DE3241024A1

DE3241024A1 - Verfahren und vorrichtung zur bedarfsabhaengigen ladersteuerung bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3241024A1
Application number: DE19823241024
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Rembold
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-11-06
Filing date: 1982-11-06
Publication date: 1984-05-10
Also published as: US4508090A; DE3241024C2; FR2535787A1; JPH0355658B2; JPS5996449A; FR2535787B1

Description

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R. 18186 Mü
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15.10.1982

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren und Vorrichtung zur be darfs abhängige η Ladersteuerung bei Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs. Es ist bekannt, bei Brennkraftmaschinen Ladereinrichtungen, die also durch Zuführung von unter erhöhtem Druck stehender Luft zu den Brennräumen die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung zum Teil erheblich erhöhen können, auch bedarfsabhängig zuzuschalten, beispielsweise bei den aus der Anfangs ge schichte der Kraftfahrtechnik bekannten Kompressormotoren. Solche Kompressoren konnten vom Fahrer des Kraftfahrzeugs je nach Leistungsbedarf willkürlich zugeschaltet werden, zum überwiegenden Teil allerdings nur kurzzeitig, zur Vermeidung von Motorschäden.

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Bei den gegenwärtig verwendeten Ladertypen handelt es sich hauptsächlich um sogenannte Turbolader, die mit hohen Drehzahlen vom Abgas der Brennkraftmaschine angetrieben über ein Turbinenrad der Brennkraftmaschine vorverdichtete Luft zuführen. Nachteilig bei diesen Turboladern ist der relativ abrupte Einsatz ab einer vorgegebenen Drehzahlschwelle, unterhalb welcher die Brennkraftmaschine bei vergleichsweise geringem Wirkungsgrad wegen der niedrigen Anfangsverdichtung keine überzeugende Leistung anbieten kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungs ge mäße Verfahren und die erfindungs gern äße Vorrichtung zur bedarfsabhängigen Ladersteuerung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs haben demgegenüber den Vorteil, daß der Laderbetrieb in den gewünschten Verfügungsbereich des Fahrers eines mit einer solchen Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs verlagert ist, so daß der Fahrer beispielsweise durch Bewegen des Gaspedals in eine Vollastposition den Lader zuschalten kann, andererseits aber der Laderbetrieb für eine vorgebbare Variationsbreite auch nach Rückführung des Gas- oder Fahrpedals in eine mittlere Position beibehalten wird, so daß das Leistungsangebot des zusätzlichen Laders ausgenutzt werden kann und insbesondere ein unangenehmer Zu- bzw. Abschaltbetrieb des Laders vermieden ist. Die Erfindung ermöglicht also insbesondere auch den willkürlichen, also bedarfs-

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abhängigen Laderbetrieb in Zwischenbereichen, wobei im Endeffekt der Fahrer es in der Hand hat, ob er das zusätzliche Leistungsangebot durch den Lader beibehalten oder ohne Lader Verbrauchsgünstig und mit gutem Wirkungsgrad zu fahren wünscht. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und aus den Unteransprüchen, wobei die Abschaltung des Laders nicht bei einer vorgegebenen Zurücknahmeposition der Drosselklappe, also konstantem Drosselklappenwinkel erfolgt, sondern in Abstimmung auf die jeweilige Drehzahl der Brennkraftmaschine.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 anhand einer schematisierten Diagramm darstellung die von einer Brennkraftmaschine abgegebene Leistung über der Drehzahl mit und ohne Lader, Fig. 2 das von einer Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment über der Drehzahl als Volllastkurve mit Lader, Vollastkurve ohne Lader und als Abschaltlinie mit Lader, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung als Schemaschaltung und Fig. 4 in einer Ausgestaltung der Erfindung eine variable Ausschaltkurve des Laders in Abhängigkeit zu Drehzahl und Drosselklappenstellung.

Beschreibung der AusführungsbeispieIe

Die Erfindung beruht auf der Grundkonzeption, einen Motor im Bedarfsfall zur Leistungssteigerung über einen (mechanisch)

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zuschaltbarer Lader aufzuladen. Hierdurch ist es beispielsweise

möglich, einen Motor vorhandener Größe im Hubraum zu reduzieren und eine gewünschte höhere Ausgangsleistung während bestimmter Zeiten bedarfsabhängig über den zuschaltbaren Lader zu holen. Bei abgeschaltetem Lader verfügt dann der durch den Einsatz einer solchen Konzeption kleinerer Motor bei gleicher Fahrleistung über einen besseren Wirkungsgrad als der zugrunde gelegte Ausgangsmotor, was zu erheblichen Kraftstoffreduzierungen (bis etwa 20 %) führt. Wird der Lader beispielsweise dadurch zugeschaltet, daß dem Gas- oder Fahrpedal ein bei Vollast ansprechender und dann die Zuschaltung des Laders über eine Magnetkupplung bewirkender Schalter vorgesehen ist, dann ergibt sich die in Fig. 1 im Kurvenverlauf I dargestellte Motorleistung mit Lader immer nur während der Vollast-Gaspedalstellungj wird das Gaspedal zurückgenommen, dann ergibt sich entsprechend dem Kurvenverlauf II über den gesamten im Fahrbetrieb verfügbaren Motordrehzahlbereich von Leerlaufdrehzahl n_ bis η

L max

eine, zum Teil wesentlich geringere Motorleistung P .

