DE102004017503A1

DE102004017503A1 - Leerlaufdrehzahlregelung unter Verwendung einer Lichtmaschine

Info

Publication number: DE102004017503A1
Application number: DE102004017503A
Authority: DE
Inventors: David S. Howell Mathews; Nick S. Shelby Townschip Kapsokavathis
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: US20040206332A1; DE102004017503B4; US7036484B2

Abstract

Ein Motorsystem umfasst einen Motor, eine Lichtmaschine, eine Last und einen Controller, der mit dem Motor, der Lichtmaschine und der Last in Verbindung steht. Der Controller signalisiert dem Motor, die Lichtmaschine anzutreiben, wenn der Motor leer läuft. Wenn eine Lastzunahme an dem Motor detektiert wird, verringert der Controller eine Lichtmaschinenlast an dem Motor in Ansprechen auf die Lastzunahme. Eine Luftströmung in dem Motor wird eingestellt, um die Lastzunahme zu kompensieren, und gleichzeitig wird die Lichtmaschinenlast erhöht. Wenn eine Lastabnahme detektiert wird, wird die Lichtmaschinenlast erhöht, und die Luftströmung wird anschließend eingestellt, während die Lichtmaschinenlast verringert wird. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Zündzeitpunkt des Motors eingestellt, um die Lastabnahme zu kompensieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leerlaufdrehzahlregelung bei einem Motor und im Besonderen die Verwendung einer Lichtmaschine, um die Leerlaufdrehzahlregelung bei einem Motor zu erzielen.

Fahrzeugmotoren liefern Leistung für eine Vielzahl von externen Lasten, wie etwa für eine Lichtmaschine, einen Klimaanlagenkompressor, eine Pumpe für eine Servolenkung, eine Hydraulikpumpe usw. Wenn diese Lasten Leistung benötigen, erhöht der Motor die Leistungsabgabe, um die Antriebsleistung aufrechtzuerhalten, was bemerkbar ist, wenn der Motor leer läuft. Es tritt ein merklicher Einbruch der Leerlaufdrehzahl des Motors auf, wenn Motorleistung dazu verwendet wird, die Last anzutreiben, was unerwünscht ist.

Herkömmliche Motor-Controller verstellen den Zündzeitpunkt des Motors nach früh, um den Verlust bei der Motorleistung und den resultierenden Einbruch der Leerlaufdrehzahl zu kompensieren. Eine Verstellung des Zündzeitpunkts nach früh stellt einen schnell wirkenden Motordrehmoment-Aktuator bereit, der die reduzierte Motorleistung kompensiert und eine konstante Drehzahl aufrechterhält. Während des Leerlaufs bewirkt die Zündzeitpunktverstellung nach früh, dass der Motor mit einem geringeren Wirkungsgrad arbeitet. Zusätzlich treten Instabilitäten bei der Verbrennung auf, und es gibt Schwierigkeiten bei der Einstellung zur Vermeidung von Fehlzündungen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Motorsystem mit einem Motor, einer Lichtmaschine, einer Last und einem Controller bereit. Der Controller steht mit dem Motor, der Lichtmaschine und der Last in Verbindung. Der Controller signalisiert dem Motor, die Lichtmaschine anzutreiben, wenn der Motor leer läuft. Wenn der Controller eine Lastzunahme an dem Motor detektiert, verringert der Controller die Lichtmaschinenlast an dem Motor, um eine Leerlaufdrehzahl des Motors aufrechtzuerhalten.

Gemäß einem Aspekt stellt der Controller die Luftströmung in den Motor ein, um die Lastzunahme zu kompensieren, und erhöht gleichzeitig die Lichtmaschinenlast.

Gemäß einem weiteren Aspekt erhöht der Controller die Lichtmaschinenlast, wenn der Controller eine Lastabnahme an dem Motor detektiert, um die Lastabnahme zu kompensieren. Ferner stellt der Controller die Luftströmung in den Motor ein, während er gleichzeitig die Lichtmaschinenlast verringert, um die Leerlaufdrehzahl des Motors aufrechtzuerhalten.

