DE3429672A1 - Drehzahlregelsystem fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Drehzahlregelsystem fuer brennkraftmaschinen

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DE3429672A1 DE19843429672 DE3429672A DE3429672A1 DE 3429672 A1 DE3429672 A1 DE 3429672A1 DE 19843429672 DE19843429672 DE 19843429672 DE 3429672 A DE3429672 A DE 3429672A DE 3429672 A1 DE3429672 A1 DE 3429672A1
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Description

ι R · ίΐ 3 5 5 5
13.07.1984 Ott/lu
Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1
Drehzahlregelsystem; für' Brennkraftmaschinen Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregelsystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Dieses Drehzahlregelsystem ist insbesondere für Dieselmotoren bestimmt/ deren einzuspritzende Kraftstoffmenge mittels eines PI-Regler.s im Bereich der Leerlaufdrehzahl geregelt wird. Aus der DE-OS 31 30 080 ist bereits im Zusammenhang mit einer Drehzahlregelung bekannt, den Sollwert anzuheben, wenn die Ist-Drehzahl einen bestimmten Abstand zur Soll-Drehzahl erreicht hat. Bei diesem bekannten Drehzahlregelsystem wird der Sollwert in einem bestimmten Abstand dem Istwert bis zu einer maximalen Soll-Drehzahl nachgeführt, wobei dieser Abstand konstant ist. Bei abfallender Drehzahl wird das Drehzahlregelsystem bei unterschreiten einer vorgegebenen Drehzahlschwelle wirksam, wobei der Verlauf des Drehzahlsollwertabfalles dem Drehzahlistwertabfall bei betriebswarmer Brennkraftmaschine angenähert ist. Da bei einem kalten Motor die Ist-Drehzahl schneller abfällt als bei einem betriebswarmen Motor, kann ein Unterschreiten der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl insbesondere bei kaltem Motor mit dem bekannten Regelsystem nicht sicher vermieden werden.
yorteile der Erfindung * & U
Mit dem erfindungsgemäßen Drehzahlregelsystemv welches die Merkmale des. Hauptanspruchs aufweist, wird eine einwandfreie Drehzahlregelung bei unterschiedlichen Motortemperaturen und auch bei bauartbedingten unterschiedlichen Drehzahlabfallgeschwindigkeiten im Bereich der Leerlaufdrehzahl sichergestellt. Der Verlauf der Soll-Drehzahl fällt beispielsweise bei warmem Motor schneller ab als bei kaltem Motor. Das Regelsystem wird nur wirksam, wenn die Ist-Drehzahl abfällt und deren Abfallgeschwindigkeit einen Mindestwert übersteigt, so daß auch ein langsameres Absinken der Drehzahl möglich ist. Die Zeitkonstante der e-Funktion des Sollwertverlaufes hängt von der jeweils gemessenen Abfallgeschwindigkeit der Ist-Drehzahl ab und ist proportional zu einem fest einstellbaren. Faktor. Dieser Faktor kann entsprechend dem jeweiligen Drehzahlverhalten eines bestimmten Motortyp.s fest eingestellt werden. Auf diese Weise läßt sich das Drehzahlregelsystem an unterschiedliche Motortypen anpassen. Ist die Leerlaufdrehzahl erreicht, so wird die Regelung erst wieder wirksam, wenn ein vorgegebener Drehzahloffset überschritten und die Ist-Drehzahl wieder zurückgenommen wird. Geringfügige Drehzahlschwankungen, die das Gleichlaufverhalten im Leerlauf nicht beeinträchtigen, lassen somit die Drehzahlregelung nicht wirksam werden.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 die Kennlinie der Ist-Drehzahl und des Ver-
-Jt.
