DE2749369C2

DE2749369C2 - Regelsystem für ein Stellglied im zusatzluftzuführenden Umgehungskanal einer Drosselklappe bei Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2749369C2
Application number: DE19772749369
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 7016 Gerlingen Kraus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1985-06-13
Also published as: GB2007878B; JPS62133954U; JPH0217166Y2; GB2007878A; JPS5472319A; DE2749369A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für ein Stellglied im zusatzluftzuführenden Umgehungskanal einer Drosselklappe bei Brennkraftmaschinen mit einer Eingabe von Betriebskenngrößen, mit einem Vergleich von Soll- und Istdrehzahl und mit einer Impulserzeugung für die Ansteuerung des Stellglieds.

Ein derartiges Regelsystem ist aus der DE-OS 25 23 283 bekannt. Dort wird z. B. gemäß der F i g. 3 der Schrift die Istdrehzahl einer Brennkraftmaschine mit Hilfe eines Drehzahlfühlers gemessen sowie die Soll drehzahl der Brennkraftmaschine mittels eines temperaturabhängigen Bezugsdrehzahl-Signalgenerators gebildet. Ist- und Solldrehzahl werden dann von einer Vergleichsstufe miteinander verglichen, um danach das Differenzergebnis über ein Stellglied auf die Zusatzluftmenge in einem Umgehungskanal einer Drosselklappe einwirken zu lassen.

Wie der genannten Schrift ebenfalls zu entnehmen ist, soll das bekannte Regelsystem nur dann wirksam werden, wenn das vom Fahrer betätigte Gaspedel nicht niedergedrückt ist. Dies bedeutet jedoch, daß auch im Schubbetrieb, also bei nichtbetätigtem Fahrpedal, jedoch hoher Drehzahl, das bekannte Regelsystem versucht, über die beeinflußbare Umgehungskanal-Zusatzluftmenge die Drehzahl zu vermindern. Eine derartige Reaktion bewirkt jedoch die Gefahr des Absterbens der Brennkraftmaschine bei einem plötzlichen Übergang der Brennkraftmaschine vom Schubbetrieb in den Betriebszustand des Leerlaufs sowie eine Verschlechterung der Abgaszusammensetzung während des Schubbetriebs.

Ausgehend von einer Leerlaufregelung der eingangs erwähnten, bekannten Art liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Übergangsverhalten der Brennkraftmaschine in den Betriebszustand der Leerlaufregelung zu verbessern. Dies wird dadurch erreicht, daD oberhalb eines wählbaren Drosselklappenöffnungswinkels und/oder im Schubbetrieb der Ausgang der Regelung auf bestimmte Pegel steuerbar ist

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen wird das Verhalten des Regelsystems nach Anspruch 1 dahingehend verbessert, daß z. B. mit Hilfe des Integralverhaltens der Regelung und gegebenenfalls zusätzlich des P- und/oder D-Verhaltens es möglieh ist, Schwankungen der Leerlaufdrehzahl zu verhindern, indem dem Motor jeweils genau soviel Luft und damit gegebenenfalls auch Gemisch zugeführt wird, daß die Leerlaufdrehzahl unabhängig von zugeschalteten Verbrauchern konstant bleibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Übersichtsschaubild der Brennkraftmaschine,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung,

Fig.3 ein Impulsdiagramm mit den wesentlichsten Impulsverläufen von Signalen des Blockschaltbildes von F i g. 2 und

F i g. 4 eine Einzelheit bezüglich des Reglers.

F i g. 1 zeigt in einem groben Übersichtsschaubild die einzelnen Aggregate zwischen einem Luftfilter 10 und einer Brennkraftmaschine 11. Mit 12 ist ein Luftansaugrohr bezeichnet, welches im Bereich einer Drosselklappe 13 einen Umgehungskanal 14 aufweist. Vor der Drosselklappe 13 ist eine Kraftstoffzuführungsstelle 15 angedeutet. Die Stellung der Drosselklappe J3 wird bestimmt durch die Stellung eines Fahrpedals 17, das zusätzlich auf einen veränderbaren Widerstand 18 einwirkt. An der Brennkraftmaschine ist je ein Geber 20 und 21 für die Drehzahl und die Brennkraftmaschinentemperatur vorhanden. Ihre Ausgänge sind zusammen mit dem Abgriff des veränderbaren Widerstandes 18 zu einer Steuereinrichtung 22 für ein Magnetventil 23 geführt. Wirkung entfaltet dieses Magnetventil 23 im Umgehungskanal 14 der Drosselklappe 13, indem es die Bereitstellung einer Zusatzluftmenge bei geöffnetem Magnetventil erlaubt.

