DE3636982C2

DE3636982C2 -

Info

Publication number: DE3636982C2
Application number: DE3636982A
Authority: DE
Inventors: Takashi Fujioka Aichi Jp Miyake
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-11-09
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1988-09-22
Also published as: JPS62111126A; DE3636982A1; US4708119A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem mechanischen Lader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Brennkraftmaschine, die in der EP 00 90 209 B1 dargestellt ist, weist einen mechanischen Lader auf, der mit der Kurbel welle der Brennkraftmaschine über eine Solenoidkupplung verbunden ist, die so gesteuert wird, daß sie in Abhängigkeit von einer Last der Brennkraftmaschine im Eingriff steht bzw. eingeschaltet oder gelöst bzw. ausgeschaltet ist. Die Solenoidkupplung wird eingeschaltet, um den mechanischen Lader zu betreiben und eine zusätzliche Luftzufuhr zu erzielen, wenn die Brennkraftmaschine unter einer hohen Last läuft. Wenn die Brennkraftmaschine ande rerseits unter einer geringen Last läuft, wird die Sole noidkupplung ausgeschaltet, um den Lader anzuhalten und die zusätzliche Luftzufuhr abzuschalten.

Bei einem derartigen mechanischen Lader kann ein abrupter Wechsel des Drehmomentes beim Umschalten des Laders vom aus- in den eingeschalteten Zustand und ein Durchdrehen der Räder auftreten und die Kupplungsvorrichtung unterliegt bei jedem Wechsel vom aus- in den ein geschalteten Zustand einem wiederholten Reibeingriff und somit einer hohen Abnutzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brenn kraftmaschine mit einem mechanischen Lader zu schaffen, bei dem ein abrupter Wechsel des Drehmomentes zuverlässig vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Brennkraft maschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem mecha nischen Lader, der über eine Kupplung mit einerKupp lungsscheibe der Brennkraftmaschine verbunden ist und mittels der Steuerung der Kupplung wahlweise ein- oder ausgeschaltet ist, weist eine Vorrichtung zum Feststellen einer Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine Vorrichtung zum Feststellen einer Last der Brennkraftmaschine, eine Vorrichtung zum Feststelle, ob der Lader sich im ein- oder ausgeschalteten Zustand befindet, und eine Steuer vorrichtung auf, die den Lader nur dann vom ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand schaltet, wenn die Brenn kraftmaschine bei einer Drehzahl, die nicht oberhalb ei ner vorbestimmten ersten Drehzahl liegt, und bei einer Last läuft, die nicht geringer als ein vorbestimmter erster Lastwert ist, und die den Lader nur dann vom eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand schaltet, wenn die Brenn kraftmaschine bei einer Drehzahl, die unterhalb einer vorbestimmten zweiten Drehzahl liegt, und bei einer Last läuft, die geringer als ein vorbestimmter zweiter Lastwert ist.

Wenn die Brennkraftmaschine mit einer Drehzahl läuft, die nicht oberhalb der vorbestimmten ersten und zweiten Drehzahl liegt, wird der mechanische Lader bei einem An steigen der Last der Brennkraftmaschine vom ausgeschalte ten in den eingeschalteten Zustand geschaltet, um das Drehmoment der Brennkraftmaschine wirkungsvoll zu erhö hen.

Wenn der Lader ausgeschaltet ist und die Drehzahl der Brennkraftmaschine die vorbestimmte Drehzahl übersteigt, wird der Lader selbst dann nicht vom ausgeschalteten in den einge schalteten Zustand geschaltet, wenn die Last der Brennkraftmaschine größer wird. Ein abrupter Wechsel des Drehmomentes und ein Durchdrehen der Räder tritt somit nicht auf. Wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl läuft, weist der mechanische Lader einen hohen Wirkungs grad auf und de Erhöhung des Drehmomentes infolge des Laders ist ebenfalls hoch.

