DE3801566A1 - Vorrichtung zur drehfrequenzsteuerung einer innenverbrennungsmaschine - Google Patents
Vorrichtung zur drehfrequenzsteuerung einer innenverbrennungsmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Drehfrequenzsteuerung einer Innenverbrennungsmaschine, bei der
der Ansaugeinstellungsvorgang und der Drehfrequenzeinstellungs
vorgang durch den Einsatz eines Regelkreises zum Einstellen der
Ansaugmenge auf einen Zielwert (Sollwert) und einen Regelkreis
zum Einstellen der Drehfrequenz auf einen Zielwert (Sollwert)
mit höherer Geschwindigkeit realisiert werden.
Die lastfreie Drehfrequenz einer Innenverbrennungsmaschine
ist auf einen vorgegebenen konstanten Wert der Drehfrequenz ge
steuert worden. Ziele einer solchen Drehfrequenzsteuerung sind,
die lastfreie Drehfrequenz auf einen niedrigeren Wert herabzu
setzen, um soweit als möglich den Kraftstoffverbrauch im last
freien Zustand und Änderungen der Drehfrequenz aufgrund von
Störungen herabzusetzen. Es wird daher immer gefordert, daß die
Drehfrequenzsteuerung eine schnelle und besonders genaue
Steuerbarkeit besitzt. Faktoren zur Änderung der Drehfrequenz
können grob in einen Primärfaktor, der auf einer Änderung des
Leerlaufverbrauchs der Maschine selbst und einer Änderung des
thermischen Wirkungsgrades der Maschine beruht, und einen Se
kundärfaktor eingeteilt werden, der auf einer Änderung der Ein
stellverstärkung beruht, die intern in einer Ansaugmengen-Ein
stellvorrichtung vorhanden ist, die zum Einstellen von Änderun
gen der Drehfrequenz mittels des Primärfaktors und einer Ände
rung der Dichte der als Ansaugquelle aufgefaßten atmosphäri
schen Luft verwendet wird.
Entsprechend dem Vorschlag in der Official Gazette der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 16 234/1984 gibt es einen
Stand der Technik, nach dem die Drehfrequenz auf einen Zielwert
gesteuert wird, indem die Ansaugmengen-Einstellvorrichtung ent
sprechend einem Einstellsignal, das auf der Abweichung zwischen
dem Zielwert der Drehfrequenz und dem Ist-Wert beruht, und
einem Einstellsignal, das auf der Abweichung zwischen der Ziel-
Ansaugmenge oder zwischen dem Ansaugrohrdruck und einem Ist-
Wert beruht, gesteuert wird.
Entsprechend dem in der oben genannten Official Gazette
beschriebenen Stand der Technik kann der folgende Vorteil er
zielt werden. Da das auf der Abweichung zwischen dem Zielwert
der Drehfrequenz und dem Ist-Wert beruhende Einstellsignal
(Drehfrequenz-Einstellsignal) auch den Primärfaktor der Dreh
frequenzänderung anspricht, während das auf der Abweichung zwi
schen dem Zielwert der Ansaugmenge oder dem Ansaugdruck und dem
Ist-Wert beruhende Einstellsignal (Ansaugmengen-Einstellsignal)
auf den Sekundärfaktor anspricht, kann die Drehfrequenz schnel
ler und genauer eingestellt werden als in der nur mit der Dreh
frequenz vorgenommenen Rückkopplungssteuerung.
Wie zuvor dargestellt, zeigt der Stand der Technik, der in
der oben erläuterten Gazette vorgeschlagen ist, eine Ansaugmen
genregelschleife für die Selbstkorrektur eines Fehlers der
Drehfrequenzsteuerungsvorrichtung selbst.
Die Drehfrequenzsteuervorrichtung für eine Innenverbren
nungsmaschine nach dem oben erwähnten Stand der Technik hat
jedoch die folgenden Nachteile:
Erstens wird im lastfreien Zustand die Drehfrequenz auf
den Zielwert geregelt, aber wenn die Maschine in den Bela
stungszustand gebracht wird, nachdem das Drosselventil sich ein
wenig öffnet, werden dann, wenn die Regelung aufgerufen wird,
der Primärfaktor und der Sekundärfaktor nicht länger angepaßt,
der Ansaugwert der Maschine ändert sich plötzlich, Anwachsen
oder Abfallen der Drehfrequenz wird unnormal, was die Betriebs
fähigkeit deutlich verschlechtert.
Insbesondere werden für den zweiten Faktor Alterungs- oder
Ablagerungserscheinungen (aging) aufgrund von Anfangsschwan
kungen der Steuervorrichtung oder ein Zusetzen groß und werden
ein nicht vernachlässigbares Problem. Weiterhin ist, wie oben
erwähnt, die Drehfrequenzsteuervorrichtung beim oben erwähnten
Stand der Technik mit einem Ansaugmengenregelkreis versehen, um
einen darin liegenden Fehler selbst zu korrigieren. Wenn bei
spielsweise die Maschine sich mit einer der Maschinentemperatur
entsprechenden Drehfrequenz, die durch eine Drehfrequenzziel
wertgeneratorschaltung bestimmt wird, dreht, so ist der Stand
der Technik von einer solchen Unstimmigkeit begleitet, daß eine
Ansprechcharakteristik, die gleich jener ist, die erreicht
wird wenn nur der konventionelle Drehfrequenzregelkreis vorge
sehen ist, nur erreicht werden kann, weil die Differenz zwi.
schen dem Drehfrequenzzielwert und dem Drefrequenz-Istwert der
Maschine durch eine Drehfrequenzarbeitseinheit korrigiert wird.
Um die verschiedenen zuvor erwähnten Probleme zu beseiti
gen, ist es daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung,
eine Drehfrequenzsteuervorrichtung bereitzustellen, die diskon
tinuierliche, plötzliche Änderungen der Ansaugmenge der Ma
schine und ein Auftreten eines unnormalen Anwachsens oder Ab
fallens der Drehfrequenz selbst dann verhindert, wenn während
des Umschaltens der Maschine vom unbelasteten Zustand in den
belasteten Zustand die Einstellung des Primärfaktors und des
Sekundärfaktors gesperrt ist, wodurch die Betriebsleistung der
Innenverbrennungsmaschine deutlich verbessert wird.
Es ist ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Drehfrequenzsteuervorrichtung bereitzustellen. Das Erzeugen
einer Änderung der Drehfrequenz durch den Sekundärfaktor, der
aus einer Änderung der Ansaugdichte aufgrund einer Anfangs
schwankung der Einstellverstärkung der Ansaugmengensteuervor
richtung und einem Verstopfen des Ansaugfilters besonders im
Anfangsstartzustand der Maschine resultiert, bewältigt und die
Drehfrequenz der Innenverbrennungsmaschine immer stabilisiert
durch Eliminieren der auf einem solchen Sekundärfaktor beruhen
den Diskrepanzen, selbst unter den Anfangsstartbedingungen, in
denen eine Änderung der Einstellverstärkung, die einen solchen
Sekundärfaktor leicht erzeugt, auftritt, und selbst nach dem
Einsatz über eine beträchtliche Periode, in der ein Verstopfen
des Filters auftreten kann.
Es ist ein drittes Ziel der Erfindung, eine Drehfrequenz
steuervorrichtung anzugeben, die eine hohe Ansprechkenngröße
sicherstellt zum Herabsetzen der Drehfrequenz der Maschine
durch Sicherstellen einer optimalen Luftmenge durch eine Aus
gabe einer Ansaugmenge zur Kompensation, die in dem Speicher
für die Differenz zwischen dem Drehfrequenzzielwert und dem
Drehfrequenzsollwert gespeichert ist, wenn eine Fehler der
Drehfrequenzsteuervorrichtung selbst beispielsweise aus einem
auf die Maschinentemperatur zurückzuführenden Fehler der An
saugmenge resultiert.
