DE3313038A1 - Mehrzylinder-brennkraftmaschine mit abschaltbaren zylindergruppen - Google Patents
Mehrzylinder-brennkraftmaschine mit abschaltbaren zylindergruppenInfo
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Description
0 3 I O UOO
/ft
R.184 81
28. Januar 1983 ch/dö
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1
Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit abschaltbaren
Zy linder gruppen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
mit abschaltbaren Zylindergruppen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE-OS 29 ^2 851 ist eine Einrichtung zum
Abschalten mindestens eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter bekannt, bei der ein elektrischer Regler
zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit vorgesehen ist und bei der beim Zu- und Abschalten der Zylinder eine Korrektur- bewegung
der Drosselklappen ausgeführt wird. Mit Hilfe dieser Maßnahme soll der Leistungssprung während des
Umschaltens ausgeglichen werden. Eine ähnliche Einrichtung ist aus der DE-AS 29 ^7 688 bekannt, auch bei
dieser Einrichtung führt bei der Zylinderumschaltung die als Regelorgan dienende Drosselklappe eine sprunghafte
Stellungsänderung aus. Die Größe des Sprungs ist von der Maschinendrehzahl abhängig gemacht so, daß die
Last und das Drehmoment der Maschine beim Zu- oder
Abschalten von Zylindern unverändert bleiben soll. Die sprunghafte Änderung der Drosselklappenstellung zu dem
Zweck, die Leistung der Brennkraftmaschine beim Zu- oder Abschalten von Zylindern im wesentlichen unverändert
zu halten, ist auch aus der DE-OS 26 12 172 bekannt. Die letztgenannte Veröffentlichung bewirkt dies mit
einem besonderen Gestänge; die beiden erstgenannten Veröffentlichungen bedienen sich elektronischer
Steuerungsorgane. Ein Nachteil der genannten Einrichtungen
ist die einseitige Abnützung bestimmter Zylinder oder Zylindergruppen; ein weiterer Nachteil ist, daß die
zugeschalteten Zylinder oder Zylindergruppen nach dem Umschalten erst warmlaufen müssen.
Einzelprobleme wurden mit den DE-OSen 27 2k 487 und
30 23 l80 angegangen. Bei der aus der DE-OS 27 2't k&7
bekannten Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ist eine Einrichtung mit einem veränderbaren Schwellenwert
versehen. Der Schwellenwert wird aus der Maschinendrehzahl gewonnen und von der Maschinenlast abhängig
gemacht. Wenn die Maschinenlast beim Lauf der Maschine unter oder über dem veränderlichen Schwellenwert liegt,
wird die Kraftstoffversorgung für einen Teil der Zylinder unterbrochen oder durchgeschaltet. Bei der aus·
der DE-OS 30 23 l80 bekannten Brennkraftmaschine sollen
die Anlaßeigenschaften und der WarmlaufVorgang verbessert
werden dadurch, daß das Warmlaufen in jedem Fall mit der vollen Zylinderzahl erfolgt. Ist die
Maschine dagegen warm, so wird auch bei Leerlauf ein Teil der Zylinder abgeschaltet. Auch diese beiden
Veröffentlichungen schneiden jedoch nicht das Problem der einseitigen Abnützung eines Teils der Zylinder an.
und berücksichtigen nicht das Kaltwerden der nicht
OO ι ο υ ο
/Ιί>
benützten Zylinder. Bei der Brennkraftmaschine nach der
DE-CS 3G 23 lOo wird allenfalls wieder auf die volle
Zylinderzahl umgeschaltet, wenn die Gesamttemperatur der Maschine unter einen bestimmten Wert abgesunken
ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß während des Betriebs
der Maschine mit nur einem Teil der Zylinder die in Betrieb befindlichen Zylinder abwechselnd betrieben
werden können. Zum einen werden dadurch alle Zylinder der Maschine im Mittel gleichmäßig abgenützt; zum
anderen werden damit auch die gerade nicht zu Antriebszwecken benützten Zylinder warmgehalten. Durch den
letztgenannten Vorteil wird einerseits ein Umschaltruck beim Zuschalten einer weiteren Zylindergruppe
erheblich vermindert und andererseits eine große Kraftstoffeinsparung erzielt. Sin weiterer Vorteil ist,
daß die erwähnten Verbesserungen ohne zusätzliche Aggregate erreicht werden können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten 2naßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
möglich.
Das Abwechseln der einzelnen Zylindergruppen erfolgt nicht abhängig von der Zeit, sondern abhängig davon,
ob die Maschine eine vorbestimmte Zahl von Umdrehungen
184
ausgeführt hat. Vorzugsweise erfolgt das Wechseln
dann, wenn sowieso gerade ein Lastwechsel vorliegt.
Die Einführung von zwei Umschaltschwellen, von denen
die Zu- oder Abschaltung weiterer Zylindergruppen abhängig gemacht wird, erlaubt eine genauere Steuerung
der Umschaltbedingungen und ein Hystereseverhalten, das zur Beruhigung des Fahrverhaltens beiträgt. Einen
weiteren Fahrkomfort bringt es, daß während eines bereits eingeleiteten Umschaltvorgangs eventuelle
weitere Umschaltsignale unterdrückt werden und so ein ungewolltes Urnschalten während dieser Zeit verhindert
wird.
Besondere Funktionsgeber sorgen dafür, daß die jeweils
eingeschaltete Zylindergruppe oder die Zylindergruppen in Bezug auf Kraftstoffverbrauch und/oder Abgasverhalten
mit den bestmöglichen Steuerwerten für Kraftstoffzumessung, Luftzumessung und Zündwinkel gesteuert werden
und daß die Umschaltvorgänge ohne spürbaren Ruck erfolgen. Vorteilhafterweise wird ein sofortiges Umschalten aber
dann bewirkt, wenn der Vollastschalter oder Leerlaufschalter
geschlossen wird.
Die LeerlaufStabilisierung kann nach weiteren vorteilhaften
Merkmalen der Erfindung'wirksam verbessert werden,
i-^urch die Verwendung nur eines einzigen Luftmessers ist
die gemessene Leerlaufluftmenge doppelt so groß wie bei
den üblichen Maschinen, dadurch kann die zugemessene Kraftstoffmenge genauer dosiert werden, fladxirch, daß
der Variationsbereich der Luftmenge verkleinert ist,
kann ein einfacherer Luftmesser verwendet werden. Schließlich wird auch die Genauigkeit des Steuergeräts
OO I OUOO
erhöht, weil die Erfassung der Luftmenge mit einer höherer Auflösung erfolgt.
Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads der Maschine wird dadurch erzielt, daß beim Zu- oder
Abschalten von Zylindern oder ZyIIndergruppen Zusatzluft
zur Verfügung gestellt und die Zusatzluftmenge zweckdienlich gesteuert wird. Mit Hilfe der Steuerung
der Zusatzluftmenge kann die Anpassung des Drehmoments während der Umschaltvorgänge ohne Verbrauchsverluste
zeitlich gedehnt und mit dadurch für den Fahrzeugführer fast unmerkbar gemacht werden. Ein bei einer
Drehmomentverringerung durch Zündwinkelspätziehung beim Zuschalten der zweiten Zylindergruppe manchmal vorkommendes
"Patschen" tritt nicht mehr auf. Schließlich ist bei einer Zusatzluftmengensteuerung eine einfachere
Programmgestaltung für das Steuergerät möglich.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen, insbesondere die Auslösung der Umschaltung bei Teillast
sowohl durch ein von einer Laständerung ausgelöstes Signal als auch durch ein Beschleunigungsoder Verzögerungssignal,.die beiden unterschiedlichen
drehzahlabhängigen Lastschwellen bei der Teillastumschaltung und die Hystereseumschaltung zur Leerlaufstabilisierung,
die Steuerung des Zündwinkels, des Füllungsgrads und der Luftmenge, sind aus der Beschreibung
in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Das Beispiel erscheint sehr aufwendig, da es
viele Funktionsblöcke enthält. In der Praxis erfolgt
die Realisierung jedoch rein softwaremäßig durch Programmierung in einem bestehenden Steuergerät.
