DE3447764A1

DE3447764A1 - Kraftstoffsteuervorrichtung fuer eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3447764A1
Application number: DE3447764A
Authority: DE
Inventors: Junzo Kamakura Kanagawa Kuroyanagi; Makoto Yokohama Kanagawa Uriuhara
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1983-12-29
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1985-07-11
Also published as: JPH0328573B2; US4590906A; JPS60145428A; DE3447764C2

Description

KraftstoffSteuervorrichtung für eine Verbrennunaskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine KraftstoffSteuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Diese Vorrichtung ist insbesondere bei einer computergesteuerten automatischen Leistungsübertragung für Kraftfahrzeuge vorgesehen, die in dem US-Patent 41 94 608 beschrieben ist. Wenn die Kupplungsvorrichtung zur Änderung des Ganges^, beziehungsweise Zahnradeingriffs getrennt wird, erhält das Kraftfahrzeug einen Stoß. Da die an die Räder des Kraftfahrzeugs abgegebene Antriebsleistung plötzlich unterbrochen wird, wirken auf das Fahrzeug nur noch Widerstandskräfte, die das Fahrzeug verzögern. Dieser Vorgang führt also zu einem Stoß in dem Kraftfahrzeug. Um diesen Stoß beim Trennen der Kupplung zu überwinden, ist es erforderlich, allmählich die Kupplung zu trennen, bis das an die Räder gelieferte Antriebsmoment auf Null abnimmt. In diesem Zustand entspricht die Drehzahl der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine der Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes, wobei die Drehkraft der Eingangs-

welle bzw. der Antriebswelle annähernd Null ist. Dieser Zustand wird durch die Motordrehzahl bestimmt, beispielsweise in Form von jeweils für jede Gangwechselstufe an die Verbrennungskraftmaschine gelieferte ( Steuer- ) Schrittzahlen. Die Motordrehzahl wird in diesem Zustand durch Aufsuchen in einem Steuerplan ermittelt, der in dem Computer-ROM gespeichert ist, und die Kupplung wird abhängig von der Motordrehzahl getrennt. Umgekehrt ist für den Eingriff der Kupplung ein bestimmtes Motordrehmoment erforderlich, das einem Eingriffsgrad der Kupplung entspricht. Tatsächlich wird dieses jedoch aus der Motordrehzahl oder der Schrittzahl eines an dem Motor gelieferten Signals abgeschätzt.

Es sind bereits automatische Gangwechselgetriebe bekannt, die eine Kraftstoffsteuervorrichtung und in üblicher Weise von Hand betätigte synchron in Eingriff bringbare Getriebezahnräder aufweisen, wobei eine gemeinsame automatische Steuerung mit der Kupplung vorgesehen ist. Die automatischen Gangwechselgetriebe sind so ausgebildet, daß die Kupplung in Abhängigkeit von der Zahl von (Steuer-) Schritten eines Schrittmotors betätigt oder freigegeben wird, wobei der Schrittmotor eine Eins-zu-Eins-Zuordnung zu einer Steuerstange einer Kraftstoffeinspritzpumpe oder zu einem Antriebshebel einer Drosselklappe eines Vergasers beim Anlassen, beim Gang- bzw. Geschwindigkeitswechseln und beim Anhalten des Kraftfahrzeugs aufweist.

Um beispielsweise den Stoß zu minimieren, wenn die Kupplung zum Gangwechsel (Zahnradwechsel) getrennt wird, wird der Schrittmotor schrittweise in eine umgekehrte Richtung gedreht, wobei die Schrittzahl "s" bei kleiner Drehkraft des Antriebssystems aus dem Steuerplan ermittelt wird, in dem die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Zahl der Schritte gespeichert ist, und die Kupplung wird dann getrennt, wenn die Schrittzahl "s" erreicht ist. Wenn umgekehrt die Kupplung in Eingriff gebracht wird, wird der Antriebshebel ( über den Schrittmotor ) soweit gedroht, bis das gewünschte und ausreichende Antricbsdrch-

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moment errreicht ist, das zu dem Grad des Eingriffs der Kupplung paßt, urn die Gangwechselzeit zu minimieren. Das gewünschte Antriebsdr ehmoment ist jedoch nur in Abhängikeit von der (Steuer-) Schrittzahl gegeben.