Um diese Ziele zu erreichen, enthält die Innenverbren
nungsmaschine der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, die
eine Drehfrequenzsteuerung und eine Ansaugsteuerung der Ma
schine im unbelasteten Zustand betätigt und dann das Arbeiten
dieser Steuerungen im belasteten Zustand anhält, und einen
Speicher, der selbst im Belastungszustand das Drehfrequenzein
stellsignal und das Ansaugmengeneinstellsignal, die im unbela
steten Zustand der Maschine gespeichert wurden, aufrechterhält
und solche Signale abgibt, so daß plötzliche Änderungen der
Drehfrequenz unterdrückt werden, wenn die Maschine vom unbela
steten Zustand in den Belastungszustand übergeht.
Weiterhin wird je nach Bedarf, beispielsweise zum Elimi
nieren einer schlechten Ansprechcharakteristik der Drehfre
quenzsteuerung, die auf einen aus der Maschinentemperatur re
sultierenden Steuerfehler zurückzuführen ist, den jeweiligen
Erfordernissen entsprechend eine Speichervorrichtung vorgese
hen, die zuvor die Luftmenge, die die Maschine aufnimmt, spei
chert, während zusätzlich einem angepaßten Ansaugwert der An
saugmengeneinstellvorrichtung die Drosselklappe vollständig ge
schlossen wird; und hierdurch wird durch die Ansaugmengensteu
ervorrichtung die Luftmenge, die die um die gespeicherte Luft
menge verminderte Zielluftmenge ist, der Maschine zugeführt.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Drehfrequenzsteuer
vorrichtung der Innenverbrennungsmaschine nach
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 zeigt das Kennliniendiagramm der Begrenzungs
kennlinie der Drehfrequenzsteuervorrichtung nach
dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungs
beispiel;
Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine Drehfrequenz
steuervorrichtung für eine Innenverbrennungsma
schine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 4 ist ein detalliertes Schaltbild der Drehfrequenz
steuervorrichtung nach dem zweiten Ausführungs
beispiel der Fig. 3;
Fig. 5 ist ein detalliertes Schaltbild einer Bypassweg-
Apparatur der Fig. 3;
Fig. 6 ist ein funktionelles Blockschaltbild zur Erläu
terung der Arbeitsweise der Drehfrequenzsteuer
vorrichtung des zweiten, in Fig. 3 gezeigten
Ausführungsbeispieles.
Es werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele der Drehfre
quenzsteuervorrichtung einer Innenverbrennungsmaschine nach der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be
schrieben und erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Drehfrequenzsteu
ervorrichtung einer Innenverbrennungsmaschine nach einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Fig. ist eine
Innenverbrennungsmaschine 1 mit einem Ansaugrohr 2 verbunden
und ein bestimmtes Gebiet ist mit einem Drosselventil 3 verse
hen. Das Drosselventil 3 steuert die Drehfrequenz entsprechend
der Last. Das Ansaugrohr 2 ist vor und hinter diesem Drossel
ventil 3 mit Bypass-Leitungen 4 a, 4 b versehen.
Zwischen diesen Bypass-Leitungen 4 a und 4 b ist als Ansaug
steuerventil ein Magnetventil 5 vorgesehen, daß eine lineare
Charakteristik besitzt. Dieses Magnetventil 5 wird durch den
Ausgang eines Treibers 6 gesteuert und angetrieben.
Weiterhin ist die Kraftabgabewelle der Innenverbrennungs
maschine 1 mit einem Getriebe 7 versehen. Dieses Getriebe 7 ar
beitet zusammen mit der Drehung der Innenverbrennungsmaschine
1. Die Drehung dieses Getriebes 7 wird durch einen Drehfre
quenzsensor 8 abgetastet. Der Drehfrequenzsensor 8 ermittelt
die Rotation des Getriebes 7 und gibt die Drehfrequenz n e der
Maschine einem Fehlerverstärker 9 ein.
Ein Ausgangssignal n T des Zieldrehfrequenzgenerators 10
wird ebenfalls dem Fehlerverstärker 9 eingegeben, der einen
Fehlerwert Δ n zwischen dem Ausgang n e des Drehfrequenzsensors 8
und dem Ausgangssignal n T des Zieldrehfrequenzgenerators 10 er
mittelt und ihn an die Drehfrequenzsteuerung 11 abgibt.
Der Zieldrehfrequenzgenerator 10 erzeugt einen Zielwert
für die Drehfrequenz im unbelasteten Zustand, der verschiedenen
Bedingungen wie der Maschinentemperatur entspricht, und die
Drehfrequenzsteuerung 11 erhält das Ausgangsssignal des Fehler
verstärkers 9 und erzeugt ein Drehfrequenzeinstellsignal mit
einer solchen Richtung, daß der Fehler Δ n durch die proportio
nale, integrale oder differentielle Arbeitsweise eliminiert
wird.
Das Ausgangssignal dieser Drehfrequenzsteuerung 11 wird
über einen Speicher 12 zu einem Begrenzer 13 gesendet. Dieser
Begrenzer 13 begrenzt das Ausgangssignal der Drehfrequenzsteue
rung 11 auf einen gegenüber dem vorgegebenen Wert niedrigeren
Wert.
Der Ausgang des Begrenzers 13 wird zum Zielansaugwert Q T
der Maschine. Dieser Zielansaugwert Q T wird zu einem Fehlerver
stärker 14 geschickt, dem ebenfalls ein Ansaugwert Q e von einem
Heißdraht-Ansaugmengensensor 15 zugeführt wird.
Der Heißdraht-Ansaugmengensensor 15 ist am Ansaugrohr 2
angebracht und besitzt eine gute Ansprechcharakteristik. Die
Ausaugmenge Q e , die von dem Heißdraht-Ansaugmengensensor 15
ausgegeben wird, und die Zielansaugmenge Q T , die von dem Be
grenzer 13 ausgegeben wird, werden dem Fehlerverstärker 14 zu
geführt, um einen Fehler Δ Q zu erhalten, und dieser wird dann
an die Ansaugsteuerung 16 abgegeben.
Diese Ansaugsteuerung 16 erhält das Fehlersignal Δ Q und
erzeugt ein Ansaugeinstellsignal in einer solchen Richtung, daß
der Fehler Δ Q durch die Proportional-, Integral- oder Differen
tialregelung eliminiert wird, und sendet es zu dem Begrenzer 18
über den Speicher 17.
Dieser Begrenzer 18 paßt das Ausgangssignal des Ansaugreg
lers 16 auf einem bestimmten Wert oder einen niedrigeren Wert
an. Der Ausgang dieses Begrenzers 18 wird dem Treiber 6 zuge
sendet, der das Ausgangssignal des Begrenzers 18 aufnimmt und
ein Treibersignal dem Magnetventil 5 zuführt, dessen Öffnungs
fläche aufgrund der Steuerung mit einem solchen Treibersignal
vergrößert oder verkleinert wird.
Das Drosselventil 3 arbeitet weiterhin mit einem Leerlauf
schalter 19 zusammen. Ein Ausgang dieses Leerlaufschalters 19
steuert eine Schaltvorrichtung 20, die aus einem ersten Schal
ter 21 und einem zweiten Schalter 22 besteht, und weiterhin
steuern die Ausgangssignale dieses ersten und zweiten Schalters
21 bzw. 22 die Drehfrequenzsteuerung 11 bzw. die Ansaugsteue
rung 16.
Im folgenden werden nun die Arbeitsweisen der Drehfre
quenzsteuerungsvorrichtung der Innenverbrennungsmaschine nach
der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau zuvor beschrieben
wurde, erläutert. Wenn der Leerlaufschalter 19 den Leerlaufzu
stand der Maschine feststellt, steuern die Schalter 21, 22 die
Drehfrequenzsteuerung 11 und die Ansaugsteuerung 16 in den Be
triebszustand.
