausbleiben von Klopfsignalen der Klopferfassungseinrichtung verkleinert.By the control arrangement according to the invention, the compression of the internal combustion engine after the occurrence of a knock signal is reduced to the absence of knock signals of the knock detection device.
Die Verdichtung der Brennkraftmaschine wird ebenfalls verkleinert, wenn das Gaspedal "bzw. die Vergaserdrosselklappe schneller als mit einer vorbestimmten Änderungsgeschwindigkeit in Richtung größerer Drosselklappenöffnung belegt wird, um zu vermeiden, daß in diesem Falle infolge der Ansprechverzögerung der. Klopferfassungseinrichtung kurszeitig Klopfvorgänge auftreten. Auf ihren Minimalwert wird die Verdichtung dann verringert, wenn die Brennkraftmaschine durch eine vom Fahrer vorgenommene Betätigung des Zündschloßschalters außer Betrieb gesetzt werden soll, wobei der Zündstromkreis erst eine vorbestimmte Zeitdauer nach der Betätigung des Zündschloßschalters zum Zwecke der Außerbetriebsetzung der Brennkraftmaschine geöffnet wird« Auf diese Weise wird ein, für die Brennkraftmaschine schädliches Nachlaufen infolge einer durch zu große Verdichtung hervorgerufenen Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches im Brennraum der Brennkraftmaschine, verhindert.The compression of the internal combustion engine is also reduced when the accelerator pedal or the carburetor throttle is occupied faster than a predetermined rate of change in the direction of greater throttle opening, in order to prevent knocking occurring in this case as a result of the response delay of the knock detection device the compression is then reduced when the internal combustion engine is to be put out of operation by a driver's operation of the ignition switch, the ignition circuit is opened only a predetermined period after the operation of the ignition switch for the purpose of decommissioning the internal combustion engine. For the internal combustion engine harmful Nachlaufen due to a caused by excessive compression auto-ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine, prevented.
Liegt keiner der beschriebenen, zur Verkleinerung der Verdichtung fuhrenden Betriebszustände vor, so bleibt das elektrisch steuerbare Hydraulikventil geschlossen, und der Verstellkolben des hydraulischen Zylinders bewegt sich infolge einer entsprechenden Federvorspannung und der ständig offenen Drosselstelle in Richtung einer Vergrößerung der Verdichtung, bis ζ ein Betriebszustand eintritt, der eine Verkleinerung der Verdichtung erfordert. In diesem Fall öffnet das elektrisch steuerbare Hydraulikventil und die periodisch auftretenden, aus dem Verbrennungs-Spitzdendruck resultierenden Druckspitzen bewirken über das in diesem Falle periodisch öffnende Einwegventil eine Bewegung des Verstellkolbens in Richtung einer Verkleinerung der Verdichtung.If none of the described, for reducing the compression leading operating states, so the electrically controllable hydraulic valve remains closed, and the adjusting piston of the hydraulic cylinder moves due to a corresponding spring preload and the constantly open throttle point in the direction of increasing the compression until Betriebs an operating condition occurs which requires a reduction of densification. In this case, the electrically controllable hydraulic valve opens and the periodically occurring pressure peaks resulting from the combustion peak pressure cause a movement of the adjusting piston in the direction of a reduction of the compression via the one-way valve that opens periodically in this case.
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Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungs"beispiels näher erläutert werdenThe invention will be explained with reference to an embodiment "example closer
Es zeigen Show it
Figur 1 Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steueranordnung Figur 2 Längsschnitt durch die Hydraulikanordnung Eine Klopferfassungseinrichtung 1, bestehend aus dem Schwingungsmeßaufnehmer 20 zur Erfassung der Motorschwingungen, dem Pilterverstärker 21 und dem Komparator 22, ist mit ihrem Ausgang an den Eingang des retriggerbaren monostabilen Multivibrator 2 angeschlossen. Der Ausgang des retriggerbaren monostabilen Multivibrators 2 ist mit dem ersten Eingang des ODER-Gliedes 3 verbunden. Die Halteseitdauer des retriggerbaren monostabilen Multivibrators 2 beträgt beispielsweise 0,3 s.FIG. 1 Block diagram of the control arrangement according to the invention FIG. 2 A longitudinal section through the hydraulic arrangement A knock detection device 1, comprising the vibration sensor 20 for detecting the engine vibrations, the pilot amplifier 21 and the comparator 22, is connected with its output to the input of the retriggerable monostable multivibrator 2. The output of the retriggerable monostable multivibrator 2 is connected to the first input of the OR gate 3. The holding duration of the retriggerable monostable multivibrator 2 is for example 0.3 s.
