DE2940545A1

DE2940545A1 - Leerlaufdrehzahlregler einer brennkraftmaschine fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2940545A1
Application number: DE19792940545
Authority: DE
Inventors: Lauriers Edwin David Des
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1978-10-23
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1980-04-30
Also published as: FR2439874B1; FR2439874A1; GB2035618A; CA1127273A; JPS5557639A; DE2940545C2; GB2035618B

Description

Ein Leerlaufdrehzahlregler gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs ist beispielsweise durch die US-PS 3 964 457 bekannt. Derartige Regler arbeiten mit geschlossener S_chleife und ergeben eine genaue Steuerung der Brennkraftmaschine, um strengen Anforderungen bezüglich der Abgaszusammensetzung und sparsamen Kraftstoffverbrauchs gerecht zu werden.

Einige Eigenschaften von Anlagen mit geschlosse» ner Schleife können aber zu S_eh*erigkeiten für den -^etrie der Brennkraftmaschine führen. Antriebsmaschinen von Kraftfahrzeugen sprechen sehr schnell auf ihre Drehzahl ändernde Einflüsse an. Elektrische Steuergeräte, die auf ein Drehzahlfehlersignal ansprechen und einen Drosselklappenanschlag um einen Betrag verstellen, um das Drehzahlfehlersignal zum Verschwinden zu bringen, sprechen wesentlich schneller auf den Drehzahlfehler an als die Brennkraftmaschine auf die neue Einstellung des Drosselklappenanschlags ansprechen kann. Dies kann zu einer Übersteuerung führen, wenn nicht eine entsprechende Kompensierung vorgenommen wird.

derartige Steuereinrichtungen haben die weitere Eigenschaft, eine möglichst niedrige Leerlaufdrehzahl aufrechtzuerhalten, im Gegensatz zu allen anderen Steuer-Systemen. Aus diesem Grunde ist ein Abfall der Drehzahl unter die vorgegebene Leerlaufdrehzahl oder ein längerer Betrieb in diesem Bereich zu vermeiden, da sonst die

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Maschine zum Stillstand kommen würde. Es ist daher erwünscht eine unterschiedliche Ansprache auf Drehzahlfehlersignale vorzusehen, nämlich eine sehr schnelle Ansprache bei Fehlersignalen im Sinne zu kleiner Drehzahl, damit die Maschine genügend schnell Drehzahl aufholt und ein Abwürgen vermieden wird, während bei Drehzahlfehlersignalen im Sinne einer zu hohen Drehzahl eine geringere Ansprache vorliegt, so dass die Maschine durch Übersteue· rung nicht in den Bereich zu niedriger drehzahl gelangen kann, wo die ^efahr des Stehenbleibens besteht.

Der E_rfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ^egler der eingangs erwähnten Art so auszugestalte: dass eine Lerrlaufdrehzahl im wesentlichen aufrechterhalten wird, die zwecks Kraftstoffersparnis möglichst niedrig liegt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs herausgestellten Merkmale gelös Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den ^eiihnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische darstellung einer

Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge
mit einem Leerlaufdrehzahlregler nach
der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Einrichtung zur Gemischbildung der Brennkraftmaschine ,

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fig. 3 ein Blockdiagramm eines Steuergeräts für den ^Äegler gemäss fig· 1,

Fig. 4 ein Bleckdiagramm des Reglere gemäss Fig. 1 und

Pig. 5 eine Tabelle für Steuereignale entsprechend bestimmten DrehzahlfehlerSignalen, die in Speichern des Heglere gemäss Fig. 4 bereitgehalten sind.

In Pig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 für Kraftfahrzeuge dargestellt, die mit einer Einrichtung 11 zur Gemischbildung rersehen ist und die eine nicht dargestellte Kurbelwelle aufweist, die mit einer regelbaren -Drehzahl umläuft. Per Der ist ein Meßgerät 12 für die Drehzahl rorgesehen, die ein der Drehzahl entspreo des Signal zu einem Leerlaufdrehzahlregler 15 liefert, der die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine steuert.

Pig. 2 reranschaulicht einen Teil der Einrichtung 11 zur Gemischbildung, die in einem Gehäuse 20 einen Saugkanal 21 enthält, in dem eine Drosselklappe 22 um eine Drosselklappenwelle 24 schwenkbar angeordnet ist, um die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine zu steuern. Die Verstellung erfolgt über ein Drosselklappengestänge dureh ein Besohleunigungspedal 29. Die Drosselklappe 22 wird dureh eine -^eder 26 in Richtung auf einen Anschlag 28 belastet, der die Leerlaufβteilung der Drosselklappe

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bestimmt. Der Luft wird Kraftstoff durch eine nicht dargestellte KraftstoffVersorgung zugeteilt, die in beliebiger Weise ausgebildet sein kann, also als Vergaser ede als Einspritzvorrichtung. Der Anschlag 28 sitzt an einem Stellglied/eines Schrittschaltmoters, das den Anschlag in beiden Richtungen bei Stromzufuhr verstellt und ihn in der Lage festhält, wenn der Strom abgeschaltet ist. Derartige Schrittschaltmotor sind dem achmann bekannt· Die Polarität des zugeführten Stroms bestimmt die Bewegungsrichtung des Anschlags 28 und die Einschaltdauer des Stroms bestimmt den Verstellweg des Anschlags.

