DE3014058A1

DE3014058A1 - Anordnung zur drehzahlabhaengigen leerlaufanhebung

Info

Publication number: DE3014058A1
Application number: DE19803014058
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen Burckhardt; Frank Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Thoma
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1981-10-15
Also published as: DE3014058C2

Description

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Daimler-Benz Aktiengesellschaft ό - Daim 12 472/4 Stuttgart-Untertürkheim

Anordnung zur drehzsahlabhängigen Leerlauf anhebung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur drehzahlabhängigen Leerlaufanhebung, insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff einspritzpumpe.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Leerlaufdrehzahl :iner Brennkraftmaschine im kalten Betriebszustand derart zu steuern, daß unterhalb einer unteren Drehzahlgrenze die Leerlaufdrehzahl angehoben und oberhalb einer oberen Drehzahlgrenze die die Leerlauf anhebung bewirkende Einrichtung abgeschaltet wird. Dabei ist die Leerlaufanhebung bei Kaltstart bereits ab Startbeginn zugeschaltet. Nachteilig daran ist, daß unter bestimmten Bedingungen die noch kalte Brennkraftmaschine stehenbleibt. Wenn nämlich der Fahrer beim Kaltstartvorgang das Fahrpedal betätigt und dabei die obere Drehzahlgrenze überschreitet, so daß die Leerlaufanhebung abgeschaltet wird, wird bei einer plötzlichen Freigabe des Fahrpedals die abgeschaltete Leerlaufanhebung infolge der Trägheit des Reglers nicht rechtzeitig wieder funktionsfähig, um die Drehzahlanhebung herbeizuführen, was zum Stehenbleiben der kalten Brennkraftmaschine führen kann.

Werden im Leerlaufbetrieb einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Dieselmotors, Aggregate wie Servolenkung, Klimaanlage, usw. zugeschaltet, ist es ferner zur Anpassung der Leerlaufdrehzahl an die Bedingungen der warmen, unbelasteten Brennkraftmaschine notwendig, die Kraftstoffzufuhr zu erhöhen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine im kalten Betriebszustand ein Abschalten der 'Leerlaufanhebung verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur Erzeugung von der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Signalen, durch eine logische Einheit zur Steuerung einer Leerlauf anhebung, welcher das drehζah!abhängige Signal zugeführt wird, und durch eine die Zuführung des drehzahlabhängigen Signals zur logischen Einheit sperrende Einheit gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird verhindert, daß im kalten Betriebszustand der.Brennkraftmaschine bei vorherigem über schreiten der oberen Drehzahlgrenze die Leerlaufanhebung abgeschaltet wird und es zu einem Stillstand der Brennkraftmaschine infolge der Trägheit des Reglers kommt. Damit kann auch ein plötzliches Freigeben des Fahrpedals nach vorangehender Überschreitung der oberen Drehzahlgrenze nicht zum Stillstand der Brennkraftmaschine führen. · "

Gemäß einer weiteren Abwandlung der erfindungsgemäßen Anordnung kann die logische Einheit durch eine Schalteinrichtung steuerbar sein, die beispielsweise aktiviert wird, sobald das automatische Getriebe des Fahrzeugs in eine Fahrstellung verbracht ist. Damit wird bei Zuschaltung des automatischen Getriebes eine abgesenkte obere Leerlaufdrehzahlschranke wirksam. In entsprechender Weise kann die Leerlaufanhebung abhängig von der Zuschaltung von Zusatzaggregaten, wie Servolenkung oder Klimaanlage, gesteuert werden. Insbesondere hinsichtlich des automatischen Getriebes wirkt sich