Wie bereits erwähnt, wird das Ausgangsdrehmoment des Motors durch die Schrittzahl gesteuert, die an den Schrittmotor zum Antrieb des Kraftstoff-Steuerelements des Einspritz- bzw. Vergasermotors geliefert werden. Dies Verfahren hat jedoch folgende Nachteile. Kraftstoffeinspritzpumpen für Dieselmotoren unterscheiden sich voneinander im Zusammenhang zwischen dem Motordrehmoment ( Motordrehzahl ) und der an den Motor gelieferten (Steuer-) Schrittzahl ( die tatsächlich an den Schrittmotor geliefert wird, der mit dem Kraftstoff-Steuerelement der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist ). Derartige unterschiedliche Zusammenhänge bzw. Schwankungen bei Kraftstoffexnspritzpumpen entstehen aus Fehlern, die beim Zusammenbau der Kraftstoffeinspritzpumpen oder beim Zusammenbau des Schrittmotors mit der Kraftstoffeinspritzpumpe aufgrund des Spiels von Verbindungselementen, etc. unmöglich zu verhindern sind. Diese unerwünschten Schwankungen bestehen auch bezüglich einer Drosselklappe bei einem Vergaser, wenn auch in einem geringeren Umfang. Wenn demzufolge das Kraftstoffsteuerelement während des Gangwechsels mit derselben ( Steuer- ) Schrittzahl beaufschlagt wird, kann es dazu kommen, daß einige Verbrennungsmaschinen abgewürgt werden und einige schnell hochlaufen. Eine gleichbleibende Wirkungsweise ist somit nicht zu erzielen.

Diese Zusammenhänge im Stand der Technik werden nun nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Bei der in Figur gezeigten vorbekannten Antriebsvorrichtung eines Kraftstoff-Steuerelements besteht das Kraftstoff-Steuerelement bei Einspritzmotoren aus der Steuerstange der Kraftstoffeinspritzpumpe und bei Vergasermotoren aus dem Antriebshebel 5 für den Antrieb der Drosselklappe des Vergasers. Der Antriebshebel 5

ist über eine Welle 9 an einem Grundrahmen 6 gelagert. Die Ausgangsstellung des Antriebshebels 5 wird durch den Abstand der Einstellschraube 8 von dem Grundrahmen 6 eingestellt. Dieser Abstand der Einstellschraube 8 wird durch eine Kontermutter 7 gesichert, über die Einstellschraube 8 wird der Abstand so eingestellt, daß eine passende Leerlaufdrehzahl der Maschine erzielt wird, beispielsweise über die gestrichtelt dargestellte Stellung des Antriebshebels 5, die einer Drehzahl von 750 U/min, entspricht, die in Figur 2 mit einer Strichpunktlinie dargestellt ist.

Der Drehzahlverlauf der Verbrennungskraftmaschine ( für konstante Lastannahme ) in Abhängigkeit von dem Betätigungswinkel "α" des Antriebshebels 5, der durch ein Verbindungsglied 3 von einem nicht dargestellten Schrittmotor angetrieben wird, führt zu Schwankungen ( der Förderleistung ) der Kraftstoffeinspritzpumpe ( und damit der Motordrehzahl ), wie durch die Linien 41 und 42 in Figur 2 dargestellt. Insbesondere^ wenn bei dem Betätigungswinkel "α" des Antriebselements eine Abweichung auftritt, ehe die üblicherweise gebrauchte Motordrehzahl von 1500 U/min, erreicht ist, wird die Motordrehzahl abnormal hoch, wenn die Kupplung beim Gangwechseln in Eingriff gebracht oder getrennt wird. Hierdurch geht die gleichmäßige Gangwechselsteuerung verloren, weil ein Anpassen zwischen dem Ausgangsdrehmoment und dem Lastdrehmoment nicht erreicht wird.