Figur 1 zeigt eine Übersichtsskizze einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
mit abschaltbaren Zylindergruppen. In Figur 2 sind das Steuergerät und seine Bausteine
in einem Blockschaltbild dargestellt. Figur 3 ist ein Umschaltschwellen-Diagramm. Figur k zeigt ein
Beschleunigungskennfeld und Figur 5 ein Verzögerungskennfeld.
Die Figuren 6 bis 9 sind graphische Darstellungen, und zwar Figur 6 eines Einspritzzeit-Korrekturfaktors
vor dem Umschalten, Figur 7 eines Korrekturwinkels vor dem Umschalten, Figur 8 des
Korrekturwinkels nach dem Umschalten und Figur 9 des Korrekturfaktors nach dem Umschalten. Figur 10 ist
eine Übersichtsskizze einer Leerlaufdrehzahl-Stabilisierung
in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl. Figur 11 ist eine graphische Darstellung der Regelung der
Zusatzluftmenge beim Zuschalten einer weiteren Zylindergruppe,
Figur 12 ist eine entsprechende Darstellung, die beim Abschalten einer zugeschalteten Zylindergruppe gilt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 ist eine Übersichtsskizze einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
mit abschaltbaren Zylindergruppen. Ein Motorblock 11 umfaßt eine erste Zylindergruppe 12,
im Ausführungsbeispiel mit drei Zylindern, und eine zweite Zylindergruppe 13, im Ausführungsbeispiel ebenfalls
mit drei Zylindern. Der Motorblock 11 umfaßt weiter einen Einlaßbereich I^ und einen Auslaßbereich
15· Der Einlaßbereich wird vorteilhafterweise durch
JJ I JUJö
eine Trennwand 20 in zwei Bereiche der Zylindergruppen
unterteilt, sodaß eine Absaugung des vorgelagerten Kraftstoffes vor den in Betrieb befindlichen Zylindern
durch die abgeschalteten Zylinder verhindert oder verringert wird. Weiter ist eine erste Einspritzventilgruppe
l6 und eine zweite Einspritzventilgruppe 17 vorgesehen. Schließlich umfaßt der Motorblock 11
- ebenfalls in bekannter Weise - Zündvorrichtungen l8 mit einer Zündspule und eine Kraftstoffpumpe 19« Dem Einlaßbereich
l4 in üblicher Weise vorgeschaltet ist eine Drosselklappe 21 mit einem Drosselklappensensor 22.
Vor der Drosselklappe 21 ist ein Luftmengenmesser 23
angeordnet. Beim in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Serienschaltung aus Luftmengenmesser
23 und Drosselklappe 21 durch eine Zusatzluftvorrichtung 2k mit einem Leerlaufsteller 25 nach Art eines Bypasses
überbrückt. Eingangsseitig ist der Luftmengenmesser 23
an einen Lufteinlaß 26 angeschlossen.
Zur Steuerung der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ist ein Steuergerät 27 vorgesehen, das auf elektronische
Weise arbeitet. Eingänge des Steuergeräts 27 sind über die Leitung 28 mit dem Luftmengenmesser, über die
Leitung 29 mit dem Drosselklappenschalter und über weitere Leitungen 31 mit den übrigen üblichen Sensoren
verbunden. Als Ausgangsleitungen des Steuergeräts 27 sind in Figur 1 eine Verbindungsleitung 32 zum Leerlaufsteller 25, eine Leitung 33 zur ersten Ventilgruppe l6
und eine Leitung 3^ zur zweiten Ventilgruppe 17, eine
Leitung 35 zur Pumpe 19 und eine Leitung 36 zur Zündvorrichtung
18.
a*
Das Steuergerät 27 und seine Bausteine sind in Figur 2 gezeigt. Außer dem Luftmengenmesser 23 sind noch ein
Drehzahlsensor 37» der die Maschinendrehzahl mißt, und ein Temperatursensor 38, der die Maschinentemperatur
mißt, vorgesehen. Die Maschinenlast ermittelt eine Meßvorrichtung 391 von der Eingänge mit dem Luftmengenmesser
23 und dem Drehzahlsensor 37 verbunden sind. Das Maschinenlastsignal aus der Meßvorrichtung 39 wird
einer Schwellwertabfragevorrichtung 4l zugeführt. Die
beiden Ausgänge der Schwellwertabfragevorrichtung 4l
sind mit zugehörigen zwei Eingängen einer Signalsperre 42 verbunden. Zwei Ausgänge der Signalsperre 42 führen
zu entsprechenden zwei Eingängen einer Abschaltvorrichtung 43.Der Abschaltvorrichtung 43 ist eine Umsteuervorrichtung
44 nachgeschaltet. Von der Umsteuervorrichtung 44 führen
entsprechende Steuerleitungen - für die Einspritzzeit zu der ersten Einspritzventilgruppe l6 der ersten
Zylindergruppe 12 und zu der zweiten Einspritzventilgruppe
17 der zweiten Zylindergruppe 13*
Weiter ist ein Zähler 45 vorgesehen, der eingangsseitig
mit dem Drehzahlsensor 37 und ausgangsseitig mit einem
Eingang der Umsteuervorrichtung 44 verbunden ist. Eine
Kraftstoffzumessungsvorrichtung 46 ist eingangsseitig an die Maschinenlast-Meßvorrichtung 39 und ausgangsseitig
an die Abschaltvorrichtung 43 angeschlossen. Das Steuergerät 27 umfaßt weiter 'eine Differenzbildungsvorrichtung
47, deren Steuereingang am Ausgang der Meßvorrichtung
39 für die Maschinenlast liegt. Ihr Ausgang ist mit einer Beschleunigungsabfragevorrichtung 48 verbunden.
Die Beschleunigungsabfragevorrichtung 48 weist eine Schwellencharakteristik auf. Zwei ihrer Ausgänge
sind entsprechenden Eingängen der Signalsperre 42
J 3 I JUO ö
verbunden· Ein einzelner Ausgang der Beschleunigungsabfragevorrichtung
48 ist an einen Eingang der Abschaltvorrichtung 43 angeschlossen. Eine Faktorbildevorrichtung
49 ist mit zwei ihrer Eingänge an zwei entsprechende Ausgänge der Signalsperre 42 und
ausgangsseitig an einen Eingang der Kraftstoffzumessungsvorrichtung
46 angeschlossen. Weiter ist eine Erkennungsvorrichtung 51 vorgesehen, von der ein
Eingang an den Ausgang der Faktorbildevorrichtung 49 und ein Ausgang an einen Eingang der Signalsperre 42
angeschlossen ist.
Eine Baugruppe 52 dient zum Bilden des Zündwinkels. Eine weitere Baugruppe 53 dient zur Leerlaufstabilisierung.
Beide Baugruppen 52, 53 umfassen - wie weiter unten noch ausgeführt wird - einen gemeinsamen Baustein 56.