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die Steuerung der erfindungsgemäßen Anordnung vorteilhaft aus, da es in diesem Fall möglich ist, einem Fahrzeugschieben als Folge einer eingeschalteten Fahrstufe des automatischen Getriebes zu begegnen, wenn bei eingeschalteter Fahrstufe eine Absenkung der oberen Drehzahlgrenze vorgenommen wird. Dadurch wird bei eingeschalteter Fahrstufe des automatischen Getriebes ein Durchrutschen der Hinterräder auf glatter Fahrbahn infolge einer zu hohen Leerlaufdrehzahl wirksam verhindert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die logische Einheit vorzugsweise drei alternativ bestimmbare Schwellwerte unterschiedlicher Größe speichert. Der unterste Schwellwert liegt unter der Leerlaufdrehzahl des warmen Motors ohne. Anhebung, der oberste Schwellwert ist für eine Leerlaufanhebung bei kaltem Motor und ein weiterer oberer Schwellwert, der allerdings unter dem obersten Schwellwert liegt, für den Motor bei zugeschaltetem Zusatzaggregat, z.B. bei eingeschalteter Fahrstufe des automatischen Getriebes. Jedem Schwellwert ist eine bestimmte Kraftstoff-Förderung zugeordnet, die über eine Einrichtung, beispielsweise ein Stellglied der Kraftstoffeinspritzpumpe, einstellbar ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht damit allgemein eine Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, unter Berücksichtigung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, z.B. des warmen Betriebszustands oder kalten Betriebszustands und der Zuschaltung etwaiger Zusatzaggregate .

Bei der Zuschaltung von Zusatzaggregaten, z.B. dem Einschalten der Fahrstufe des automatischen Getriebes, erfolgt durch eine Schalteinrichtung eine Schwellwertumschaltung, wodurch eine die eingeschaltete Fahrstufe berücksichtigende Kraftstoffzuführung sichergestellt ist.

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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein grundsätzliches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Veranschaulichung von Einzelheiten,

Fig. 3 eine mögliche Realisierung einer Einrichtung zur Schwellwertbestimmung,

Fig. 4 eine Darstellung der Verbrauchskurve eines Dieselmotors nach einem Kaltstart und im warmen Betriebszus tand,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Verbrauchskurven einer Brennkraftmaschine bei zugeschalteter Fahrstufe des automatischen Getriebes und bei unbelasteter Brennkraftmaschine .

Fig. 1 zeigt eine grundsätzliche Ausbildung der erfindungsgemäßen Ausbildung zur drehzahlabhängigen Leerlaufanhebung. In Fig. 1 ist die Brennkraftmaschine mit 1 und die Kraftstoffeinspritzpumpe mit 2 bezeichnet. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 2 wird durch einen Verstellhebel 3 angesteuert, der mit dem Regler 13 zur Einstellung der erforderlichen Kraftstoffmenge mittels einer Regeistange dient. Die Stellung der Regelstange wird im Leerlauf der Brennkraftmaschine durch eine nicht dargestellte Leerlauffeder bestimmt, deren Vorspannung zur Leerlaufanhebung gemäß der folgenden Beschreibung erhöht werden kann.

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Zur Drehzahlermittlung der Brennkraftmaschine wird beispielsweise ein Impulsgeber 4 vorgesehen, der über eine Schalteinrichtung 5 Impulse einer logischen Einheit 6 zuführt. Die logische Einheit 6 ist ausgangsseitig mit einem Stellglied 7 verbunden, das zur Leerlaufanhebung dient und die Vorspannung der Leerlauffeder nach entsprechender Verstellung erhöht. Der Verstellhebel 3 ist in bekannter Weise mit einem Fahrpedal 8 verbunden. Dem Fahrpedal 8 ist ein Schalter 9, beispielsweise ein Druckschalter, zugeordnet, der bei einer Betätigung des Fahrpedals 8 geschlossen wird und ein Signal über eine Leitung 10 einem zeitbestimmenden Glied 11, beispielsweise einem Verzögerungsglied, zuführt. Das Verzögerungsglied 11 ist mit der Schalteinrichtung 5 verbunden.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Leerlaufanhebung kann anhängig von der Temperatur, der Zeit nach dem Anlassen bzw. Kaltstart, der Drehzahl usw. gesteuert werden. Die Funktionsweise der in Fig. 1 ge7eigten Anordnung ist folgende:

