DE2243325A1

DE2243325A1 - Einrichtung zum steuern einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2243325A1
Application number: DE2243325A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr Kuznia; Joachim Dr Rupprecht; Richard Dr Ing Schnarz; Karl-Ulrich Dr Stein; Herbert Dr Weiss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-09-02
Filing date: 1972-09-02
Publication date: 1974-03-21

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den · '-

Berlin und München Werner-v.-Siemens-Straße

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Einrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Otto-Motor, in Abhängigkeit von der Stellung eines Gaspedals.

Bei solchen Einrichtungen beeinflußt die Stellung des Gaspedals die Drosselklappenstellung bzw. den Unterdruck im Luftansaugrohr,- den Zündzeitpunkt der Verbrennungskraftmaschine und die der Verbrennungskraftmaschine zugeführte Brennstoffmenge. Bei Verbrennungskraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung in ein Luftansaugrohr kann auch noch der Zeitpunkt der Brennstoffzufuhr beeinflußt v/erden. Mit bekannten Steuereinrichtungen ist es jedoch nicht möglich, diese Größen völlig unabhängig voneinander einzustellen. Jede dieser Größen ist zu einem gewissen Grad eine, durch den Aufbau der Verbrennungskraftmaschine und deren jeweiligen Betriebszustand vorgegebene Punktion der anderen Größen, und ihr Wert kann nicht völlig unabhängig vom Wert der anderen Größen eingestellt werden. Deshalb kann die Verbrennungskraftmaschine nicht so gesteuert werden, daß sie ein gewünschtes Betriebsverhalten optimal zeigt. Beispielsweise kann nicht erreicht werden, daß die Verbrennungskraftmaschine im Anfahrbereich ein maximales Drehmoment erzeugt und sich dennoch ein Minimum an Schadstoffanteilen im Abgas befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine so auszubilden, daß letztere entsprechend einer individuellen Charakteristik betrieben wird und hierbei ein gewünschtes, dieser Charakteristik zugrunde liegendes Betriebsverhalten optimal entwickelt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang eines Masohinenkennfeldspeichers eine Einrichtung

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angeschlossen ist, die den Maschinenkennfeldspeicher mit einer der jeweiligen Gaspedalstellung entsprechenden Adresse beaufschlagt, und daß eine der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete elektronische Zündeinrichtung sowie eine steuerbare Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff zur Verbrennungskraftmaschine in Steuerabhängigkeit vom Maschinenkennfeldspeicher in dem Sinn stehen, daß der Zündzeitpunkt der Maschine und die Brennstoffzufuhr zur Maschine unabhängig voneinander entsprechend dem jeweils abgerufenen Speicherinhalt einstellbar sind.

Es ist günstig, am Eingang des Maschinenkennfeldspeichers eine weitere Einrichtung anzuschließen, die den Maschinenkennfeldspeicher mit einer der Maschinendrehzahl entsprechenden Adresse beaufschlagt. Dadurch wird die Verbrennungskraftmaschine nicht nur in Abhängigkeit von der Gaspedalsteuerung gesteuert, sondern auch in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl. Hierdurch ist z.B. gewährleistet, daß die Maochinenkenngrößen, wie Zündzeitpunkt und Brennstoffzufuhr, bei einer abrupten Änderung der Gaspedalstellung nicht abrupt auf die der neuen Gaspedalstellung zugeordneten Werte abgeändert werden, sondern dies erfolgt allmählich in Koordination mit dem sich infolge der Verstellung des Gaspedals verändernden Betriebszustand der Verbrennungsmaschine.

Günstigerweise ist der Maschinenkennfeldspeicher ein digitaler Festwertspeicher.

Me Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Figur 1 zeigt eine Einrichtung gemäß der Erfindung. Figur 2 zeigt eine günstige Abwandlung der Einrichtung nach Figur 1.

In Figur 1 ist schematisch eine aus einem Otto-Motor bestehende Verbrennungskraftmaschine 2 mit einem Abgasrohr 3 und einem Luftansaugrohr 4 dargestellt. Die Kurbelwelle ί? treibt über einen Drehmomentwandler 6 die Antriebswelle 7 an.

