DE10312524A1 - Combustion engine unit, especially for a motor vehicle, has a control unit that regulates the power output over a certain engine speed range so that it remains constant at a value slightly less than the maximum possible output - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftmaschinenaggregat mit einer Kraftmaschine und einem Steuergerät, das die Energieumsetzung in der Brennkraftmaschine steuert.The present invention relates to an engine unit with an engine and a control unit that the Controls energy conversion in the internal combustion engine.
Moderne Kraftfahrzeuge sind im Allgemeinen mit einer Kraftmaschine, meist in Form eines Otto- oder Dieselmotors, und einem elektronischen Steuergerät ausgestattet, welches in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kraftmaschine, der Stellung eines Fahrpedals etc. die Energieumsetzung, d. h. die Kraftstoffverbrennung in der Brennkraftmaschine, insbesondere die Dosierung des Kraftstoffs sowie eventuell das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und im Falle eines Ottomotors den Zündzeitpunkt regelt. Andere Typen von Kraftmaschinen wie etwa Stirlingmotoren, Gasmotoren, Elektromotoren (insbesondere in Kombination mit Brennstoffzellen zur Stromerzeugung für den Elektromotor) sind vorgeschlagen worden.Modern automobiles are general with an engine, usually in the form of an Otto or diesel engine, and an electronic control unit, which in Dependence on the speed of the engine, the position of an accelerator pedal, etc. energy conversion, d. H. the combustion of fuel in the internal combustion engine, in particular the metering of the fuel and possibly the air-fuel ratio and in the case of a gasoline engine, the ignition timing regulates. Other types of engines such as Stirling engines, gas engines, Electric motors (especially in combination with fuel cells to generate electricity for the Electric motor) have been proposed.
Das Drehmoment, das eine solche Kraftmaschine bei einer gegebenen Drehzahl erzeugen kann, kann Werte bis hin zu einem oberen Grenzdrehmoment annehmen, welches eine Funktion der Drehzahl ist.The torque that such an engine can generate values up to at a given speed assume an upper limit torque, which is a function of the speed is.
Wenn ein solches Kraftmaschinenaggregat in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist, kann es einen Drehzahlbereich geben, in welchem das Grenzdrehmoment der Kraftmaschine größer ist als ein maximales Drehmoment, für das der Antriebsstrang ausgelegt ist. Grund hierfür kann z. B. sein, dass für ein so hohes Grenzdrehmoment berechnete Komponenten des Antriebsstrangs schwer und/oder teuer sind und es nicht wirtschaftlich ist, solche Komponenten einzubauen, nur um in einem begrenzten Drehzahlbereich der Kraftmaschine deren Drehmoment voll ausreizen zu können. Dieses Problem kann insbesondere dann auftreten, wenn als Kraftmaschine ein Verbrennungsmotor mit Turbolader eingesetzt wird.If such an engine unit in a motor vehicle is installed, it can have a speed range give in which the limit torque of the engine is greater as a maximum torque, for that the drive train is designed. The reason for this can e.g. B. be that for such a high limit torque calculated components of the drive train are heavy and / or expensive and it is not economical to do so Install components just to be in a limited speed range the engine to be able to fully utilize its torque. This Problem can occur especially when as an engine an internal combustion engine with a turbocharger is used.
Um bei einem solchen Kraftfahrzeug
eine Überlastung
des Antriebsstrangs zu verhindern, ist bekannt, der Kraftmaschine
ein Steuergerät
zuzuordnen, welches die Energieumsetzung in der Kraftmaschine, insbesondere
die Verbrennung des Kraftstoffs im Falle einer Brennkraftmaschine,
drehzahlabhängig
so steuert, dass das von der Kraftmaschine abgegebene Drehmoment
das maximale Drehmoment des Antriebsstrangs nicht überschreitet.
Das heißt,
wenn man das Grenzdrehmoment des Kraftmaschinenaggregats (d.h. das
durch das Steuergerät
eventuell gedrosselte Grenzdrehmoment der Kraftmaschine) als Funktion
der Drehzahl in einem Diagramm aufträgt, ergibt sich eine Kurve
mit einem Maximum in Form eines breiten Plateaus in demjenigen Drehzahlbereich,
in welchem die Drehmomentbegrenzung durch das Steuergerät wirksam
ist. In dem Diagramm der
Während
der Scheitelpunkt der Grenzleistungskurve
Die Wirtschaftlichkeit eines Kraftfahrzeugs hängt für den Benutzer unter anderem von Abgaben, Versicherungsprämien etc. ab, die unter anderem in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit des Antriebsaggregats festgelegt werden. Dabei sind die Abgaben und Prämien im Allgemeinen keine stetige Funktion der Leistung, sondern diese Funktion weist einen treppenartigen Verlauf auf. Um den Benutzern ein möglichst günstiges Verhältnis von Leistung zu Betriebskosten anbieten zu können, ist es daher für den Kraftfahrzeughersteller wünschenswert, Leistungswerte anbieten zu können, die jeweils knapp unterhalb einer Grenze liegen, an der sich die Prämien bzw. Abgaben sprunghaft erhöhen. Die Lage dieser Grenzen ist willkürlich und kann sich von Land zu Land unterscheiden, so dass ein Kraftmaschinenaggregat mit einer für einen ersten nationalen Markt optimierten Leistung in einem anderen Markt ein ungünstiges Verhältnis von Leistung zu Abgabenbelastung aufweisen kann.The economy of a motor vehicle depends on the user among other things from taxes, insurance premiums etc., which among other things dependent on on performance of the drive unit. The taxes are included and bonuses generally not a continuous function of performance, but this Function has a step-like course. To the users one if possible favorable relationship It is therefore for the motor vehicle manufacturer to be able to offer performance at operating costs desirable, To be able to offer performance values which are each just below a limit at which the Premiums or Increase taxes by leaps and bounds. The location of these borders is arbitrary and can vary from land differ to country, so that an engine unit with a for one first national market optimized performance in another market an inconvenient relationship from performance to tax burden.
Da es im Allgemeinen unwirtschaftlich
ist, unterschiedliche Modelle von Kraftmaschinen für verschiedene
nationale Märkte
anzubieten, kann ein Fahrzeughersteller solche nationalen Gegebenheiten
am ehesten dadurch berücksichtigen,
dass er identische Kraftmaschinen jeweils mit von Land zu Land unterschiedlichen
Steuergeräten
kombiniert, die die Leistung der Kraftmaschine auf einen für das betreffende
Land günstigen
Wert begrenzen. Dies kann mit herkömmlichen Steuergeräten in einfacher Weise
geschehen, indem das Grenzdrehmoment, das nicht überschritten werden darf, durch
Maßnahmen
am Programm des Steuergeräts
wie etwa den Austausch von im Steuergerät gespeicherten Kennkurven
auf einen niedrigeren Wert festgelegt wird, als der Belastbarkeit
des Antriebsstrangs entspricht, und der so gewählt ist, dass die Spitzenleistung
des Kraftmaschinenaggregats einen für das betreffende Land günstigen
Wert Pb annimmt. Dies entspricht im Diagramm
der
Diese Art der Leistungsbegrenzung ist mit geringen Kosten realisierbar, da keine konstruktiven Änderungen an der Kraftmaschine oder am Steuergerät erforderlich sind. Nachteil einer solchen Leistungsbegrenzung durch ein Drehmomentplateau ist jedoch, dass die Leistung über einen großen Drehzahlbereich hinweg reduziert wird, so dass die Beschleunigungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs letztlich ohne Bedarf eingeschränkt wird.This type of power limitation can be realized at low cost because there are no design changes on the engine or on the control unit. disadvantage such a power limitation by a torque plateau is that performance over a big Speed range is reduced so that the ability to accelerate of the motor vehicle is ultimately restricted without need.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kraftmaschinenaggregat anzugeben, das eine solche unnötige Begrenzung der Leistungsfähigkeit vermeidet.Object of the present invention is to specify an engine assembly that has such an unnecessary limitation performance avoids.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftmaschinenaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Anstatt die Kraftmaschine so zu regeln, dass sich in einem Drehzahlbereich ein Plateau des Drehmoments einstellt, ist erfindungsgemäß ein Leistungsplateau vorgesehen. Die Rea losierung eines solchen Plateaus wirft keine technischen Schwierigkeiten auf, es genügt z.B., Kennkurven, die das Steuergerät in herkömmlicher Weise zur Steuerung der Energieumsetzung, d. h. im Falle einer Brennkraftmaschine zur Steuerung der Dosierung der Kraftstoffzufuhr oder zur Regelung anderer Parameter der Verbrennung in der Brennkraftmaschine verwendet, und die im Allgemeinen empirisch an einem Prototypen der Kraftmaschine ermittelt werden, durch Kennkurven zu ersetzen, aus deren Anwendung das Leistungsplateau resultiert.The task is solved by an engine unit with the features of claim 1. Instead of regulate the engine so that it is in a speed range a torque plateau is a power plateau according to the invention intended. The realization of such a plateau does not throw any technical difficulties, it is sufficient, for example, characteristic curves that the control unit in conventional Way to control energy conversion, d. H. in the case of an internal combustion engine to control the metering of the fuel supply or to regulate other combustion parameters used in the internal combustion engine, and generally empirically on a prototype engine are determined to be replaced by characteristic curves from their application the performance plateau results.
