DE3719975A1 - Control system for a supercharged internal combustion engine - Google Patents

Control system for a supercharged internal combustion engine

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Abstract

A control system for an internal combustion engine (1) equipped with a supercharger (3) is described, this system having an idling filling control unit which has a control valve (10) which can be triggered by a control device (11) depending on characteristic state variables of the internal combustion engine (1) and is arranged in a line (9) bypassing a throttle valve (5) of the induction manifold (2). In order to extend the control range of this system without increasing expenditure on hardware, the bypass line (9) is to be connected between a point (18) in the induction manifold (2) lying in the direction of flow behind the throttle valve (5) and a point (19) which is essentially under atmospheric pressure, and it is to be possible for the control valve (10) to be triggered by the control device (11) at the same time to regulate the boost pressure. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem für eine mit einem Lader ausge rüstete Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a control system for an extended with a supercharger equipped engine according to the preamble of claim 1.

Um die Drehzahl bzw. das abgegebene Moment bei Leerlauf und im niedrigen Teillastbereich unabhängig von etwaigen, beispielsweise durch das Zuschalten von Verbrauchern verursachten Belastungsänderungen nach Möglichkeit konstant zu halten, ist es bei Brennkraftmaschinen allgemein bekannt, eine Leerlauffüllungs regelung vorzusehen, bei der ein in einer die Drosselklappe der Ansaugleitung umgehenden Umgehungsleitung angeordnetes Steuerventil von einem Steuergerät in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel der Drehzahl, der Kühlmitteltemperatur, der Stellung des Fahrpedals oder dgl. zu steuern. In order to keep the rotational speed or the output torque at idle and in the lower part-load range regardless of any, caused for example by the connection of loads load changes as far as possible constant, it is generally known in internal combustion engines to provide an idle filling control, in which a in a controlling the throttle valve of the intake pipe bypass line bypassing the control valve is arranged by a control unit as a function of characteristic variables of state of the engine such as the rotational speed, the coolant temperature, the position of the accelerator pedal or the like.. Dabei ist die Umgehungsleitung im allgemeinen zwischen einer in Strömungsrichtung vor und einer in Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe liegenden Stelle der Ansaugleitung angeschlossen. The bypass line is connected generally between an upstream and a lying downstream of the throttle body of the intake pipe.

Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen sind weiterhin Einrichtungen zur Lade drucksteuerung bekannt, bei denen zum Zwecke der Vermeidung einer klopfenden Verbrennung in der Brennkraftmaschine der Ladedruck in Abhängigkeit von den Signalen eines Klopfsensors reduziert wird. In supercharged internal combustion engines further comprises means for supercharging pressure control are known in which for the purpose of preventing knocking combustion in the internal combustion engine, the boost pressure is reduced in dependence on the signals of a knock sensor. Als Stellglied zur Ladedruckregelung kann dabei ein von einem Steuergerät in Abhängigkeit von den Signalen des Klopf sensors ansteuerbares Steuerventil vorgesehen sein, das beispielsweise bei einem mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebenen Lader in einer hinter dem Lader von der Ansaugleitung abzweigenden Druckentlastungsleitung angeordnet sein kann. As an actuator for the boost pressure control while a controllable by a control device in dependence on the signals of the knock sensor control valve may be provided which can be arranged for example with a mechanically driven by the internal combustion engine supercharger in a branching behind the supercharger of the intake pipe pressure relief line. Sollen nun bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine beide Regelungen, nämlich die Leerlauffüllungsregelung ebenso wie die Ladedruckregelung ausgeführt werden, dann würden dazu zwei getrennte Einrichtungen erforderlich. Now both are regulations for a supercharged internal combustion engine, namely the idle speed control as well as the boost pressure control is executed, two separate devices would require this.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, bei einem Regel system der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art den Regelum fang im wesentlichen ohne zusätzlichen Aufwand zu erweitern. The basis of the invention task now is in a control of the type mentioned in the preamble of claim 1 system to Regelum start to expand substantially without additional effort.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die im Kennzeichen des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmale. The solution of this object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. patent applica characteristics. Erfindungsgemäß wird also das zur Leerlauf füllungsregelung verwendete Steuerventil zusätzlich auch zur Regelung des Ladedrucks herangezogen, indem es vorzugsweise im oberen Lastbereich der Brennkraftmaschine von dem Steuergerät in Abhängigkeit von den Signalen des Klopfsensors ansteuerbar ist. According to the invention thus the control valve charge control used for idling is also additionally used for regulating the boost pressure by it is preferably controlled in the upper load range of the internal combustion engine by the control apparatus in dependence on the signals of the knock sensor. Dazu führt die Umgehungsleitung zu einer Stelle, an der im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht, vorzugsweise also zu einer Stelle der Ansaugleitung, die in Strömungsrichtung vor dem Lader liegt. For this purpose, the bypass line leads to a location, there is at substantially atmospheric pressure, preferably so to a point of the intake line which lies upstream of the supercharger. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die Zwecke der Ladedruckregelung der aufgeladenen Brenn kraftmaschine das bereits vorhandene Steuerventil der Leerlauffüllungsregelung mitherangezogen wird. The particular advantage of the invention is that, for the purposes of the boost pressure control of the supercharged internal combustion engine, the existing control valve of the idle speed control is mitherangezogen. Um diese Funktion auszufüllen, ist es dann nur noch erfor derlich, das Steuerprogramm des Steuergerätes entsprechend zu ändern. In order to fill this function, it is then only erfor sary to change the control program of the control unit accordingly. Es fällt somit im wesentlichen nur eine Änderung der Software, nicht jedoch der Hardware an. It is, thus essentially only a change in software, not the hardware.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unter ansprüchen angegeben und werden im folgenden anhand der Beschreibung des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Further expedient embodiments of the invention are specified in the remaining sub-claims and are explained in more detail below with reference to the description of the embodiment of the invention shown in the drawing.