Im Luftansaugrohr 4 ist eine Drosselklappe 8 angeordnet, die

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mit dem Gaspedal 9 mechanisch gekoppelt und mit diesem Gaspedal 9 verstellbar ist. Zwischen der Drosselklappe 8 und der Verbrennungskraftmaschine 2 mündet vorzugsweise in der Nähe der Zylindereinlaßventile der Verbrennungskraftmaschine 2 eine aus einem Magnetventil 10 bestehende Einrichtung zum Einblasen zusätzlicher Luft in das Ansaugrohr 4. Der Lufteingang dieses Magnetventils 10 ist an einem mittels einer Luftpumpe 11 auffüllbaren Luftbehälter 12 angeschlossen, in dem stets gleicher Luftdruck herrscht.

Ferner ist am Luftansaugrohr 4 zwischen der Drosselklappe. 8 und der Verbrennungskraftmaschine 2 ein weiteres Magnetventil 13 als Einrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in das Luftansaugrohr 4 angeordnet. Dieses Magnetventil 13 befindet sich in der Nähe der Drosselklappe 8. Sein Brennstoffeingang ist an eine Brennstoffpumpe 14 angeschlossen, die aus einem Tank 15 flüssigen Brennstoff in die Brennstoffleitung 13a am Magnetventil 13 pumpt. Zur Druckkonstanthaltung in der Brennstoffleitung 13a ist an dieser Brennstoffleitung 13a noch ein Druckregler 16 angeschlossen, der bei Überschreiten des Druckes in der Brennstoffleitung 13a Brennstoff aus dieser Brennstoffleitung 13a in den'Tank 15 zurückfließen läßt.

Die Zündkerzen der Verbrennungskraftmaschine 2 sind über einen Zündverteiler 18 an einer elektronischen Zündeinrichtung 19 angeschlossen.

Die Steueranschlüsse der Magnetventile 10 und 13 sowie die elektronische Zündeinrichtung 19 sind an einer einem Festwertspeicher 20 nachgeschalteten, die Digitalsignale des Festwertspeichers 20 umsetzenden Auswerteeinrichtung 21 angeschlossen. Die beiden Magnetventile 10 und 13 stehen also in Steuerabhängigkeit vom digitalen Festwertspeicher 20.

Der Eingang des digitalen Festwertspeichers 20 liegt über einen aus einem Winkelkodierer bestehenden Wandler am Gaspedal 9 und damit auch an der Drosselklappe 8 sowie an einem induktiven Aufnehmer 23, der sich gegenüber der Kurbelwelle 5 befindet und der eine Folge von hinsichtlich ihrer Phasenlage

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den oberen Totpunkten der Verbrennungskraftmaschine 2 zugeordneten Spannungsimpulsen abgibt. Die Impulsfrequenz dieser Impulsfolge ist von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine abhängig. Der Eingang des digitalen Pestwertspeichers 20 wird al also sowohl mit einem der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine als auch mit einem der Gaspedalstellung bzw. der Stellung der Drosselklappe 8 entsprechenden Adressenteil*gespeist. In Abhängigkeit von diesen beiden Adressenteilen steuert der digitale Pestwertspeicher 20 die beiden Magnetventile 10 und 13 sowie die Zündeinrichtung 19 völlig unabhängig voneinander." In Abhängigkeit von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Stellung des Gaspedals 9 werden entsprechend dem· Speicherinhalt des digitalen Pestwertspeichers 20 der LufteinblasZeitpunkt und die Lufteinblasdauer des Magnetventils 10 sowie der Brennstoffeinspritzzeitpunkt und die Brennstoffeinspritzdauer des Magnetventils 13 während eines Ansaugtaktes der Verbrennungskraftmaschine 2, d.h. während der Öffnungszeit eines Zylindereinlaßventils der Verbrennungskraftmaschine 2 und anschließend der Zündzeitpunkt eingestellt. Wegen der konstanten Drücke im Luftbehälter 12 bzw. in der Zuleitung 13a gelangt über das Magnetventil 10 bzw. das Magnetventil 13 während dessen Öffnungszeitraum eine wohl definierte, dem Öffnungszeitraum proportionale Luft- bzw. Brennstoffmenge in das Luftansaugrohr 4.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung hat insbesondere den Vorteil, daß das im Speicher als Speicherhinhalt enthaltene Maschinenkennfeld individuell jeder in Bohrung, Hubhöhe und Verdichtung vorgegebenen Verbrennungskraftmaschine angepaßt werden kann. Da die Magnetventile 10 und I3 unabhängig voneinander steuerbar sind, besteht keine Kopplung zwischen dem Zündzeitpunkt, der Brennstoffzufuhr und der Luftzufuhr (bzw. dem Luftverhältnis), und des ist gewährleistet, daß die Verbrennungskraftmaschine dem im Speicher enthaltenen Maschinenkennfeld sehr genau folgt und das gewünschte Betriebsverhalten weitgehend optimal erreicht. Beispielsweise ist es mit der erfindurißsgemäßen Steuereinrichtung möglich, die Verbrennungskraftmaschine im Leistungsbereich biä zu 60$ ihrer