19555 .
laufs der Soll-Drehzahl bei kaltem Motor und abfallender Ist-Drehzahl,
Figur 2 die Kennlinien wie bei Figur 1, jedoch bei warmem Motor,
Figur 3 die Kennlinien für Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl mit Nachführung des Sollwertes bei steigender Ist-Drehzahl und
10
Figur 4 ein Blockschaltbild des Regelsystems.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Diagramm verläuft die Kennlinie für die Ist-Drehzahl η verhältnismäßig steil nach unten, wie dies beispielsweise bei kaltem Motor der Fall sein kann. Sobald die Drehzahlschwelle NS unterschritten wird, stellt das Regelsystem die Abfallgeschwindigkeit dn/dt der Ist-Drehzahl η fest. Hierzu wird die Drehzahländerung pro Zeiteinheit bestimmt. Unterschreitet die gemessene Abfallgeschwindigkeit eine vorgegebene feste Mindestabfallgeschwindigkeit n, . , so erfolgt zum Zeitpunkt t=0 eine Anhebung des Sollwertes für die Soll-Drehzahl N auf die Ist-Drehzahl n. Der Verlauf der Soll-Drehzahl N fällt nun mit einer e-Funktion ab, die eine verhältnismäßig
große Auszeit t besitzt. Der Verlauf der Soll-Drehaus
zahl N verläuft nun unverändert gemäß dieser vorgegebenen e-Funktion, deren Zeitkonstante wesentlich durch die zuvor gemessene Drehzahlabfallgeschwindigkeit dn/dt bestimmt wird. Eine Änderung des Verlaufs der Soll-Drehzahl N ergibt sich erst, wenn die Ist-Drehzahl η wieder ansteigt. Das Verhalten des Regelsystems bei ansteigender Drehzahl wird später im Zusammenhang, mit Figur 3 beschrieben. ,
Figur 2 zeigt die Kennlinien der Ist-Drehzahl n, bei
19 555
der die Drehzahlabfallgeschwindigkeit dn/dt kleiner ist als bei Figur 1, und der Soll-Drehzahl N, die eine kleinere Auszeit t als bei Figur 1 aufweist.
all 5
Die Kennlinien, wie sie in Figur 2 angegeben sind, können beispielsweise dem Drehzahlverlauf bei warmem Motor entsprechen. Bei Figur 1 und Figur 2 ist der Abstand zwischen der Leerlaufdrehzahl NL und der Drehzahlschwelle NS gleich, wobei es vorteilhaft sein kann, die Leerlaufdrehzahl NL bei noch kaltem Motor gegenüber der Leerlaufdrehzahl NL bei warmem Motor zu erhöhen. Die Leerlaufdrehzahl NL kann bei kaltem Motor so erhöht werden, daß ein ruckfreier Motorlauf gewährleistet ist. Da bei warmem Motor diese erhöhte Leerlaufdrehzahl für einen gleichmäßigen Motorlauf nicht erforderlich ist, kann in diesem Fall die Leerlauf drehzahl NL auf einen niedrigeren Wert abgesenkt werden, wodurch die Werte für die Geräuschentwicklung, die Abgasbelastung und die Materialbesanspruchung verringert werden können. Die Leerlaufdrehzahl NL kann beispielsweise bei kaltem Motor auf 1000 ü/min und bei warmem Motor auf 600 U/min eingestellt sein.
Der Sollwert für die Leerlaufdrehzahl NL kann in Abhängigkeit von der Motortemperatur dadurch efolgen, daß ein Temperaturfühler die Motortemperatur einem Rechner zuführt, der die zugehörige Leerlaufdrehzahl NL berechnet oder aus einer vorher eingegebenen Tabelle entnimmt und dem Regelsystem zuführt.