Der veränderbare Widerstand 18 deutet auf die Möglichkeit einer kontinuierlichen Steuerung des Magnetventils 23 durch das Fahrpedal 17 bzw. die Drosselklappe 13 hin. Wird die Steuerung der Zusatzluftmenge nur im reinen Leerlauffall gewünscht, so kann dieser veränderbare Widerstand 18 durch einen Leerlaufschalter ersetzt werden, der nur bei geschlossener Drosselklappe geöffnet bzw. geschlossen ist.

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung 22 von Fig. 1. Dem Drehzahlgeber 20 folgt eine Impulsformerstufe 25, deren Ausgang mit einem Verknüpfungspunkt 26 gekoppelt ist. Dieser Verknüpfungspunkt 26 ist mit zwei Eingängen 27 und 28 eines Drehzahlschwellwertschalters 29 verbunden, außerdem mit einem ersten Eingang 30 einer Vergleichseinrichtung 31 sowie mit einem Triggereingang einer monostabilen Kippstufe 33. Von einem Ausgang 34 der monostabilen Kippstufe 33 führt eine Leitung 35 zu einem Eingang 32 der Vergleichseinrichtung 31. Die zwei Ausgänge 37 und 38 der Vergleichseinrichtung 31 sind mit zwei Eingängen 39 und 40 eines Reglers 41 gekoppelt. An einem weiteren Eingang 42 des Reglers ist ein Drosselklappen· Stellungsgeber 45 angeschlossen, der nach der Darstel-

ι ^y joy

ist Während bei geschlossener Drosselklappe eine Regelung vorgenommen wird, wird der Regler-Ausgangswert für einen Wert größer Null des Drosselklappen-Öffnungswinkels auf einem mittleren Signalpegel festgehalten.

Zusätzlich muß verhindert werden, daß im Schiebebetrieb (geschlossene Drosselklappe, hohe Drehzahl) die Regelung das Magnetventil völlig schlieft, was evtl. eine Abgasverschlechterung zur Folge hätte. Aus diesem

lung von Fi g. 1 mittels eines veränderbaren Widerstandes realisiert werden kann. An einem Eingang 43 des Reglers 41 schließlich liegt das Ausgangssignal des Drehzahlschwellwertschalters 29 an, und der Ausgang 44 des Reglers 41 ist zu einer Impulserzeugerstufe 47 mit einem Sägezahnspannungsgenerator 48 und einem Vergleicher 49 geführt. An einem Ausgang 50 der Impulserzeugerstufe 47 ist schließlich die Magnetwicklung des Magnetventils23 angeschlossen.

Erklärt wird die Wirkungsweise der Schsltungsanord- io Grunde weist der Regler 41 einen weiteren Eingang 43 nung von Fig. 2 zweckmäßigerweise anhand der Im- auf, der mit dem Ausgang des Drehzahlschwell wertpulsbilder von F i g. 3. Dort zeigt der Impulszug a das schalters 29 verknüpft ist. Diese Drehzahlschwellwert-Ausgangssignal der Impulsformerstufe 25, das am Ver- schalter bestehen aus einer monostabilen Kippstufe 55, knüpfungspunkt 26 und damit auch am Eingang 30 der deren Eingang am Verknüpfungspunkt 26 angeschlos-

15 sen ist, sowie einem Logikglied 56, welches dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn die Drehzahl einen vorbestimmten Wert überschritten hat Über den Eingang 43 des Reglers 41 gelangt somit ein Steuersignal zur Schaltungsanordnung des Reglers 41, welches eine bestimmte gen am Ausgang 37 und die Signale nach F i g. 3d am 20 Drehzahlschwelle markiert und zusammen mit einem Ausgang 38 der Vergleichseinrichtung 31 an. Erkennbar Signal vom Drosselklappen-Stellungsgeber 45 ein den ist die Wirkungsweise der Vergleichseinrichtung 31 als Schubbetrieb kennzeichnendes Signal erzeugt.
Exklusiv-ODER-Gatter, wobei an den Ausgängen 37 Ein Ausführungsbeispiel des Reglers 41 zeigt Fig.4.

