DE2749369C2 - Regelsystem für ein Stellglied im zusatzluftzuführenden Umgehungskanal einer Drosselklappe bei Brennkraftmaschinen - Google Patents
Regelsystem für ein Stellglied im zusatzluftzuführenden Umgehungskanal einer Drosselklappe bei BrennkraftmaschinenInfo
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- DE2749369C2 DE2749369C2 DE19772749369 DE2749369A DE2749369C2 DE 2749369 C2 DE2749369 C2 DE 2749369C2 DE 19772749369 DE19772749369 DE 19772749369 DE 2749369 A DE2749369 A DE 2749369A DE 2749369 C2 DE2749369 C2 DE 2749369C2
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- F02M3/06—Increasing idling speed
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Description
35
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.
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 nacu. 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.
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
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
ι | 27 49 369 5 |
3 6 |
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 |
55
65
Claims (6)
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.
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