Wenn bei einer geringen oder mittleren Drehzahl der Brennkraftmaschine der Lader vom ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand geschaltet wurde und wenn die Brennkraftmaschine dann einen Zustand hoher Drehzahl er reicht, wird der Lader im eingeschalteten Zustand gehal ten, um das Laden während der gesamten Zeit, in der die Brennkraftmaschine einer hohen Last ausgesetzt ist, wir kungsvoll aufrechtzuhalten.

Weitere Ziele, Anwendungen und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen vollständig ersichtlich.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brenn kraftmaschine mit einem mechanischen Lader gemäß der Er findung.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm zur Darstellung des Steu erverfahrens des erfindungsgemäßen mechanischen Laders und die

Fig. 3 und 4 sind Diagramme zur Verdeutlichung der Steuerbereiche des erfindungsgemäßen mechanischen Laders.

Eine Brennkraftmaschine weist einen Zy linderblock 10 mit Zylinderbohrungen 14 auf, in denen jeweils ein Kolben 11 hin- und herbewegbar ange ordnet ist, um eine Kurbelwelle 13 der Brennkraftmaschine über eine Verbindungsstange 12 anzutreiben, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Ein Zylinderkopf 15 ist für jede Zylinderbohrung 14 mit einem Einlaßkanal 17 und einem Auslaßkanal 19 versehen, die mittels eines Einlaßventils 16 bzw. eines Aus laßventils 18 geöffnet und geschlosse werden. Der Einlaßkanal 17 ist des weiteren über eine Einlaßlei tung 20, einen Zwischenkühler 21 und einen mechanischen Lader 22 mit einem Drosselgehäuse 23 verbunden. Ein Luft kanal des Drosselgehäuses 23 ist in seinem Inneren mit einem Drosselventil 24 versehen und ein Luftstrommesser 25 und ein Luftfilter 26 sind stromauf davon ange ordnet. Der Zwischenkühler 21 dient zur Verbesserung der Volumeneffizienz der Einlaß- bzw. Ansaugluft, die mittels des mechanischen Laders 22 unter Druck gesetzt bzw. ver dichtet ist und deren Temperatur deshalb erhöht ist, durch Kühlen der Ansaugluft.

Der mechanische Lader 22 ist stromab bezüglich des Drosselventils 24 und stromauf bezüglich des Zwi schenkühlers 21 angeordnet. Der mechanische Lader 22 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Roots-Pumpe mit einem Paar Rotoren 31 und 32 auf, die synchron und im Zusammenwirken in einem Pumpengehäuse 33 rotieren. Eine Riemenscheibe 34′ ist auf einer Drehwelle 32 A eines der Rotoren 32 gelagert und kann sich unter Zwischenschaltung einer Kupplung 3′ mit dieser drehen. Die Riemenscheibe 34′ steht über einen Riemen 35 mit einer Riemenscheibe 36, die an der Kurbelwelle 13 befe stigt ist, in Wirkverbindung. Die Kupplung 34 besteht beispielsweise aus einer Solenoid-Kupplung mit einem Paar Mitnehmerscheiben 37 und 38 und einem So lenoid 39, wie es in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Die Mitnehmerscheiben 37 und 38 treten bei Erregung des Solenoids 39 miteinander in Eingriff. Die Mitnehmer scheibe 37 ist mi der Drehwelle 32 A verbunden. Die ande re Mitnehmerscheibe 38 ist frei drehbar an dem Gehäuse angebracht und an ihrer äußeren Umfangsfläche ist die Riemenscheibe 34′ ausgebildet.

