DE102004017503B4

DE102004017503B4 - Leerlaufdrehzahlregelung unter Verwendung einer Lichtmaschine

Info

Publication number: DE102004017503B4
Application number: DE102004017503.9A
Authority: DE
Inventors: David S. Mathews; Nick S. Kapsokavathis
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: US7036484B2; US20040206332A1; DE102004017503A1

Abstract

Motorsystem mit einem Motor (12), einer Batterie (22), einer Lichtmaschine (20), einer Last (24) und einem 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, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (26) so ausgeführt ist, dass er bei detektiertem Leerlaufzustand des Motors (12) die Lichtmaschinenlast gegenüber einer normalen Last, die erforderlich ist, das Ladeniveau der Batterie (22) aufrechtzuerhalten, zunächst erhöht, bei einer bei leer laufendem Motor (12) an dem Motor (12) erfassten Laständerung zunächst die Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) so ändert, dass die Laständerung kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Änderung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlaständerung bei gleichzeitiger Änderung der Luftströmung in den Motor (12) unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors (12) wieder zurücknimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4. Ein derartiges Motorsystem sowie ein derartiges Verfahren sind aus der DE 41 00 692 A1 bekannt.
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 unerwünschter deutlicher Einbruch der Leerlaufdrehzahl des Motors auf, wenn Motorleistung dazu verwendet wird, die Last anzutreiben.
Herkömmliche Motor-Controller verstellen den Zündzeitpunkt des Motors vor, um den Verlust bei der Motorleistung und den resultierenden Einbruch der Leerlaufdrehzahl zu kompensieren. Eine Vorverstellung des Zündzeitpunkts kommt einem schnell wirkenden Motordrehmoment-Aktuator gleich, der die reduzierte Motorleistung kompensiert und eine konstante Drehzahl aufrechterhält. Während des Leerlaufs bewirkt die Zündzeitpunktvorverstellung, 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.
Bei dem aus der DE 41 00 692 A1 bekannten Motorsystem wird unmittelbar nach dem Erkennen einer Laständerung zunächst eine zur Laständerung proportionale Änderung der Luftströmung vorgenommen. Eine Änderung der Lichtmaschinenlast soll nur dann erfolgen, wenn sich die Änderung der Luftströmung nicht rasch genug auf die Motordrehzahl auswirkt. Lediglich eine solche eventuell auftretende Verzögerung der Wirkung der anfänglichen Luftströmungsänderung soll dann durch eine entsprechende Variation der Lichtmaschinenlast kompensiert werden. Gegebenenfalls wird bei einer solchen Variation der Lichtmaschinenlast der Verlauf der verzögert einsetzenden Wirkung der Luftströmungsänderung berücksichtigt.
Auch bei einem aus der DE 43 25 505 C2 bekannten Motorsystem wird unmittelbar nach dem Erkennen einer Laständerung zunächst wieder die Luftströmung proportional zur Laständerung geändert. Gleichzeitig wird die Lichtmaschinenlast auf Null oder einen fest vorgegebenen minimalen Wert reduziert.
Bei einem aus der DE 196 50 671 A1 bekanntem Motorsystem werden zur Versorgung eines elektrisch beheizbaren Katalysators zur Konstanthaltung der Motordrehzahl sowohl die dem Motor zugeführte Luftströmung als auch die Lichtmaschinenlast allmählich erhöht. Dabei wird vor der Lichtmaschinenlast zunächst die zugeführte Luftströmung höher eingestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Motorsystem sowie ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der insbesondere eine einfachere und damit zuverlässigere Leerlaufdrehzahlregelung gewährleistet ist.
Bezüglich des Motorsystems wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Controller so ausgeführt ist, dass er bei detektiertem Leerlaufzustand des Motors die Lichtmaschinenlast gegenüber einer normalen Last, die erforderlich ist, das Ladeniveau der Batterie aufrechtzuerhalten, zunächst erhöht, bei einer bei leer laufendem Motor an dem Motor erfassten Laständerung zunächst die Lichtmaschinenlast an dem Motor so ändert, dass die Laständerung kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Änderung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlaständerung bei gleichzeitiger Änderung der Luftströmung in den Motor unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors wieder zurücknimmt.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei detektiertem Leerlaufzustand des Motors die Lichtmaschinenlast gegenüber einer normalen Last, die erforderlich ist, das Ladeniveau der Batterie aufrechtzuerhalten, zunächst erhöht wird, bei einer bei leer laufendem Motor an dem Motor erfassten Laständerung zunächst die Lichtmaschinenlast an dem Motor so geändert wird, dass die Laständerung kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Änderung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlaständerung bei gleichzeitiger Änderung der Luftströmung in den Motor unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors wieder zurückgenommen wird.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehend angegebenen detaillierten Beschreibung.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen zeigen:
