DE3235497A1

DE3235497A1 - Steuervorrichtung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3235497A1
Application number: DE19823235497
Authority: DE
Inventors: Masahiko Hiroshima Matsuura; Kazumichi Himeji Hyogo Tsutsumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1983-04-14
Also published as: GB2112962A; DE3235497C2; GB2112962B; US4452200A

Description

HOFFMANN*· EITIiE &· PARTNER

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) - DIPl.-ING. W. EITLE . DR.RER. NAT. K.HOFFMANN · DIPt.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MDNCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

37 577 p/we

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan

Toyo Kogyo Co., Ltd.
Hiroshima / Japan

Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselöffnungs-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Steuern der Drosselöffnung derselben während des Leerlaufs.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm mit der Darstellung einer Steuervorrichtung eines herkömmlichen Typs. In Fig. 1 ist dargestellt: ein Drosselventil 100 einer Brennkraftmaschine, ein Drosselanhalter 200 zum Steuern des Drosselventils 100 während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine, ein Öffnungssensor 300 zum Feststellen der öffnung des Drosselventils 100, ein Antrieb 400 zum Steuern des Drosselventils 100 über den Drosselanhalter 200 entsprechend der Abweichung c zwischen der tatsächlichen öffnung a und

einer vorbestimmten öffnung b, und ein Leerlaufschalter 500, welcher feststellt, ob das Drosselventil sich in der Leerlaufstellung befindet und entsprechend dem Resultat den Betrieb oder das Anhalten des Antriebs 400 steuert. Fig. 2 ist ein Modell mit der Darstellung der Konstitution des Drosselanhalters 200. In Fig. 2 sind in Anordnung dargestellt: das Drosselventil 100, sein Drosselhebel 101, der Drosselanhalter 200 und sein Anhalthebel 200. Der Drosselanhalter 200 öffnet und schließt das Drosselventil 100 über den Drosselhebel 101 durch Auf- und Abbewegen des Anhalthebels 201. Der Leerlaufschalter 500 befindet sich im Drosselanhalter 200. Durch Prüfen des Berührungszustandes des Drosselhebels 101 mit dem Anhalthebel 201 wird festgestellt, ob sich das Drosselventil 101 im Leerlaufzustand befindet. Bei der Drosselöffnungs-Steuervorrichtung dieser Konstruktion tritt eine Plus-Öffnungsabweichung c auf, wenn die tatsächliche öffnung kleiner wird als die gewünschte öffnung b aus irgendeinem Grund während des Leerlaufs der Maschine. Als Resultat öffnet der Antrieb 400 das Drosselventil 100 über den Drosselanhalter 200, so daß die tatsächliche öffnung a dahingehend gesteuert wird, die gewünschte öffnung b zu erreichen. Wenn die tatsächliche öffnung a größer wird, erfol,gt eine ähnliche Steuerung. Wenn das Drosselventil beispielsweise durch ein Gaspedal geöffnet wird, um die Brennkraftmaschine zu beschleunigen, so wird es unmöglich, das Drosselventil durch Verwendung des Drosselanhalters 200 zu steuern. Jedoch in diesem Falle beendet der Antrieb 400 durch die Wirkung des Leerlaufschalters 500 seinen Betrieb und das die Stellung steuernde Niveau a des Drosselanhalters 200 wird gehalten. Wenn das Gaspedal losgelassen wird und der Leerlauf beginnt, beginnt der Antrieb 400 mittels der Wirkung des Leerlaufschalters seinen Betrieb und die Steuerung der öffnung wird entsprechend der vorstehenden Beschreibung vollzogen.

Fig. 3 ist ein Zeitkurvendiagramm der vorerwähnten Vorgänge. Dabei ist: ti der Punkt, an dem das Drosselventil 100 für die Beschleunigung geöffnet wird und t2 der
Punkt, wenn die Drossel 100 zurückgedreht und der Leerlaufzustand rückeingestellt wird, e repräsentiert das Steuersignal vom Leerlaufschalter 500 an den Antrieb 400. Der Betrieb des Antriebs 400 wird zwischen den Punkten ti und t2 unterbrochen.