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Nennleistung so zu steuern, daß ein Minimum an Schadstoffanteilen im Abgas enthalten ist. Ferner kann das Maschinenkennfeld im Speicher so gewählt sein, daß die Verbrennungskraftmaschine hierbei in ausgewählten Bereichen niedriger Drehzahl ein maximales Drehmoment zur Verfügung stellt.

Das dem gewünschten Betriebsverhalten einer vorgegebenen Verbrennungskraftmaschine entsprechende Maschinenkennfeld kann für jede Verbrennungskraftmaschine individuell auf dem Prüfstand ermittelt und anschließend in den für die Steuereinrichtung dieser Verbrennungskraftmaschine vorgesehenen Speicher übertragen'werden.

Der digitale Festwertspeicher 20 kann auch mit zusätzlichen, Maschinenstörgrößen entsprechenden Adressenteilen beaufschlagbar sein. Derartige Maschinenstörgrößen sind insbesondere Druck und Temperatur der Umgebungsluft, die Kühlmitteltemperatur und die Öltemperatur. Diese Adressenteile bewirken eine Korrektur in der Ansteuerung der Magnetventile 10 und 13 und der Drosselklappe 1 7.

Eine derartige Maschinenstörgröße kann auch das Übersetzungsverhältnis des Drehmomentwandlers 6 sein. Ein diesem Übersetzungsverhältnis entsprechender Adressenteil kann entsprechend der gestrichelten Wirkungslinie 24 über einen nicht dargestellten Wandler an den Eingang des digitalen Festwertspeichers 20 gegeben werden. Es ist auch möglich, die Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Drehmomentwandlers 6 in Steuerabhängigkeit vom digitalen' Festwertspeicher 20 unabhängig vom Zündzeitpunkt, der Brennstoffzufuhr und dem Mengenverhältnis zwischen der der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Luft und dem der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Brennstoff vorzunehmen. An Stelle der gestrichelten Wirkungslinie 24 gilt dann die gestrichelte Wirkungslinie 25» die andeutet, daß der Drehmomentwandler 6 am Ausgang der Auswerteeinrichtung 21 angeschlossen ist.

Ein noch genauer dem Maschinenkennfeld im Speicher entsprechendes Betriebsverhalten' der Verbrennungskraftmaschine wird

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mit einer Einrichtung nach Figur 2 erreicht, die sich von der Einrichtung nach Figur 1 dadurch unterscheidet, daß die Dros— selklappe 8 nicht mechanisch mit dem Gaspedal 9 gekoppelt, sondern mit einer Rückstellfeder 8a und einem an der Auswerteinrichtung 21 angeschlossenen Stellmagneten 8b versehen ist. Gleiche Teile sind in Figur 2 mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. Die Drosselklappe 8 steht also in Steuerabhängigkeit vom Maschinenkennfeldspeicher 20. Die Drosselklappe 8 ist unabhängig von der Zündeinrichtung 19 und den Magnetventilen 10 und 13 steuerbar und v/ird entsprechend dem abgefragten Speicherinhalt eingestellt.