Figur 3 zeigt nun den Verlauf der beiden Kennlinien für die Ist-Drehzahl η und die Soll-Drehzahl N, wobei im dargestellten Fall ungefähr zum Zeitpunkt ti eine Drehzahlerhöhung erfolgt. Diese Drehzahlerhöhung wird durch Betätigung des Fahrpedals bzw. Gaspedals eingeleitet. Die Soll-Drehzahl N wird der Ist-Drehzahl η
19555
erst dann nachgeführt, wenn die Ist-Drehzahl η einen Drehzahloffset NO überschritten hat. Es müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:
nf. (steigend) und n-N>NO
Die Nachführung der Soll-Drehzahl N setzt also erst bei steigender Ist-Drehzahl ein, wenn die Differenz zwischen Ist-Drehzahl, η und Soll-Drehzahl N größer ist als ein vorgegebener Drehzahloffset.
Fällt die Ist-Drehzahl η wieder ab, so verläuft die Soll-Drehzahl N wieder entsprechend einer e-Funktion, deren Zeitkonstante der Zeitkonstanten entspricht, wie sie beim '15 letzten Unterschreiten der Drehzahlschwelle NS festgelegt wurde. Für den Verlauf der Soll-Drehzahl N gilt:
N=NL+ (NS-NL )e~ K
wobei K=dn/dt«KV+KO
Dabei ist N die Soll-Drehzahl, NL die Leerlaufdrehzahl, NS die Drehzahlschwelle, dn/dt die Drehzahlabfallgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Unterschreitens der Drehzahlschwelle, KV der Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers und KO eine Offsetkonstante.
Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild des Regelsystems, welches im wesentlichen aus einem Sollwertgenerator GS und einem PI-Regler. R besteht, dem eingangsseitig die Differenz zwischen der Soll-Drehzahl N und der Ist-Drehzahl η zugeführt wird. Ausgangsseitig steuert der PI-Regler R die Kraftstoffzufuhr des zu regelnden Motors M. .
D'ie Ist-Drehzahl η-des Motors M wird einem Funktions-
19555
generator 1 zugeführt, der in Abhängigkeit von der
t ermittelten Drehzahlabfallgeschwindigkeit dh/dt und in Abhängigkeit von der gewünschten Leerlaufdrehzahl NL den Sollwertverlauf für die Soll-Drehzahl N erzeugt. Der Funktionsgenerator 1 wird erst wirksam, wenn die Ist-Drehzahl η die vorgegebene Drehzahlschwelle NS unterschreitet, wobei die Drehzahlabfallgeschwindigkeit einen Mindestwert n- ._ überschreiten muß. Ein mit dem Ausgang des Punktionsgenerators 1 verbundener erster Umschalter 2 wird bei Vorliegen dieser Bedingung in die andere, hier nicht dargestellte Stellung verbracht, so daß der Ausgang des Funktionsgenerators 1 mit dem Subtraktionspunkt S verbunden ist.
Solange sich die Ist-Drehzahl η oberhalb der genannten Drehzahlschwelle NS befindet, befinden sich der Umschalter 2 und ein diesem vorgeschalteter weiterer Umschalter3 in der hier dargestellten Stellung. Der Umschalter 3 wird erst in die andere, nicht dargestellte Stellung gebracht, wenn die Bedingung
nt λ (n-N)> NO
erfüllt ist.
25
Die für die Umschaltung des ersten Umschalters 2 erforderliche Bedingung ist ebenfalls in dem mit diesem verbundenen Funktionsblock angegeben. Diese Bedingung
lautet:
30
η* α n<NS
Im Grunde genommen besteht also der Kern der Erfindung ganz allgemein darin, daß bei einer Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine der zeitliche Verlauf der Soll-Drehzahl beim Abfall der Ist-Drehzahl gemäß einer abfallenden e-Funktion verläuft, wobei die Zeitkonstante der e-Funktion in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gebildet wird. Die Erfindung ist dabei nicht auf einen bestimmten Typ einer Brennkraftmaschine beschränkt, ebenfalls können sämtliche Betriebsparameter der Brennkraftmaschine die e-Funktion beeinflussen. Schließlich ist die Erfindung nicht nur auf einen analogen Schaltungsaufbau eingeschränkt, sondern es ist auch die Realisierung der Erfindung mit Hilfe eines entsprechend programmierten digitalen Rechners möglich.