Bei der zuvor beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung wird mittels des Leerlaufschalters 500 beurteilt, ob die
Brennkraftmaschine sich im Leerlaufzustand befindet oder nicht. Im allgemeinen erfordert ein Schalter dieses Typs eine hohe Zuverlässigkeit, Dauerhaftigkeit usw. und ist teuer.

Die Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung zum Steuern der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine. Fig. Ta ist ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Beispiels einer herkömmlichen Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine. In Fig. 1a sind dargestellt: eine Brennkraftmaschine 100', ein Drosselventil 101' für die Brennkraftmaschine 100', ein Drosselanhalter 200' zum Steuern des Drosselventils 101' während des Leerlaufs der Maschine
100", ein Maschinendrehzahlsensor 300' zum Feststellen
der Drehzahl der Brennkraftmaschine 100' und eine arithmetische Einheit 400' zum Integrieren der Abweichung c
zwischen einer tatsächlichen Drehzahl a der Brennkraftmaschine 100' entsprechend der Erfassung durch den
Maschinendrehzahlsensor 300' und einer vorbestimmten
gewünschten Drehzahl b. Ein Positionssensor 500' stellt die Betriebslage des Drosselanhalters 200' fest und ein Antrieb 600' betätigt das Drosselventil 101' über den

Drosselanhalter 200' entsprechend der Abweichung f zwischen

einer gewünschten Betriebslage e oder dem Ausgang der arithmetischen Einheit 400' und einer tatsächlichen Betriebslage d, die durch den Positionssensor 500' festgestellt wurde. Ein Leerlaufschalter 700' steuert den Betrieb und die Betriebsunterbrechung der arithmetischen Einheit 400' entsprechend dem Verhältnis zwischen der öffnung des Drosselventils 100' und der Betriebslage des Drosselanhalters 200'.

Bei der zuvor beschriebenen Konstruktion arbeitet die arithmetische Einheit während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine 100' durch Wirkung des Leerlaufschalters 700'.

Wenn nun beispielsweise die tatsächliche Drehzahl a aus irgendeinem Grund kleiner wird als die gewünschte Drehzahl b, so integriert die arithmetische Einheit 400" die resultierende Abweichung der Drehzahl c und die gewünschte Betriebsstellung wird vergrößert. Als Resultat nimmt die Abweichung f zu, so daß der Antrieb 600' das Drosselventil 101' über den Drosselanhalter 200' öffnet. Die tatsächliche Drehzahl a wird dadurch erhöht, bis sie die gewünschte Drehzahl b erreicht. Fig. 2a ist ein Zeitkurvendiagramm der Darstellung der vorgenannten Betriebsvorgänge.

Wenn dagegen die tatsächliche Geschwindigkeit a größer wird als die gewünschte Geschwindigkeit b, wird die tatsächliche Geschwindigkeit a durch gleiche Aktionen auf den gewünschten Drehzahlwert b heruntergebracht.

Wenn die Brennkraftmaschine 100' nicht leerläuft, wird der Betrieb der arithmetischen Einheit 400" beendet und die gewünschte Betriebsstellung e gehalten, wobei der Drosselanhalter in diese Stellung gesteuert wird. Bei der herkömmlichen Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art wird der Positionssensor 500' dazu verwendet, die Betriebs-

stellung des Drosselanhalters 2OO¹ zu erfassen, wogegen viele Brennkraftmaschinen im allgemeinen mit einem Öffnungssensor ausgerüstet sind, welcher die Drosselöffnung für andere Zwecke feststellt, als zum Steuern der Leerlaufdrehzahl. Dieser Öffnungssensor vollzieht eine Wirkung, die der des Positionssensors 500' während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine äquivalent ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten, der herkömmlichen Vorrichtung anhaftenden Probleme zu beseitigen und eine preiswerte Drosselöffnungs-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die keinen Leerlaufschalter benötigt.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine derartige Vorrichtung, wie sie in den Patentansprüchen 1 bis 6 und ergänzend in der Beschreibung der Figuren beschrieben ist.

Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß der Drosselöffnungssensor eine Aktion vollzieht, die der des Positionssensors äquivalent ist. Weiterhin wird durch die Erfindung eine preiswerte Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine geschaffen, welche in den restliehen Patentansprüchen in Ergänzung zur Beschreibung der Figuren dargelegt ist und die keinen Positionssensor erfordert, und zwar durch Verwendung des Öffnungssensors, um die Betriebsstellung des Drosselanhalters festzustellen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagrainm mit der Darstellung einer

herkömmlichen Drosselöffnungs-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 1a ein Blockdiagramm mit der Darstellung der Konstitution einer herkömmlichen Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Modell mit der Darstellung der Konstitution des Drosselanhalters der in Fig. 1 dargestellten Drosselöffnungs-Steuervorrichtung,

Fig. 2a ein Zeitkurvendiagramm mit der Darstellung des Betriebes der Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung entsprechend Fig. 1a,

Fig. 3 ein Zeitkurvendiagramm mit der Darstellung des

Betriebes der Drosse!öffnungs-Steuervorrichtung

gemäß Fig. 1,
20

Fig. 4 ein Blockdiagramm mit der Darstellung einer

Drosselöffnungs-Steuervorrichtung entsprechend

der Erfindung,

Fig. 4a ein Blockdiagramm mit der Darstellung der Einzelheiten eines Beurteilungskreises der Fig. 4,

Fig. 5 ein Zeitkurvendiagramm mit der Darstellung des Betriebes der Drosselöffnungs-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 6 ein Blockdiagramm mit der Darstellung einer Ausführungsform einer Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung entsprechend der Erfindung und

Fig. 7 ein Zeitkurvendiagramm mit der Darstellung der Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung entsprechend Fig. 6.

Eine Ausführungsform der öffnungs-Steuerungsvorrichtung entsprechend der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 4 ist dabei ein Blockdiagramm mit der Darstellung der Konstitution einer Ausführungsform dieser Erfindung. In Fig. 1 und 4 bezeichnen die Bezugszeichen von 100 bis 400 dieselben oder gleichen Teile.

Eine Beurteilungseinheit 600 mit einer Funktion ähnlich der des Leerlaufschalters 500 stellt fest, ob das Drosselventil 100 sich in der Leerlaufstellung befindet oder nicht, und zwar durch Bezugnahme auf eine tatsächliche öffnung a und die Abweichung c, und steuert den Antrieb 400 entsprechend diesem Resultat.

Die Einzelheiten des Entscheidungskreises 600 sind in Fig. 4a dargestellt.

Wenn das Signal c zu negativen Werten verschoben wird, wird der Ausgang eines Zeitgliedes 600A von "0" zu "1" umgewandelt, und zwar nach einer vorbestimmten Zeit. Wenn andererseits c positiv ist, wird das Zeitglied 600A rückgestellt. Der Drosselöffnungsgrad a zu der Zeit, wenn c zu negativen Werten verschoben worden ist, wird in einem Speicher 600B gespeichert.

In einem Substraktor 600C wird eine Berechnung (a-a-J = Δ a durchgeführt, wenn a« der tatsächliche Drosselöffnungsgrad ist, und ein Kreis 600D wird dahingehend betätigt, einen Wert ^a zum Erfassen des Nichtleerlaufzustandes einzu-

P
stellen.

"■■

Der Komparator 600E wird dahingehend betrieben, Aa mit Aa zu vergleichen. Wenn Aa ^ Aa , so erzeugt der Komparator 600E einen Ausgang von 1, wogegen er einen Ausgang niedrigen Niveaus erzeugt, wenn Aa < ^a_n· Während des Nichtleerlaufzustandes sind beide Signale zu einem UND-Gatter 600F gleich "1" und das UND-Gatter 600F erzeugt ein Ausgangssignal, um den Betrieb des Antriebs 400 anzuhalten. Der Betrieb der Drosselöffnungs-Steuervorrichtung entsprechend der Erfindung wird nun beschrieben. Wenn das Drosselventil 100 beispielsweise durch ein Gaspedal geöffnet wird, nimmt die tatsächliche öffnung zu und die Abweichung c schreitet fort, um einen Minuswert anzunehmen. Wenn die Abweichung c sich fortsetzt, um für eine vorbestimmte Zeitperiode einen Minuswert anzunehmen, nimmt die tatsächliche öffnung durch einen vorbestimmten Wert zu. Die Beurteilungseinheit 600 stellt diese Tatsache fest und beendet den Betrieb des Antreibers 400, wobei die steuernde Stellung d des Drosselanhalters 200 gehalten wird.