Wenn demzufolge die Einstellschraube 8 so eingestellt wird, daß der Antriebshebel 5 in der in Figur 1 gestrichelt dargestellten Lage anhält, in der der Antriebshebel 5 auf den ( Anfang des ) Betätigungswinkels "α" zurückgedreht ist, wird die gewünschte Maschinendrehzahl pro Minute durch die vorgegebene Schrittzahl erreicht, die an den Schrittmotor geliefert wird. Wie in Figur 3 dargestellt, tritt in diesem Fall jedoch das Problem auf, daß erheblich von der Leerlaufdrehzahl abgewichen bzw. diese geändert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftstoff-Steuerelement in einer Verbrennungskraftmaschine verfügbar zu machen, die eine sichere und gleichbleibende Steuerung gewährleistet. Insbesondere soll eine sichere und gleichbleibende Relation zwischen Motordrehzahl und Betätigungswinkel realisiert werden, wobei das Kraftstoff-Steuerelement in seiner Funktion nicht durch Unterschiede oder Abweichungen bei den Eigenschaften von Kraftstoffeinspritzpumpen oder von Antriebseinrichtungen eines Vergasers beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 enthaltenden Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Patentansprüchen genannt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind dem anschließenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher.erläutert wird. Es zeigen :

Figur 1 eine Seitenansicht einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung für das Kraftstoff-Steuerelement in einer Verbrennungskraftmaschine;

Figur 2 ein Diagramm, das die Funktion der in Figur 1 dargestellten Antriebsvorrichtung veranschaulicht;

Figur 3 ein Diagramm, das die Funktion der in Figur 1 dargestellten Antriebsvorrichtung in einem unterschiedlichen Einstellzustand veranschaulicht;

Figur 4 eine Antriebsvorrichtung für das Kraftstoff-Steuerelement in einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung;

Figur 5 ein Diagramm, das die Funktion der Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht; und

Figur 6 ein Diagramm, das die verbesserten Kennlinien zwischen dem Verstellen des Gaspedals und dem Gaspedalsensor bzw. dem Schrittmotor darstellt.

In Figur 4 ist ein Steuerhebel 13 drehbar durch eine Welle gehalten. Ebenfalls gehalten wird ein Antriebshebel 5. Ein Verbindungsglied 12 ist über einen Bolzen 15 mit dem Steuerhebel 13 verbunden. Das Verbindungsglied 12 ist mit einem (nicht dargestellten) Arm verbunden, der die Hauptwelle eines Schrittmotors 21 hält bzw. an dieser befestigt ist. An dem Ende des Steuerhebels 13 ist eine Zunge 13a vorgesehen, die sich in rechten Winkeln zur Zeichenebene erstreckt, und diese Zunge 13a stößt gegen den Rand des Antriebshebels 5. Der Antriebshebel 5 wird von einer ( nicht dargestellten ) Feder im Gegenuhrzeigersinn um die Welle 9 beaufschlagt und schlägt an einer Einstellschraube 8 an. Die Einstellschraube 8 wird von einem Grundrahmen 6 gehalten und bestimmt die Leerlaufdrehzahl bzw. der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Motors.

Andererseits wird von dem Grundrahmen 6 eine Justierschraube 1 4 gehalten, die an den Steuerhebel 13 anschlägt. Nachdem der Steuerhebel 13 durch den Schrittmotor um eine vorgegebene Zahl von Schritten aus der Stellung gedreht worden ist, in der er an der Justierschraube 14 anliegt, wird der Hebel 5 gedreht. Auf diese Weise wird die Stellung des Antriebshebels 5, in der die Motordrehzahl 15 00 U/min, erreicht, eingestellt.