Inzwischen dreht sich das Getriebe 7 zusammen mit
der Drehung der Innenverbrennungsmaschine, die Drehung des Ge
triebes 7 wird durch den Drehsensor 8 abgetastet und die Dreh
frequenz n e wird an den Fehlerverstärker 9 ausgegeben, indem
ein Fehler Δ n gegenüber dem Ausgangswert n T des Zieldrehfre
quenz-Generators 10, also der Drehfrequenzfehler Δ n berechnet
wird. Die Drehfrequenzsteuerung 11 arbeitet mit dem Drehfre
quenzfehler Δ n und erzeugt ein Ausgangssignal.
Diese Drehfrequenzsteuerung 11 erzeugt die Zielansaugmenge
der Innenverbrennungsmaschine 1 in bezug auf eine Drehfrequenz
der Maschine 1 und der Zieldrehfrequenz, und ein Ausgangssignal
dieser Drehfrequenzsteuerung 11 wird in einer solchen Richtung
erzeugt, daß das von dem Fehlerverstärker 9 ausgegebene Fehler
signal Δ n reduziert wird. Daher wird dann, wenn der Drehfre
quenzfehler Δ n sehr klein wird, dieses Ausgangssignal stabili
siert. Ein Ausgangssignal der Drehfrequenzsteuerung 11 wird dem
Speicher 12 von Zeit zu Zeit eingegeben.
Ein Ausgang des Speichers 12 wird dem Begrenzer 13 von
Zeit zu Zeit eingegeben. Die Kennlinie des Begrenzers 13 ist,
wie in Fig. 2 angedeutet, so gewählt, daß ein einem Eingangs
signal X proportionales Ausgangssignal Y erzeugt wird und ein
zu großes Ausgangssignal begrenzt wird wenn das Eingangssignal
X in dem Bereich zwischen Xmin < X < Xmax gesetzt ist.
Ein Ausgang des Begrenzers 13 wird als Zielansaugmenge Q T
der Maschine 1 verwendet und wird dem Fehlerverstärker 14 ein
gegeben, dem ein Ausgangssignal Q e des Heißdraht-Ansaugmengen
sensors 15 ebenfalls eingegeben wird. Dieser Heißdraht-Ansaug
mengensensor 15 besitzt ein gutes Ansprechen und erzeugt ein
elektrisches Ausgangssignal, das der Ansaugmenge der Innenver
brennungsmaschine 1 entspricht.
Der Fehlerverstärker 14 erhält ein Fehlersignal Δ Q als
Differenz zwischen dem Ausgang Q e und der Zielansaugmenge Q T
und gibt ihn an die Ansaugmengensteuerung 16 ab. Die Ansaugmen
gensteuerung 16 arbeitet mit diesem Ansaugmengenfehler Δ Q und
liefert ein Ausgangssignal.
Dieses Ausgangssignal wird ein Arbeitssignal bezüglich der
Ansaugmenge Q e , die von den Heißdraht-Ansaugmengensensor 15
ausgegeben wird, und der Zielansaugmenge Q T .
Ein Ausgangssignal dieser Ansaugsteuerung 16 wird in sol
cher Richtung erzeugt, daß der Fehler Δ Q reduziert wird und
somit stabilisiert wird, wenn der Fehler Δ Q minimal wird. Ein
Ausgang der Ansaugsteuerung 16 wird dem Speicher 17 von Zeit zu
Zeit eingegeben. Ein Ausgangssignal dieses Speichers 17 wird
dem Begrenzer 18 von Zeit zu Zeit eingegeben. Die Charakteri
stik des Begrenzers 18 ist die gleiche wie die des Begrenzers
13. Der Ausgang des Begrenzers 18 wird durch den Treiber 6 in
ein elektrisches Signal umgewandet.
Dieses elektrische Signal wird dann dem Magnetventil 5 mit
linearer Charakteristik zugeführt. Das Magnetventil 5 ist vor
gesehen, damit in Kombination mit dem Heißdraht-Ansaugmengen
sensor, der gutes Ansprechverhalten besitzt, ein Ansaugmengen
regelkreis gebildet wird.
Das Magnetventil 5 arbeitet so, daß seine Öffnungsfläche
dem von dem Treiber 6 erhaltenen elektrischen Signal ent
spricht, und die Ventilstellung proportional zu einer Eingangs
spannung geändert wird.
Wenn sich, wie oben erläutert, das Magnetventil 5 entspre
chend dem elektrischen Signal öffnet, fließt die vom Ansaugrohr
2 angesaugte Luft durch die Bypass-Leitungen 4 a, 4 b, und da
durch vergrößert oder verkleinert sich die von der Verbren
nungskraftmaschine 1 angesaugte Luft.
Die Drehfrequenz der Innenverbrennungsmaschine 1 wird auf
diese Weise auf den Zielwert stabilisiert, und ebenfalls wird
die Ansaugmenge auf den Zielwert stabilisiert. Das Ansaug-Ein
stellsignal stellt im stabilisierten Zustand den Fehler Δ Q auf
den Minimalwert ein.
Dies ist so, weil Fehler, die in jedem Bauelement zum Ein
stellen der Ansaugmenge wie z.B. Schwankungen in der Nebenluft
menge in der Leerlaufstellung des Drosselventils 3, Schwankun
gen der Kennwerte aufgrund von Anfangskennwertfehlern des
Magnetventils 5 und der Temperatur 1, der Abhängigkeit der Ver
sorgungsspannung des Treibers 6 und der Abhängigkeit der Aus
beute aufgrund der Luftdichte durch das Ansaugeinstellsignal
angepaßt werden.
Dem Begrenzer 18 wird ein extremer Grenzwert eingegeben,
der einem Wert entspricht, der nahezu die Fehler der ein An
sprechverhalten zeigenden Bauelemente zum Einstellen der
Ansaugmenge akkumuliert. Wenn also der Heißdraht-Ansaugmengen
sensor 15 fehlerhaft arbeitet und der Rückkopplungsvorgang mit
der Ansaugmenge Q e nicht länger ausgeführt wird, wird die
Einstellung durch den Begrenzer 13 begrenzt und ein Weglaufen
der Ansauggasmenge wird selbst dann verhindert, wenn das An
saugeinstellsignal divergiert, und dadurch wird eine Divergenz
der Drehfrequenz der Maschine (ein Überlaufen (Überlasten) oder
ein Anhalten) verhindert werden.
Weiterhin stellt das Drehfrequenzeinstellsignal die
Zielansaugmenge Q T so ein, daß die Drehfrequenz n e der Maschine
beinahe auf die Zieldrehfrequenz n T abgestimmt ist, in dem der
Fehler Δ n auf einen Minimalwert eingestellt wird. Dies ist so,
weil Schwankungen in den Verlusten in jedem Teil der Maschine,
Änderungen des thermischen Wirkungsgrades aufgrund der Tempera
tur oder Änderungen der Last aufgrund verschiedener Zubehör
teile wie z.B. Lampen und Motore, die man bei Verbrennungs
kraftmaschinen für Automobile findet, durch das Drehfre
quenzeinstellsignal angepaßt werden.
Weiterhin ist dem Begrenzer 13 ein geeigneter Grenzwert
gegeben, der einem Wert entspricht, der im wesentlichen Fehler
aufgrund von Verlusten an den jeweiligen Punkten und Änderungen
der Last der Maschine akkumuliert. Wenn der Drehfrequenzsensor
8 fehlerhaft arbeitet und die Rückkopplung der Drehfrequenz
nicht länger durchgeführt wird, so wird daher die Anpassung
durch den Begrenzer 13 selbst dann begrenzt, wenn das Drehfre
quenzeinstellsignal divergiert und die Ziel-Ansauggasmenge
nicht divergiert. Auf diese Weise wird ein Weglaufen der Dreh
frequenz der Maschine verhindert.
Wenn das Drosselventil 3 öffnet und die Maschine in den
Leerlaufzustand gesetzt wird, stellt der Leerlaufschalter 18
diesen Zustand fest und die Schalter 21 und 22 arbeiten, wobei
das Arbeiten der Drehfrequenzsteuerung 11 und der Ansaugsteue
rung 16 aufgehoben werden.
Somit werden Ausgangssignale der Drehfrequenzsteuerung 11
und der Ansaugsteuerung 16 in den Speichern 12 und 17 gespei
chert, d.h. die Einstellsignale werden auf den Endwert im Leer
laufzustand gehalten und das Magnetventil 5 wird nach Maßgabe
eines solchen Endwertes gesteuert.
Da der festgehaltene Wert der verschiedenen Faktoren zuzu
schreibenden Variation der Drehfrequenz entspricht, wechselt
der Steuerzustand des Magnetventils 5 nicht plötzlich vom Leer
laufzustand in den Belastungszustand.
Bei dem oben anhand der Fig. 1 erläuterten ersten Ausfüh
rungsbeispiel wird das Einstellsignal nur auf der Basis der
Differenz zwischen dem Zielwert und dem Ist-Wert erzeugt, es
ist aber ebenfalls möglich, ein Einstellsignal durch Kombina
tion einer Größe, die proportional zu dem Zielwert ist, und
einer Größe, die auf der Differenz zwischen dem Zielwert und
dem Ist-Wert beruht, zu erzeugen.
Weil es wünschenswert ist, daß die Einstellgeschwindigkeit
der Ansaugsteuerung 16 höher ist als die der Drehfrequenzsteue
rung 11, um die Effektivität der vorliegenden Erfindung weiter
zu steigern, ist es ebenfalls wünschenswert, daß die proportio
nale, integrale oder differentielle Einstellverstärkung der
Drehfrequenzsteuerung 11 höher eingestellt wird als jene der
Ansaugsteuerung 16.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Heißdraht-An
saugmengensensor eingesetzt, es ist aber auch möglich, andere
Sensortypen, beispielsweise ein Sensor nach dem Karmanschen
Wirbelstraßen-Prinzip einzusetzen. Desgleichen können andere
Arten von Betätigungsgliedern als Ansaugeinstell- und Steuer
vorrichtungen anstelle eines Magnetventils 5 angewendet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Ansaugmenge durch
Bypass-Leitungen vergrößert oder verkleinert, es kann aber auch
eine Steuervorrichtung des Typs verwendet werden, bei dem das
Drosselventil direkt geöffnet oder geschlossen wird.
Als Vorrichtung zum Feststellen des Leerlaufzustandes wird
ein Leerlaufschalter 19 eingesetzt, es sind aber auch ähnliche
Steuerungen realisierbar, indem der Leerlaufzustand mit ver
schiedenen Arten von Sensoren wie z.B. einem Drosselventilöff
nungssensor festgestellt wird.
Es ist ein Paar von Schaltern 21 und 22 vorgesehen, die
jeweils der Drehfrequenzsteuerung 11 und der Ansaugsteuerung 16
entsprechen, es ist aber auch möglich, nur eine Schaltvorrich
tung für beide gemeinsam zu benutzen.
Weiterhin speichern im Ausführungsbeispiel die Speicher 12
und 17 den Endwert des Einstellsignals im Leerlaufzustand, und
es ist ebenfalls möglich die Fluktuation des gespeicherten Wer
tes als System zum Speichern eines Mittelwertes, der einem adä
quaten Zeitintervall im Lastzustand entspricht, zu unterdrüc
ken.
Wenn die Einstelltoleranz der Drehfrequenzeinstellung oder
der Ansaugeinstellung nicht so groß ist, kann der entsprechende
Speicher auch eliminiert werden.
Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Er
findung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 erläutert.
Fig. 3 zeigt eine Drehfrequenzsteuervorrichtung einer
Innenverbrennungsmaschine nach einem zweiten Ausführungsbei
spiel. Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Innenverbrennungsma
schine bezeichnet, die mit einer Ansaugleitung 2 verbunden ist.
Ein Luftreiniger (Luftfiler) 30, ein Ansaugsensor 15 und ein
Drosselventil 3 sind an den bestimmten Stellen dieser Ansaug
leitung 2 vorgesehen. Die Bypass-Leitungen 4 a, 4 b der Ansaug
leitung 2 sind ebenfalls vor und hinter dem Drosselventil 3
angebracht. Die Bypass-Leitungen 4 a, 4 b sind mit einer Bypass-
Leitungssteuerungsvorrichtung 5 versehen, die ein Ansaugsteuer
ventil (ISC-Ventil) aufweist, das als Ansaugsteuervorrichtung
verwendet wird. Mit dem Bezugszeichen 19 ist ein Ruhezustands-
oder Leerlaufschalter bezeichnet, der die Auf-Stellung oder die
Zu-Stellung des Drosselventils 3 feststellt, mit 31 ist ein
Temperatursensor bezeichnet, der die Temperatur der Verbren
nungskraftmaschine 1 feststellt, 32 bezeichnet einen Start-
Schalter, der den Startzustand der Innenverbrennungsmaschine 1
feststellt. Mit 33 ist ein Verteiler mit einem Kurbelwinkelsen
sor 34 bezeichnet, der eine Hochspannung zu einer Zündkerze 35
leitet. Die Drehfrequenz der Innenverbrennungsmaschine 1 kann
ebenfalls mit einem Kurbelwinkelsensor 34 festgestellt werden.
Mit 40 ist eine Steuerung bezeichnet, die das Ansaugsteuerven
til 51 auf der Grundlage eines Ausgangssignals von jedem Teil
steuert. Die Steuerung 40 steuert den Kraftstoff durch Ansteu
ern eines Injektors 36 und steuert ferner die Spannungszufuhr
zeit und den Zündzeitpunkt der Zündspule 38 durch Steuerung
einer Zündvorrichtung 37.
Fig. 4 zeigt den Aufbau der Steuerung 40. Mit 41 ist ein
digitales Interface bezeichnet, das digitale Eingangssignale
vom Kurbelwinkelsensor 34, vom Startschalter 32 und vom Leer
laufschalter 19 erhält und ein Ausgangssignal der CPU (Zen
traleinheit) 42 zuführt. Mit 43 ist ein analoges Interface be
zeichnet, das analoge Eingangssignale von einem Ansaugmengen
sensor 15 und einem Temperatursensor 31 erhält und der CPU 42
über einen A/D (Analog-Digial) -Wandler 44 ein Ausgangssignal
zuführt. Die CPU 42 enthält ein RAM (Random Access Memory,
Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 45, ein ROM (Read Only Memory,
Nur-Lese-Speicher) 46 und einen Zeitgeber 47 und steuert den
Injektor 36, das Ansaugsteuerventil 51 und die Zündvorrichtung
37 über die Treiberschaltungen 48 a-48 c auf der Grundlage der
jeweiligen, oben beschriebenen Eingangssignale.
Fig. 5 zeigt den Aufbau der Bypass-Leitungssteuervorrich
tung 5. Das Ansaugsteuerventil 51 ist hier ein lineares Magnet
ventil, das die Ansaugmenge steuert, indem die Öffnungsfläche
der Wege 4 a, 4 b durch die Laststeuerung verändert wird. Mit 52
ist ein Luftventil vom Wachs-Typ bezeichnet, das die Durchfluß
fläche einstellt, indem die Wachsveränderungen zwischen dem
temperaturabhängigen festen und flüssigen Zustand ausgenutzt
werden. Mit 53 ist eine Lufteinstellschraube zur Verwendung bei
der Einstellung des Luftstromes der Bypass-Leitungen 4 a, 4 b be
zeichnet, die zum Aufnehmen der Anfangsschwankungen eingesetzt
wird. Mit 54 ist eine Drosselventil-Einstellschraube bezeich
net, die die Offen- und die Schließstellung des Drosselventils
3 einstellt und dadurch die Leckfließgeschwindigkeit für den
Zustand festlegt, in dem das Drosselventil 3 vollständig ge
schlossen ist.
Fig. 6 ist ein dynamisches Schaltbild der oben erwähnten
Vorrichtung, insbesondere der CPU 42. Mit 61 wird ein Ziel
(Sollwert-) Ansaugmengengenerator bezeichnet, der den Sollwert
für die Ansaugluftmenge Q₀ der Maschine in Abhängigkeit von der
Maschinentemperatur und der Getriebestellung des automatischen
Übersetzungsgetriebes erzeugt, 62 ist ein Generator für eine
Ansaugmenge, die verschieden ist von der Einstellansaugmenge
des Ansaugsteuerventils 51, nämlich der Gesamtfließgeschwin
digkeit Q M , die die Leckfließgeschwindigkeit des Luftventils 52
vom Wachstyp, der Lufteinstellschraube 53 und der Drosselein
stellschraube 54 und die Leckfließgeschwindigkeit des Ansaug
steuerventils 51 zur Zielansaugmenge der Maschine aufsummiert.
63 ist ein Konverter, der die Einstellmenge Q S durch das An
saugsteuerventil 51 in das Lastsignal umwandelt, das von
"Q₀-Q M " abhängt, und 64 ist ein Korrekturteil, das die
Spannung des Lastsignals korrigiert. Das Ansaugsteuerventil 51
multipliziert gewöhnlich die Treiberspannung (Batteriespan
nung), um die Leistung in einen Strom zu verwandeln, weil die
Fließgeschwindigkeit beinahe proportional zum Strom ist. Damit
kann die Fließgeschwindigkeit nahezu auf die Ziel-Ansaugmenge
mit gutem Ansprechverhalten gesteuert werden, indem das An
saugsteuerventil 51 in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Zu
stand der Innenverbrennungsmaschine 1 ausgesteuert wird. Aus
dem Gesichtspunkt der Ausführung einer solchen Grundsteuerung
(Voraussteuerung) mit verbesserter Genauigkeit wird die Abwei
chung zwischen der Zieldrehfrequenz N₀ durch den Zieldrehfre
quenzgenerator 65 und die Ist-Drehfrequenz N e der Maschine, die
von dem Drehfrequenzsensor 8 festgestellt wird, der Dreh
frequenz-Rückkopplungssteuerung 66 eingegeben, um ein korri
giertes Ausgangssignal zu erzielen, und dadurch wird die Ziel-
Luftansaugmenge Q₀ korrigiert. Der Soll-Drehfrequenzgenerator
65 erzeugt die Soll-Drehfrequenz zusammen mit einem Eingangs
signal des Ziel- (Sollwert-) Ansaugmengengenerators 61. Weiter
hin integriert die Drehfrequenz-Rückkopplungssteuerung 66 Feh
ler durch Abtasten der Eingangssignale der Drehfrequenzabwei
chung in vorgegebenen Zeitabständen und steuert sein Ausgangs
signal mit dem Begrenzer. Die aufgrund von Schwankungen der
Innenverbrennungsmaschine 1 auftretenden Abweichungen gegenüber
dem oben beschriebenen Voraussagewert können mit Hilfe der
Drehfrequenz-Rückkopplungssteuerung 66 korrigiert werden.
In Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der Soll-Luft
ansaugmenge Q₀′ und der Luftansaugmenge Q e der Maschine, die
von dem Ansaugmengensensor 15 festgestellt wird, führt die
Fließgeschwindigkeits-Rückkopplungssteuerung 67 eine Steuerung
durch, um die Abweichung auf Null zu bringen. Die Abweichung
der Luftansaugung wird in vorgegebenen Zeitabständen abgeta
stet, um die Fehlerintegration durchzuführen und das davon ent
wickelte Ausgangssignal wird durch den Begrenzer begrenzt. Da
bei hat der Fließgeschwindigkeitsrückkopplungskreis gewöhnlich
eine Schleifenverstärkung, die 10 bis 100 Mal größer ist als
die des Drehfrequenzrückkopplungssteuerkreises, und sie besitzt
ebenfalls ein gutes Steuer-Ansprechverhalten. Wie oben be
schrieben, werden Schwankungen der Fließeigenschaften und
Alterungs- bzw. Ablagerungseigenschaften hauptsächlich vom
Ansaugsteuerventil 51 und Schwankungen der Fließgeschwindig
keitsgrößen und Alterungs-Eigenschaften des Luftventils 52 vom
Wachstyp schnell korrigiert. Wie zuvor beschrieben, kann man
eine Drehfrequenzsteuervorrichtung mit gutem Ansprechverhalten
durch Kombination von drei Haupt-Steuersystemen erhalten.
Bei dem voranbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist es wün
schenswert, einen Heißdraht-Sensor mit gutem Ansprechverhalten
als Ansaugmengensensor 15 einzusetzen. Weiterhin ist es wün
schenswert, zusätzlich zu dem linearen Magnetventil von gutem
Ansprechverhalten als Ansaugsteuerventil 52 ein Drehventil mit
gutem Ansprechverhalten einzusetzen. Zusätzlich kann als An
saugmengensensor 15 ein Sensor vom Propellertyp oder ein
Karman-Sensor eingesetzt werden. Als Ansaugsteuerventil 51 kann
weiterhin ein Steuerventil mit Schrittmotor eingesetzt werden.
Wie zuvor beschrieben, liefert die Drehfrequenzsteuervor
richtung der Innenverbrennungsmaschine nach der vorliegenden
Erfindung die folgenden Wirkungen.
Erstens kann, weil der Kreis zum Einstellen einer Ansaug
menge auf dem Zielwert und der Regelkreis zum Einstellen einer
Drehfrequenz auf den Zielwert im Leerlaufzustand in Kombination
eingesetzt werden, der Einstellvorgang schnell durchgeführt
werden, und weil ein Speicher zum Speichern der Drehfrequenz
und zum Einstellen der Ansaugmenge im Leerlaufzustand der
Maschine und die Ansaugsteuervorrichtung durch Anlegen eines
Wertes gesteuert werden, der im Belastungszustand gespeichert
wird, können plötzliche Änderungen der Ansaugmenge während des
Übergangs vom Leerlaufzustand in den Belastungszustand verhin
dert werden, und damit können Nachteile wie ein unnormales
Anwachsen oder Abfallen der Drehfrequenz verhindert werden.
Weiterhin können Schwankungen der Drehfrequenz, die insbe
sondere auf den Sekundärfaktor zurückzuführen sind, verhindert
werden, und die Drehfrequenz der Verbrennungskraftmaschine kann
selbst im Anfangsstartzustand der Maschine oder nach Verwendung
eines Filters für eine beträchtliche Zeitspanne und nach Alte
rung stabilisiert werden.
Drittens wird durch die gemeinsame Verwendung des Drehfre
quenzsteuerkreises der Innenverbrennungsmaschine und dem Ziel-
Luftansaugsteuerkreis die Luftmenge, die von der Maschine bei
vollständig geschlossenem Drosselventil angesaugt wird, zuvor
gespeichert, und ein solcher gespeicherter Wert wird von der
Zielansaugmenge subtrahiert. Eine solche Subtraktions-Luftmenge
entspricht gut der Zieldrehfrequenz, und die Drehfrequenzsteue
rung kann mit gutem Ansprechverhalten ausgeführt werden.