In der Baugruppe 52 zur Zündwinkelbildung ist eine
Zündwinkelbildevorrichtung 54 enthalten, die eingangsseitig mit der Maschinenlast-Meßvorrichtung 39 und der
Drehzahl-Meßvorrichtung 37 verbunden ist und die ausgangsseitig an die Erkennungsvorrichtung 51 und an eine
Zündungsendstufe 55 angeschlossen ist. Die Baugruppe
zur Leerlaufstabilisierung umfaßt eine Leerlauf-Einstellvorrichtung
56 sowie eine Leerlauf-Schaltvorrichtung 57·
Die Leerlauf-Einstellvorrichtung 56 ist - wie oben schon
erwähnt - Bestandteil sowohl der Zündwinkelbildungsbaugruppe
52 als auch der LeerlaufStabilisierungsbaugruppe
53, einer ihrer Eingänge ist mit der Drehzahl-Meßvorrichtung 37, ein anderer ihrer Eingänge mit einem Ausgang
der Leerlauf-Schaltvorrichtung 57 und ihr Ausgang mit einem Eingang der Zündungsendstufe 55 verbunden. Die
Leerlauf-Schaltvorrichtung 57 liegt eingangsseitig an der Drehzahl-Meßvorrichtung 37 und der Temperatur-Meßvorrichtung
38 und ausgangsseitig an der Abschaltvorrichtung 43.
- 10 -
R.I 8 4 ö
Zwischen den Leerlaufsteller 25 und den im Steuergerät
27 üblicherweise vorhandenen Steuerwertgeber 58 für den Leerlaufsteller 25 ist eine Funktionsbildevorrichtung
geschaltet. Die Funktionsbildevorrichtung 59 liegt eingangsseitig, wie erwähnt, an einem Ausgang des Steuerwertgebers
58 und weiter an den beiden ebenfalls schon erwähnten Ausgängen der Signalsperre 42. Ausgangsseitig
liegt die Funktionsbildevorrichtung 59 an einem Eingang der Erkennungsvorrichtung 51 und - wie erwähnt - am
Eingang des Leerlaufstellers 25.
Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen
Mehrzylinder-Brennkraftmaschine beschrieben, wobei zur Erläuterung eine Reihe von Diagrammen mit herangezogen
wird.
Bei der erfindungsgemäßen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
erfolgen alle stationären Betriebszustände niederer Last, geringfügige Beschleunigungen bei niederer Last sowie
Verzögerungen, die von einem Bereich größerer Last ausgehen, im Dreizylinder-Betrieb. Mittlere und starke
Beschleunigungen sowie ein stationärer Betrieb bei größerer Last erfolgt beim geschilderten Ausführungsbeispiel im Sechszylinder-Betrieb.
Im folgenden werden für die Kennzeichnung der Umschaltrichtung bei der Zylinderumschaltung Indizes verwendet.
Der Index "56" beispielsweise bedeutet "Umschaltung vom Dreizylinderbetrieb ("3") auf Sechszylinderbetrieb ("6")".
Zur Umschaltung vom Dreizylinder-Betrieb auf den Sechszylinderbetrieb
wird zunächst eine drehzahlabhängige
- 10a -
I 0 UOO
A R.I
t ,,--Schwelle eingeführt. Im zugehörigen Diagramm in
Figur 3 ist in Abhängigkeit von der Drehzahl n, gemessen in Umdrehungen pro Minute, das Lastsignal t , gemessen
in Millisekunden, dargestellt. Die Bedeutung der drei Schwellen t , t g(n) und t g_(n) wird weiter unten
erläutert. Der zugehörige Baustein in Figur 2 ist die Schwellwertabfragevorrichtung 4l. Wird die Brennkraftmaschine
gerade im Dreizylinder-Betrieb gefahren und liegt das erfaßte Lastsignal t der Maschinenlast
unter der Schwelle t ,/-, so wird der Dreizylinder-
- 11 -
Betrieb beibehalten. Steigen die erfaßten t -Werte über
JLr
diese Schwelle an, so wird von der Schwellwertabfragevorrichtung
kl ein Umschaltsignal S_g abgegeben.
Weiter wird ein Beschleunigungskennfeld Δι „/· mit einer
Abhängigkeit vom Lastsignal t und der Drehzahl η eingeführt. Dies ist in Figur k graphisch dargestellt, die
zugehörige Baugruppe in Figur 2 ist die Differenzbildungsvorrichtung k7 und die ihr nachgeschaltete
Beschleunigungs-Abfragevorrichtung 48. Ist im Dreizylinder-Betrieb die erfaßte Laständerung At zwischen einer alten
Last und einer neuen Last größer als ein im Steuergerät 27 programmierter vorgegebener Vert At „-(n, t^. ) des
Kennfelds, so wird ebenfalls ein Umschaltsignal S„g
ausgelöst. In diesem Fall findet - wie weiter unten noch
ausgeführt wird - eine "sanfte" Umschaltung auf den Sechszylinder-Betrieb statt. Liegt jedoch die Laständerung
&tT mindestens um einen Wert At über den
Werten &tT „,- des Kennfelds, so ist eine starke Beschleunigung
gegeben. Dann wird nicht "sanft" umgeschaltet, es werden vielmehr die stationären Werte des
Zündwinkels (X und der Einspritzung t. beibehalten und
die zweite Zylindergruppe "hart" zugeschaltet. Bei einer Betätigung des gebräuchlichen Vollastkontakts wird in
gleicher Weise "hart" umgeschaltet.
Zur Umschaltung vom Sechszylinder-Betrieb auf den Dreizylinder-Betrieb wird mit Hilfe der Schwellwertabfragevorrichtung
-il ermittelt, ob im Sechszylinder-Betrieb mit geringen Laständerungen die erfaßten
t -Vierte unter eine Schwelle t /-„ absinken, fs wird
dann ein Umschaltsignal Sg- ausgelöst. Dies ist ebenfalls
in Figur 3 gezeigt.
- 12 -
!OUOO
- JA -
R. I
Weiter ist mit den Bausteinen der Differenzbübungsvorrichtung
-17 und Beschleunigungsabfragevorrichtung 48 ein Verzögerungskennfeld At.g.di, t ) vorgesehen - in
Figur 5 dargestellt -. Wenn im Sechszylinder-Betrieb
größere negative Werte als die im Kennfeld angegebenen negativen Werte fürzSt ,-_ auftreten, wird ein ümschaltsignal
S,-„ ausgelöst und auf Dreizylinder-Betrieb zurückgeschaltet
.
Um nun bei der Umschaltung von Dreizylinder-Betrieb auf
Sechszylinder-Betrieb nach der Auslösung des Umschaltsignals S-/- den Umschaltruck möglichst klein zu halten,
sind Maßnahmen zum "sanften" Umschalten vorgesehen. Sobald das Umschaltsignal S -und damit die Unischaltbedingung
vorliegt, wird zunächst im Dreizylinder-Betrieb für den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Lastsignal
(Füllungsgrad) t. auf das größtmögliche Drehmoment gesteuert.
Dazu wird von der stationären Anpassung über eine erste Zeitfunktion angefettet und gleichzeitig der
Zündwinkel auf den zugehörigen Zündbestwert gezogen. Dies geschieht mit Hilfe der Faktorbildevorrichtung 49
und der Zündwinkelbildevorrichtung 54.
Entsprechend Figur 6 wird in der Faktorbildevorrichtung 49 ein Korrekturfaktor F„,-,(n) und entsprechend Figur 7
in der Zündwinkelbildevorrichtung 54 ein additiver Korrekturzündwinkel &>-c(n) gebildet. Der gesamte Regelvorgang
dauert beim geschilderten Ausführungsbeispiel'
etwa eine Sekunde. Die von der Kraftstoffzumessungsvorrichtung
46 abgegebene Impulszeit wird damit im wesentlichen aus der von der Maschinenlast-Meßvorrichtung
39 gegebenen Zeit t , dem Anreicherungsfaktor Fv
aus dem λ-Kennfeld und dem Korrekturfaktor F_/-.,(n,t)
- 13 -
.18
aus Figur δ gebildet; · der von der Zündwinkelbildevorrichtung
5^ an die Zündungsendstufe 55
gelieferte Zündwinkelwert 0( bestimmt sich aus dem aus
dem Kennfeld gewonnenen Zündwinkelwert <X(n,t ) und dem
additiven Korrekturfaktor d( ^-(n,t) atis Figur 7·
Sobald die zum maximalen Drehmoment gehörenden Werte erreicht sind, wird die zweite Zylindergruppe zugeschaltet
und gleichzeitig der Zündwinkel auf einen sehr spaten Wert verstellt - dies ist in Figur 8 graphisch
dargestellt - und auf einen neuen Abmagerungsfaktor
?„r(-{.n) - wie in Figur 9 dargestellt - umgeschaltet.