Der Schrittmotor 21 wird durch ein Ausgangssignal aus einem Micro-Computer 22 gesteuert, der Eingangssignale aus einem Beschleunigungs- bzw. Gaspedalsensor 24 empfängt, welcher

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die Bewegung eines Gaspedals 25 abfühlt.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der dargestellten Erfindung erläutert. Die extreme Schrittstellung des Antriebshebels 5, d.h., die Leerlaufdrehzahl der Maschine, wird durch die Leerlaufeinstellschraube 8 gesteuert bzw. kontrolliert. Demzufolge wird, wie in Figur 5 dargestellt, die Leerlaufdrehzahl der Maschine bei dem Betriebswinkel 0° des Antriebshebels 5 erreicht, der an der Einstellschraube 8 anliegt.

Wenn demgegenüber der Steuerhebel 13 im Uhrzeigersinn um die Welle 9 gedreht wird, wird der Antriebshebel 5 durch die Zunge 13a angetrieben, und das Kraftstoff-Steuerelement wird durch den Antriebshebel 5 in .Kraftstoff-Zunahmerichtung angetrieben. Die Justierschraube 14 ist derart eingestellt, daß sie sich im Anschlag mit dem Steuerhebel 13 in der Stellung befindet, in die der Steuerhebel zurückkehrt bis der Winkelgrad der Betätigungswinkel der vorbestimmten Zahl von Schritten aus der Stellung entspricht, in der die Maschinendrehzahl 1500 U/min, erreicht hat.

Wie durch eine gestrichelte Linie 41 und eine Linie 42 in Figur 5 dargestellt, kann die Leerlaufdrehzahl auf irgendeine gewünschte Stufe eingestellt werden, selbst wenn eine Abweichung bei dem Hub einer Kraftstoff-Steuerstange der Kraftstoffeinspritzpumpe oder bei den Betriebskennlinien der Betätigungswinkel der Drosselklappe vorliegen.

Wenn ferner die vorbestimmte Zahl von Schritten dem Schrittmotor 25 zugeführt werden, wird der Antriebshebel 5 von dem Steuerhebel 13 angetrieben, und die Maschinendrehzahl wird durch den Betätigungswinkel des Antriebshebels 5 unabhängig eingestellt. Demzufolge kann dies gleichmäßig das Ausgangsdrehmoment des Motors steuern, das den Betrieb der Kupplungsvorrichtung bei einem automatischen Gangwechselgetriebe be-

einflußt, und dies schafft eine Gangwechselsteuerwirkung, die der eines geübten Fahrers gleich oder überlegen ist.

Außerdem kann die dargestellte Erfindung weithin nicht nur bei Verbrennungskraftmaschinen mit einem automatischen Gangwechselgetriebe angewendet werden, sondern auch bei dem entfernt angeordneten Antriebsmechanismus, bei dem das Kraftstoff-Steuerelement und das Gaspedal nicht durch eine mechanische übertragungseinrichtung,sondern durch eine elektronische Einrichtung im Eingriff sind.

Wenn in diesem Fall die Verstellung (Spiel) von der Betätigung des Gaspedals 25 aus der Leerlaufdrehzahl auf den am häufigsten gebrauchten Drehzahlbereich zulgroß ist, wie in Figur 6 gezeigt, können die Betätigungswinkel des Antriebshebels 5, die im wesentlichen proportional zu der Betätigung des Gaspedals sind, durch Vorsehen einer Verbindungseinrichtung mit einem Modulator erhalten werden, der elektrische Signale einer Kennlinie, wie in Figur 6 dargestellt, an den Micro-Computer liefert, oder indem ein derartiges Programm in dem Micro-Computer 22 erstellt wird, das die Kennlinien der Zahl der an den Schrittmotor 21 in Abhängigkeit von der Betätigung des Gaspedals 25 gegebenen Schritte eine deutliche vergrößerte Veränderung zwischen der Leerlaufdrehzahl und den am häufigsten gebrauchten Drehzahlbereichen aufweist.