Ein Mikrocomputer 50 dient als Steuervorrichtung zur Steuerung der Kupplung 34. Die Steuervorrichtung weist eine Mikroprozessor-Einheit (MPU) 51, einen Speicher 52, einen Eingabekanal 53, einen Ausgabekanal 54 und einen Verbin dungshauptweg 55 zur wechselnden Verbindung dieser Ele mente auf. Signale verschiedener Sensoren werden über den Eingabekanal 53 eingegeben. Beispielsweise wird ein Signal, das den Ansaugluftstrom Q repräsentiert, von dem Luftstrommesser 25 und ein Signal, das die Drehzahl N durch Kurbelwelle 13 repräsentiert, von einem Drehzahlsen sor 61 abgegeben. Gemäß dem Steuerprogramm, das in dem Speicher 52 enthalten bzw. geladen ist, wird über den Ausgabekanal 54 ein Steuersignal zur Energierung des So lenoids 39 der Kupplung 34 abgegeben.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm einer Steuerroutine, die zur Energierung der Kupplung 34 während einer vorbestimmten Zeitspanne, z. B. 4 ms ausgeführt wird. Im Schritt 101 wird festge stellt, ob sich der Lader 22 im Betriebszustand befindet oder nicht, d. h. ob die Kupplung 34 in Eingriff steht oder nicht. Wenn die Kupplung 34 sich im Nichtbetriebszustand befindet, d. h. nicht in Eingriff steht, wird in einem Schritt 102 festgestellt, ob die Dreh zahlN der Brennkraftmaschine oberhalb eines vorbestimmten ersten Wertes von beispielsweise 5000 min^-1 bzw. Upm liegt oder nicht. Wenn die Drehzahl N der Brennkraftmaschine ober halb von z. B. 5000 min^-1 liegt, wird in einem Schritt 103 ein Befehl zum Lösen der Kupplung 34 über den Ausgabekanal 54 gegeben. Demgemäß werden die Mitneh merscheiben 37 und 38 voneinander gelöst, so daß die Dre hung der Kurbelwelle 13 nicht auf die Rotoren 31 und 32 des Laders 22 übertragen und die zusätzliche Luftzufuhr unter brochen wird. Wenn im Schritt 102 festgestellt wird, daß die Drehzahl N der Brennkraftmaschine nicht oberhalb von z. B. 5000 min^-1 liegt, wird in einem Schritt 104 be stimmt, ob das Verhältnis Q/N das den Luftverbrauch und somit die Belastung der Brennkraftmaschine repräsentiert, unterhalb eines vorbestimmten ersten Wer tes von z. B. 0,5 Liter pro Umdrehung (l · min) liegt oder nicht, wobei Q der Ansaugluftstrom und N die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Wen das Verhältnis Q/N un terhalb von z. B. 0,5 lmin liegt, wird im Schritt 103 ein Befehl zum Lösen der Kupplung 34 über den Ausgangskanal 54 gegeben und die zusätzliche Luftzu fuhr wird in der oben beschriebenen Weise unterbrochen. Wenn das Verhältnis Q/N im Schritt 104 nicht unterhalb von z. B. 0,5 lmin liegt, wird in einem Schritt 105 ein Befehl zur Energierung der Kupplung 34 über den Ausgangssignal 54 gegeben. Demgemäß treten die Mitnehmer scheiben 37 und 38 gegenseitig in Eingriff, so daß die Drehung der Kurbelwelle 13 über eine Riemenscheibe 36, den Riemen 35 und der Riemenscheibe 34′ auf die Drehwelle 32 A des Laders 22 übertragen wird, wodurch die Rotoren 31 und 32 gedreht werden und eine zusätzliche Luftzufuhr be wirken.

Entsprechend der obenstehenden Erklärung bezüglich des Umschaltens der Kupplung 34 aus dem Nichtbetriebs zustand, in dem die zusätzliche Luftzufuhr unterbrochen ist, wird der Betriebszustand der Kupplung 34 zur Erzielung einer zusätzlichen Luftzufuhr nur dann erreicht, wenn die Drehzahl N der Brennkraftmaschine nicht oberhalb des vorbestimmten ersten Wertes von z. B. 5000 min^-1 und die Last Q/N der Brennkraftmaschine nicht unterhalb des vorbe stimmten ersten Wertes von z. B. 0,5 lmin liegt. Wenn die Drehzahl N der Brennkraftmaschine über den vorbestimmten ersten Wert von z. B. 5000 min^-1 ansteigt, wird die Kupplung 34 nicht von ihrem Nichtbetriebszustand auf ihren Betriebszustand ge schaltet, unabhängig von dem Wert der Last Q/N der Brenn kraftmaschine.