Gemäß einem alternativen Aspekt stellt der Controller den Zündzeitpunkt des Motors ein, wenn der Controller eine Lastabnahme an dem Motor detektiert, um die Lastabnahme zu kompensieren und die Leerlaufdrehzahl des Motors aufrechtzuerhalten.

Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend angegebenen detaillierten Beschreibung deutlich werden. Es ist einzusehen, dass die detaillierte Beschreibung und die besonderen Beispiele lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung angegeben sind und nicht den Schutzumfang der Erfindung begrenzen sollen, obgleich sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
1 ein funktionales Blockdiagramm eines Motorsystems;
2 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
3 eine graphische Darstellung, die das Verfahren zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Motors darstellt.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist lediglich beispielhafter Natur und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Nutzungen in keiner Weise einschränken. Der Klarheit wegen werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu kennzeichnen.
In 1 ist ein Blockdiagramm eines Motorsystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Motorsystem 10 umfasst einen Motor 12 und ein Saugrohr 14. Luft wird in die Zylinder (nicht gezeigt) des Motors 12 über das Saugrohr 14 eingeleitet. Eine Drosselklappe 18 steuert die Luftmasse, die in das Saugrohr 14 einströmt. Die Drosselklappe 18 kann direkt durch ein Gaspedal oder durch einen elektronischen Drosselklappen-Controller und das Gaspedal eingestellt werden.
Ein Wechselstromgenerator bzw. eine Lichtmaschine 20 wird selektiv durch den Motor 12 angetrieben, um eine Batterie 22 aufzuladen. Der Motor 12 liefert Leistung für eine oder mehrere Lasten 24. Die Last 24 stellt eine oder mehrere motorgetriebene Lasten dar, die einen Klimaanlagenkompressor, eine Pumpe für eine Servolenkung, eine Getriebepumpe und dergleichen umfassen aber nicht darauf beschränkt sind. Ein Controller 26 steht mit der Drosselklappe 18, dem Motor 12, der Lichtmaschine 20 und der Last 24 in Verbindung. Der Controller 26 führt einen Algorithmus zur Regelung der Leerlaufdrehzahl des Motors aus, wie es nachstehend ausführlicher diskutiert wird.
In 2 wird der Algorithmus zur Regelung der Leerlaufdrehzahl im Detail diskutiert. Nach einem Startschritt bestimmt die Steuerung bei Schritt 100, ob ein Leerlaufzustand des Motors 12 detektiert wird. Wenn kein Leerlaufzustand detektiert wird, kehrt die Steuerung zu Schritt 100 zurück. Wenn ein Leerlaufzustand detektiert wird, signalisiert die Steuerung bei Schritt 102 eine Zunahme der Lichtmaschinenlast an dem Motor 12. Bei Schritt 104 arbeitet der Motor 12 mit der erhöhten Lichtmaschinenlast.
Bei Schritt 106 prüft die Steuerung, ob der Leerlaufzustand noch vorhanden ist. Wenn nicht, betreibt die Steuerung die Lichtmaschine 20 bei Schritt 108 mit der normalen Last und die Steuerung endet. Die Standardlast spiegelt die Last wieder, die erforderlich ist, um das Ladeniveau der Batterie 22 aufrechtzuerhalten. Die Standardlast wird durch einen herkömmlichen Batterieladealgorithmus bestimmt. Wenn der Leer laufzustand noch vorhanden ist, bestimmt die Steuerung bei Schritt 110, ob es eine erhöhte Last an dem Motor 12 gibt. Eine erhöhte Last an dem Motor 12 tritt auf, wenn die Last 24 durch den Motor 12 angetrieben wird. Wenn es keine Lastzunahme an dem Motor 12 gibt, fährt die Steuerung mit Schritt 112 fort. Wenn es eine erhöhte Last an dem Motor 12 gibt, fährt die Steuerung mit Schritt 114 fort, bei dem die Lichtmaschinenlast verringert wird, um die Lastzunahme zu kompensieren.