Wenn die Anordnung zur Leerlaufanhebung infolge ihrer Steuerung durch Temperatur, Zeit, Drehzahl o.dgl. wirksam ist, wird über die Einheit 6 und das Stellglied 7, beispielsweise eimern Elektromagneten, eine höhere Leerlaufdrehzahl eingestellt. Die Betätigung des Fahrpedals 8 hat zur Folge, daß die Schalteinrichtung 9 ein Signal über das Verzögerungsglied 11 zur Schalteinrichtung 5 führt, wodurch die von dem Impulsgenerator 4 abgegebene Impulse gesperrt werden und deren momentaner Zustand gespeichert und am Ausgang gehalten wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Überschreiten einer oberen Drehzahlgrenze die Leerlaufanhebung nicht abgeschaltet wird und damit nach allmählicher Rückführung des Fahrpedals 8 zur Verlangsamung der Brennkraftmaschinendrehzahl weiterhin die Leerlaufanhebung wirksam ist. Die erfindungsgemäße Anordnung stellt die Leerlaufanhebung nach einem Kaltstart auch dann sicher, wenn die obere Drehzahlgrenze durch entsprechende Betätigung des Fahrpedals 8 überschritten und anschließend das Fahrpedal 8 plötzlich freigegeben wird. In diesem Fall wird das Verzögerungsglied 11 wirksam, d.h. daß die Schalteinrichtung 5, die durch die Betätigung des

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Fahrpedals 8 geöffnet wurde, um eine DrehZahlerkennung durch die logische Einheit 6 zu verhindern, erst nach der durch das Verzögerungsglied 11 bestimmten Zeitspanne wieder geschlossen wird. Dadurch wird sichergestellt, daß im kalten Betrieb der Brennkraftmaschine nach Betätigung des Fahrpedals 8 und Überschreitung.einer oberen Drehzahlgrenze und einer nachfolgenden plötzlichen Freigabe des Fahrpedals 8 die Leerlaufanhebung nicht abgeschaltet wird und die Brennkraftmaschine infolge der Trägheit des von dem Verstellhebel 6 gesteuerten Reglers 13 nicht zum Stillstand kommen kann.

Gemäß einer weiteren Abwandlung der Erfindung kann ein zusätzlicher Schalter 12 vorgesehen sein, der beispielsweise auf das Zuschalten von Zusatzaggregaten anspricht. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Schalter 12 dann wirksam, wenn das automatische Getriebe in den Fahrbetrieb geschaltet' wird; in diesem Fall steuert die Schalteinrichtung 12 die logische Einheit 6 entsprechend an, um beispielsweise im Stillstand ein Fahrzeugschieben oder ein Durchdrehen der Antriebsräder auf glatter Fahrbahn infolge einer zu hohen Leerlaufdrehzahl zu verhindern. Andererseits kann die Schalteinrichtung 12 dazu vorgesehen sein, um die Leerlaufdrehzahl durch das Zuschalten von Zusatzaggregaten, wie Klimaanlage o.dgl·., konstant zu halten.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der die Schalteinrichtung 12 vorgesehen ist und durch das Einschalten der Fahrstufe eines automatischen Getriebes aktiviert wird. In Fig. 2 ist an die Schalteinrichtung 5 ein Halteglied 16 angeschlossen, das für die Motordrehzahl repräsentative Signale speichern kann. Außerdem ist der Aufbau des Verzögerungs-

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gliedes 11 und der Schalteinrichtung 9 schematisch angedeutet. Das Verzögerungsglied 11 steht über eine Leistungsendstufe 17 mit der Schalteinrichtung 5 in Verbindung. Die dargestellte Anordnung hat die gleiche Funktion, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Schalteinrichtungen 5 und 9 sowie die Verzögerungsschaltung 11 erläutert wurde. Die grundsätzliche Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung besteht in der Leerlaufanhebung bei Kaltstartbetrieb, zu welchem Zweck ein zu frühzeitiges Abschalten der Leerlaufanhebung bei Überschreiten der oberen Drehzahlgrenze gemäß vorstehender Beschreibung verhindert wird. In diesem Zusammenhang dient das Halteglied 16 der Speicherung eines Drehzahlwertes. Wenn erfindungsgemäß infolge einer Fahrpedalbetätigung die Schalteinrichtung aktiviert wird und die Schalteinrichtung 5, z.B. ein Relais oder ein elektronisches Schaltelement, geöffnet wird, speichert das Halteglied 6 den Drehzahlwert, der kurz vor dem Öffnen der Schalteinrichtung'5 ansteht und der unterhalb der oberen Drehzahlgrenze liegt. Damit verhindert die logische Einheit 6 ein Abschalten der Leerlaufanhebung. In der logischen Einheit 6 sind grundsätzlich mindestens zwei Schwellwerte vorhanden: Ein unterer Schwellwert, der bei warmem Motor für die Leerlaufdrehzahl bestimmt ist und reglerabhängig eine gewisse Kraftstoff-Fördermenge einstellt sowie ein oberer Schwellwert, der bei kaltem Motor für eine höhere Leerlaufdrehzahl be- . stimmt ist und reglerabhängig eine höhere Kraftstoff-Fördermenge einstellt. Einer dieser beiden Schwellwerte wird in der logischen Einheit 6 von dieser selbst, abhängig von der Motordrehzahl und beispielsweise der Motortemperatür, gewählt.