Das Stellglied 30 enthält ferner einen Schalter 3ft, der mechanisch dureh die vom Dresselklappengestänge 25 auf den Anschlag 28 ausgeübte Kraft geschlossen wird. Der S_ehalter 32 kann am K_epf des Anschlags 28 vorgesehen sein, aber sich auch im Inneren des Stellglieds liegen. Geschlossen liefert er ein Signal, wenn das Drosselklappengestänge 25 gegen den Anschlag 28 anliegt, also die Brennkraftmaschinendrosselklappe in der Leerlaufstellung ist.

Fig. 3 veranschaulicht als Blockdiagramm das Steuergerät 15 aus Pig. 1ύ. Es enthält einen Zeitgeber 33,der konstante Zeitpulee in rascher Folge liefert, die in einen Eingang eines Steuerspeichers 34 eingehen. Ferner werden diese Pulse einem Teiler 36 zugeleitet, der die Frequenz der Pulse verringert und die Pulse geringe-

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rer Frequenz dem «inen Eingang eines AND-Gatter· 37 stieltet. Der andere Eingang de» JLND-Gatters 37 erhält das Signal rom Schalter 32 und seigt die Leerlaufbedingung der Brennkraftmaschine an. Der Auegang des AND-Gatters 37 ist mit dem Umschalteingang des Steuerspeichers 34 verbunden.

Wenn im Betrieb der Schalter 32 geschlossen lsi lässt das AND-Gatter 37 Pulse ' rom Teiler 36 durch und es werden Pulse des Zeitgebers 33 gezählt. Durch die im Laufe der ^eit gezählten Pulse ergibt sich ein Ausgang des Steuerspeichere 45 auf einem ron Leitern 1 bis 7. Bei offenem S_chalter 32 sperrt das AND-Gatter 37 und der Steuerspeicher 34 ist unwirksam.

Pig·4 zeigt ein Blockdiagramm des Leerlaufdrehzahlreglers 15, der vom Steuergerät gesteuert wird. Das Meßgerät 12, das analoge oder digitale Wandler enthalten kann liefert eine binäre Digitalzahl, die die Brennkraftmaschinendrehzahl anzeigt, zu einem Register 40, wenn ein Ausgang am leiter 1 erscheint. Ein Befehlsgeber 41 liefert bei einem Ausgang am Leiter 2 des Steuerspeichers 45 eine binäre Digitalzahl, die die vorgegebene Leerlaufdrehzahl anzeigt, durch ein Subtraktion s glied 42 zum Register 40, so dass die Zahl des Befehlegebers 41 von der im ^Aegister 40 bereits enthaltenen Zahl entsprechend der Drehzahl abgezogen wird. Hierdurch wird im egister 40 ein Drehzahlfehlersignal gespel-

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chert· Im einfachsten Pall könnte der Befehlsgeber 4-1 eine einfache konstante Zahl liefern, die eine konstante rorgegebene Leerlaufdrehzahl anzeigt« Der Befehlegeber 41 kann aber auch mit einem oder mehr weiteren Eingängen versehen sein, über die Umgebungsbedingungen und Betriebs bedingungen eingebracht werden, wobei durfh Computer oder Speicher und Anzeigerorrichtungen u.dgl. eine Zahl geliefert wird, die eine vorgegeben· ^eerlaufdrehzahl anzeigt, die sich mit Änderung der Bedingungen ebenfalls ändert.

Der Leerlaufdrehzahlregler 15 enthält einen Am« zeigespeicher 44 und ein Speicherregister 45. Das Registe: 40 liefert seinen Inhalt zum Speicherregister 45, wenn ein Ausgang im Leiter 3 des Steuerspeichers 34 vorliegt. Dieser ist eine binäre Digitalzahl mit einem Vorzeichen-Bit, stellt also den absoluten Wert eines Drehzahlfehlersignals dar, der durch die Zahl aller Bits mit Ausnahme des Vorzeichen-Bits gegeben ist, welch letzterer die Abweichungsriehtung anzeigt. D_as Speicherregister 45 ist mit dem Anzeigespeicher 44 verbunden, um in diesem eine bestimmte Adresse anzuzeigen. Der Anzeigespeicher 44 ist mit dem Register 40 verbunden, um die im Speicherregiste 45 angesprochene Adresse bei Vorliegen eines Ausgangs im Leiter 4 des cζ Steuerspeichers 34 weiterzuleiten. Der Inhalt des Anzeigespeiehers 44 weist eine Befehlstahl für das Stellglied auf, die eine Reihe von Bits enthält,