Die Verbrennungskraftmaschine braucht auch kein mit einem Ansaugstutzen und einer Drosselklappe versehenes Luftansaugrohr aufzuweisen, sondern die Verbrennungsluft v/ird ihr nur mit einem in Steuerabhängigkeit vom Maschinenkennfeldspeicher stehenden Lufteinblasventil zugeführt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß kein Soll-Istwertvergleich und damit keine Verzögerung bei der Einstellung des Zündzeitpunktes, der Brennstoff- und der Luftzufuhr zur Verbrennungskraftmaschine erforderlich ist, sondern daß sofort der dem abgerufenen Speicherinhalt entsprechende V/ert dieser Größen an der Zündeinrichtung 19, an den Ventilen 10 und 13 und gegebenenfalls an der Drosselklappe 8 eingestellt wird.

10 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

VPA 72/4054 Patentansprüche

Einrichtung 25um Steuern einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Otto-Motor, in Abhängigkeit von der Stellung eines Gaspedals,

dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang eines Maschinenkennfeldspeichers (20) eine Einrichtung (22) angeschlossen ist, die den Maschinenkennfeldspeicher (20) mit einer der jewei:- ligen Gaspedaistellung entsprechenden Adresse beaufschlagt, und daß eine der Verbrennungskraftmaschine (2) zugeordnete elektronische Zündeinrichtung (19) sowie eine steuerbare Einrichtung (13) zum Zuführen von Brennstoff zur Verbrennungskraftmaschine (2) in Steuerabhängigkeit vom Maschinenkennfeldspeicher (20) in dem Sinne stehen, daß der Zündzeitpunkt der Maschine (29) und die Brennstoffzufuhr zur Maschine (20) unabhängig voneinander entsprechend dem jeweils abgerufenen Speicherinhalt einstellbar sind.

Einrichtung nach Anspruch 1 , , .

dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Maschinenkenrifeldspeichers (20) eine weitere Einrichtung (23) angeschlossen ist, die den Maschinenkennfeldspeicher (20) mit einer der Maschinendrehzahl entsprechenden Adresse beaufschlagt.

Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Zuführen von Luft zur Maschine (2) in Steuerabhängigkeit vom Maschinenkennfeldspeicher (20) in dem Sinne steht, daß das Mengen-, verhältnis zwischen der der Maschine (2) zugeführten Luft und dem zugeführten Brennstoff unabhängig vom Zündzeitpunkt und der Brennstoffzufuhr entsprechend dem jeweils abgerufenen Speicherinhalt einstellbar ist.

Einrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Einrichtung zum Zuführen von Luft eine-"in einem Luftansaugrohr (4) der Maschine (2) angeordnete verstellbare Drosselklappe (8) aufweist, die in Steuerabhängigkeit vom Maschinenkennfeldspeicher (20) steht.

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5. Einrichtung nach Anspruch 3>

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen von Luft ein an einem Luftansaugrohr (4) der Maschine angebrachtes steuerbares Lufteinblasventil (10) aufweist, das in Steuerabhängigkeit vom Maschinenkennfeldspeicher (20) steht.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff ein an einem Luftansaugrohr (4) oder einer Verbrennungskammer der Maschine (2) angebrachtes steuerbares Brennstoffeinspritzventil (13) aufweist, das in Steuerabhängigkeit vom Maschinenkennfeldspeicher (20) steht.

Einrichtung nach Anspruch 1, *

dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenkennfeldspeicher (20) zusätzlich mit einem einer Maschinenstörgröße entsprechenden Adressenteil beaufschlagbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7_f

dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenkennfeldspeicher (20) zusätzlich mit einem Adressenteil beaufschlagbar ist, der dem jeweiligen Übersetzungsverhältnis eines der Verbrennungskraftmaschine (2) zugeordneten Drehmomentwandlers (6) entspricht.

9. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß ein der Verbrennungskraftmaschine (2) zugeordneter Drehmomentwandler (6) in dem Sinne in Steuerabhängigkeit von dem Maschinenkennfeldspeicher (20) steht, daß das Übersetzungsverhältnis des· Wandlers (6) unabhängig vom Zündzeitpunkt, der Brennstoffzufuhr und dem Mengenverhältnis zwischen zugeführter Luft und zugeführtem Brennstoff einstellbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenkennfeldspeicher (20) ein digitaler Festwertspeicher ist.

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