Soll außerdem auch noch beispielsweise die Zuschaltung des automatischen Getriebes als Zusatzaggregat berücksichtigt werden, wird ein dritter Schwellwert in der logischen Einheit gespeichert, der bestimmt wird, wenn die Fahrstufe des automatischen Getriebes zugeschaltet wird. Dieser dritte Schwellwert liegt unter dem oberen Schwellwert mit solchem Abstand, daß eine eindeutige Differenzierung zwischen diesen beiden Schwellwerten möglich ist. Der dritte Schwellwert ist für eine Kraftstoffzuführung mit solcher Förderleistung bestimmt, daß die daraus sich ergebende Leerlaufdrehzahl

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unter der Leerlaufdrehzahl mit zugeschalteter Leerlaufanhebung bei Kaltstart bzw. Kaltbetrieb liegt und ein "Schieben" oder Durchdrehen der Antriebsräder auf glatter Fahrbahn (bei gebremstem Fahrzeug) ausgeschlossen ist.

In Fig. 3 ist ein Schaltungsteil 6¹ der logischen Einheit 6 dargestellt und mit NOR-Gliedern realisiert. Bei der Leerlaufanhebung wird die Fahrpedalbetätigung einerseits über die Schalteinrichtung 9 und die Zuschaltung der Fahrstufe andererseits berücksichtigt. Der Schaitungsteil 6' entscheidet über die Bestimmung des obersten Schwellwertes (Leerlaufanhebung bei Kaltbetrieb) oder des vorstehend als dritten Schwellwert bezeichneten Schwellwertes (für zugeschaltetes Automatikgetriebe). Dies bedeutet, daß bei Betätigung des Fahrpedals im Kaltstartbetrieb dann nicht der oberste Schwellwert, sondern der darunter liegende Schwellwert bestimmt wird und die Leerlaufanhebung entsprechend diesem Schwellwert für zugeschalteter Automatikgetriebe erfolgt. In einem mit 18 bezeichneter Block (Fig. 3) wird der jeweilige Schwellwert ausgewählt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung zur drehzahlabhängigen Leerlaufanhebung näher erläutert. Grundsätzliches Ziel der Anordnung ist es, bei einem Kaltstart die durch höhere Reibleistungen und größeren Verluste infolge höherer Ö!viskositäten und/oder infolge der Zuschaltung von Zusatzaggregaten, wie Klimaanlage, automatisches Getriebe usw., erforderliche Erhöhung der Kraftstoffzufuhr einzustellen, um die Leerlaufdrehzahl der unbelasteten, warmen Brennkraftmaschine zu erreichen, die aus Komfortgründen angestrebt wird. Diese Funktion wird normalerweise von einem mechanischen Regler entsprechend dem Regler 13 an der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 ausgeführt, der eine Drehzahlabsenkung proportional zum Zuwachs der eingespritzten Kraftstoffmenge bewirkt. Aus Stabilitätsgründen des Regelkreises ist jedoch der Proportialitätsfaktor

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begrenzt, was bei einem Kaltstart, beispielsweise bei -20⁰C nicht zu der erforderlichen größeren Kraftstoffeinspritzmenge führt und damit bei den bekannten Anordnungen eine Drehzahlabsenkung hervorruft. Erfindungsgemäß wird die Leerlauffeder beim Kaltstart durch eine höhere Vorspannung beaufschlagt, wodurch eine parallele und höher verschobene weitere Leerlaufkennlinie zum Zwecke d^r Leerlaufanhebung, bestimmt wird. Diese Leerlaufanhebung wird durch die durch das Stellglied 7 ausgeführte höhere Vorspannung der Leerlauffeder erreicht.