Der zweite Eingang des ODER-Gliedes 3 ist mit dem Ausgang des monostabilen Multivibrators 5 verbunden, welcher eine Halte-.Zeitdauer von beispielsweise 0,5 s aufweist. Der Eingang des monostabilen Multivibrators 5 ist an den Ausgang eines Meßfühlers 4 angeschlossen, welcher aus einem mit der Drehachse des Gaspedals verbundenen Potentiometer 23 und einem nachgeschalteten Differenzierglied 24 besteht und die Änderungsgeschwindigkeit des Gaspedals erfaßt. Der dritte Eingang des ODER-Gliedes 3 ist mit dem Ausgang eines ITegators β verbunden, der bei ausgeschaltetem Zündschloßschalter 7 ein Η-Signal abgibt. Der Sündschloßsehalter 7 ist mit dem Eingang des ITegators 6 verbunden, und außerdem an den Eingang einer Verzögerungsschaltung 8 angeschlossen, welche an ihrem Ausgang einThe second input of the OR gate 3 is connected to the output of the monostable multivibrator 5, which has a holding .Zeitdauer of, for example, 0.5 s. The input of the monostable multivibrator 5 is connected to the output of a sensor 4, which consists of a connected to the axis of rotation of the accelerator pedal potentiometer 23 and a downstream differentiator 24 and detects the rate of change of the accelerator pedal. The third input of the OR gate 3 is connected to the output of an ITegators β, which emits a Η signal when the ignition switch 7 is turned off. The sill holder 7 is connected to the input of the ITegators 6, and also connected to the input of a delay circuit 8, which at its output a
Η-Signal abgibt, solange der Zünschloßsehalter 7 eingeschaltet ist und ein L-Signal abgibt, wenn der Zündschloßschalter 7 langer als eine Zeitdauer von beispielsweise 2 s ausgeschaltet ist.Η signal outputs as long as the Zünschloßsehalter 7 is turned on and outputs an L signal when the ignition switch 7 is turned off for more than a period of, for example, 2 s.
Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 8 ist mit dem Eingang eines 3ehaltVerstärkers 9 verbunden, an dessen Ausgang ein elektromagnetisches Relais 10 angeschlossen ist, welches den Zündstromkreis schließt, wenn am Ausgang der Yerzögerungsschaltung 8 ein K-Signal vorhanden ist.The output of the delay circuit 8 is connected to the input of a 3ehaltVerstärkers 9, at the output of an electromagnetic relay 10 is connected, which closes the ignition circuit when the output of the Yerzögerungsschaltung 8, a K signal is present.
Der Ausgang des ODER-Gliedes 3 ist mit dem Eingang eines Schaltverstärkers 11 verbunden, an dessen Ausgang ein elektrisch steuerbares Hydraulikventil 12 angeschlossen ist. Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild der Hydraulikanordnung der. erfindungsgemäßen Steuerung.The output of the OR gate 3 is connected to the input of a switching amplifier 11, at whose output an electrically controllable hydraulic valve 12 is connected. FIG. 2 shows a block diagram of the hydraulic arrangement of FIG. Control according to the invention.
Das elektrische steuerbare Hydraulikventil 12 und das "hydraulische Einwegventil 13 sind in einer Hydraulikleitung 14, die die beiden Arbeitsräume 15 und 16 des hydraulischen Zylinders 17 miteinander verbindet, angeordnet. In einer weiteren hydraulischen Verbindungsleitung 18 zwischen den beiden Arbeitsräumen 15 und 16 befindet sich die Drosselstelle 19« Der im hydraulischen Zylinder 17 befindliche Verstellkolben 26 ist durch hier nicht dargestellte mechanische übertragungsglieder mit einem oder mehreren, ebenfalls nicht dargestellten Nebenkolben gekoppelt. Die Feder 25 ist so angeordnet, daß ein in Richtung einer Vergrößerung der Verdichtung bzw. Verkleinerung des Brennraumes eines Zylinders oder der Brennräume mehrerer Brennräume einer Brennkraftmaschine wirkt.The electric controllable hydraulic valve 12 and the "hydraulic one-way valve 13 are arranged in a hydraulic line 14, which connects the two working spaces 15 and 16 of the hydraulic cylinder 17. In another hydraulic connecting line 18 between the two working spaces 15 and 16 is the throttle point 19 "The adjusting piston 26 located in the hydraulic cylinder 17 is coupled by means of mechanical transmission elements, not shown here, with one or more secondary pistons (also not shown.) The spring 25 is arranged so that an enlargement of the compression or reduction of the combustion chamber of a cylinder or the combustion chambers of several combustion chambers of an internal combustion engine acts.
Claims (2)
dadurch gekennzeichnet, daß2, Arrangement for controlling the compression ratio of internal combustion engines according to item 1
characterized in that
- Hierzu 1 Seiten Zeichnungen -the output of the delay circuit (8) to the input of a switching amplifier (9), at the output of an electromagnetic relay (10) is connected, which closes the ignition circuit when the output of the delay circuit (8) is applied a Η signal is connected.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3309714A1 (en) * | 1983-03-18 | 1984-09-20 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | Device for compression control |
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1982
- 1982-01-27 DD DD23699982A patent/DD203098A1/en unknown
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| DE3309714A1 (en) * | 1983-03-18 | 1984-09-20 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | Device for compression control |
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