Die Erfindung ermöglicht auch ein Fahren mit Lader, also mit zusätzlich aktiviertem Leistungsvermögen des Motors in einem dazwischenliegenden Leistungsbereich, der sich bei Rücknahme des Gaspedals aus der Vollast- oder Vollgas stellung anbietet.

In Fig. 3 ist die Spule der die Laderzuschaltung bewirkende Magnetkupplung mit S bezeichnet; wird der Spule über einen von einem Relais R betätigten Schalter rl von einem Spannungs-

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Öl I* I U I

anschluß +U Versorgungsspannung zugeführt, dann zieht die Mag-

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netkupplung an und schaltet den Lader ein.

Das Relais R liegt in Reihe mit einem ersten, in der Vollaststellung ansprechenden Gaspedalschalter Sl und einem zweiten Gaspedalschalter S2, der sich dann in seinem geschlossenen, stromleitenden Zustand befindet, wenn das Gaspedal eine vorgegebene, nie dergedrückte Position erreicht und überschritten hat, was einem bestimmten Öffnungswinkel der Drosselklappe von z.B. fit = 60 bis entspricht. Schließlich verfügt das Relais R noch über einen zweiten Schalter r2, der als Selbsthaltekontakt parallel zum ersten Gaspedal-Vollastschalter Sl geschaltet ist und diesen daher überbrücken kann.

Es ergibt sich dann folgende Wirkungsweise, wobei die in Fig. 3 gezeigte Schalterstellung cfen Betrieb der Brennkraftmaschine mit einer Position des Gaspedals darstellt, die den vorgegebenen Drosselklappenwinkel et 0 überschritten hat, sich jedoch nicht in der Vollastposition befindet.

Das Zuschalten des Laders erfolgt dann über den Schalter Sl am Gaspedal, wenn dieses in die Vollastposition gedrückt wird. Hierdurch ergibt sich auch ein eindeutiger Bezug für den Fahrer; das Relais R wird über die in Reihe geschalteten Schalter Sl und S2 an Spannung gelegt und schließt seinen ersten Schaltkontakt rl. Gleichzeitig hiermit schließt das Relais R seinen Selbsthaltekontakt r2, so daß auch ein Abgehen von der Vollastposition des

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Gaspedals möglich ist, ohne daß dies sofort zu einem Abschalten des Laders führt.

Die Abschaltung des Laders erfolgt dann bei einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dadurch, daß die Gaspedalstellung vom Fahrer soweit zurückgenommen wird, wie dies einem Öffnungswinkel vonoCo entsprechend einem Drosselklappenwinkel etwa von 60 bis 65 entspricht. In diesem Fall öffnet der zweite Gaspedalschalter S2 und macht das Relais R spannungslos. Der zunächst als konstant angenommene Drosselklappenwinkel cCO sollte so gewählt werden, daß, wie in Fig. 2 gezeigt, die Vollastlinie III ohne Laderbetrieb der Abschaltlinie IV mit Laderbetrieb entspricht, wobei die Vollastlinie mit Laderbetrieb mit V bezeichnet ist; die Kennlinien in Fig. 2 geben jeweils das über den

Drehzahlbereich n_x bis η verfügbare Motordrehmoment JVL -.

L max ^ö M

an. Aus dem Kennlinie η verlauf der Abschaltlinie IV mit Lader bei Drosselklappenwinkel flfCo = konstant ist ersichtlich, daß im unteren Drehzahlbereich die Abschaltkurve IV von der Vollastkurve III ohne Lader abweicht, wohingegen im oberen Drehzahlbereich eine gute Übereinstimmung erreicht wird. Diese Abweichung bedeutet, daß bei unteren Drehzahlen dann, wenn der vorgegebene Drosselklappenwinkel durch Rücknahme des Gaspedals überschritten wird und dadurch der Laderbetrieb eingestellt wird, das jeweils im Moment der Laderabschaltung gegebene Drehmoment auch dann nicht erreicht werden kann, wenn der Fahrer (bei dieser Drehzahl) auf Vollast, aber ohne Laderzu-

