DE3319025A1

DE3319025A1 - Verfahren und vorrichtung zur begrenzung der drehzahl von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3319025A1
Application number: DE19833319025
Authority: DE
Inventors: Gustav 7057 Winnenden Virgilio; Hugo 7141 Oberriexingen Weller; Martin Dipl.-Ing. Dr. 7141 Schwieberdingen Zechnall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-05-26
Filing date: 1983-05-26
Publication date: 1984-11-29
Also published as: DE3319025C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Begrenzung der
Drehzahl von Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Begrenzung der Drehzahl von Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung nach der Gattung des Hauptanspruchs sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Aus der DE-PS 20 27 453 ist schon eine solche Vorrichtung bekannt, bei der bei Erreichen einer maximal zulässigen Grenzdrehzahl der Zündzeitpunkt zum Erreichen einer schnellen Drehzahlbegrenzung verstellt und gleichzeitig ein Eingriff in die Gemischbildung vorgenommen wird, um die einsetzende Erhitzung des Motors zu verhindern.
Dabei muß zur Erzielung einer sicheren und ausreichenden Wirkung die Zündzeitpunktverstellung so groß gewählt werden, daß sich eine Beeinträchtigung des Fahrkomforts durch eine ruckartige Reduzierung des Drehmoments ergibt.
Weiterhin ist aus der DE-PS 27 o8 114 eine Drehzahlbegrenzungsvorrichtung bekannt, die ausschließlich auf die Zündung einwirkt, indem zur Erreichung eines höheren Fahrkomforts bei einer ersten Grenzdrehzahl einzelne Zündimpulse ausgeblendet und bei Erreichen einer zweiten Grenzdrehzahl die Zündung vollständig abgeschaltet wird. Hierbei wird zum einen eine Überhitzung des Motors in Kauf genommen und zum anderen wird sich die Ausblendung von Zündimpulsen, sofern eine ausreichende Wirkung erzielt werden soll, dennoch als deutlicher Ruck bemerkbar machen. Darüber hinaus ist ein Eingriff durch alleiniges Ausblenden der Zündung (ohne Eingriff auf die Einspritzung) bei Fahrzeugen mit Katalysatoren gefährlich, da deren thermische Zerstörung die Folge sein könnte.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung zur Durchführung haben demgegenüber den Vorteil, daß bei einer ersten Grenzdrehzahl zunächst eine sanfte und ruckarme Drehzahlbegrenzung mit dennoch ausreichender Wirkung erzielt wird, indem sich zwei Maßnahmen ergänzen, wobei sich die Maßnahme der Brennstoffgemischabmagerung weniger abrupt auswirkt. Der Eingriff in die Zündanlage durch Rücknahme des Zündwinkels (oder Ausblenden von Zündimpulsen bei Fahrzeugen ohne Katalysator) kann sehr schwach ausgebildet werden, da zum einen zusätzlich ein Eingriff in die Kraftstoffzumessung erfolgt und zum anderen die nachgeordnete höhere Drehzahlschwelle eine sichere und thermisch nicht belastende Begrenzung gewährleistet. In den meisten Fällen wird jedoch der Fahrer schon durch die Eingriffe beim unteren Drehzahlschwellwert und die daraus resultierende starke Drehzahlanstiegsverzögerung zum Hochschalten veranlaßt, was zum einen dann zur Drehzahl absenkung und damit indirekter Drehzahlbegrenzung führt, zum anderen als erwünschter Nebeneffekt in gewisser Weise eine Hochschaltaufforderung an den Fahrer darstellt, die der Kraftstoffersparnis dient.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist die kontinuierliche Veränderung von Zündung und Kraftstoffzumessung bei Erreichen eines Drehzahlschwellerts, da hierdurch ein noch größerer Fahrkomfort erreicht werden kann. Schließlich ist es auch besonders vorteilhaft, die Schwellwertumschaltung hysteresebehaftet vorzunehmen, da hierdurch ein ständiges Hin- und Herschalten um einen Drehzahlschwellwert verhindert wird.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels und Figur 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise bei einer Realisierung durch einen Mikrorechner.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles Eine in vielfältiger Form z.B. als induktiver Geber bekannte Drehzahlgeberanordnung 10 ist an eine Schwellwerft stufe 11, sowie an eine Zündsteuervorrichtung 12 und eine Kraftstoffzumeßsteuervorrichtung 13 angeschlossen.