Nach der Verstellung des Zündwinkels und des Korrekturfaktors wird anschließend über eine zweite Zeitfunktion
in etwa zwei bis vier Sekunden wieder auf eine stationäre Anpassung geregelt.
In den Figuren 6a und 7a sind die Werte des Korrekturfaktors
F und des additiven Zündwinkels « für verschiedene Maschinendrehzahlen angegeben. In den Figuren
6b und 7b sind diese Vierte in Abhängigkeit von der Zeit
dargestellt; im Zeitpunkt t = Is findet die Zuschaltung statt. In den Figuren 8 und 9 sind die Korrekturwerte
für verschiedene Maschinendrehzahlen nach der Umschaltung angegeben.
Eine Umschaltung vom Sechszylinder-Betrieb auf den Dreizylinder-Betrieb dann, wenn das Umschalt signal S^_
ausgelöst wurde, erfolgt ähnlich wie die Umschaltung vom Dreizylinder-Betrieb auf den Sechszylinder-Betrieb,
jedoch in umgekehrter Reihenfolge. Zunächst wird das Drehmoment über eine Zeitfunktion reduziert dadurch,
daß mit Hilfe eines Korrekturfaktors F.-^Cn) abgemagert
- It-
I OUOO
R.
und der Zündwinkel auf spät gezogen wird. Sobald die Werte für ein Drehmoment-Minimum erreicht sind, wird
die zweite Zylindergruppe abgeschaltet. Gleichzeitig wird über einen Korrekturfalctor F,-_..(n) angefettet
O J) J)
und ein additiver Korrekturwinkel 0(/-_(n) für den
Zündwinkel geliefert. Auch diese Korrekturgrößen werden wieder über eine Zeitfunktion bis zur stationären
Anpassung abgeregelt.
Zum Verhindern ungewollter Umschaltungen während der eben geschilderten laufenden Umschaltvorgänge ist die
Signalsperre 't2 vorgesehen. Unbeabsichtigte
Kückschaltvorgänge beispielsweise können durch Änderungen
der Stellung der Drosselklappe 21 und die dadurch verursachten Änderungen des Lastsignals tT auftreten, solche
JLr
Änderungen werden durch unbewußte Reaktionen des Fahrers
verursacht. Mit Hilfe der Signalsperre k2 werden die Signale der Umschaltbedingungen so lange unterdrückt,
bis ein stationärer Dreizylinder-Betrieb oder Sechszylinder-Betrieb erreicht ist. Nur dann, wenn der
Vollastschalter oder der Leerlaufschalter geschlossen
ist oder wenn,- wie oben schon geschildert, eine volle Beschleunigung oder eine volle Verzögerung gefordert
wird, wird direkt auf den stationären Sechszylinder-Betrieb öder Dreizylinder-Betrieb umgeschaltet.
Für den Fall, daß die Brennkraftmaschine über eine längere Zeit im Dreizylinder-Betrieb beispielsweise mit
der ersten Zylindergruppe 12 gefahren wird und die zweite Zylindergruppe 13 während dieser Zeit abgeschaltet
bleibt, kühlt die zweite Zylindergruppe 13 langsam ab, vor allem deshalb, weil Frischluft durchgepurnpt wird.
T,.*ird die zweite Zylinclergrunpe dann bei einem erneuten
Betrieb mit sechs Zylindern wieder eingeschaltet, muß
sie zunächst -warmlaufen und zeigt deshalb ein schlechtes
Laufverhalten. Eine bekannte Möglichkeit zum Vermeiden
dieses Nachteils ist, die abgeschaltete Zylindergruppe mit Abgas zu spülen. Dies bringt jedoch einen neuen
Nachteil mit sich, nämlich die Erfordernis eines aufwendigen Steuermechanismus und zusätzlicher Aggregate.
Bei der erfindungsgemäßen Steuerung der Zylinderabschaltung muß jedoch kein zusätzlicher Aufwand
betrieben werden. Die beiden Zylindergruppen 12, 13 ■werden abwechselnd abgeschaltet, ein zu starkes Abkühlen
wird dadurch vermieden. Vorteilhaft ist außerdem, daß durch das abwechslungsweise Abschalten die
beiden Zylindergruppen gleichmäßig abgenützt werden.
Ein problemloses Wechseln der abgeschalteten Zylindergruppe wäre beispielsweise nach jedem Rückschaltvorgang
S/-_ möglich nach folgendem Schema:
- geringe Last, Dreizylinder-Betrieb, erste Griippe 12
(oder zweite Gruppe 13) eingeschaltet,
- hohe Last, Sechszylinder-Betrieb, erste Gruppe 12 und zweite Gruppe 13 eingeschaltet,
- geringe Last, Dreizylinder-Betrieb, zweite Gruppe 13 (oder erste Gruppe 12) eingeschaltet.
Dieses Schema kann ohne weiteres dann angewendet werden, wenn bei häufigen Lastwechseln auch häufig aus dem
Dreizylinder-ßetrieb in den Sechszylinder-Betrieb umgeschaltet wird und umgekehrt. Dann tritt kein stärkerer
Ruck oder ein schlechteres Abgas- oder Verbrauchsverhalten auf.
- 16 -
JJ I JUJO
->β - R
Nach einem längeren Dreizylinder-Betrieb, also bei geringer Last und bei kleinen Laständerungen, wäre
das Umschalten aber als stärkerer Ruck spürbar. Außerdem würden durch zu häufiges Umschalten die Abgaswerte
verschlechtert werden. Die Erfindung geht daher einen Schritt weiter, wie im folgenden beschrieben wird.
Es werden drei Umschaltbedingungen eingeführt, die teilweise voneinander abhängig sind:
- eine Umschaltung von einer Zylindergruppe auf eine
andere Zylindergruppe erfolgt bei Lastwechsel,
- eine Umschaltung erfolgt nicht vor Ablauf einer vorbestimmten ersten Zahl von Maschinenumdrehungen,
- eine Umschaltung erfolgt spätestens dann, wenn eine vorbestimmte zweite, größere, Zahl von Maschinenumdrehungen
vorliegt.
Wegen der ersten Wechselbedingung erfolgt der Zylindergruppenwechsel
mit dem zugehörigen leichten Ruck nur dann, wenn ohnehin eine Drehmomentänderung gewünscht
ist. Der Ruck ist dadurch nicht weiter spürbar. Damit der Wechsel nicht zu häufig erfolgt, wird nach einem
vorangegangenen Umschaltvorgang erst eine bestimmte Anzahl von Maschinenumdrehungen abgewartet, bevor der
nächste Wechsel zugelassen wird. Als günstig hat sich dafür eine Zahl von fünfhundert bis tausend Umdrehungen
herausgestellt. Die erfolgten Maschinenumdrehungen sind leichter zu überwachen als eine vorgegebene Zeitspanne.
Außerdem bestimmt die der Umdrehungszahl proportionale Zahl der Durchpumpvorgänge näherungsweise die Abkühlung
- 17 -
- yr -
R.
der abgeschalteten Zylindergruppe. Schließlich ist eine
Steuerung mit einem Umdrehungszähler einfacher zu realisieren. Verwirklicht ist dies im wesentlichen mit
den schon beschriebenen Bausteinen Drehzahlsensor 37, Zähler 4 5 und Umsteuervorrichtung kk.
Das Leerlaufverhalten ist ein weiteres Charakteristikum
für eine Brennkraftmaschine. Im Dreizylinder-Betrieb
sind die Leerlaufeigenschaften einer Brennkraftmaschine
üblicherweise ungünstiger als im Sechszylinder-Betrieb. Eine Leerlaufdrehzahlregelung, die über ein Stellglied
die Leerlaufluftmenge im Dreizylinder-Betrieb regelt,
kann zwar für eine Konstanz der Leerlaufdrehzahl sorgen,
sie erfördert jedoch einen erheblichen Aufwand an Zusatzaggregaten
und ein Steuergerät. Im erfindungsgemäßen Zylinderabschaltsystem ist dagegen eine Leerlaufdrehzahlstabilisierung
ohne Zusatzaggregate mit nur geringem Programmaufwand möglich. Die Leerlaufdrehzahlstabilisierung
ist mit der in Figur 2 skizzierten Leerlaufstabilisierungs-Baugruppe 53 mit der Leerlauf-Einstellvorrichtung
56 und der Leerlauf-Schaltvorrichtung 57 verwirklicht.
In Figur 10 ist skizziert, wie eine Leerlaufdrehzahl-Stabilisierung
bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Drehzahl von achthundert
Umdrehungen in der Minute und eine zugehörige Leerlaufl-uftmenge von 23m /h für eine der Zylindergruppen
dargestellt. Zunächst soll Dreizylinder-Betrieb vorliegen.
In dieser einfachsten Version ist die Zusatzluftvorrichtung
24, die als Bypaß zur Drosselklappe wirkt - wie in Figur 1 dargestellt -, ein Zusatzluftschieber.
Das bedeutet, daß die Leerlaufdrehzahl nicht durch Füllungsregelung vom Steuergerät stabilisiert wird. Die zweite
Zylindergruppe läuft
- 18 -
·". :"":■: ·*."· "l: JJ I JU Jö
184
leer mit. Die vom Luftmengenmesser 23 gemessene Luftmengs
ist daher doppelt so groß wie die von der in Betrieb befindlichen Dreizylinder-Gruppe benötigte
Luft. Der Verlauf der luftgesanitmenge ist in Figur
10a, der jeweilige Verlauf für die beiden Zylindergruppen in Figur ICb und 10c dargestellt.
Sinkt nun die Drehzahl η durch eine zunehmende 3elasttmg
der Maschine ab, so wird der Zündwinkel Ct, „
über eine im Steuergerät 27 mit Hilfe der Zündwinkelbildevorrichtung 5^ programmierte Drehzahlkennlinie
für den Jreizylinder-Üetrieb auf einen früheren viert gezogen. Dies ist in Figur 1Oe gezeigt. Das Drehmoment
Mn nimmt dann zu. Die Drehmomentzunähme ist
in Figur 1Od skizziert. Durch die Drehmomentzunähme
erfolgt damit zunächst eine Stabilisierung im Dreizylinder-Betrieb .
Steigt die Belastung noch weiter an und sinkt die Drehzahl dadurch unter einen vorgegebenen Wert n.mr ab, so
wird die zweite Zylindergruppe zugeschaltet und gleichzeitig :ier Zündwinkel auf einen spaten Wert <m. r zurückgenommen. Dies ist wieder in Figur 1Oe gezeigt.
Sinkt die Maschinendrehzahl infolge einer weiter zunehmenden
Belastung noch mehr ab, wird der Zündwinkel
ex ,- wieder in dichtung auf einen früheren Vert verstellt.
Dadurch steigt das Maschinen-Drehmoment - in Figur 1Od skizziert - noch weiter an. Je größer die
Drehmomentzunähme im Vergleich zur Drehzahlabnahme ist,
desto stärker ist die Stabilisierungswirkung.
- 19 -
SB
- y$ - R
Nimmt die Maschinenbelastung nun wieder ab, so steigt die Drehzahl zunächst im Sechszylinder-Betrieb an.
Wenn die Drehzahl über einen vorgegebenen Wert ng„
- der größer ist als der oben erwähnte Umschalt-Drehzahlwert n_/- - an, so wird die zweite Zylindergrxippe
wieder abgeschaltet und gleichzeitig der Zündwinkel auf einen frühen Wert verstellt. Bei weiter abnehmender
Drehzahl wird der Zündwinkel kontinuierlich in Richtung auf spätere Werte geschoben.
In den Figuren 1Od und 1Oe ist ein Bereich A für den Dreizylinder-Betrieb, ein Bereich B für den Sechszylinder-Betrieb
und ein Hysteresebereich C angegeben. Im Hysteresebereich C findet entweder ein Dreizylinder-Betrieb
oder ein Sechszylinder-Betrieb statt, je nachdem ob die Maschine in diesen Bereich von höheren oder von
niedrigeren Drehzahlen gelangt. Durch das Hystereseverhalten wird ein dauerndes Umschalten vom Dreizylinderauf
Sechsylinder-Betrieb und umgekehrt vermieden. Durch das Zuschalten der zweiten Zylindergruppe wird ein
wesentlich stärkerer Stabilisierungseffekt erzielt als bei der Anwendung der üblichen negativen Zündwinkelkennlinie
im Sechszylinder-Betrieb.
Die weiter oben schon erwähnte Tatsache, daß die vom Luftmengenmesser 23 gemessene Luftmenge für den Dreizylinder-Betrieb
im Verhältnis gesehen doppelt so groß ist wie die zugehörige Luftmenge im herkömmlichen
Sechszylinder—Betrieb, ist ein weiterer Vorteil. Das
Steuergerät 27 arbeitet aus diesem Grund bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit höherer
Genauigkeit als bisher üblich. Auch Übergangswiderstände in den Zuleitungen zum Luftmengenmesser 23 wirken sich
weniger aus.
- 20 -
I OUOO
τ?
• Der Warmlauf der Brennkraftmaschine soll grundsätzlich
im Sechszylinder-Betrieb erfolgen. Um die Leerlaufdrehzahl
trotzdem im gewünschten Bereich zu halten, sie also auf zu hohe Werte ansteigen zu lassen, wird hier
der Zündwinkel nach spät gezogen. Oberhalb einer vorgegebenen Schwelle der mit Hilfe der Temperaturmeßvorrichtung
58 gemessenen Maschinentemperatur wird vom Sechszylinder-Betrieb auf Dreizylinder-Betrieb
umgeschaltet und gleichzeitig der Zündwinkel auf einen frühen Wert verstellt. Erreicht die Maschinentemperatur'
ihren Sollwert, wird der Zündwinkel auf die aus Figur 1Oe entnehmbaren Werte eingestellt.
Zusätzlich zu oder anstatt der oben beschriebenen Leerlaufstabilisierung über eine Zündwinkelverstellung
ist bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eine
Leerlaufregelung über die Zusatzluftvorrichtung 2k
und den Leerlaufsteller 25 möglich. Man bezeichnet dies
als Füllungsregelung. Das Warmlaufen der Maschine erfolgt dann wegen des frühen Zündwinkels bei einem
besseren Wirkungsgrad. Bei der betriebswarmen Maschine wird eine bessere LeerlaufStabilität bei
günstigen Abgaswerten erreicht. Besonders günstige Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine ergeben
sich dann, wenn zusätzlich zur Leerlaufregelung über die Füllungssteuerung unterhalb der Leerlaufsolldrehzahl
die oben zu Figur 10 schon beschriebene Leerlaufstabilisierung über den Zündwinkel eingesetzt
wird.