Wenn der Lader 22 sich im Betrieb befindet, d. h. wenn die Kupplung 34 eingeschaltet ist und die Ver zweigung im Schritt 101 ein "ja" ergeben hat, wird in einem Schritt 106 bestimmt, ob die Drehzahl N der Brenn kraftmaschine unterhalb eines vorbestimmten zweiten Wertes von z. B. 4000 min^-1 bzw. Upm liegt. Wenn die Drehzahl N der Brenn kraftmaschine unterhalb von z. B. 4000 min^-1 liegt, wird im Schritt 104 die Kupplung 34 entsprechend der Last Q/N der Brennkraftmaschine in bereits erläuterter Weise gesteuert. Wenn die Last Q/N der Brennkraftmaschine nicht unterhalb von z. B. 0,5 lmin liegt, behält die Kupplung 34 ihren Betriebszustand bei und wenn die Last Q/N der Brennkraftmaschine andererseits geringer als z. B. 0,5 lmin ist, wird die Kupplung 34 abge schaltet. Wenn in dem Schritt 106 festgestellt wird, daß die Drehzahl N der Brennkraftmaschine nicht unterhalb von z. B. 4000 min^-1 liegt, behält die Kupplung 34 im Schritt 105 ihren Betriebszustand bei.

Wie im vorstehenden erwähnt wurde, ist die Bedienung zum Schalten der Kupplung von ihrem Betriebszustand, in dem eine zusätzliche Luftzufuhr erzielt wird, auf ihren Nichtbetriebszustand, bei dem sie zusätzliche Luft zufuhr unterbrochen ist, nur erfüllt, wenn die Drehzahl N der Brennkraftmaschine nicht oberhalb des vorbestimm ten zweiten Wertes von z. B. 4000 min^-1 und die Last Q/N der Brenn kraftmaschine unterhalb eines vorbestimmten zweiten Wertes von z. B. 0,5 lmin liegt. Wenn die Drehzahl N der Brennkraftmaschi ne mehr als z. B. 4000 min^-1 beträgt, behält die Kupplung 34 selbst dann ihren Betriebszustand bei, wenn die Last Q/N der Brennkraftmaschine geringer wird.

Claims

1. Brennkraftmaschine, mit
einem mechanischen Lader, der über eine Kupplung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist,
einer Vorrichtung zum Feststellen eines Lastwertes der Brennkraftmaschine und
einer Steuervorrichtung, die den Lader in Abhängigkeit von dem festgestellten Lastwert mittels der Steuerung der Kupplung wahlweise ein- oder ausschaltet,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorrichtung zum Feststel len einer Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgesehen ist,
daß die Steuervorrichtung den Lader nur dann von dem ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand schaltet, wenn die Brennkraftmaschine eine Drehzahl, die nicht ober halb einer vorbestimmten ersten Drehzahl liegt, und einen Lastwert aufweist, der nicht geringer als ein vorbestimm ter erster Lastwert ist, und
daß die Steuervorrichtung den Lader (22) nur dann von dem eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand schaltet, wenn die Brennkraftmaschine eine Drehzahl, die unterhalb einer vorbestimmten zweiten Drehzahl liegt, und einen Lastwert aufweist, der geringer als ein vorbestimmter zweiter Lastwert ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die vorbestimmte erste Drehzahl höher als die vorbestimmte zweite Drehzahl ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die vorbestimmte erste Drehzahl etwa 5000 min^-1 und die vorbestimmte zweite Drehzahl etwa 4000 min^-1 beträgt.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte erste Last wert im wesentlichen dem vorbestimmten zweiten Lastwert entspricht.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der vorbestimmte erste und der vorbestimmte zweite Lastwert durch einen Luftverbraucht von 0,5 l/Umdrehung bestimmt ist.