und 38 eine entsprechend der Abweichung von Soll- und Sein wesentlichstes Merkmal ist eine als Integrator wir-Ist-Drehzahl erzeugte Signalspannung anliegt. Fig.3e 25 kende Verstärkereinrichtung 60 sowie eine Ansteuergibt das Ausgangssignal des Reglers 41 wieder, welches einrichtung für diesen Verstärker 60, die im wesentliden Schwellwert für den Vergleicher 49 in der Impulser- chen eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 61, zeugerstufe 47 liefert. einem ersten Transistor 62, zwei Widerständen 63 und

Die Standzeit der monostabilen Kippstufe 33 wird so 54, einem zweiten Transistor 65 sowie einem weiteren eingestellt, daß sie der Periodenzeit der Soll-Drehzahl 30 Widerstand 66 zwischen einer Plusleitung und einer Miim Leerlauffall entspricht. Im Impulsformer 25 wird das nusleitung aufweist. Mit der Basis des Transistors 62 ist

Vergleichseinricbtung 31 anliegt Fig.3b zeigt ein Signalbild der Soll-Drehzahl. Erkennbar ist die Triggerung der Soll-Drehzahlimpulse mit der Anstiegsflanke des Ist-Drehzahlsignals und einer von der Temperatur abhängigen Impulsdauer. Die Signale nac^u. F i g. 3c lie-

Ausgangssignal des Drehzahlgebers 20 aufbereitet und mit einer bistabilen Kippstufe in der Frequenz geteilt. Stimmen Soll- und Ist-Drehzahl überein, liegen an beiden Eingängen 30 und 32 der Vergleichseinrichtung 31 die gleichen Signale an und es erscheint weder am Ausgang 37 noch am Ausgang 38 dieser Vergleichseinrichtung 31 ein Ausgangssignal, so daß der Ausgangswert des Reglers 41 konstant bleibt. Ändert sich der Wert der

der Eingang 39 des Reglers 41 verbunden und mit der Basis des Transistors 65 der Eingang 40. Zwischen den Emittern der Transistoren 62 und 65 liegt noch eine Reihenschaltung zweier Widerstände 68 und 69. Während der Verbindungspunkt dieser Widerstände 68 und 69 mit dem Plus-Eingang des Verstärkers 60 gekoppelt ist, steht der Verbindungspunkt der beiden Widerstände 63 und 64 mit dem Minus-Eingang dieses Verstärkers 60

Ist- oder Soll-Drehzahl, dann stimmen die beiden Signa- 40 in Verbindung. Der Ausgang des Verstärkers 60 ist gele der Vergleichseinrichtung 31 nicht mehr überein. Die gebenenfalls über weitere Stufen zum Ausgang 44 des als Exklusiv-ODER-Gatter wirkende Vergleichseinrichtung 31 gibt in diesem Falle an einem ihrer beiden Aus

gänge 37 oder 38 ein Rechtecksignal ab, dessen Länge

Reglers 41 geführt und eingebettet in eine Reihenschaltung bestehend aus einem Widerstand 70, einem weiteren Widerstand 71. einer Diode 72 sowie einem Transi-

der Differenz der Ist- und Soll-Drehzahlsignale ent- 45 stör 73 zwischen einer Plus- und einer Minus-Leitung.

spricht. Je nach Polarität der Drehzahlabweichung tritt Die Basis des Transistors 73 steht mit dem Drosselklap-

am Ausgang 37 oder 38 der Vergleichseinrichtung 31 ein Signal entsprechend F i g. 3c oder d auf. Im nachfolgenden Regler 41 werden die eine Drehzahlabweichung

pen-Stellungsgeber45 in Verbindung.

Je nach dem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 31 ändert sich der Pegel am Minus-Eingang des

kennzeichnenden Signale in einem Integrator integriert, 50 Verstärkers 60 in positiver oder negativer Richtung. Dawobei die Integrationsrichtung abhängt von der Polari- durch ändert sich auch der Wert am Ausgang des Vertat der Drehzahlabweichung. Hauptvorteil des Integralverhaltens des Reglers 41 ist es, daß die Verstellgeschwindigkeit der Luftzusatzmenge abhängig ist von

der Größe der Drehzahlabweichung vom Sollwert. 55 Eingang 42 des Reglers 41 kann schließlich der Ausgang

Das Ausgangssignal des Reglers 41 wird zusammen des Verstärkers 60 und damit der Ausgang des Reglers mit dem Ausgangssignal eines Sägezahngenerators 48
auf einen Vergleicher 49 gegeben. Auf diese Weise entsteht am Ausgang des Vergleichers 49 eine Impulsfolge
mit konstanter Frequenz und einem Tastverhältnis, das 60
proportional zur Integratorspannung ist.

Es ist nun Sorge dafür zu tragen, daß diese Luftmehrmengenregelung nur während des vorgesehenen Betriebszustandes arbeitet. Die Regelung soll in der Regel

nämlich nur dann arbeiten, wenn die Drosselklappe ge- 65 werden. Auch kann als Drehzahlsignal das'Xusgangssischlossen ist. Für diese Steuerung dient eine Eingriffs- gnal der Zündanlage benutzt werden,
moglichkeit am Regler 41 über dessen Eingang 42, der Mit der vorstehend beschriebenen Steuereinrichtung

mit einem Drosselklappen-Stellungsgeber 45 gekoppelt für ein Magnetventil im Umgehungskanal einer Dros-

stärkers 60 in entsprechender Richtung und in einem Betrag abhängig von der jeweiligen Signaldauer eines der beiden Eingangssignale des Reglers 41. Über den

44 im Falle einer bestimmten Drosselklappenstellung, vor allem bei geschlossener Drosselklappe auf einen vorbestimmten Wert gesteuert werden.

Sind für die Brennkraftmaschine bereits elektronische Systeme wie Einspritz- und/oder Zündsystem vorhanden, so können deren Eingangsgrößen wie z. B. Drehzahl, Drosselklappenöffnungswinkel und Temperatur auch für die beschriebene Steuereinrichtung verwendet

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ji. ί ι ί ' j ti I ί I	selklappe bei Brennkraftmaschinen wird sichergestellt, daß plötzliche Drehzahländerungen bei großen Abwei chungen schnell und bei kleinen Abweichungen langsam ausgeregelt werden, was den Vorteil hat, daß im statio nären Betrieb die Regelschwingungen kleingehalten 5 werden. Fügt man dem in F i g. 2 gezeigten Regler 41 mit Integralverhalten noch einen Regleranteil mit einem D-Anteil hinzu, so lassen sich Drehzahlsprünge in noch kürzerer Zeitdauer ausregeln. Welche Reglerarten Ver wendung finden, läßt sich nicht allgemein angeben, da io die Auswahl die verschiedensten Gesichtspunkte, wie technischer Aufwand und Ausmaß der zulässigen Dreh zahlschwankungen berücksichtigen kann.
I	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen is
ί I
f	20	I
1 I BUT	25	I
S	30	I
		i,
I I I	35	Si*
	40	I
	45
	50	I I I

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Claims

Patentansprüche:

1. Regelsystem für ein Stellglied im zusatzluftzuführenden Usigshungskanal einer Drosselklappe bei Brennkraftmaschinen mit einer Eingabe von Betriebskenngrößen, mit einem Vergleich von SoIl- und istdrehzahl und mit einer Impulserzeugung für die Ansteuerung des Stellglieds, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb eines wählbaren Drosselklappenöffnungswinkels und/oder im Schubbetrieb der Ausgang (44) der Regelung (41) auf bestimmte Pegel steuerbar ist

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung (41) wenigstens Integralverhalten aufweist.

3. Regelsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung (41) ein P- und/ oder D-Verhalten aufweist

4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich (31) von Soll- und Istdrehzahl einer Exklusiv-ODER-Funktion entspricht

5. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Integrationsrichtung des Integralverhaltens der Regelung (41) von der Polarität der Soll-Ist-Drehzahlabweichung abhängig ist und die Integrationsdauer von der Dauer dieser Abweichung.

6. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Ansteuerung des Stellglieds vorzugsweise 5 bis 10 Hz beträgt.