In den Diagrammen der Fig. 4 bis 6 ist daher auf der Ordinatenachse jeweils der Regelweg pro mm Hub (RW/mm) aufg3tragen, auf der Abszisse die Drehzahl (η · min ). Diese Darstellung wurde mit Rücksicht auf die Charakterisierung mechanischer Regler gewählt. Infolge Drosselförderung steigt mit zunehmender Drehzahl die Fördermenge pro Hub bei gleichbleibendem Regelweg oder - was die fallenden Verbrauchskurven erklärt - es wird bei linear zunehmendem Mengenbedarf der Regelweg mit der Drehzahl abnehmen.

Fig. 4 zeigt die Verbrauchskurve 22 einer Brennkraftmaschine bis zu 10 Sekunden nach einem Kaltstart bei -20°C sowie die Verbrauchskurve 23 einer Brennkraftmaschine im betriebswarmem Zustand, jeweils reduziert auf die erwähnte Darstellung im Regelweg-Dreh zahl-Diagramm.

Um ein Dauerschwingen zwischen der unteren Drehzahlgrenze und der oberen Drehzahlgrenze zu verhindern, d.h. ständiges Zu- und Abschalten der Leerlaufanhebung in Form eines Dauerschwingens zu verhindern, muß der Schnittpunkt der angehobenen Leerlaufkurve 20 (Fig. 5) mit der oberen Drehzahlgrenze 21 unter der Verbrauchskurve 25 liegen, die durch den Schnittpunkt der unteren Leerlaufkurve 23 mit der unteren Drehzahlgrenze 24 geht. Mit 19 ist das Lot vom Schnittpunkt der auf Regelweg-Drehzahl-Darstellung reduzierten Verbrauchskurve des kalten Motors mit der Leerlaufregelkennlinie ohne Leerlaufdrehzahlanhebung bezeichnet.

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Die Verbrauchskurve der Brennkraftmaschine ändert sich bekanntlich durch die Zuschaltung von Zusatzaggregaten. Insbesondere beim Wählen einer Fahrstufe des automatischen Getriebes ist es wünschenswert, ein Fahrzeugschieben zu verhindern, was durch ein Absenken der oberen Drehzahlgrenze erreicht wird.·

Fig. 6 zeigt mit der Kurve 26 die Verbrauchskurve der Brennkraftmaschine mit zugeschalteter Fahrstufe des automatischen Getriebes und mit der Kurve 27 die Verbrauchskurve der unbelasteten Brennkraftmaschine, also bei abgeschalteter Fahrstufe des automatischen Getriebes in bezug auf die obere und untere Drehzahlgrenze 21 bzw. 24.

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Stuttgart 60, den 8.4.1980 Stuttgart-Untertürkheim EPT Dr.W/Ei - zl/hn

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Patentansprüche

Anordnung zur drehzahlabhängigen Leerlaufanhebung, insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritz pumpe, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (4) zur Er zeugung von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) ent sprechenden Signalen, durch eine logische Einheit (6) zur Steuerung einer Leerlaufanhebung, welcher das drehzahlabhängige Signal zugeführt wird, und durch eine die Zufüh rung des drehzahlabhängigen Signals zur logischen Einheit (6) sperrenden Einheit (5, 11).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinheit (5, 11) eine Schalteinrichtung (9) aufweist, die durch eine Betätigung des Fahrpedals (8) aktivierbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinheit (5, 11) ein zeitbestimmendes Glied
(11) und eine Schalteinrichtung (5) aufweist.
4. Anordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (5) der Sperreinheit (5, 11) ein Relais ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (5) der Sperreinheit (5, 11) durch einen logischen Baustein gebildet ist.

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6. Anordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Einheit (6) mit einer Einrichtung (7) zur Leerlaufeinstellung gekoppelt ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7) mit einem einen Verstellhebel (3) der Kraftstoff einspritzpumpe (2) vorspannenden Glied gekoppelt ist.
8. Anordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Einheit (6) mit einem Schalter (12) verbunden ist, der ein Signal abgibt, wenn sich der Wählhebel· eines Automatikgetriebes in einer Fahrstellung befindet.
9. Anordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Einheit (6) ein Halteglied (16) für das drehzahlabhängige Signal aufweist.
10. Anordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7) zur Leer laufeinsteliung ein Elektromagnet ist.
11. Anordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitbestimmende Glied (11) der Sperreinheit (5, 11) ein bei einer plötzlichen Freigabe des Fahrpedals (8) wirksames Verzögerungsglied ist.
12. Anordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Einheit (6) drei alternativ einstellbare Schwellwerte speichert.

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