Die Zeichnung zeigt in einer grob schematischen Darstellung ein Schaltbild der erfindungsgemäßen aufgeladenen Brennkraftmaschine mit dem zugeordneten Steuer system. Dabei ist mit 1 eine beispielsweise gemischverdichtende Brennkraftma schine angedeutet, die zum Beispiel zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs, dient. The drawing shows in a rough schematic representation of a circuit diagram of the supercharged internal combustion engine according to the invention with the associated control system. In this case, a, for example, mixture-Brennkraftma machine is indicated with 1, which is used for example for driving a vehicle, especially a passenger vehicle. In einer mit 2 bezeichneten, zu den Einlaß ventilen der Brennkraftmaschine 1 führenden Ansaugleitung ist in Strömungsrichtung hinter einem Luftfilter 4 ein Lader 3 angeordnet, der hier beispielsweise durch einen mechanisch von der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen Lader gebildet wird. In a direction indicated with 2, to the inlet of the internal combustion engine 1 valves leading intake passage is downstream of an air filter 4, a charger 3 is arranged, which is formed here, for example, by a mechanically driven by the internal combustion engine 1 charger. Prinzipiell kann aber anstelle eines solchen mechanischen Laders auch ein Abgasturbolader verwendet werden. In principle, however, a turbocharger can be used instead of such a mechanical supercharger.

In Strömungsrichtung hinter dem Lader 3 und einem gegebenenfalls vorgesehenen, hier nicht eingezeichneten Ladeluftkühler ist in der Ansaugleitung 2 eine Drossel klappe 5 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Verstellung eines durch den Fahrzeugführer betätigbaren Fahrpedals 6 verstellbar ist. Downstream of the supercharger 3 and an optionally provided, not shown here intercooler in the intake passage 2, a throttle 5 is provided flap, which is adjustable in dependence on the adjustment of a actuatable by the vehicle driver accelerator pedal. 6 Eine die Abgase der Brennkraftmaschine 1 abführende Abgasleitung ist mit 21 bezeichnet. An exhaust gases of the internal combustion engine 1 laxative exhaust line is designated by the 21st

Mit 7 ist eine Kraftstoffzuführvorrichtung in Form eines Kraftstoffeinspritzventils angedeutet, das von einem Steuergerät 11 in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel der Drehzahl, dem Lastwunsch des Fahrzeugfahrers, dem Ladedruck, der Temperatur oder dgl. an steuerbar ist. With 7, a fuel supply is indicated in the form of a fuel injection valve which is controllable by a control unit 11 as a function of characteristic variables of state of the engine such as the rotational speed, the load requirement of the vehicle driver, boost pressure, temperature or the like. At.

In Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe 5 , die gegebenenfalls auch durch zwei im Querschnitt unterschiedlich große Drosselklappen ersetzt werden kann, mündet in die Ansaugleitung 2 an der Stelle 18 eine die Drosselklappe 5 umge hende Umgehungsleitung 9 ein, in der ein von dem Steuergerät 11 ansteuerbares Steuerventil 10 angeordnet ist. Downstream of the throttle valve 5, the different sized throttle valves may optionally be replaced with two in cross section, opens out into the intake pipe 2 at the point 18, a throttle valve 5 immediate bypass line 9, a, in which a controllable from the controller 11 control valve 10 is arranged. Das andere Ende der Umgehungsleitung 9 ist hier mit einer Stelle 19 der Ansaugleitung zwischen dem Luftfilter 4 und dem Lader 3 verbunden, an der somit im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht. The other end of the bypass line 9 is connected here to a location 19 of the intake passage between the air cleaner 4 and the loader 3, thus prevails at the substantially atmospheric pressure. An einer Stelle 20 der Ansaugleitung 2 , die zwischen dem Lader 3 und der Drosselklappe 5 liegt, zweigt noch eine Druckentlastungsleitung 12 ab, die in die Umgehungs leitung 9 , und zwar an deren mit der Atmosphärendruckstelle 19 verbundenen Strang, einmündet. At one point 20 of the intake pipe 2, which is located between the charger 3 and the throttle valve 5, or branches a pressure relief line 12 from the line in the bypass 9, specifically at the with the atmospheric pressure port 19 connected strand opens. ln dieser Druckentlastungsleitung 12 ist eine Entlastungsklappe 13 angeordnet, die zur Betätigung mit der Drosselklappe 5 gekoppelt ist. In this pressure relief line 12 is a relief flap 13 is arranged, which is coupled to the actuator to the throttle valve. 5 Diese Kopplung erfolgt dabei in der Weise, daß die Entlastungsklappe 13 bei geschlossener Drosselklappe 5 zwecks Abblasen des von dem Lader 3 erzeugten Ladedruckes über die Druckentlastungsleitung 12 geöffnet bzw. bei in Öffnungsrichtung ver stellter Drosselklappe 5 geschlossen wird. This coupling is effected in such a manner that the relief flap 13 is opened in the closed throttle valve 5 for the purpose of blowing off the boost pressure generated by the charger 3 via the pressure relief line 12 and is closed at ver in the opening direction imputed throttle. 5

In der Zeichnung ist weiterhin noch angedeutet, daß das Steuergerät 11 über Signal leitungen mit einer Reihe von Sensoren zur Erfassung von charakteristischen Zu standsgrößen der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. In the drawing, is further also indicated that the control unit 11 via signal lines with a number of sensors for detecting characteristic to state variables of the internal combustion engine 1 is connected. So ist beispielsweise mit 15 ein das Klopfen der Brennkraftmaschine erfassender Klopfsensor, mit 16 ein Drehzahlsensor und mit 17 ein Sensor zur Erfassung des Ladedrucks angegeben. For example, indicated by 15, a knocking of the internal combustion engine, detecting the knocking sensor 16, a speed sensor and 17 a sensor for detecting the boost pressure. Selbstverständlich können noch eine Reihe weiterer Sensoren zur Erfassung charak teristischer Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine vorgesehen sein, die jedoch hier der Einfachheit halber nicht gezeigt sind. Of course a number of other sensors for detecting charak teristischer state variables of the internal combustion engine can be provided, which are not shown here for simplicity.

Das Steuergerät 11 verarbeitet die von den verschiedenen Sensoren kommenden Informationen über den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und bildet daraus Steuersignale zur Ansteuerung der den Betriebszustand der Brennkraftmaschine beeinflussenden Stellglieder. The controller 11 processes the data coming from the various sensors information about the operating state of the internal combustion engine and forms therefrom control signals for controlling the operation state of the internal combustion engine influencing actuators. So wird beispielsweise von dem Steuergerät 11 das Kraftstoffeinspritzventil 7 ebenso wie eine Zündeinrichtung 8 und das Steuerventil 10 unter Zwischenschaltung entsprechender, hier nicht weiter gezeigter Servo stellglieder angesteuert. Thus, the fuel injection valve 7 as well as an ignition device 8 and the control valve 10 is driven with the interposition of corresponding actuators, not shown here, for example, servo by the control device. 11 Dabei erfolgt die Ansteuerung des in der Umgehungs leitung 9 angeordneten Steuerventils 10 in der Weise, daß im Leerlauf- und nie drigen Teillastbereich dieses Ventil als Stellglied zur Leerlauffüllungsregelung herangezogen wird. The control of the disposed in the bypass line 9, the control valve 10 in such a way takes place in that in the idle and part load never drigen this valve is used as actuator for idle speed control. Hierzu wird bei geschlossener bzw. nahezu geschlossener Drossel klappe 5 die Zufuhr der zur Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes in den Zylindern der Brennkraftmaschine erforderlichen Luft durch entsprechende Auf- bzw. Zusteuerung des die Drosselklappe 5 umgehenden, durch die Umgehungsleitung 9 strömenden Luftstromes die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. deren abge gebenes Drehmoment unabhängig von etwaigen Belastungsänderungen im wesentlichen konstant gehalten. To this end flap in the closed or nearly closed throttle 5, the supply of air necessary for the combustion of the injected fuel into the cylinders of the internal combustion engine by appropriate charging or close control of the throttle valve 5 prompt, flowing through the bypass line 9 the air stream or the speed of the internal combustion engine . maintained substantially constant whose abge input torque regardless of any changes in load. Zumindest bei Leerlauf ist im übrigen auch die Entlastungsklappe 13 geöffnet, so daß die von dem Lader 3 erzeugte Ladeluft durch die Entlastungsleitung 12 in die Umgehungsleitung 9 abgeblasen und von dort gegebenenfalls über das Steuerventil 10 zur Brennkraftmaschine 1 gelangen kann. At least at idle, the relief flap 13 is opened in the other, so that the charge air generated by the charger 3 vented through the relief line 12 into the bypass passage 9 and from there can optionally be used by the control valve 10 to the internal combustion engine. 1

Bei Überschreiten des Lastbereiches, in dem die Leerlauffüllungsregelung statt findet, wird das Steuerventil 10 zunächst geschlossen. When exceeding the load range in which the idle charge control takes place, the control valve 10 is closed first. Es wird erst wieder in Öffnungsrichtung durch entsprechende Steuersignale des Steuergerätes 11 betätigt, wenn es, vorzugsweise im höheren Lastbereich, zur Ladedruckregelung herangezogen wird. It will only be actuated again in the opening direction by means of corresponding control signals of the control unit 11 when it, preferably in the higher load range, is used to boost pressure control. Diese Ladedruckregelung, die vorzugsweise in Zusammenwirken mit einer Steuerung oder Regelung des Zündzeitpunktes der Brennkraftmaschine zum Zwecke des Vermeidens einer klopfenden Verbrennung in der Brennkraftmaschine vorgenom men wird, verwendet dabei mit dem Steuerventil 10 das gleiche Stellglied, das auch bereits für die Leerlauffüllungsregelung herangezogen wird. This boost pressure control, which is preferably in cooperation with a control or regulation of the ignition timing of the internal combustion engine for the purpose of avoiding knocking combustion in the internal combustion engine vorgenom men, used therein with the control valve 10 the same actuator, which is also already used for the idle speed control. Dies vereinfacht ganz wesentlich den Hardware-Aufwand für die Regelung der Brennkraftmaschine und macht lediglich gewisse Änderungen bei der Software für das Steuergerät 11 erforderlich. This simplifies very much the hardware costs for controlling the internal combustion engine and merely makes certain changes in the software for the controller 11 is required. Diese Heranziehung des zur Leerlauffüllungsregelung verwendeten Steuerventils 10 auch zur Ladedruckregelung wird allerdings erst dadurch möglich, daß die die Drosselklappe 5 umgehende Umgehungsleitung nicht unmittelbar vor der Drosselklappe, sondern noch vor dem Lader 3 , also an einer Stelle angeschlossen ist, wo im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht. This attraction of the control valve used for idle speed control 10 also to the boost pressure control is, however, only possible in that the throttle valve 5 immediate bypass line immediately before the throttle valve, but before the loader 3, is therefore connected to a point where there is substantially atmospheric pressure. Wird also im Verlaufe der Ladedruckregelung, wenn beispielsweise eine Zündungsverstellung zur Reduzierung der Klopferscheinungen nicht mehr ausreicht, durch Aufsteuerung des Steuerven tils 10 durchgeführt, dann wird der in der Ansaugleitung 2 hinter dem Lader 3 sich ausbildende Ladedruck durch Verbindung mit der unter Atmosphärendruck stehenden Stelle 19 der Ansaugleitung abgebaut. Thus, if in the course of the boost pressure control, for example, when an ignition adjustment for reducing the knocking phenomena no longer sufficient TILs carried out by spray-control of the Steuerven 10, then in the intake passage 2 downstream of the loader 3 which forms boost pressure by connection to the at atmospheric pressure point 19 is the suction dismantled. Die Funktion der Ladedruck regelung kann dabei in etwa der in der DE-OS 31 06 579 beschriebenen Regelung entsprechen. The function of the boost pressure control can correspond approximately to the arrangements described in DE-OS 31 06 579th

Claims (6)

  1. 1. Regelsystem für eine mit einem Lader ausgerüstete Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Leerlauffüllungsregelung, die ein von einem Steuergerät in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine ansteuerbares und in einer eine Drosselklappe der Ansaugleitung umgehenden Umgehungsleitung angeordnetes Steuerventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung ( 9 ) zwischen einer in Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe ( 5 ) liegenden Stelle ( 18 ) der Ansaugleitung ( 2 ) und einer im wesent lichen unter Atmosphärendruck stehenden Stelle ( 19 ) angeschlossen ist und daß das Steuerventil ( 10 ) von dem Steuergerät ( 11 ) zugleich zur Ladedruck regelung ansteuerbar ist. Having 1 control system for an equipped with a loader internal combustion engine with a device for idle speed control, the controllable one by a control unit as a function of characteristic variables of state of the internal combustion engine and bypassing in a throttle valve of the suction line bypass line arranged control valve, characterized in that the bypass line (9 ) position lying between a (downstream of the throttle valve 5) (18) is connected to the suction line (2) and a (in Wesent union at atmospheric pressure point 19) and that the control valve (10) (by the control unit 11) at the same time to boost pressure control is controlled.
  2. 2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil ( 10 ) im Leerlauf- und niedrigen Teillastbereich als Stellglied zur Leerlauffül lungsregelung und im höheren Lastbereich als Stellglied zur Ladedruckregelung heranziehbar ist. 2. A control system according to claim 1, characterized in that the control valve (10) in the no-load and low partial load range as lung control actuator for Leerlauffül and heranziehbar in the higher load range as an actuator for the boost pressure control.
  3. 3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungs leitung ( 9 ) an eine Stelle ( 19 ) der Ansaugleitung ( 2 ) in Strömungsrichtung vor dem Lader ( 3 ) angeschlossen ist. 3. A control system according to claim 1 or 2, characterized in that the bypass line (9) to a point (19) of the suction duct (2) upstream of the supercharger (3) is connected.
  4. 4. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil ( 10 ) zur Ladedruckregelung in Abhängigkeit von den Signalen eines das Klopfen der Brennkraftmaschine ( 1 ) erfassenden Klopfsensors ( 15 ) ansteuerbar ist. 4. A control system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the control valve (10) to boost pressure control in dependence on the signals of a knocking of the internal combustion engine (1) detected knock sensor (15) is controllable.
  5. 5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Strömungsrichtung hinter dem Lader ( 3 ) und vor der Drosselklappe ( 5 ) von der Ansaugleitung ( 2 ) abzweigende und in die Umgehungsleitung ( 9 ) zwischen dem Steuerventil ( 10 ) und der unter Atmosphärendruck stehenden Stelle ( 19 ) einmündende Druckentlastungsleitung ( 12 ) vorgesehen ist. 5. A control system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a downstream of the supercharger (3) and before the throttle valve (5) of the intake pipe (2) branches off, and in the bypass line (9) between the control valve (10 ) and at atmospheric pressure point (19) opens out pressure relief line (12) is provided.
  6. 6. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckentlastungs leitung ( 12 ) eine in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe ( 5 ) betätig bare Entlastungsklappe ( 13 ) angeordnet ist. 6. A control system according to claim 5, characterized in that lead in the pressure relief (12) in dependence on the position of the throttle valve (5) betätig bare relief flap (13) is arranged.
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