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.
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 Leerlaufzustand 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 Leerlaufdrehzahl des Motors erhöhen würde, ermöglicht es, dass die Leerlaufdrehzahl des Motors konstant bleiben kann.
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 mit einem Motor (12), einer Batterie (22), einer Lichtmaschine (20), einer Last (24) und einem 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, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (26) so ausgeführt ist, dass er bei detektiertem Leerlaufzustand des Motors (12) die Lichtmaschinenlast gegenüber einer normalen Last, die erforderlich ist, das Ladeniveau der Batterie (22) aufrechtzuerhalten, zunächst erhöht, bei einer bei leer laufendem Motor (12) an dem Motor (12) erfassten Laständerung zunächst die Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) so ändert, dass die Laständerung kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Änderung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlaständerung bei gleichzeitiger Änderung der Luftströmung in den Motor (12) unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors (12) wieder zurücknimmt.
Motorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (26) so ausgeführt ist, dass er bei einer bei leer laufendem Motor (12) an dem Motor (12) erfassten Lastzunahme zunächst die Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) so verringert, dass die Lastzunahme kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Verringerung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlastverringerung bei gleichzeitiger Erhöhung der Luftströmung in den Motor (12) unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors (12) wieder zurücknimmt.
Motorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (26) so ausgeführt ist, dass er bei einer bei leer laufendem Motor (12) an dem Motor (12) erfassten Lastabnahme zunächst die Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) so erhöht, dass die Lastabnahme kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Erhöhung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlasterhöhung bei gleichzeitiger Verringerung der Luftströmung in den Motor (12) unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors (12) wieder zurücknimmt.
Verfahren zum Steuern der Leerlaufdrehzahl eines Motors (12), bei dem bei Leerlauf des Motors (12) eine mit einer Batterie (22) verbundenen Lichtmaschine (20) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei detektiertem Leerlaufzustand des Motors (12) die Lichtmaschinenlast gegenüber einer normalen Last, die erforderlich ist, das Ladeniveau der Batterie (22) aufrechtzuerhalten, zunächst erhöht wird, bei einer bei leer laufendem Motor (12) an dem Motor (12) erfassten Laständerung zunächst die Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) so geändert wird, dass die Laständerung kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Änderung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlaständerung bei gleichzeitiger Änderung der Luftströmung in den Motor (12) unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors (12) wieder zurückgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer bei leer laufendem Motor (12) an dem Motor (12) erfassten Lastzunahme zunächst die Lichtmachinenlast an dem Motor (12) so verringert wird, dass die Lastzunahme kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Verringerung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlastverringerung bei gleichzeitiger Erhöhung der Luftströmung in den Motor (12) unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors (12) wieder zurückgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer bei leer laufendem Motor (12) an dem Motor (12) erfassten Lastabnahme zunächst die Lichtmaschinenlast an dem Motor (12) so erhöht wird, dass die Lastabnahme kompensiert wird und die Leerlaufdrehzahl des Motors (12) aufrechterhalten bleibt, und nach erfolgter Erhöhung der Lichtmaschinenlast diese Lichtmaschinenlasterhöhung bei gleichzeitiger Verringerung der Luftströmung in den Motor (12) unter Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors (12) wieder zurückgenommen wird.