Die Füllungssteuerung durch eine Steuerung der Zusatzluft mit Hilfe der Zusatzluftvorrichtung 2k kann bei
der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in günstiger
Weise auch bei der Umschaltung vom Dreizylinder-Betrieb
- 21 -
.1
auf den Sechszylinder-Betrieb und umgekehrt verwendet ■werden. Die Zusatzluft wird dazu im Augenblick des
Umschaltens entsprechend gesteuert, anschließend wird der Zündwinkel ausgeregelt. Mit diesen Maßnahmen
ergibt sich ein weiterer Umschaltkomfort durch eine weitere Verminderung des Umschaltrucks und durch eine
zeitliche Dehnung des Umschaltvorgangs. Außerdem können der Wirkungsgrad und das Abgasverhalten weiter
verbessert werden. Die Funktion im einzelnen wird im folgenden beschrieben.
Bei der Zuschaltung der zweiten Zylindergruppe \iird
nach dem Vorliegen des Umschaltsignals S_.- zunächst
die Zusatzluftmenge vom bei Teillast noch gegebenen kleinen Wert hl, nach einer vorgegebenen Zeitfunktion
jn_ „ allmählich auf einen Größtwert itl. auf geregelt.
i_/_2 *-* max
Dies ist in Figur 11 graphisch dargestellt. Ist dieser Maximalwert erreicht, so wird im Zeitpunkt X-./- die
zweite Zylindergruppe zugeschaltet und gleichzeitig die Zusatzluftmenge schlagartig auf einen Kleinstwert
m_ . verringert. Anschließend wird nach einer neuen
L mm
Zeitfunktion HL ^ wieder auf den Zusatzluftwert mT
aufgeregelt.
In Figur 12 ist die Umschaltung vom Sechszylinder-Betrieb
auf den Dreizylinder-Betrieb graphisch skizziert. Der Umschaltvorgang erfolgt ähnlich wie
bei der Umschaltung von drei Zylindern auf sechs Zylinder, nur in der umgekehrten Reihenfolge. Nach
dem Vorliegen des Umschalt signals Sf--_ wird vom
Zusatzluftwert m die Teillast ausgehend bis auf den
Minimalwert m . abgeregelt, bei der Umschaltung
Lj mm
zum Zeitpunkt X,-„ wird die Zusatzluftmenge schlagartig
— 22 —
J 3
3o
I Xi ,ν a
R,
auf einen Höchstwert m_ erhöht und anschließend
L max
allmählich wieder auf den Teillast-Zusatzluftwert iL.
abgeregelt.
Es ist auch denkbar, daß die Steuerung der Zusatzluftmenge
so erfolgt, daß im Dreizylinder-Betrieb bei geöffneter
Drosselklappe (Leerlaufschalter nicht geschlossen) die Zusatzluftvorrichtung 24 immer maximal
geöffnet ist und sie im Sechszylinder-Betrieb immer auf minimaler Öffnung bleibt. Dadurch entfallen die
Auf- und Abregelfunktionen für den Stationärbetrieb und es wird nur noch umgeschaltet.
Die Füllungsgradsteuerung wird verwirklicht im wesentlichen
mit drei Bausteinen, die in Figur 2 gezeigt sind. Es handelt sich um den Steuerwertgeber 58, die Funktionsbildevorrichtung
59 und den Leerlaufsteller 25 für die Zusatzluftvorrichtung 24. Zur Ansteuerung des Leerlaufstellers
25 wird üblicherweise eine Art Rechteckgenerator mit dem Tastverhältnis τ verwendet. Die
Zusatzluftmenge Sl. ist dann proportional dem Tastverhältnis
T . Die Funktionsbildevorrichtung 59 liefert die in den Figuren 11 und 12 dargestellten Steuerwerte
für die entsprechende Änderung des Tastverhältnisses T und damit der Zusatzluftmenge itl bei der Zylinderumschaltung.
Bei der Normalfunktion der Leerlauffüllungsregelung werden natürlich entsprechend dem Luftbedarf
andere Tastverhältnisse t erzeugt.
Im Ausführungsbeispiel ist eine Brennkraftmaschine mit
Benzineinspritzung als Ausführungsbeispiel gewählt, die Erfindung ist jedoch im Prinzip auch für Anlagen
vom Vergasertyp geeignet, falls eine Vorrichtung
- 23 -
I OUOO
besteht, für eine Zylindergruppe den Kraftstoff abzuschalten.
Weiterhin ist im Ausführungsbeispiel die Luftmenge als Lastsignal t, verwendet, es können jedoch ebenso
beliebig andere Lastsignale t, , beispielsweise der
Unterdruck oder die Drosselklappenstellung, verwendet
werden.
Claims (1)
18 4 81
28. Januar 1933 ch/dö
ROBERT BOSCH GWBH, 7COO STUTTGART 1
Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit abschaltbaren
Zylindergruppen
Ansprüche
l.J Mehrzylinder-Brennkraf tmaschine , insbesondere für
Kräftfahrzeuge, mit einer Mehrzahl von Zylindergruppen
(12, 13) mit mindestens je einem Zylinder, bei der wenigstens eine Zylindergruppe in Abhängigkeit von
mindestens einem Betriebsparameter abschaltbar ist, die eine elektrisch steuerbare Abschaltvorrichtung
(43) zum Abschalten dieser Gruppe, Überwachungsmittel
zum Überwachen der Betriebsparameter und von den
Überwachungsmitteln "steuerbare Steuermittel zum
Betätigen der Abschaltvorrichtung (^5) in Abhängigkeit
von den Betriebsparametern und zum Betreiben der Zylinder umfaßt und bei der als uberwachungsmittel
eine Vorrichtung zum Messen der liaschinenlast (39),
vorzugsweise mit einem Luftmengenmesser (23) und einer Vorrichtung zum Messen der Maschinendrehzahl
(37), und als Steuermittel eine Zündwinkelverstellvorrichtung (55) und eine Kraftstoffzumessungs-
— 1J —
\J O \J
vorrichtung (46) und gegebenenfalls ein Leerlaufsteller (24, 25) mit verwendet sind, dadurch
gekennzeichnet , daß als ein Steuermittel eine der Abschaltvorrichtung (43) nachgeschaltete
Umsteuervorrichtung (44) zum Auswählen einer abzuschaltenden ZyIIndergruppe (12, 13) vorgesehen
ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umsteuervorrichtung (44) eingangsseitig mit der Abschaltvorrichtung (43)
und ausgangsseitig mit den Zylindergruppen (12, 13) verbunden ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein eingangsseitig mit dem Drehzahlmesser (37) verbundener Zähler (45) zum Zählen
der Umdrehungen der Maschine vorgesehen und die Umsteuervorrichtung (44) durch das Ausgangssignal
des Zählers (45) mit steuerbar ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zähler (45) zur Abgabe eines Steuersignals nach einer vorbestimmbaren Zahl von
Maschinenumdrehungen vorgesehen ist.
5♦ Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Steuermittel eine eingangsseitig mit der liaschinenlast-Meßvorrichtung
(39) verbundene Schwell-wertabfragevorrichtung
(4l) zum feststellen der Lage der Motorlast über/unter einem vorbestimmten '',-,''ert
vorgesehen ist.
18481
.18
6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Steuermittel eine eingangsseitig mit der Maschinenlast-Meßvorrichtung
(39) verbundene Differenzbildungs-Vorrichtung (47) zum Bilden der Differenz zweier
aufeinanderfolgender Lastsignale vorgesehen ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Steuermittel eine von
der Differenzbildungs-Vorrichtung (47) gesteuerte
Beschleunigungsabfrage-Vorrichtung (48) mit Schwellencharakteristik zum Erfassen so-wohl der i-'ifferenz
der Last als auch der Drehzahl vorgesehen und ein Ausgang der Differenzbildungs-Vorrichtung (47) mit
einem Eingang der Abschaltvorrichtung (43) verbunden ist.
S. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß als ein Steuermittel
eine ,Verhinderungsvorrichtung (42) vorgesehen und die Verhinderungsvorrichtung (42) eingangsseitig
mit Ausgängen der Schwellwertabfragevorrichtung (4l) und mit Ausgängen der Seschleunigungs
abfragevorrichtung (48) und ausgangsseitig mit der Abschaltvorrichtung (43) verbunden ist.
9. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumessungsvorrichtung
(46) eingangsseitig mit der Maschinenlast-Meßvorrichtung (39) und ausgangsseitig
mit. der Abschaltvorrichtung (45) verbunden und durch wenigstens einen weiteren Parameter (Funktionsbildevorrichtung 49) ist.
-Z1- R
•18481
10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8
oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß als ein Steuermittel eine Zündivinkelbildevorrichtung (54) zum
Bilden einer Regelfunktion für einen zeitabhängigen Zünd-winkel vorgesehen und die Zündwinlcelbildevorriclitung
(54) eingangsseitig mit der Maschinenlast -Wellvorrichtung (59) ι mit der Drehzahl-Meßvorrichtung
(37) und mit Ausgängen der Verhinderungsvorrichtung (i2) und ausgangsseitig mit der Zündwinkelverstellvorrichtung
(55) verbunden ist.
11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Steuermittel eine Faktorbildevorrichtung (49) zum Bilden
eines Korrekturfaktors vorgesehen und die Faktorbildevorrichtung
(49) eingangsseitig mit Ausgängen der Verhinderungsvorrichtung (42) und ausgangsseitig
mit einem Eingang der Kraftstoffzumessungsvorrichtung
(46) verbunden ist.
12· Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Erkennungsvorrichtung (51) zum Erkennen der Beendigung der Regelfunktion vorgesehen
und die Erkennungsvorrichtung (51) eingangsseitig an einen Ausgang der Zündivinkelbildevorrichtung
(5i) und einen Ausgang der Faktorbildevorrichtung (49)
und ausgangsseitig an einen Eingang der Verhinderungsvorrichtung (42) angeschlossen ist.
13. Drennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Steuergerät zur Leerlaufstabilisierung eine Leerlaufiünstellvorrichtung
(5ö) und eine Leerlauf-Schalt-
— 5 —
- 5 - a. 1
vorrichtung (57) mit Hystereseverhalten vorgesehen sind und die Leerlauf-Schaltvorrichtung (57) eingangsseitig
mit der Drehzahl-Heßvorrichtung (57) und ausgangsseitig mit der Leerlauf-Einstellvorrichtung
(56) und der Abschaltvorrichtung (^3) und die Leerlauf-Einstellvorrichtung
(56) ausgangsseitig mit der Zündwinkel-Verstellvorrichtung (55) verbunden ist.
lk. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13 mit einer
Temperaturmeßvorrichtung (5ö) zum Messen der Maschinentemperatur,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang der Leerlauf-Schaltvorrichtung (57) an die Temperaturmeßvorrichtung
(38) angeschlossen ist.
15· Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche ü
bis lk, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Steviergerat
zur Steuerung des Füllgrads zwischen den Leerlaufsteller (25) und den zugehörigen Steuerwertgeber
(58) für die Leerlaufeinstellung eine Funktionsbildevorrichtung
(59) geschaltet ist und die Funktionsbildevorrichtung (59) durch die Verhinderungsvorrichtung
mit steuerbar ist.
Ιο. Brennkraftmaschine nach Anspruch 151 dadurch
gekennzeichnet, daß ein Ausgang der Funktionsbildevorrichtung (59) mit einem Eingang der Srkennungsvorrichtung
(51) verbunden ist.
17. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß als Einspritzventile (Io,
17) hochohmige Ventile verwendet sind.
OO ι ο υ ο υ
18
l8. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Drosselklappe (21) verwendet ist.
19· Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein
einziger Luftmengenmesser (23) verwendet ist.
20. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit einer Mehrzahl von Zylindergruppen
(12, 13) mit mindestens je einem Zylinder, bei der wenigstens eine Zylindergruppe in Abhängigkeit
von mindestens einem Detriebsparametsr abgeschaltet
wird, die eine elektrisch gesteuerte Abschaltvorrichtung (''i"?) zum Abschalten dieser Gruppe, Überwachungsmittel
zum Überwachen der Betriebsparameter und von den Überwachungsrnitteln gesteuerte Steuermittel zum
Betatigen der Abschaltvorrichtung (^3) in Abhängigkeit
von den Betriebsparametern und zum Betreiben der Zylinder umfaßt und bei der als Überwachungsmittel
eine Vorrichtung zum Messen der Maschinenlast tr (39)» vorzugsweise mit einem Luftmengenmesser (23) und
einer Vorrichtung zum Messen der Maschinendrehzahl η (57)» und als Steuermittel eine ZündwinkelverStellvorrichtung
(55) und eine Xraftstoffzumessungsvorrichtung
(■ib) und gegebenenfalls ein Leerlaufsteller (2±, 25) mit verwendet werden, dadurch
gekennzeichnet , daß eine von der Maschinenlast t von der Maschinendrehzahl n.
abhängige Schwelle t ς vorgesehen wird und wenigstens
eine Zylindergruppe (12, 13) abhängig vom überschreiten
der unteren (t .- ) Schwelle zugeschaltet wird.
21. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Maschinenlast t
von der Maschinendrehzahl η abhängige weitere Schwelle t ,-_ vorgesehen wird, die Schwelle t g_
über der Schwelle t_„g liegt und wenigstens eine
Zylindergruppe (12, 13) abhängig vom Unterschreiten
der oberen (t /■_) Schwelle abgeschaltet wird.
22. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Maschinenlast &tr erfaßt, ein von der Maschinenlast
JLi
tT (39) und der Maschinendrehzahl η (37) abhängiges
Beschleunigungskennfeld vorgesehen und bei einer
Laständerung, deren Wert größer als einer der vorgegebenen Werte Δΐγ _,-, At./-- ist, umgeschaltet
wird.
23« Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einleiten
der Zuschaltung abhängig von der Maschinenlast t_ und der Maschinendrehzahl η ein Anreicherungs·
Lj
korrekturfaktor F_£_zum Anfetten und ein Zündwinkelfaktor
o<,/- zum Frühziehen gebildet und abhängig von
der Zeit so verändert werden, daß innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein maximales Drehmoment
erzeugt wird.
2k. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche
bis 23» dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einleiten der Abschaltung abhängig von der Maschinenlast t
Lj
und der Maschinendrehzahl η ein Abmagerungsfaktor
F,- -zum/Spätziehen gebildet und abhängig von der
Zeit so verändert werden, daß innerhalb einer Vorgegebenen Zeitspanne ein minimales Drehmoment erzeugt
wird.
/Abmagern und ein Zlindwi nkel korrekturf aktor Uc^
— 8 —
OUOO
R18
25· Brennkraftmaschine nach Anspruch 23» dadurch
gekennzeichnet, daß erst nach dem Erreichen des maximalen Drehmoments die weitere Zylindergruppe
(12, 13) zugeschaltet und gleichzeitig ein Zündwinkel auf einen spaten Wert &*/- verstellt und
auf einen Abmagerungsfaktor F-,cc umgeschaltet wird
und sodann durch Abregein der Korrekturgrößen F, (X. innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne die Betriebswert
e auf stationäre Werte angepaßt werden·
26. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2^, dadurch
gekennzeichnet, daß erst nach dem Erreichen des minimalen Drehmoments die weitere Zylindergruppe
(12, 13) abgeschaltet und gleichzeitig der Zündwinkel auf einen frühen Wert K, umgeschaltet wird
und sodann durch Aufregeln der Korrekturgrößen F,o<
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne die Betriebswerte auf stationäre Werte angepaßt werden.
27. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche
bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verhindern ■ ungewollter Umschaltungen während des eingeleiteten
Umschaltvorgangs die Weiterleitung eines der eine Umschaltung auslösenden Signal S_^, S/-_ unterbrochen
wird.
28. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche
bis 27 mit einem Vollastschalter, dadurch gekennzeichnet,
daß ein direktes Zuschalten in den stationären Betrieb mit maximaler Zylinderzahl
unabhängig von sonstigen Bedingungen dann erfolgt, wenn der Vollastschalter geschlossen wird.
29· Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 20 bis 28 mit einem Leerlaufschalter, dadurch gekennzeichnet,
daß ein direktes Abschalten mindestens einer Zylindergruppe in den stationären Betrieb
unabhängig von sonstigen Bedingungen dann erfolgt, wenn der Leerlaufschalter geschlossen wird.
30. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 22 bis 291 dadurch gekennzeichnet, daß ein direktes
Zuschalten dann erfolgt, wenn die Last änderung Lt^-
über den maximalen Werten des Beschleunigungskennfeldes liegt.
31. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein direktes
Abschalten dann erfolgt, wenn die Laständerung At^. _g
unter den minimalen Werten des Beschleunigungskennfelds
liegt.
32. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 20
bis 31» dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn nicht
alle Gruppen (12, 13) in Betrieb sind, durch eine Umschaltung der Gruppen die in Betrieb befindlichen
Gruppen nach einem Eintreten wenigstens einer vorgegebenen Bedingung (At , N-_) gewechselt werden.
33· Brennkraftmaschine nach Anspruch 32, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umschaltung bei einem Lastwechsel AtT vorbestimmter Mindestgröße durchgeführt
wird.
3^. Brennkraftmaschine nach Anspruch 33» dadurch
gekennzeichnet, daß die Umdrehungen N der Maschine gezählt werden und die Umschaltung erst dann durchgeführt
wird, wenn seit einem vorangegangenen Lastwechsel &tT eine vorbestimmte Zahl von Umdrehungen
N„_ erfolgt ist.
- 10 -
oo ι ο υ ο υ
35· Brennkraftmaschine nach Anspruch 33 oder 3^t,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung nach Ablauf einer vorbestimmten Zahl von Umdrehungen
N_„ zwangsläufig durchgeführt wird, wenn kein
•18 4 81
Lastwechsel A^T eingetreten ist.
56. Drennkraftmaschine nach einem der Ansprüche
bis 351 dadurch gekennzeichnet, daß zur Leerlaufstabilisierung
im Betrieb mit einer abgeschalteten weiteren Gruppe (l2, 13) bei fallender Drehzahl η
der Zündwinkel o( „ auf einen früheren Wert gezogen
und so das von der Maschine gelieferte Drehmoment erhöht wird.
37· Drennkraftmaschine nach Anspruch 36, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Unterschreiten einer vor- · bestimmten Drehzahl n„/- eine weitere Zylinder gruppe
(13, 12) zugeschaltet wird und gleichzeitig der Zündwinkel OC r so weit zurückgenommen wird, daß nach
dem Zuschalten von der Maschine ein im wesentlichen gleiches Drehmoment wie vor dem Ztischalten geliefert
wird.
3O. Drennkraftmaschine nach Anspruch 37, dadurch
gekennzeichnet, daß bei weiterm Fallen der Drehzahl η der Zündwinkel C<
^ wieder auf einen früheren Wert gebracht wird.
39· Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche
bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leerlaufstabilisierung
im Betrieb mit einer zugeschalteten weiteren Grupne (12, 13) bei steigender .-Drehzahl η
- 11 -
der Zündwinkel W1 ,- auf einen späteren Wert gezogen
und so das von der Maschine gelieferte Drehmoment vermindert wird.
^O. Brennkraftmaschine nach Anspruch 39» dadurch
gekennzeichnet, daß beim Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl ng, eine Zylindergruppe (I3i 12)
abgeschaltet und gleichzeitig der Zündwinkel #. so weit vorgestellt wird, daß nach dem Abschalten
von der Maschine ein im wesentlichen gleiches Drehmoment wie vor dem Abschalten geliefert wird.
kl. Brennkraftmaschine nach Anspruch ^0, dadurch
gekennzeichnet, daß bei weiterem Ansteigen der Drehzahl η der Zündwinkel (X _ wieder auf einen
n3
späteren Wert gezogen wird.
k2. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche
bis 4l, dadurch gekennzeichnet, daß bei noch kalter Maschine zum Warmlaufen alle ZyIIndergruppen (12, 13)
eingeschaltet werden und erst beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur T, wenigstens eine Gruppe
abgeschaltet wird.
^3· Brennkraftmaschine nach Anspruch ^2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leerlaufdrehzahl bei noch kalter Maschine durch eine Verstellung des Zündwinkels
(X7 auf einen spaten Wert im gewünschten Bereich
gehalten wird.
kk. Brennkraftmaschine nach Anspruch h.2. oder 43,
dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschalten zunächst der Zündwinkel (X auf einen früheren Wert gestellt und
- 12 -
I O U OO
•184
mit weiter zunehmender Maschinentemperatur T auf einen späteren Wert CX _ zurückgenommen wird.
k$. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche k2
bis kk mit einem Leerlaufsteller (25)f dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich die Leerlaufstabilisierung
durch eine Steuerung der Menge Q der Zusatzluft mit Hilfe des Leerlaufstellers (25) durchgeführt wird.
k6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 20
bis kj mit einem Leerlaufsteller (25)» dadurch
gekennzeichnet, daß zum Verringern des Schaltrucks bei der Umschaltung der Zylindergruppen (12, 13) die
Menge Q der Zusatzluft mit Hilfe des Leerlaufstellers (25) gesteuert wird und gegebenenfalls parallel dazu
die Regelung des Zündwinkels (X und des Füllungsgrads tT durchgeführt wird.
47. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4fc6, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Zuschalten einer weiteren Zylindergruppe (12, I3) zum Einleiten und Durchführen
des Umschaltvorgangs zunächst die Zusatzluftmenge bei Teillast nach einer ansteigenden Zeitfunktion
SL _ allmählich auf einen Größtwert m_
l3 L max
erhöht wird, nach erreichen dieses Größenwerts die weitere Zylindergruppe (12, 13) zugeschaltet und
gleichzeitig die Zusatzluftmenge auf einen Kleinstwert
m_ . gesteuert und schließlich nach einer L mm
schwächer ansteigenden Zeitfunktion hL r auf den für
den neuen Betriebszustand erforderlichen Wert der Zusatzluftmenge gesteuert wird.
- 13 -
48. Brennkraftmaschine nach Anspruch 46 oder 47»
dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschalten einer weiteren Zylindergruppe (12, 13) zum Einleiten und
Durchführen des Umschaltvorgangs zunächst die Zusatzluftmenge bei Teillast nach einer abfallenden Zeitfunktion
ml c allmählich auf einen Kleinstwert m_
Lib L mxn
vermindert, nach Erreichen dieses Kleinstwerts die weitere Zylindergruppe (12, 13) abgeschaltet und
gleichzeitig die Zusatzluftmenge auf einen Größtwert hl, gebracht und schließlich nach einer
M max ö
M max ö
stärker abfallenden Zeitfunktion ro_ _ auf den für den
neuen Betriebszustand erforderlichen Wert der Zusatzluftmenge
gesteuert wird.
49. Brennkraftmaschine nach Anspruch 46 mit zwei Zylindergruppen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusatzluftmenge im Betrieb mit beiden Zylindergruppen
auf ihren maximalen Wert gestellt wird.
50. Brennkraftmaschine nach Anspruch 46 mit zwei Zylindergruppen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusatzluftmenge im Betrieb mit nur einer Zylindergruppe
auf ihren minimalen Wert gestellt wird.
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