Wenn das Gaspedal losgelassen wird und das Drosselventil 100 in die Leerlaufstellung zurückkehrt, so verschwindet die Abweichung c. Die Beurteilungseinheit 600 stellt diese Tatsache fest und erlaubt das Anfahren des Antriebs 400 zum Steuern der öffnung.

Fig. 5 ist ein Zeitkurvendiagramm für die zuvor genannten Vorgänge: ti bezeichnet den Punkt, an dem das Drosselventil 100 geöffnet wird; t3 bezeichnet den Punkt, wenn das Drosselventil 100 in die Leerlaufstellung zurückkehrt; und t2 kennzeichnet den Punkt, wenn die Beschleunigung durch die Beurteilungseinheit 600 festgestellt und der Betrieb des Antreibers 400 beendet bzw. angehalten worden ist.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung hat die Beurteilungseinheit 600 eine Funktion gleich der des Leerlaufschalters 500 der herkömmlichen Vorrichtung.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß die . Drosselöffnungs-Steuervorrichtung entsprechend dieser Erfindung einen teuren Leerlaufschalter entsprechend den bekannten Vorrichtungen unnötig macht, woraus reduzierte Kosten resultieren, da bei dieser Vorrichtung die Beurteilungseinheit beurteilt, ob das Drosselventil sich in der Leerlaufstellung befindet, und zwar unter Bezugnahme auf die tatsächliche Öffnung a und die Abweichung c.

Eine andere Ausführungsform der Leerlaufsteuervorrichtung entsprechend der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 6 ist in diesem Zusammenhang ein Blockdiagramm mit der Darstellung der Konstitution dieser Ausführungsform. In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 800* einen Öffnungssensor zum Feststellen der öffnung des Drosselventils 100'. Dieselben Bezugszeichen in Fig. 1a und 6 bezeichnen dieselben oder äquivalente Teile. Der Betrieb der Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung gemäß dieser Konstruktion wird nun beschrieben. Während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine wird das Drosselventil 100' durch den Drosselanhalter 200' betätigt. Die vom öffnungssensor 800' festgestellte Drosselöffnung g entspricht der tatsächlichen Betriebsstellung d bei der erwähnten herkömmlichen Vorrichtung. Entsprechend ist die Wirkung der Vorrichtung gemäß Fig. 6 während des Leerlaufs dieselbe wie die der herkömmlichen Vorrichtung gemäß Fig.1a.

Wenn die Brennkraftmaschine 100' beschleunigt und nicht im Leerlauf betrieben wird, wird der Betrieb der arithmetischen Einheit 400' durch die Wirkung des Leerlaufschalters 700' angehalten, wie dies bei der herkömmlichen

Vorrichtung der Fall ist, und die gewünschte Betriebsstellung e wird entsprechend der Darstellung im Zeitkurvendiagramm der Fig. 7 gehalten (worin ti den Punkt bezeichnet» bei dem die Beschleunigung einsetzt, und t2 der Punkt, bei dem ein Zurückkehren in den Leerlaufzustand erfolgt). Die arithmetische Einheit 400' kann die Form eines Steuerkreises und eines integrierten Kreises annehmen.

Da das Drosselventil 100^f zu diesem Zeitpunkt geöffnet ist, hat die Drosselöffnung a einen Wert, welcher größer ist als die gewünschte Betriebsstellung e. Daraus resultiert, daß die Betriebsstellung d des Drosselanhalters 200' den Minimalwert erreicht, den er durch die Wirkung des Antreibers 600' annehmen kann. Wenn die Brennkraftmaschine zum Leerlaufzustand zurückkehrt, nimmt die Drosselöffnung g die Betriebsstellung d des Drosselanhalters 200' ein, wie dies für den Leerlaufbetrieb beschrieben wurde, und der Drosselanhalter 200' wird auf die gewünschte Betriebsstellung e gesteuert. Dann beginnt der Betrieb der arith- metischen Einheit 400' durch Wirkung des Leerlaufschalters 700', um die Leerlaufdrehzahl zu steuern. Entsprechend der vorstehenden Beschreibung wird bei der Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung der Erfindung' die Betriebsstellung des Drosselanhalters durch den Öffnungssensor festgestellt, so daß kein Positionssensor notwendig ist, woraus eine Reduzierung der Herstellungskosten resultiert.