Bei der dargestellten Erfindung wird, wie zuvor erwähnt, der Antriebshebel 5 zum Antrieb des Kraftstoff-Steuerelements mittels des Steuerhebels 13 angetrieben, der seinerseits durch den Schrittmotor 21 angetrieben wird, wobei die Abweichung der Motordrehzahl im Verhältnis zu der Zahl der von dem Schrittmotor 21 gelieferten Schritte nicht nur eliminiert ist, sondern wobei auch die Leerlaufdrehzahl-Stellung des Antriebshebels 5 durch die Einstellschraube unabhängig eingestellt wird. Auf diese Weise wird eine

optimale Leerlaufdrehzahl leicht erreicht, und durch den Schrittmotor 21 wird bei der Steuerbetätigung des Kraftstoff-Steuerelements kein Nachteil verursacht, selbst wenn eine künstliche Änderung der Leerlaufdrehzahl vorgenommen wird.

Insbesondere wenn die Leerlaufdrehzahl zufällig entsprechend den Änderungen der Kennlinien eingestellt ist, die während · des anfänglichen Laufens der Maschine leicht auftreten können, wird eine hervorragende Wirkung erzielt, bei der die Steuerfunktion des Kraftstoff-Steuerelements, das von dem Schrittmotor 21 angetrieben wird, nicht beeinträchtigt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Kraftstoffsteuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, gekennzeichnet durch ein bewegbares Element zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu der Maschine, wobei das bewegbare Element in einer Richtung zur Erhöhung der Kraftstoffströmung und in einer entgegengesetzten Richtung zur Verringerung der Kraftstoffströmung bewegbar ist;

eine Steuereinrichtung, die einen veränderbaren Ausgangssignalpegel zur Steuerung der Maschine erzeugt;

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3U7764

eine Betätigungseinrichtung, die die Bewegung des bewegbaren Elements in Abhängigkeit von dem Pegel des Ausgangssignals steuert;

eine Inbetriebnahmeeinrichtung, die mit dem bewegbaren Element und der Betätigungseinrichtung gekoppelt ist, und durch die die Steuerung des bewegbaren Elements durch die Betätigungseinrichtung bei einem vorgegebenen Pegel des Ausgangssignals in Gang setzbar ist; und durch

eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des vorgegebenen Pegels des Ausgangssignals.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung für das Vorspannen des bewegbaren Elements in die entgegengesetzte Richtung, und durch eine Leerlaufeinstelleinrichtung zur Einstellung eines justierbaren maximalen Bewegungsgrades des bewegbaren Elements in der entgegengesetzten Richtung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung bewegbar ist, wobei die Inbetriebnahmeeinrichtung mit der Betätigungseinrichtung bewegbar und mit dem bewegbaren Element zu dessen Bewegungserzeugung in Eingriff bringbar ist, und daß die Betätigungs- und die Inbetriebnahmeeinrichtung so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie vor dem Eingriff der Inbetriebnahmeeinrichtung mit dem bewegbaren Element einem Spiel ausgesetzt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Element in der einen und in der entgegengesetzten Richtung schwenkbar montiert ist, und daß die Leerlaufeinstelleinrichtung eine Einstellschraube aufweist, die in Eingriff mit dem bewegbaren Element bringbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Schwenkarm aufweist, wobei die Inbetriebnahmeeinrichtung einen Abschnitt des Schwenkarms

besitzt, der mit dem bewegbaren Element in Eingriff bringbar ist, und daß die Einstelleinrichtung eine Einstellschraube enthält, die mit dem Schwenkarm in Eingriff bringbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Schrittmotor aufweist, der mit dem Schwenkarm zur Erzeugung der Schwenkbewegung desselben gekoppelt ist.