- Leerseite -

Claims (7)

  1. * 19555
    13.07.1984 Ott/lu
    Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1
    Drehzahlregel syst ent für Brennkraftmaschinen Ansprüche
    /l. JDrehzahlregelsystem für Brennkraftmaschinen, ins-Desondere für Dieselmotoren, mit einem die in den Motor einzuspritzende Kraftstoffmenge regelnden Leerlaufregler, der vorzugsweise als PI-Regler ausgebildet ist und dem eingangsseitig dieDifferenz zwischen Soll-Drehzahl und Ist-Drehzahl zugeführt wird, wobei der zeitliche Verlauf der Soll-Drehzahl beim Abfall der Ist-Drehzahl unter eine Drehzahlschwelle gemäß einer abfallenden e-Funkton verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Drehzahl (N) beim Abfall der Ist-Drehzahl (n) unter eine vorgegebene Drehzahlschwelle (NS) auf die Ist-Drehzahl (n) angehoben und die Zeitkonstante (l/K) der e-Funktion in Abhängigkeit von der Abfallgeschwindigkeit (dn/dt) der Ist-Drehzahl (n) gebildet wird.
  2. 2. Drehzahlregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die e-Funktion des Verlaufs der Soll-Drehzahl (N) bei einer hohen Abfallgeschwindigkeit der Ist-Drehzahl (n) langsamer abfällt als bei einer niedrigen Abfallgeschwindigkeit der Ist-Drehzahl (n).
  3. 3. Drehzahlregelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder
    19555
    3A29672
    2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anhebung der Soll-Drehzahl (N) auf die Ist-Drehzahl (n) nur dann erfolgt, wenn die Ist-Drehzahl (n) abfällt und deren Abfallgeschwindigkeit (dn/dt) einen Mindestwert (n, . ) übersteigt.
  4. 4. Drehzahlregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Soll-Drehzahl (N) durch folgende e-Funktion gekennzeichnet ist:
    N=NL+(NS-NL) e
    mit K=dn/dt«KV+KO .
    wobei KV und KO Konstanten sind und NL die Leerlaufdrehzahl, NS die Drehzahlschwelle und dn/dt die gemessene Drehzahlabfallgeschwindigkeit ist.
  5. 5. Drehzahlregelsystem nach Anspruch. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante KV ein einstellbarer Verstärkungsfaktor ist.
  6. 6. Drehzahlregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motortemperatur gemessen und bei kaltem Motor (M) die Leerlaufdrehzahl (NL) um den gleichen Betrag wie die Drehzahlschwelle (NS) auf einen höheren Wert eingestellt wird als bei warmem Motor.
  7. 7. Drehzahlregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß, nachdem die Ist-Drehzahl (n) wenigstens annähernd die Leerlaufdrehzahl. (NL) erreicht hat, die Soll-Drehzahl (N) erst bei' Überschreiten eines Drehzahloff sets (NO) und bei steigender Ist-Drehzahl (n) nachgeführt wird, solange die Ist-Drehzahl (n) kleiner als die Drehzahlschwelle
    5
    (NS) ist, und daß dann bei abfallender Ist-Drehzahl (n) die zuvor, beim Durchschreiten der Drehzahlschwelle (NS) festgelegte Zeitkonstante (K) für den Verlauf der Soll-Drehzahl (N) gilt.
    8, Drehzahlregelsystem für Brennkraftmaschinen, mit einer Leerlaufregelung, die vorzugsweise als PI-Regelung ausgebildet ist und der eingangsseitig die Differenz zwischen Soll-Drehzahl und Ist-Drehzahl zuge-. führt is't, wobei der zeitliche Verlauf der Soll-Drehzahl beim Abfall der Ist-Drehzahl gemäß einer abfallenden e-Funktion verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der e-Funktion in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gebildet wird.
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