Claims

ΕΙΤΕ,Ε & PARTNER

PATE NTAN WALTE

DR. ING. E. HOFFMANN (Ϊ930-1976) . DfPL.-ING.W. EITLE . DR.RER. NAT. K.HOFFMANN · Dl Pl.-ING. W. LEHN

DIPl.-ING. K. FOCHSlE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSEX · D-BOOO MDNCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 [PATHE)

37 577 p/we

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha,
Tokyo / Japan

Toyo Koqyo Co., Ltd.
Hiroshima / Japan

Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Patentansprüche

( 1J Drosselöffnungs-Steuervorrichtung für eine Brennkraft- ^^^ maschine, gekennzeichnet durch eine Drosselanhalteinrichtung (200) zum Steuern eines Steuerventils einer Brennkraftmaschine während des Leerlaufs, eine Sensoreinrichtung (300) zum Feststellen der öffnung des Ventils, eine Antriebseinrichtung (400} zum Steuern der öffnung des Ventils über die Drosselanhalte inrichtung entsprechend einer Abweichung zwischen einer durch die Sensoreinrichtung festgestellten tatsächlichen öffnung und einer vorbestimmten gewünschten öffnung, und durch eine Beurteilungseinrichtung (600}

zum Steuern des Betriebs der Antriebseinrichtung entsprechend der genannten tatsächlichen öffnung und der genannten Abweichung.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Beurteilungseinrichtung (600) einen Nichtleerlaufzustand der Maschine feststellt und dahingehend betreibbar ist, den Betrieb * der Antriebseinrichtung während des Nichtleerlaufzu-Standes zu unterbrechen.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet / daß das Steuerventil ein Drosselventil (100) umfaßt.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Beurteilungseinrichtung (600) ein Zeitglied (600A) zur Aufnahme der Abweichung, eine Speichereinrichtung (600B) zum Speichern eines tatsächlichen öffnungswertes/ wenn die Abweichung negativ wird/ und eine Einrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen dem gespeicherten Wert und den nachfolgenden tatsächlichen öffnungswerten umfaßt.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Unterschied mit einem Bezugs-Nichtleerlauf-Wert verglichen und als Resultat des Vergleichs einer Ausgang-UND-Einrichtung zugeführt wird.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ausgang des Zeitgliedes (600A) der genannten Ausgangs-UND-Einrichtung ' zugeführt wird, um dadurch einen Nichtleerlaufzustand zu erfassen, wobei ein Ausgang der UND-Einrichtung

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ein Stop-Signal für die Antriebseinrichtung umfaßt.
7. Leerlaufdrehzahl-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, gekennze ichnet durch eine Drosselanhalteinrichtung (20O¹) zum Steuern der Lufteinlaßsteuereinrichtung einer Brennkraftmaschine während des Leerlaufs, eine Sensoreinrichtung (800') zum Feststellen der öffnung der Lufteinlaßsteuereinrichtung, eine arithmetische Einrichtung {400') zum Erzeugen von Werten entsprechend einer Abweichung zwischen einer tatsächlichen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und einer vorbestimmten gewünschten Drehzahl, eine Antriebseinrichtung {600') zum Steuern der Lüfteinlaßsteuereinrichtung über die Drosselanhalteinrichtung entsprechend der arithmetischen Einrichtung und einer durch die Sensoreinrichtung festgestellten tatsächlichen Öffnung, und durch einen Leerlaufschalter (700') zum Steuern des Betriebs der arithmetischen Einrichtung entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine.
8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Lufteinlaßsteuereinrichtung ein Drosselventil (101') der Maschine umfaßt.
9. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Leerlaufschalter (700') dahingehend betrieben ist, den Betrieb der arithmetischen Einrichtung während der Nichtleerlaufperiode zu unterbrechen.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine Differenziereinrichtung zum Erzeugen eines Abweichungswertes zwischen

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einem Ausgang der arithmetischen Einrichtung und der tatsächlichen öffnung vorgesehen ist, um einen Eingang für die Antriebseinrichtung zu bilden.