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schaltung, geht. Andererseits ist es einsichtig, daß im unteren Drehzahlbereich durch die Wahl einer anderen Gangstufe (höhere Motordrehzahl) die Leistung auch ohne Lader aufgebracht werden kann, so daß die der Erfindung zugrundeliegende Steuerung des Laderbetriebs eine über den verfügbaren Drehzahl- und Drosselklappen-Winkelbereich zufriedenstellende Lösung bietet.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung läßt sich eine auch für den unteren Drehzahlbereich bessere Übereinstimmung von Vollastlinie ohne Lader und der Ausschaltlinie mit Lader durch eine entsprechende Änderung des oC-Ausschaltwertes über der Motordrehzahl η erreichen. Fig. 4 zeigt einen Funktionsblock FB, der in grundsätzlich beliebiger Form eingespeichert einen Kurvenverlauf der Abhängigkeit des Ausschaltwinkels flt von der Motordrehzahl η enthält. Der Funktionsblock ist so ausgelegt, daß er den eingespeicherten Kurvenverlauf mit den tatsächlich vorliegenden Werten beim Betrieb der Brennkraftmaschine vergleicht und bei Übereinstimmung an seinem Ausgang A ein Öffnungs signal für den zweiten Schalter S2' erzeugt, wodurch das Relais R zur Magnetkupplungsbetätigung des Laders abfällt. Der vorgegebene Kurvenverlauf der Abhängigkeit des Öffnungswinkels eC von der Drehzahl kann von einem Funktionsgenerator im Funktions block FB erzeugt werden oder in beliebiger sonstiger analoger oder insbesondere auch digitaler Weise gespeichert sein; bei analoger Speicherung und analogem Vergleich lassen sich die tC-Werte beispielsweise mit Hilfe eines Potentiometers P am Gaspedal erzeugen und dem Funktions block FB zuführen; eine der Motor-

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drehzahl proportionale Analogspannung kann beispielsweise durch Integration von Zündimpulsen (mittels Tiefpaß) und vorgeschaltetem Impulsformer erfolgen.

Durch die Ausgestaltung der Fig. 4 läßt sich dann in gewünschter Weise die Ausschaltlinie mit Lader auch im unteren Drehzahlbereich so legen, wie in Fig. 2 strichpunktiert angegeben und mit IV bezeichnet; der Fahrer verfügt also bei Rücknahme des Gaspedals über die vorgegebene bzw. errechneteβ^-Position hinaus über das gleiche Drehmoment des Motors, wenn er nach Abschaltung des Laders wieder soweit Gas gibt,, daß er in eine angenäherte Vollastposition gelangt, ohne Gaswechsel.

Claims

Patentansprüche

1./Verfahren zur bedarfsabhängigen Ladersteuerung bei Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß bei durch einen Fahrpedal-Vollaststellungsschalter (Sl) willkürlich zuschaltbarer Laderleistung die Rückschaltung auf laderfreien Motorbetrieb infolge einer Selbsthaltefunktion erst dann erfolgt, wenn, im Bereich höherer Drehzahlen, die Vollastkurve (III) ohne Laderbetrieb in etwa der Abschaltkurve (IV) mit Laderbetrieb entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschaltung bei Unterschreiten eines vorgegebenen konstanten Drosselklappenwinkels durch Gaspedalzurücknahme erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschal· tung auf laderfreien Motorbetrieb in Abhängigkeit zu einem sich mit der Motordrehzahl (n) änderndem C)C- Aus schaltwert erfolgt, derart, daß über den gesamten nutzbaren Drehzahlbereich

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die Vollastlinie ohne Laderbetrieb im wesentlichen der Abschaltlinie mit Lader betrieb entspricht.

4. Vorrichtung zur bedarfsabhangigen Ladersteuerung bei Brennkraftmaschinen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da/3 zwei in Abhängigkeit zur Gaspedalstellung jeweils betätigbare Schalter (Sl, S2) vorgesehen sind, die in Reihe geschaltet auf ein über einen Relaishauptschalter (rl) den Lader zuschaltendes Relais (R) arbeiten, wobei ein Selbsthaltekontakt (r2) des Relais (R) dem in der Vollaststellung des Gaspedals den Lader zuschaltenden Schalter (Sl), diesen hierdurch überbrückend, parallelgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichrE t, daß der zweite Schalter (S2) bei einer einem vorgegebenen Drosselklappe nwinkel (eC^= 60 bis 65 ) entsprechenden durch Rücknahme bewirkten Gaspedalstellung öffnet und hierdurch den Laderbetrieb abschaltet,

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter (S2) zur Abschaltung des Laderbetriebs bei einem durch Rücknahme der Gaspedalstellung bewirkten variablen Drosselklappenwinkelposition in Abhängigkeit zur Motor drehzahl öffnet.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Funktions block (FB) vorgesehen ist, dem Be trie bs zustand ssignale (Drehzahl n, Drosselklappenwinkelstellung oC) von Gebern zugeführt sind und in welchem in Form eines Kurvenverlaufs die Abhängigkeit des dL- Aus schaltwertes für den Lader über der Motordrehzahl derart gespeichert ist, daß die Volllastlinie ohne Laderbetrieb im wesentlichen der Abschaltlinie mit Laderbetrieb über dem nutzbaren Drehzahlbereich (n_T bis

η ) entspricht.