Claims (12)
1. Drehfrequenzsteuervorrichtung für eine Innenverbrennungs
maschine (1), gekennzeichnet durch
eine Drehfrequenzeinstellvorrichtung (11), die eine Ziel- Ansaugmenge der Maschine auf der Grundlage der jeweiligen Ist- Drehfrequenz und einer Ziel-Drehfrequenz der Innenverbrennungs maschine erzeugt,
eine Ansaugmengendetektorvorrichtung (15), die im Ansaug weg der Maschine angeordnet ist und durch Feststellen der Ansaug menge der Maschine ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, das der Ansaugmenge entspricht,
eine Ansaugmengeneinstellvorrichtung (16-18), die ein An saugsteuersignal auf der Grundlage einer von der Ansaugmengen detektorvorrichtung festgestellten Ist-Ansaugmenge und der von der Drehfrequenzeinstellvorrichtung (11) abgegebenen Ziel- Ansaugmenge abgibt,
eine Ansaug-Treiber- und Steuervorrichtung (5, 6), die ein Anwachsen und ein Abfallen der Ansaugmenge entsprechend dem von der Ansaugmengeneinstellvorrichtung gesendeten Ansaugmengen steuersignal steuert,
eine Schaltvorrichtung (20), die die Drehfrequenzeinstell vorrichtung (11) und die Ansaugeinstellvorrichtung (16-18) so betätigt, daß die Ist-Drehfrequenz mit der Ziel-Drehfrequenz übereinstimmt, während die Maschine in einem Leerlauf-Be triebszustand arbeitet, und die die Betriebszustände beider Einstellvorrichtungen so schaltet, daß das Arbeiten beider Ein stellvorrichtungen anhält, wenn die Maschine im Last-Betriebs zustand arbeitet, und durch
eine Speichervorrichtung (12, 17), die jeweils das von der Drehfrequenzeinstellvorrichtung (11) angegebene Ziel-Ansaugmen gensignal und das von der Ansaugeinstellvorrichtung (16) abge gebene Ansaugsteuersignal im Leerlaufbetriebszustand speichert und einen Endwert der Ansaugmenge und ein Endansaugsteuersignal im Lastbetriebszustand speichert und weiter das Betriebssignal an die Ansaugtreiber- und Steuervorrichtung (5, 6) auf der Grundlage des Endwertes der Zielansaugmenge oder des Endabsaug steuersignals abgibt.
eine Drehfrequenzeinstellvorrichtung (11), die eine Ziel- Ansaugmenge der Maschine auf der Grundlage der jeweiligen Ist- Drehfrequenz und einer Ziel-Drehfrequenz der Innenverbrennungs maschine erzeugt,
eine Ansaugmengendetektorvorrichtung (15), die im Ansaug weg der Maschine angeordnet ist und durch Feststellen der Ansaug menge der Maschine ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, das der Ansaugmenge entspricht,
eine Ansaugmengeneinstellvorrichtung (16-18), die ein An saugsteuersignal auf der Grundlage einer von der Ansaugmengen detektorvorrichtung festgestellten Ist-Ansaugmenge und der von der Drehfrequenzeinstellvorrichtung (11) abgegebenen Ziel- Ansaugmenge abgibt,
eine Ansaug-Treiber- und Steuervorrichtung (5, 6), die ein Anwachsen und ein Abfallen der Ansaugmenge entsprechend dem von der Ansaugmengeneinstellvorrichtung gesendeten Ansaugmengen steuersignal steuert,
eine Schaltvorrichtung (20), die die Drehfrequenzeinstell vorrichtung (11) und die Ansaugeinstellvorrichtung (16-18) so betätigt, daß die Ist-Drehfrequenz mit der Ziel-Drehfrequenz übereinstimmt, während die Maschine in einem Leerlauf-Be triebszustand arbeitet, und die die Betriebszustände beider Einstellvorrichtungen so schaltet, daß das Arbeiten beider Ein stellvorrichtungen anhält, wenn die Maschine im Last-Betriebs zustand arbeitet, und durch
eine Speichervorrichtung (12, 17), die jeweils das von der Drehfrequenzeinstellvorrichtung (11) angegebene Ziel-Ansaugmen gensignal und das von der Ansaugeinstellvorrichtung (16) abge gebene Ansaugsteuersignal im Leerlaufbetriebszustand speichert und einen Endwert der Ansaugmenge und ein Endansaugsteuersignal im Lastbetriebszustand speichert und weiter das Betriebssignal an die Ansaugtreiber- und Steuervorrichtung (5, 6) auf der Grundlage des Endwertes der Zielansaugmenge oder des Endabsaug steuersignals abgibt.
2. Drehfrequenzsteuervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfrequenzein
stellvorrichtung aufweist:
einen Ziel-Drehfrequenzgenerator (11), der die Zieldreh frequenz der Innenverbrennungsmaschine erzeugt,
einen Fehlerverstärker (9), der die von dem Generator (10) ausgegebene Zieldrehfrequenz mit der von einem Drehfrequenzsen sor (8), der in der Maschine vorgesehen ist, festgestellten Ist-Drehfrequenz vergleicht und dann die Abweichung zwischen diesen Drehfrequenzen ausgibt,
eine Drehfrequenzsteuerung (11), die ein von dem Fehler verstärker (9) abgegebenes Fehlersignal annimmt und dann ein Drehfrequenzeinstellsignal unter Eliminierung dieses Fehlers durch Verwendung einer Proportional-, Integral- und/oder Diffe rentialbetriebsweise an die Speichervorrichtung abzugeben, und
einen Begrenzer (13), der das von der Drehfrequenzsteue rung (11) über die Speichervorrichtung (12) gelieferte Drehfre quenzsteuersignal annimmt und dann wenigstens den oberen Grenz wert des Einstellsignals auf einen Wert begrenzt, der gleich oder niedriger liegt als der vorbestimmte Wert, und dann das Einstellsignal der Ansaugeinstellvorrichtung als Zielansaug menge zuführt.
einen Ziel-Drehfrequenzgenerator (11), der die Zieldreh frequenz der Innenverbrennungsmaschine erzeugt,
einen Fehlerverstärker (9), der die von dem Generator (10) ausgegebene Zieldrehfrequenz mit der von einem Drehfrequenzsen sor (8), der in der Maschine vorgesehen ist, festgestellten Ist-Drehfrequenz vergleicht und dann die Abweichung zwischen diesen Drehfrequenzen ausgibt,
eine Drehfrequenzsteuerung (11), die ein von dem Fehler verstärker (9) abgegebenes Fehlersignal annimmt und dann ein Drehfrequenzeinstellsignal unter Eliminierung dieses Fehlers durch Verwendung einer Proportional-, Integral- und/oder Diffe rentialbetriebsweise an die Speichervorrichtung abzugeben, und
einen Begrenzer (13), der das von der Drehfrequenzsteue rung (11) über die Speichervorrichtung (12) gelieferte Drehfre quenzsteuersignal annimmt und dann wenigstens den oberen Grenz wert des Einstellsignals auf einen Wert begrenzt, der gleich oder niedriger liegt als der vorbestimmte Wert, und dann das Einstellsignal der Ansaugeinstellvorrichtung als Zielansaug menge zuführt.
3. Drehfrequenzsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugeinstell
vorrichtung aufweist:
einen Fehlerverstärker 14, dem das von der Drehfre quenzeinstellvorrichtung abgegebene Zielansaugmengensignal und das von der Ansaugmengendetektorvorrichtung (15) gelieferte elektrische Signal eingegeben wird, welches der Ansaugmenge der Maschine entspricht, und der durch Berechnung den Fehler zwi schen der Zielansaugmenge und der Ist-Ansaugmenge ausgibt,
eine Ansaugsteuerung (16), die ein von dem Fehlerverstär ker ausgegebenes Fehlersignal als Eingangssignal erhält und an die Speichervorrichtung (17) ein solches Ansaugeinstellsignal abgibt, bei dem der Fehler unter Verwendung einer Proportio nal-, Integral- und/oder Differentialarbeitsweise eliminiert ist, und
einen Begrenzer (18), der das von der Ansaugsteuerung über den Speicher (17) gelieferte Ansaugeinstellsignal als Eingangs signal erhält und wenigstens den oberen Grenzwert des Einstell signals auf einen Wert gleich oder niedriger als einen vorgege benen Wert begrenzt und dann das Treibersignal als End-Ansaug steuersignal der Ansaugsteuervorrichtung (5, 6) zuführt.
einen Fehlerverstärker 14, dem das von der Drehfre quenzeinstellvorrichtung abgegebene Zielansaugmengensignal und das von der Ansaugmengendetektorvorrichtung (15) gelieferte elektrische Signal eingegeben wird, welches der Ansaugmenge der Maschine entspricht, und der durch Berechnung den Fehler zwi schen der Zielansaugmenge und der Ist-Ansaugmenge ausgibt,
eine Ansaugsteuerung (16), die ein von dem Fehlerverstär ker ausgegebenes Fehlersignal als Eingangssignal erhält und an die Speichervorrichtung (17) ein solches Ansaugeinstellsignal abgibt, bei dem der Fehler unter Verwendung einer Proportio nal-, Integral- und/oder Differentialarbeitsweise eliminiert ist, und
einen Begrenzer (18), der das von der Ansaugsteuerung über den Speicher (17) gelieferte Ansaugeinstellsignal als Eingangs signal erhält und wenigstens den oberen Grenzwert des Einstell signals auf einen Wert gleich oder niedriger als einen vorgege benen Wert begrenzt und dann das Treibersignal als End-Ansaug steuersignal der Ansaugsteuervorrichtung (5, 6) zuführt.
4. Drehfrequenzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvor
richtung aufweist:
einen ersten Schalter (20), der an das Drosselventil (3) angeschlossen ist und den Betriebszustand der Drehfrequenzein stellvorrichtung (9-11) in einen Treiber- oder Haltemodus mit tels des Ausgangs eines Leerlaufschalters (19) schaltet, der den Leerlaufzustand der Maschine feststellt, und
einen zweiten Schalter (22), der die Betriebszustände der Ansaugeinstellvorrichtung (16-18) in den Treiberzustand oder den Anhaltezustand mit Hilfe eines Ausgangssignals des Leer laufschalters schaltet.
einen ersten Schalter (20), der an das Drosselventil (3) angeschlossen ist und den Betriebszustand der Drehfrequenzein stellvorrichtung (9-11) in einen Treiber- oder Haltemodus mit tels des Ausgangs eines Leerlaufschalters (19) schaltet, der den Leerlaufzustand der Maschine feststellt, und
einen zweiten Schalter (22), der die Betriebszustände der Ansaugeinstellvorrichtung (16-18) in den Treiberzustand oder den Anhaltezustand mit Hilfe eines Ausgangssignals des Leer laufschalters schaltet.
5. Drehfrequenzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher
vorrichtung (12, 17) aufweist:
einen ersten Speicher, der dann, wenn die Maschine im Leerlaufbetriebszustand arbeitet, als Eingangssignal ein Dreh frequenzeinstellsignal erhält, das das Ausgangssignal einer Drehfrequenzsteuerung (11) ist, welche die Drehfrequenzein stellvorrichtung bildet, und der dieses Drehfrequenzeinstell signal einem ersten, die Drehfrequenzeinstellvorrichtung bil denden Begrenzer (13) zuführt und weiterhin das Enddrehfre quenzeinstellsignal im Leerlaufbetriebszustand, das beim Über gang der Maschine zum Lastbetriebszustand gespeichert wird, an den ersten Begrenzer abgibt, und
einen zweiten Speicher, der als Eingangssignal ein Ansaug einstellsignal als Ausgangssignal der Ansaugsteuerung (16), die die Ansaugeinstellvorrichtung bildet, im Leerlaufbetriebszu stand erhält, um dieses Ansaugeinstellsignal sequentiell zu speichern, und der das Ansaugeinstellsignal einem zweiten, die Ansaugeinstellvorrichtung bildenden Begrenzer (18) zuführt und ebenfalls an den zweiten Begrenzer das End-Ansaugeinstellsignal im Leerlaufbetriebszustand abgibt, das gespeichert wird, wenn die Maschine in den Lastbetriebszustand übergeht.
einen ersten Speicher, der dann, wenn die Maschine im Leerlaufbetriebszustand arbeitet, als Eingangssignal ein Dreh frequenzeinstellsignal erhält, das das Ausgangssignal einer Drehfrequenzsteuerung (11) ist, welche die Drehfrequenzein stellvorrichtung bildet, und der dieses Drehfrequenzeinstell signal einem ersten, die Drehfrequenzeinstellvorrichtung bil denden Begrenzer (13) zuführt und weiterhin das Enddrehfre quenzeinstellsignal im Leerlaufbetriebszustand, das beim Über gang der Maschine zum Lastbetriebszustand gespeichert wird, an den ersten Begrenzer abgibt, und
einen zweiten Speicher, der als Eingangssignal ein Ansaug einstellsignal als Ausgangssignal der Ansaugsteuerung (16), die die Ansaugeinstellvorrichtung bildet, im Leerlaufbetriebszu stand erhält, um dieses Ansaugeinstellsignal sequentiell zu speichern, und der das Ansaugeinstellsignal einem zweiten, die Ansaugeinstellvorrichtung bildenden Begrenzer (18) zuführt und ebenfalls an den zweiten Begrenzer das End-Ansaugeinstellsignal im Leerlaufbetriebszustand abgibt, das gespeichert wird, wenn die Maschine in den Lastbetriebszustand übergeht.
6. Drehfrequenzsteuervorrichtung für eine Innenverbrennungs
maschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugtreiber-
und Steuervorrichtung aufweist:
ein Ansaugsteuerventil (5), das in einer Bypass-Leitung (4 a, 4 b) angeordnet ist, die in der Ansaugleitung vorgesehen ist, um einen Bypass zu dem im Ansaugweg der Maschine angeord neten Drosselventil (3) zu bilden, und
einen Treiber (6), der das Öffnen oder Schließen des An saugsteuerventils (5) mit dem Ansaugsteuersignal steuert, daß auf der Grundlage der Drehfrequenz der Maschine und der Ansaug menge angepaßt wird.
ein Ansaugsteuerventil (5), das in einer Bypass-Leitung (4 a, 4 b) angeordnet ist, die in der Ansaugleitung vorgesehen ist, um einen Bypass zu dem im Ansaugweg der Maschine angeord neten Drosselventil (3) zu bilden, und
einen Treiber (6), der das Öffnen oder Schließen des An saugsteuerventils (5) mit dem Ansaugsteuersignal steuert, daß auf der Grundlage der Drehfrequenz der Maschine und der Ansaug menge angepaßt wird.
7. Drehfrequenzsteuerung für eine Innenverbrennungsmaschine,
gekennzeichnet durch
eine Ansaugmengendetektorvorrichtung (15), die die Ansaug menge der Innenverbrennungsmaschine feststellt, eine Ziel-An saugmengensetzvorrichtung, die einen Zielwert der Ansaugmenge der Maschine setzt, eine Drehfrequenzsetzvorrichtung, die eine Zieldrehfrequenz der Maschine setzt, eine Drehfrequenzeinstell vorrichtung, die die Drehfrequenz einstellt, so daß die Maschine entsprechend der Abweichung zwischen der Zieldrehfre quenz und der festgestellten Drehfrequenz angesteuert wird, einer Ansaugmengeneinstellvorrichtung, die die der Maschine zu zuführende Ansaugmenge nach der Abweichung zwischen der Zielan saugmenge und der festgestellten Drehfrequenz einstellt, eine Ansaugsteuervorrichtung, die jeweils die Einstellvorgänge der Einstellvorrichtungen entsprechend den jeweiligen Abweichungen steuert,
wobei eine Speichervorrichtung (20) vorgesehen ist, um zuvor diejenige Ansaugmenge zu speichern, die von der Maschine zusätzlich zu der durch die Ansaugmengeneinstellvorrichtung eingestellte Ansaugmenge von der Maschine anzusaugen ist, wenn das am Ansaugrohr der Maschine angebrachte Drosselventil (3) vollständig geschlossen ist, und wobei
die Ansaugsteuervorrichtung so steuert, daß der Maschine Luft mit einer solchen Menge zugeführt wird, die der Differenz zwischen der in der Speichervorrichtung gespeicherten Ansaug menge und der Zielansaugmenge ist.
eine Ansaugmengendetektorvorrichtung (15), die die Ansaug menge der Innenverbrennungsmaschine feststellt, eine Ziel-An saugmengensetzvorrichtung, die einen Zielwert der Ansaugmenge der Maschine setzt, eine Drehfrequenzsetzvorrichtung, die eine Zieldrehfrequenz der Maschine setzt, eine Drehfrequenzeinstell vorrichtung, die die Drehfrequenz einstellt, so daß die Maschine entsprechend der Abweichung zwischen der Zieldrehfre quenz und der festgestellten Drehfrequenz angesteuert wird, einer Ansaugmengeneinstellvorrichtung, die die der Maschine zu zuführende Ansaugmenge nach der Abweichung zwischen der Zielan saugmenge und der festgestellten Drehfrequenz einstellt, eine Ansaugsteuervorrichtung, die jeweils die Einstellvorgänge der Einstellvorrichtungen entsprechend den jeweiligen Abweichungen steuert,
wobei eine Speichervorrichtung (20) vorgesehen ist, um zuvor diejenige Ansaugmenge zu speichern, die von der Maschine zusätzlich zu der durch die Ansaugmengeneinstellvorrichtung eingestellte Ansaugmenge von der Maschine anzusaugen ist, wenn das am Ansaugrohr der Maschine angebrachte Drosselventil (3) vollständig geschlossen ist, und wobei
die Ansaugsteuervorrichtung so steuert, daß der Maschine Luft mit einer solchen Menge zugeführt wird, die der Differenz zwischen der in der Speichervorrichtung gespeicherten Ansaug menge und der Zielansaugmenge ist.
8. Drehfrequenzsteuervorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (2)
mit einer Bypass-Leitung (4 a, 4 b) versehen ist, um einen Bypass
zu dem Drosselventil (3) zu legen, und daß die Bypass-Leitung
sich so öffnet, daß ein an der Bypass-Leitung vorgesehenes
Ansaugsteuerventil eine Substraktionsluft der Maschine mit
einem von der Ansaugsteuervorrichtung gesendeten Steuersignal
zuführen kann.
9. Drehfrequenzsteuerung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die in der Speicher
vorrichtung (17) gespeicherte Ansaugmenge zuvor gesetzt wird,
um die Zielansaugmenge beim Anwachsen der Maschinentemperatur
zu korrigieren.
10. Drehfrequenzsteuerung nach einem der Ansprüche 7 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfrequenzein
stellvorrichtung, die Ansaugmengeneinstellvorrichtung und die
Speichervorrichtung durch eine Zentraleinheit (CPU) gebildet
sind,
daß die Drehfrequenzeinstellvorrichtung in dieser CPU durch einen Ziel-Drehfrequenzgenerator (61), der die Ziel- Drehfrequenz bildet, und eine Drehfrequenz-Rückkopplungssteue rung gebildet wird, die eine Steuerung zur Rückkopplung der Drehfrequenz durch Berechnung der Abweichung zwischen einer festgestellten Drehfrequenz der Drehfrequenz-Feststellvorrich tung und der Ziel-Drehfrequenz, die vom Ziel-Drehfrequenzgene rator ausgegeben wird, und daß
die Ansaugmengeneinstellvorrichtung aufweist:
eine Ziel-Ansaugmengengenerator (61), einen Gesamtfließ geschwindigkeitsgenerator (62), der die gesamte Fließgeschwin digkeit durch Summieren der Leckfließgeschwindigkeiten von ver schiedenen Ansaugmengeneinstellventilen bildet, welche in den Bypass-Leitungen für das Drosselventil (3) der Maschine vorge sehen sind,
einen Fließgeschwindigkeits-Rückkopplungssteuerung (67), die eine Rückkopplungssteuerung der Fließgeschwindigkeit der Ansaugmenge durchführt mittels Berechnung der Abweichung zwi schen der Zielanaugmenge und der von der Ansaugmengendetektor vorrichtung festgestellten Ansaugmenge,
einen Konverter (63), der die angepaßte Ansaugmenge in ein Lastsignal verwandelt, indem die Abweichung zwischen den Aus gangssignalen für die Zielansaugmenge und des Gesamtfließge schwindigkeitsgenerators (62) und des Steuerausgangs der Fließ geschwindigkeits-Rückkopplungssteuerung (67) addiert, und
eine Spannungskorrigiervorrichtung, die die Spannung des Lastsignals, das von dem Konverter ausgegeben wird, korrigiert.
daß die Drehfrequenzeinstellvorrichtung in dieser CPU durch einen Ziel-Drehfrequenzgenerator (61), der die Ziel- Drehfrequenz bildet, und eine Drehfrequenz-Rückkopplungssteue rung gebildet wird, die eine Steuerung zur Rückkopplung der Drehfrequenz durch Berechnung der Abweichung zwischen einer festgestellten Drehfrequenz der Drehfrequenz-Feststellvorrich tung und der Ziel-Drehfrequenz, die vom Ziel-Drehfrequenzgene rator ausgegeben wird, und daß
die Ansaugmengeneinstellvorrichtung aufweist:
eine Ziel-Ansaugmengengenerator (61), einen Gesamtfließ geschwindigkeitsgenerator (62), der die gesamte Fließgeschwin digkeit durch Summieren der Leckfließgeschwindigkeiten von ver schiedenen Ansaugmengeneinstellventilen bildet, welche in den Bypass-Leitungen für das Drosselventil (3) der Maschine vorge sehen sind,
einen Fließgeschwindigkeits-Rückkopplungssteuerung (67), die eine Rückkopplungssteuerung der Fließgeschwindigkeit der Ansaugmenge durchführt mittels Berechnung der Abweichung zwi schen der Zielanaugmenge und der von der Ansaugmengendetektor vorrichtung festgestellten Ansaugmenge,
einen Konverter (63), der die angepaßte Ansaugmenge in ein Lastsignal verwandelt, indem die Abweichung zwischen den Aus gangssignalen für die Zielansaugmenge und des Gesamtfließge schwindigkeitsgenerators (62) und des Steuerausgangs der Fließ geschwindigkeits-Rückkopplungssteuerung (67) addiert, und
eine Spannungskorrigiervorrichtung, die die Spannung des Lastsignals, das von dem Konverter ausgegeben wird, korrigiert.
11. Drehfrequenzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zuvor
durch die Speichervorrichtung (17) gespeicherte Ansaugmenge auf
eine Fließgeschwindigkeit gesetzt wird, die sich als Summe der
Leckansaugmengen eines Ansaugsteuerventils, Luftventils und
einer Lufteinstellschraube, die jeweils bei jeder Zweigleitung
einer Bypass-Leitung, die parallel zu der Ansaugleitung vorge
sehen sind und einen Bypass zum Drosselventil bilden, ergibt.
12. Drehfrequenzsteuervorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrich
tung und beide Einstellvorrichtungen durch die Zentraleinheit
(CPU) (42) gebildet werden, und daß
die CPU die Drehfrequenz der Maschine mit einem Drehfre
quenz-Rückkopplungssteuerkreis, der als Steuerelement die von
der Drehfrequenzdetektorvorrichtung festgestellte Drehfrequenz
steuert, und mit einem Ansaugmengen-Rückkopplungssteuerungs
kreis steuert, welcher als Steuerelement die von der Ansaug
mengendetektorvorrichtung festgestellte Ansaugmenge steuert.
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---|---|---|---|
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ID=26346101
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