Häufig, wenn auch nicht notwendigerweise, wird man eine Konstantleistungsregelung der Kraftmaschine durch das Steuergerät in einem ersten Drehzahlbereich mit einer Konstantdrehmomentregelung in einem zweiten Drehzahlbereich kombinieren. Dabei liegt dieser zweite Drehzahlbereich im Allgemeinen bei niedrigeren Drehzahlen als der erste.Frequently, if not necessarily, one becomes a constant power control of the engine by the control unit in a first speed range with constant torque control in a second speed range combine. This second speed range is generally at lower speeds than the first.
Gesetzliche Bestimmungen (EWG-Richtlinie 80/1269) verlangen, dass ein Kraftmaschinenaggregat für ein Kraftfahrzeug eine Nennleistung bei einer Nenndrehzahl aufweist, und dass bei einem Offset von jeweils ± 1,5 % von der Nennleistungsdrehzahl die Nennleistung unterschritten wird. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird erfindungsgemäß als Nennleistungsdrehzahl eine Drehzahl unterhalb des ersten Drehzahlbereichs gewählt, und die durch das Steuergerät begrenzte Leistung im ersten Drehzahlbereich ist niedriger als bei der Nennleistungsdrehzahl.Statutory provisions (EEC Directive 80/1269) require an engine unit for a motor vehicle to have a nominal output at a nominal speed, and that at an offset of ± 1.5% each the nominal power is undercut from the nominal power speed. To meet these requirements, is according to the invention as the nominal power speed selected a speed below the first speed range, and by the control unit limited power in the first speed range is lower than at the rated power speed.
Wenn auch eine Drehmomentbegrenzung vorgesehen ist, liegt die Nennleistungsdrehzahl vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Drehzahlbereich.If a torque limit is also provided , the rated power speed is preferably between the first and the second speed range.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Other features and advantages of Invention result from the following description of a embodiment with reference to the attached Characters. Show it:
Das in
Die Kennkurven sind empirisch durch
Messungen an einem Prototyp der Brennkraftmaschine
Wie ein Vergleich des oberen Randes
dieser schraffierten Fläche
mit dem Verlauf der Linie
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur auf Turboladermotoren, sondern auf beliebige Typen von Kraftmaschinen, mit oder ohne Lader, anwendbar. So kann bei einer Brennkraftmaschine mit Saugluftzufuhr die Leistungsbegrenzung vorgenommen werden, indem die Steuerschaltung den Füllungsgrad der Zylinder über eine Drosselklappe im Saugrohr steuert. Bei einer elektrischen Kraftmaschine ist eine Leistungsbegrenzung durch geeignete Ansteuerung von Leistungsschaltern eines den Motor versorgenden Stromrichters oder durch Dosieren der Brennstoffzufuhr zu einer den Motor versorgenden Brennstoffzelle möglich.The invention is of course not only on turbocharger engines, but on any type of engine, with or without loader, applicable. So can with an internal combustion engine with suction air supply, the power limitation can be carried out by the control circuit the degree of filling the cylinder over controls a throttle valve in the intake manifold. With an electric motor is a power limitation by suitable control of circuit breakers of a converter supplying the motor or by metering the fuel supply possible to a fuel cell supplying the engine.
- 11
- Linieline
- 22
- GrenzleistungskurveLimiting power curve
- 33
- Linieline
- 1010
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 1111
- Zylindercylinder
- 1212
- Kurbelwellecrankshaft
- 1313
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 1414
- Steuergerätcontrol unit
- 1515
- Fahrpedalaccelerator
- 1616
- Dosiervorrichtungmetering
Claims (6)
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---|---|---|---|
DE2003112524 DE10312524A1 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Combustion engine unit, especially for a motor vehicle, has a control unit that regulates the power output over a certain engine speed range so that it remains constant at a value slightly less than the maximum possible output |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE10312524A1 true DE10312524A1 (en) | 2004-09-30 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2003112524 Withdrawn DE10312524A1 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Combustion engine unit, especially for a motor vehicle, has a control unit that regulates the power output over a certain engine speed range so that it remains constant at a value slightly less than the maximum possible output |
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- 2003-03-20 DE DE2003112524 patent/DE10312524A1/en not_active Withdrawn
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