Nach dem Verringern der Lichtmaschinenlast werden der Lufteinlass in den Motor 12 und die Lichtmaschinenlast bei den Schritten 116 bzw. 118 erhöht. Der erhöhte Lufteinlass erhöht die Leerlaufdrehzahl des Motors. Die gleichzeitige Zunahme der Lichtmaschinenlast, die sonst die Leerlaufdrehzahl des Motors verringern würde, hält die Leerlaufdrehzahl des Motors auf einem im Wesentlichen konstanten Wert. Die Lichtmaschinenlast wird bei Schritt 118 allmählich auf das Niveau vor der Abnahme erhöht. Nachdem die Schritte 116 und 118 ausgeführt worden sind, kehrt die Steuerung zu Schritt 104 zurück.
Bei Schritt 112 bestimmt der Algorithmus, ob es eine Lastabnahme an dem Motor 12 gibt. Wenn es keine Lastabnahme gibt, kehrt die Steuerung zu Schritt 104 zurück. Wenn eine Lastabnahme detektiert wird, fährt die Steuerung mit Schritt 120 fort, bei dem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Lichtmaschinenlast erhöht wird. Auf diese Weise kompensiert die Lichtmaschinenlast die verringerte Last und hält die Leerlaufdrehzahl des Motors aufrecht. Sobald die Lichtmaschinenlast erhöht worden ist, werden bei den Schritten 122 bzw. 124 der Lufteinlass in den Motor und die Lichtmaschinenlast verringert. Der verringerte Lufteinlass verringert die Leerlaufdrehzahl des Motors. Die gleichzeitige Verringerung der Lichtmaschinenlast, die sonst die Leerlauf drehzahl des Motors erhöhen würde, ermöglicht es, dass die Leerlaufdrehzahl des Motors konstant bleiben kann.
Wenn nach Schritt 120 und gemäß einer alternativen Ausführungsform eine Lastabnahme detektiert wird, wird der Zündzeitpunkt des Motors 12 eingestellt, um die verringerte Last zu kompensieren und somit die Leerlaufdrehzahl des Motors aufrechtzuerhalten.
3 zeigt die Motorleerlaufdrehzahl, den Lufteinlass, die Lichtmaschinenlast und die Zubehörlast als Funktion der Zeit. Die Leerlaufdrehzahl des Motors bleibt wie gezeigt bis zum Zeitpunkt t₁, wenn die Last 24 eingeschaltet wird, statisch. In Ansprechen auf die Aktivierung der Last 24 nimmt die Lichtmaschinenlast sofort ab und kompensiert die Last 24. Zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ werden der Lufteinlass und die Lichtmaschinenlast erhöht, bis die Lichtmaschinenlast das frühere Niveau (vor t₁) erreicht. Die Leerlaufdrehzahl des Motors bleibt statisch. Zum Zeitpunkt t₃ wird die Last 24 ausgeschaltet und die Lichtmaschinenlast nimmt sofort zu, um die verringerte Last zu kompensieren. Zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ wird der Lufteinlass verringert und die Lichtmaschinenlast nimmt ab, bis die Lichtmaschinenlast ihr Niveau vor t₃ erreicht. Infolgedessen bleibt die Leerlaufdrehzahl des Motors konstant.
Zusammengefasst umfasst ein Motorsystem einen Motor, eine Lichtmaschine, eine Last und einen Controller, der mit dem Motor, der Lichtmaschine und der Last in Verbindung steht. Der Controller signalisiert dem Motor, die Lichtmaschine anzutreiben, wenn der Motor leer läuft. Wenn eine Lastzunahme an dem Motor detektiert wird, verringert der Controller eine Lichtmaschinenlast an dem Motor in Ansprechen auf die Lastzunahme. Eine Luftströmung in dem Motor wird eingestellt, um die Lastzunahme zu kompensieren, und gleichzeitig wird die Lichtmaschinenlast erhöht. Wenn eine Lastabnahme detektiert wird, wird die Lichtmaschinenlast erhöht, und die Luftströmung wird anschließend eingestellt, während die Lichtmaschinenlast verringert wird. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Zündzeitpunkt des Motors eingestellt, um die Lastabnahme zu kompensieren.