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die die Einschaltzeit des Schrittschaltmotor* bestimmt, lind ferner mindestens einen zusätzlichen Bit, der die Polarität de· augeleiteten Ströme bestimmt·

Der Leerlaufdrehzahlregler enthält ferner einen Ausgangssähler 46, ein Metorriehtungsregister 47 und einen Treiber 48. Das Register 40 leitet seinen Inhalt ohne den Vorzeichen-Bit sum La*teingang de« Ausgangssählers 46, wenn er einen Puls au· dem Leiter 5 de· Steuerspeieher· 34 erhält· Da· Register 40 leitet ferner seinen Vorzeichen-Bit zum Motorrichtungsregiater 47 beim Erhalt eine· Pulses aus dem leiter 6 des Steuerspeichers 34. Das Motorrichtungeregister 47 bestimmt die Polarität des dem Treiber 48 zugeleiteten Stroms und damit die Bewegungsrichtung des Stellglieds 30, Der Auegangezähler 46 bestimmt Anfang und Ende der Stromzufuhr zum ^reiber 48 bei einem Pul· aus dem ^eiter 7 des Steuerspeichere 34· Der Ausgangszähler 46 ist ein Abwärtszähler, der ron den Pulsen des Zeitgebers 33 ausgehend zählt und bei £rrei«hen ron KuIl die Striazufuhr zum Treiber 48 unterbricht·

Fig. 5 zeigt in Tabellenform absolute Werte der Befehlszähler^ die im Anzeigespeicher 44 gespeichert sind und die die Pulsweite der Korrekturpulse anzeigen. Durch das negatire Vorzeichen wird eine Abweichung nach unten ron der rergegebenen Leerlaufdrehzahl angezeigt; dureh das positire Vorzeichen eine solche nach oben.

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Bei einer Zahl 4 für dan Drehzahlfehlersignal in beiden Richtungen ist die ^Befehlszahl gleich und beträgt 15. Bei grosseren Zahlen für das Drehzahlfehlersignal wird die Befehlszahl bei unter dem rergegebenen Wert der LeerjaflWdreahzahl liegenden Abweichungen grosser. Bei negatiren Abweichungen ergibt sieh somit eine längere Einsehaltzeit des Treib««, wodurch einer Übersteuerung nach unten vorgebeugt ist.

Für die praktische Ausbildung des Regiere stehen dem ^aehmann zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung. Im Ausführungebeispiel wurde ein Digital-Minicomputer mit einem gespeicherten Programm verwendet· In der Darstellung ist eine Vereinfachung vorgenommen; jedoch ist die jeweilige Ausbildung dem Computerfachmanr ohne weiteres möglieh·

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Claims

Patentanwalt
Dip-It Bo
ivarat:<38 9
4.Oktober 1979 W-w-3372

General Motors Corporation, Detroit. Michigan, V.St.A.

Leerlaufdrehzahlregler einer Brennkraftmaschine für

Kraftfahrzeuge

s e ic ix

Patentanspruch:

Leerlaufdrehzahlregler einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge mit einer Einrichtung zur Gemischbildung, die eine Drosselklappe enthält, deren Leerlaufsteilung durch einen Anschlag bestimmt wird, g e k e η η net furch folgende Merkmale:

a) Ein Stellglied (30) für den Anschlag (28) der Drosselklappe (22) spricht auf ein Steuersignal an und wird mindestens in Richtung auf Verringerung der Maschinendrehzahl schneller rerstellt als die Drehzahl der Brennkraftmaschine absinken kann;

b) Einrichtungen ( 12, 34, 40, 41, 42) liefern ein Drehzahlfehlersignal, dessen absoluter Wert die Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und einer Bezugsdrehzahl ist, und eine weitere Information, ob eine höhere oder eine niedrigere Drehzahl als die Bezugsdreh- zahl vorliegt;

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c) Speieher (44,45) speichern vorgegebene Steuersignale entsprechend bestimmten höheren und niedrigeren Drehzahlfehlersignalen, wobei ein Steuersignal dem grössten niedrigeren Drehzahlfehlersignal entspricht und eine grössere Bewegung des Stellglieds auslöst

höheres/ als ein gleichgrosses/Drehzahlfehlersignal XXI ;

d) Einrichtungen (34, 46, 47, 48) erhalten von den Spei ehern das dem Drehzahlfehlersignal entsprechende Steuersignal, das das Stellglied im Sinne einer Rückführung der Leerlaufdrehzahl auf die Bezugsdrehzahl um einen zum mindesten zum Teil vom Steuersignal be» stimmten Betrag betätigt«

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