Den beiden Steuervorrichtungen 12, 13 sind weitere parameterabhängige Signale P zugeführt, die in bekannter Weise zur Bildung von Zünd- und Einspritzsteuersignalen notwendig sind. Die Zündsteuervorrichtung 12 steuert über eine Zündungsendstufe 14 in ebenfalls bekannter Weise nicht näher dargestellte Zündkerzen an. Ebenso steuert die Kraftstoffzumeßsteuervorrichtung über eine Schalteinrichtung 15 eine Einspritzendstufe 16 an, durch die in ebenfalls bekannter und nicht näher dargestellter Weise Einspritzventile gesteuert werden. Wird eine erste Grenzdrehzahl n1 erreicht, so erzeugt die Schwellwertstufe 11 ausgangsseitig auf einer Steuerleitung 17 ein Steuersginal, das einer Zündwinkelverstellvorrichtung 19 sowie einer Kraftstoffreduktionssteuervorrichtung 20 zugeführt wird.
Die beiden Vorrichtungen 19, 20 sind ausgangsseitig mit den beiden Steuervorrichtungen 12, 13 verbunden. Wird eine zweite, höhere Grenzdrehzahl n2 erkannt, so erzeugt die Schwellwertstufe 11 ausgangsseitig auf der Steuerleitung 18 ein Steuersignal, das sowohl der Zündwinkelverstellvorrichtung 19, wie auch der Schalteinrichtung 15 zugeführt ist.
Die Wirkungsweise des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels besteht im wesentlichen darin, daß bei Erreichen der ersten Grenzdrehzahl n1 die Zündwinkelverstellvorrichtung 19 sowie die Kraftstoffreduktionssteuervorrichtung 20 über die Steuerleitung 17 angesteuert werden. Die Erkennung von Grenzdrehzahlen aus einer Folge von Drehzahl signalen in der Schwellwertstufe 11 und die Erzeugung eines entsprechenden Steuersignals kann gemäß dem eingangs angegebenen Stand der Technik erfolgen. Als Folge dieses Steuersignals wird in der Zündwinkelverstellvorrichtung 19 ein Zündverstellwinkel -t«1 erzeugt, der der Zündsteuervorrichtung 12 zugeführt wird und dort eine entsprechende Zündwinkelverschiebung in Richtung "spät" bewirkt. Gleichzeitig wird in der Kraftstoffreduktionssteuervorrichtung 20 eine Einspritzzeit -Pti gebildet, die der Kraftstoffzumeßsteuervorrichtung 13 zugeführt wird, und dort die Einspritzzeit für den Kraftstoff um diesen Betrag iSti reduziert. Die Folge beider Maßnahmen ist eine Reduzierung des Drehmoments der Brennkraftmaschine und damit der Drehzahl, wobei die erstgenannte Maßnahme schneller und die zweite Maßnahme langsamer ihre Wirkung entfaltet. Anstelle einer Differenzeinspritzzeit kann in der Kraftstoffreduktionssteuervorrichtung 20 natürlich auch ein Faktor, der kleiner 1 ist, gebildet werden. Dieser wird in der Kraftstoffzumeßsteuervorrichtung 13 mit dem Einspritzsignal ti multipliziert, um ebenfalls eine Reduzierung der eingespritzten Kraftstoffmenge und damit eine Abmagerung des Brennstoffgemischs zu erreichen.
Wird, insbesondere in niederen Gängen, trotz dieser Maßnahmen die zweite, höhere Grenzdrehzahl n2 erreicht, so wird über ein Steuersignal auf der Steuerleitung 18 durch Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung über die Schalteinrichtung 15 eine sichere Drehzahlbegrenzung erreicht. Anstelle der vollständigen Abmagerung bis zum Wert Null kann natürlich auch eine etwas geringfügigere Abmagerung gewählt werden, die jedoch deutlich stärker gegenüber der Abmagerung bei der ersten Grenzdrehzahl n1 sein muß.
Weiterhin kann zusätzlich über die Zündwinkelverstellvorrichtung 19 der Zündwinkel um den größeren Betrag - At2 in Richtung "spät" verstellt werden, um den Ruck bei wiedereinsetzender Einspritzung zu mindern. Diese zusätzliche Maßnahme kann natürlich auch entfallen.
Anstelle einer Zündzeitpunktverstellung kann die zur Drehz ahlbe grenzung notwendige Drehmomentenreduktion auch durch Ausblenden einzelner Zündfunken verschlechtert werden, wie dies in der eingangs genannten DE-PS 27 OS 114 näher beschrieben ist. Weiterhin kann bei Brennkraftmaschinen, die keine getaktete Kraftstoffeinspritzung aufweisen, in analoger Weise eine Reduzierung der zugeführten Kraftstoffmenge über Ventile oder Drosseln bzw.
über eine Reduzierung des Einspritzdrucks erreicht werden.
Bei getakteten Einspritzsystemen ist zudem auch eine Ausblendung einzelner Einspritzsignale möglich.
Besonders vorteilhaft ist die Ausstattung der Schwellwertstufe 11 mit einer Hysterese, z.B. nach Art eines Schmitt-Triggers. Dabei liegt der Einschaltschwellwert n1 für die Einleitung der die Drehzahl vermindernden Maßnahmen über der Ausschaltdrehzahl nl' (entsprechend n2 und n2'). Dadurch wird ein ständiges Hin- und Herschalten bei einer Drehzahlschwelle vermieden. Dies erhöht weiterhin den Fahrkomfort.
Es ist weiterhin anstelle der Rücknahme des Zündwinkels um einen festen Differenzbetrag « möglich, bei Erreichen der jeweiligen Drehzahlschwelle auf eine konstante Spätverstellung umzuschalten. Dies kann z.B. deshalb sinnvoll sein, weil bei Teillast üblicherweise sehr frühe Zündwinkel vorhanden sind, während bei Vollastbetrieb späte Zündwinkel üblich sind. Bei Rücknahme des Zündwinkels um einen festen Differenzbetrag A« würde bei Erreichen der Drehzahlschwelle je nach Lastzustand stark abweichende Momentenreduzierungen erreicht werden. Dies kann durch eine Spätverstellung auf einen konstanten Wert vermieden werden.
Um eine noch sanftere Drehzahlbegrenzung zu erreichen, kann schließlich die Spätverstellung der Zündung sowie die Reduzierung der Kraftstoffzumessung kontinuierlich bis zu dem angestrebten Wert über eine Rampenfunktion ober in Abhängigkeit der Drehzahl während eines Drehzahlintervalls erfolgen.
Schließlich'können noch weitere, für sich bekannte Maßnahmen zur Drehzahlbegrenzung bzw. -verringerung unterstützend in das beschriebene System eingreifen. So kann beispielsweise für Turbomotoren eine Absenkung des Ladedrucks vorgesehen werden. Weiterhin besteht noch die Möglichkeit den Kompressionsdruck zu beeinflussen, z.B, durch Veränderung der Ventilsteuerzeiten, insbesondere über eine elektronische Nockenwellensteuerung. Weiterhin können dem Kraftstoff das Brennstoffgemisch verschlechternde Zusätze beigefügt werden. Diese Maßnahmen zur Drehzahlbegrenzung können in praktisch beliebiger Weise untereinander kombiniert und auf die verschiedenen angegebenen Arten eingeleitet werden.
Es versteht sich, daß die Komponenten zur Zündsteuerung sowie die Komponenten für die Krafstoffzumessung jeweils durch einen eigenen Mikrorechner oder durch einen gemeinsamen Mikrorechner realisiert sein können. Dieser Mikrorechner kann dann auch die Funktionen der Schwellvertstufe 11 mit übernehmen. Figur 2 erläutert den Funktionsablauf im Mikrorechner.
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Claims

Ansprüche W Verfahren zur Begrenzung der Drehzahl von Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, wobei bei Erreichen eines ersten festlegbaren Drehzahlwerts (nl) das Brennstoffgemisch abgemagert und die Zündfolge verschlechtert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zweiten, höheren Drehzahlwert (n2) eine Umschaltung auf eine wesentlich stärkere Abmagerung des Brennstoffgemischs erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem höheren Drehzahlwert (n2) die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem höheren Drehzahlwert (n2) zusätzlich auf eine noch schlechtere Zündfolge umgeschaltet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschlechterung der Zündfolge der Zündwinkel in Richtung "spät" verstellt und/oder Zündsignale ausgeblendet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Turbomotoren, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Ladedruck abgesenkt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Veränderung der Ventilsteuerzeiten zusätzlich das Kompressionsverhalten der Brennkraftmaschine verschlechtert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung durch kontinuierliche Veränderung wenigstens eines die Drehzahl beeinflussenden Parameters bewirkt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertstufe (11) für die beiden Drehzahlwerte (n1, n2) und eine dadurch über eine Kraftstoffreduktions- (20), eine Zündwinkelverstell- (19) und/oder eine Zündunterdrückungssteuervorrichtung steuerbare Kraftstoffzumeß- und Zündsteuervorrichtung (13, 12) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertstufe (11) eine Hysterese aufweist.