Claims

Motorsystem, umfassend: einen Motor (12), eine Lichtmaschine (20), eine Last (24), und einen Controller (26), der mit dem Motor (12), der Lichtmaschine (20) und der Last (24) in Verbindung steht, wobei der Controller dem Motor (12) signalisiert, die Lichtmaschine (20) anzutreiben, wenn der Motor (12) leer läuft, und wobei der Controller eine Lastzunahme an dem Motor (12) detektiert und eine Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) verringert, um eine Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Motorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller die Luftströmung in den Motor (12) einstellt, um die Lastzunahme zu kompensieren, und gleichzeitig die Lichtmaschinenlast erhöht.
Motorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller eine Lastverringerung an dem Motor (12) detektiert und einen Zündzeitpunkt des Motors (12) einstellt, um die Lastabnahme zu kompensieren und somit die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Motorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller eine Lastabnahme an dem Motor (12) detektiert, die Lichtmaschinenlast erhöht, um die Lastabnahme zu kompensieren, und die Luftströmung in dem Motor (12) einstellt, während er gleichzeitig die Lichtmaschinenlast verringert, um die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Verfahren zum Steuern der Leerlaufdrehzahl eines Motors (12), mit den Schritten: Betreiben einer Lichtmaschine (20) bei Leerlauf des Motors (12) (100, 102, 104, 106), Detektieren einer Lastzunahme an dem Motor (12) (110), und Verringern der Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) in Ansprechen auf die Lastzunahme (114), um die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch: Einstellen der Luftströmung in den Motor (12) (116), um die Lastzunahme zu kompensieren, und Erhöhen der Lichtmaschinenlast (118) gleichzeitig mit dem Einstellen (116).
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch: Detektieren einer Lastabnahme an dem Motor (12) (112), und Einstellen des Zündzeitpunktes, um die Lastabnahme zu kompensieren und somit die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Detektieren einer Lastabnahme an dem Motor (12) (112), Erhöhen der Lichtmaschinenlast (120), um die Lastabnahme zu kompensieren, und Einstellen der Luftströmung in den Motor (12) (122), während die Lichtmaschinenlast verringert wird (124), um die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Verfahren zum Steuern der Leerlaufdrehzahl eines Motors (12), mit den Schritten: Detektieren eines Leerlaufzustandes des Motors (12) (100), Erhöhen der Lichtmaschinenlast in Ansprechen auf den Leerlaufzustand (102), Detektieren einer Lastzunahme an dem Motor (12) (110), und Verringern der Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) in Ansprechen auf die Lastzunahme (114), um die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Einstellen der Luftströmung in den Motor (12), um die Lastzunahme zu kompensieren (116), und Erhöhen der Lichtmaschinenlast (118) gleichzeitig mit dem Schritt des Einstellens (116).
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Detektieren einer Lastabnahme an dem Motor (12) (112), und Einstellen des Zündzeitpunktes, um die Lastabnahme zu kompensieren und somit die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Detektieren einer Lastabnahme an dem Motor (12) (112), Erhöhen der Lichtmaschinenlast (120), um die Lastabnahme zu kompensieren, und Einstellen der Luftströmung in den Motor (12) (122), während die Lichtmaschinenlast verringert wird (124), um die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Verfahren zum Steuern der Leerlaufdrehzahl eines Motors (12), mit den Schritten: Detektieren eines Leerlaufzustandes eines Motors (12) (100), und Erhöhen einer Lichtmaschinenlast in Ansprechen auf den Leerlaufzustand (102).
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch: Detektieren einer Lastzunahme an dem Motor (12) (110), Verringern der Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) in Ansprechen auf die Lastzunahme (114), um die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten, Einstellen der Luftströmung in den Motor (12) (116), um die Lastzunahme zu kompensieren, und Erhöhen der Lichtmaschinenlast (118) gleichzeitig mit dem Einstellen (116).
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch: Detektieren einer Lastabnahme an dem Motor (12) (112), Erhöhen der Lichtmaschinenlast (120), um die Lastabnahme zu kompensieren, und Einstellen der Luftströmung in den Motor (12) (122), während die Lichtmaschinenlast verringert wird (124), um die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch: Detektieren einer Lastabnahme an dem Motor (12) (112), und Einstellen des Zündzeitpunktes, um die Lastabnahme zu kompensieren und somit die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechtzuerhalten.