DE3810750A1 - Internal combustion engine with a plurality of throttles in the intake pipe arrangement - Google Patents

Internal combustion engine with a plurality of throttles in the intake pipe arrangement

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Abstract

In an internal combustion engine (1) having a plurality of combustion chambers (2, 3, 4, 5), a throttle valve (21), adjustable by way of the accelerator pedal (20), is provided in an intake pipe (7) common to all combustion chambers (2, 3, 4, 5), whilst throttle valves (22, 23, 24, 25), triggered by way of a logic unit (30), are situated in intake pipes (8, 9, 10, 11) of individual combustion chambers; the logic unit (30) stores operating values characteristic of the operating performance of the individual combustion chambers (2, 3, 4, 5) during a preceding working period of the internal combustion engine (1) and effects corresponding individual adjustments of the separate throttle valves (22, 23, 24, 25) of individual combustion chambers, so that any impairment of the function of individual combustion chambers (2, 3, 4, 5) is prevented by the control system. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of Pa tent Claims 1 .

Eine Brennkraftmaschine dieses Aufbaus ist aus der EP 00 89 492, F 02 D 9/02, in der Weise bekannt, daß sowohl die mittels eines Gaspedals willkürlich ver­ stellbare Drossel als auch die einzige über die elektronische Logik verstell­ bare Drossel - beide Drosseln sind in üblicher Weise als Drosselklappen aus­ gebildet - in einem allen Brennräumen (Zylindern) der Maschine gemeinsamen Saugrohr angeordnet sind, das über - dort im einzelnen nicht dargestellte - individuelle Saugrohre Frischgas in alle Brennräume der Brennkraftmaschine liefert. Die Logik verarbeitet Signale für die Drehzahlen der angetriebenen Räder und der Brennkraftmaschine, den Saugrohrunterdruck, die Fahrgeschwin­ digkeit und die Gaspedalstellung zu Verstellbefehlen für einen Motor, der be­ wegungsmäßig mit der durch die Logik verstellbaren Drossel verbunden ist.An internal combustion engine of this construction is known from EP 00 89 492, F 02 D 9/02, in such a way that both the throttle which can be arbitrarily adjusted by means of an accelerator pedal and the only throttle adjustable via the electronic logic - both throttles are in Usually formed as a throttle valve - are arranged in an intake manifold common to all combustion chambers (cylinders) of the machine, which supplies fresh gas to all combustion chambers of the internal combustion engine via individual intake pipes (not shown there in detail). The logic processes signals for the rotational speeds of the driven wheels and the internal combustion engine, the intake manifold vacuum, the driving speed and the accelerator pedal position into adjustment commands for an engine which is connected in motion to the throttle which can be adjusted by the logic.

Mit einer derartigen Frischgaszufuhr unter Verwendung einer elektronischen Logik ist es möglich, den Betrieb der Brennkraftmaschine zu optimieren, bei­ spielsweise hinsichtlich Verringerung des Kraftstoffverbrauchs oder Vermei­ dens des Durchdrehens der angetriebenen Räder beim Beschleunigen. Festzuhal­ ten ist bezüglich dieses Standes der Technik, daß die angestrebte Wirkung durch gleiche Beeinflussung der Frischgaszufuhr zu allen Brennräumen der Ma­ schine erzielt wird. With such a fresh gas supply using an electronic Logic makes it possible to optimize the operation of the internal combustion engine, at for example in terms of reducing fuel consumption or avoidance dens of the spinning of the driven wheels when accelerating. Hold on ten regarding this prior art is that the desired effect by influencing the fresh gas supply to all combustion chambers of the Ma machine is achieved.  

Ein anderes Regelungs- bzw. Steuerungsprinzip, wie es beispielsweise der Ein­ richtung nach der EP 01 13 227, G 01 M 15/00, zugrundeliegt, verwendet statt einer gemeinsamen gleichen Beeinflussung eines Parameters für alle Brennräume gezielte Veränderungen von Parametern einzelner Brennräume, beispielsweise des Zündzeitpunkts und/oder der Kraftstoffeinspritzung. Einer derartigen Regelung bzw. Steuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die einzelnen Brennräume in unterschiedlichem Maße zur Leistungs- bzw. Drehmomenterzeugung der Maschine beitragen können, so daß es zweckmäßig ist, statt einer Änderung eines Betriebs­ parameters der Maschine als Ganze zunächst denjenigen Brennraum zu ermitteln, der hinsichtlich eines Parameters einer Veränderung bedarf, und dann selektiv diese Änderung vorzunehmen.Another regulation principle, such as the one direction according to EP 01 13 227, G 01 M 15/00, is used instead a common, identical influencing of a parameter for all combustion chambers targeted changes to parameters of individual combustion chambers, for example the Ignition timing and / or the fuel injection. Such a scheme or control is based on the knowledge that the individual combustion chambers in different dimensions for the power or torque generation of the machine can contribute so that it is appropriate instead of changing a farm parameters of the machine as a whole to first determine the combustion chamber, which needs to be changed in terms of a parameter, and then selectively make this change.

Den Einsatz einer derartigen brennraumindividuellen Regelung zum Zwecke der Drehzahlstabilisierung, insbesondere der Leerlaufdrehzahl, durch Beeinflussung der Luftzahl, der Kraftstoffmenge, der Luftmenge, des Einspritzzeitpunkts und der Kraftstoffmenge beschreibt die DE-PS 32 24 042, F 02 D 37/02.The use of such a combustion chamber-specific regulation for the purpose of Speed stabilization, especially idling speed, by influencing the air ratio, the fuel quantity, the air quantity, the injection timing and the fuel quantity is described in DE-PS 32 24 042, F 02 D 37/02.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß unter Wahrung ihrer grundsätzlichen Vorteile eine nachteilige Beeinflus­ sung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine auch dann vermieden ist, wenn beispielsweise infolge von Toleranzen oder unterschiedlichen Alterungser­ scheinungen die Arbeitsweise einzelner Brennräume durch eine über die Logik erfolgende Änderung der Frischgaszufuhr nachteilig beeinflußt werden kann.The invention has for its object an internal combustion engine with the To improve features of the preamble of patent claim 1 that while preserving their basic advantages, an adverse influence solution of the operating behavior of the internal combustion engine is also avoided, if, for example, due to tolerances or different ages appearances the way individual combustion chambers work through a logic change in the fresh gas supply can be adversely affected.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung be­ schreiben die Unteransprüche.The achievement of this task consists in the characterizing Features of the main claim, advantageous embodiments of the invention be write the subclaims.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Arbeitspunkt einzelner Brennräume der Brennkraftmaschine beispielsweise bereits so weit im mageren Gebiet des Kraftstoff-Luft-Gemischs liegen kann, daß eine weitere Abmagerung durch Vergrößerung der Luftzufuhr zu diesem Brennraum zu Zündaussetzern führt, also die Regelung bzw. Steuerung, die an sich der Optimierung der Betriebswei­ se der Brennkraftmaschine dienen soll, in Anwendung auf diesen Brennraum zu einer Verschlechterung führen würde. The invention is based on the knowledge that the working point of individuals Combustion chambers of the internal combustion engine, for example, are so far lean Area of the air-fuel mixture may be that further leaning leads to misfires by increasing the air supply to this combustion chamber, So the regulation or control, which in itself the optimization of Betriebswei se the internal combustion engine is intended to apply to this combustion chamber would lead to deterioration.  

Eine derartige Verschlechterung der Betriebsweise einzelner Brennräume wird in der Logik dadurch vermieden, daß in ihr unter Rückgriff auf gespeicherte, wäh­ rend des vorangegangenen Arbeitstakts der Brennkraftmaschine vorliegende Werte der Betriebsgrößen nur solche Änderungen für den jeweiligen Brennraum erarbei­ tet werden, daß eine Regelung nicht nur auf optimale Betriebsweise der gesamten Maschine, sondern auch auf optimale Betriebsweise der einzelnen Brennräume er­ folgt.Such a deterioration in the operation of individual combustion chambers is shown in the logic avoided by using stored, in it Values present during the previous work cycle of the internal combustion engine the operating parameters only work out such changes for the respective combustion chamber be that a regulation not only on optimal operation of the whole Machine, but also on optimal operation of the individual combustion chambers follows.

Zum Erkennen und Speichern der jeweiligen Arbeitsweise der einzelnen Brennräu­ me können in an sich bekannter Weise beispielsweise die Laufunruhe der Brenn­ kraftmaschine oder der indizierte Druck in den einzelnen Brennräumen herange­ zogen werden. Bezüglich der Erfassung und Auswertung der Laufunruhe der Brenn­ kraftmaschine kann auf die eingangs genannte EP 01 13 227 verwiesen werden.For recognizing and saving the respective mode of operation of the individual firing chambers me can, for example, the uneven running of the Brenn in a conventional manner engine or the indicated pressure in the individual combustion chambers be drawn. Regarding the detection and evaluation of the uneven running of the Brenn engine can be referred to the aforementioned EP 01 13 227.

Gemäß den Merkmalen der Unteransprüche ist die Erfindung mit besonderem Vorteil bei einer Einspritz-Brennkraftmaschine anwendbar, da bei ihr eine Proportiona­ lität zwischen der prozentualen Änderung der zugeführten Verbrennungsluftmenge einerseits und der erzielten Änderung der Luftzahl λ besteht. Zur Vermeidung von Kraftstoffniederschlägen auf größeren Wandbereichen der Saugrohranordnung wird man die Kraftstoffeinspritzung unmittelbar vor den Einlaßventilen der Brennräume vornehmen, und zwar bevorzugt dann, wenn die Einlaßventile geöffnet sind. Dies kann in der in der DE-OS 36 09 798, F 02 D 3/00, beschriebenen Wei­ se mit Luftunterstützung der Einspritzung geschehen.According to the features of the subclaims, the invention can be used with particular advantage in an injection internal combustion engine, since on the one hand there is a proportionality between the percentage change in the amount of combustion air supplied and the change in air ratio λ achieved . In order to avoid fuel deposits on larger wall areas of the intake manifold arrangement, the fuel injection will be carried out immediately in front of the intake valves of the combustion chambers, preferably when the intake valves are open. This can be done in the Wei described in DE-OS 36 09 798, F 02 D 3/00, with air support of the injection.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, in der schematisch eine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs dienende Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung behandelt ist, die mit der erfindungsgemäßen Regelung ausgerüstet ist.An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing explained in which schematically one used to drive a motor vehicle Four-cylinder internal combustion engine is treated with intake manifold injection is equipped with the control according to the invention.

Den Kern der allgemein mit 1 bezeichneten Brennkraftmaschine bilden die vier Zylinder 2, 3, 4 und 5, die nicht dargestellte Hubkolben aufnehmen, die ihrer­ seits in üblicher Weise auf eine Kurbelwelle arbeiten. Zur Frischgaszufuhr zu den Zylindern 2 bis 5 dient die Saugrohranordnung 6 mit dem zur Speisung aller Zylinder dienenden gemeinsamen Saugrohr 7 und den zylinderindividuellen Saug­ rohren 8, 9, 10 und 11, die in die Zylinder 2, 3, 4 und 5 über periodisch öff­ nende und schließende Einlaßventile 12, 13, 14 und 15 einmünden. Selbstver­ ständlich sind die Zylinder auch mit einem Abgassystem versehen, das über Aus­ laßventile zeitweise mit den Zylindern verbunden ist; das Abgassystem ist zur Erhöhung der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt.The core of the internal combustion engine, generally designated 1, is formed by the four cylinders 2 , 3 , 4 and 5 , which receive reciprocating pistons (not shown), which in turn work in the usual way on a crankshaft. For fresh gas supply to the cylinders 2 to 5 , the intake manifold assembly 6 is used with the supply of all cylinders common intake manifold 7 and the cylinder-specific suction pipes 8 , 9 , 10 and 11 , which in the cylinders 2 , 3 , 4 and 5 over periodically öff Nende and open inlet valves 12 , 13 , 14 and 15 . Of course, the cylinders are also provided with an exhaust system that is temporarily connected to the cylinders via exhaust valves; the exhaust system is not shown to increase the clarity of the drawing.

Unmittelbar vor den Einlaßventilen 12 bis 15 erkennt man Einspritzventile 16, 17, 18 und 19 zur Zufuhr von Kraftstoff. Die Kraftstoffzufuhr kann, wie be­ reits ausgeführt, entsprechend der Konstruktion nach der DE-OS 36 09 798 aus­ geführt sein, so daß hierauf im einzelnen nicht eingegangen zu werden braucht.Immediately in front of the inlet valves 12 to 15 , one recognizes injection valves 16 , 17 , 18 and 19 for the supply of fuel. The fuel supply can, as already stated, be carried out according to the construction according to DE-OS 36 09 798, so that this need not be discussed in detail.

Die Frischluft zu allen Zylindern 2 bis 5 durchläuft in der Saugrohranordnung die Reihenschaltung der allen Zylindern gemeinsamen, vom Gaspedal 20 betätig­ ten Drosselklappe 21 sowie einer weiteren Drosselklappe 22, 23, 24 bzw. 25, die jeweils in einem der individuellen Saugrohre 8 bis 11 angeordnet sind. Diese individuellen Drosselklappen 22 bis 25 werden über elektrische Stellmo­ tore 26, 27, 28 und 29 verstellt, die in durch unterbrochene Linien angedeute­ ter Bewegungsverbindung mit jeweils einer der individuellen Drosselklappen 22 bis 25 stehen und über die Logik 30 angesteuert werden.The fresh air to all cylinders 2 to 5 runs in the intake manifold arrangement, the series connection of all the cylinders, actuated by the accelerator pedal 20 th throttle valve 21 and a further throttle valve 22 , 23 , 24 and 25 , each arranged in one of the individual intake pipes 8 to 11 are. These individual throttle valves 22 to 25 are adjusted via electric Stellmo gates 26 , 27 , 28 and 29 , which are indicated by broken lines ter movement connection with each of the individual throttle valves 22 to 25 and are controlled by the logic 30 .

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Drosselklappe 21 im Rahmen der Erfindung auch durch auf einer gemeinsamen Antriebswelle, die mit dem Gaspedal verbunden ist, sitzende Drosselklappen in den individuellen Saugroh­ ren 8 bis 11 ersetzt werden kann.At this point, it should be noted that the throttle valve 21 in the context of the invention can also be replaced by seated throttle valves in the individual intake manifolds 8 to 11 on a common drive shaft which is connected to the accelerator pedal.

Der Logik 30 werden Signale von dem Drosselklappen-Stellungsensor 31, bei­ spielsweise einem Potentiometer, sowie in diesem Ausführungsbeispiel von zy­ linderindividuellen Sensoren 32, 33, 34 und 35 für den indizierten Zylinder­ druck zugeführt. Statt derartiger Drucksignale könnten auch in an sich be­ kannter Weise die jeweilige Arbeitsweise der einzelnen Zylinder kennzeichnende Größen durch Auswertung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine gewonnen werden. Man würde dann beispielsweise Drehzahlsensoren bzw. Einrichtungen zur Erfas­ sung der Beschleunigungen der Kurbelwelle vorsehen, die diese unter dem Ein­ fluß der einzelnen Zylinder erfährt.The logic 30 signals from the throttle position sensor 31 , for example, a potentiometer, and in this embodiment of cylinder-specific sensors 32 , 33 , 34 and 35 for the indicated cylinder pressure supplied. Instead of such pressure signals, the respective mode of operation of the individual cylinders could also be obtained in a manner known per se by evaluating the uneven running of the internal combustion engine. One would then provide, for example, speed sensors or devices for capturing the accelerations of the crankshaft, which it experiences under the influence of the individual cylinders.

Aus den verschiedenen ihr zugeführten Signale erzeugt die Logik Ansteuersi­ gnale für die den einzelnen Brennräumen zugeordneten Motoren 26 bis 29 und damit für die Frischluftzufuhr zu den einzelnen Zylindern über entsprechende Verstellungen der Drosselklappen 22 bis 25. From the various signals supplied to it, the logic generates control signals for the motors 26 to 29 assigned to the individual combustion chambers and thus for the fresh air supply to the individual cylinders via corresponding adjustments of the throttle valves 22 to 25 .

Gibt beispielsweise der Fahrer über das Gaspedal einen Beschleunigungsbefehl, der zum vollständigen Öffnen der Drosselklappe 21 führt, so werden zwecks Ver­ meidung eines übermäßigen Kraftstoffverbrauchs bzw. eines Durchdrehens der von der Brennkraftmaschine angetriebenen Räder des Fahrzeugs die zylinderindividu­ ellen Drosselklappen 22 bis 25 etwas mehr in Richtung Schließstellung, also gegenläufig zur Drosselklappe 21, bewegt. Da die Logik 30 durch Speicherung zylinderindividueller Werte in diesem Auführungsbeispiel des indizierten Drucks die Eigenheiten der einzelnen Zylinder kennt, kann sie unter Rückgriff auf die­ se gespeicherten Werte die einzelnen Drosselklappen 22 bis 25 in unterschiedli­ che Stellungen verschwenken, nämlich jeweils in eine Stellung, die in diesem Ausführungsbeispiel eine zu starke Abmagerung des Gemischs in einzelnen der Zy­ linder ausschließt. Die Logik 30 sorgt also nicht nur für eine Änderung des durch die Bewegung der gemeinsamen Drosselklappe 21 gegebenen Befehls durch ge­ gensinnige Bewegungen der individuellen Drosselklappen 22 bis 25, sondern nimmt im Bedarfsfall auch eine "Änderungsbegrenzung" oder "Änderungsanpassung" bezüg­ lich der individuellen Luftdurchsätze über die den einzelnen Zylindern zugeord­ neten Drosselklappen 22 bis 25 vor.For example, if the driver gives an acceleration command via the accelerator pedal, which leads to the full opening of the throttle valve 21 , the cylinder-specific throttle valves 22 to 25 are somewhat more in the direction of avoiding excessive fuel consumption or spinning of the wheels of the vehicle driven by the internal combustion engine Closed position, that is, opposite to the throttle valve 21 , moved. Since the logic 30 knows the peculiarities of the individual cylinders by storing cylinder-specific values in this exemplary embodiment of the indicated pressure, it can pivot the individual throttle flaps 22 to 25 into different positions, namely in each case into a position that in this embodiment excludes excessive leaning of the mixture in some of the cylinders. The logic 30 thus not only provides for a change in the command given by the movement of the common throttle valve 21 by means of opposing movements of the individual throttle valves 22 to 25 , but also takes over a “change limitation” or “change adaptation” with respect to the individual air flow rates if necessary the throttle valves 22 to 25 assigned to the individual cylinders.

In der Regel werden die zulässigen Luftdurchsatzänderungen von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel bei etwa 10% liegen, das heißt die Logik begrenzt die Änderungen entsprechend. Beim Kaltstart ist der Bereich zulässiger Änderungen dagegen ge­ ringer; er beträgt dann beispielsweise 5% oder weniger. Daher wird der Logik 30 über den Temperatursensor 36 auch ein die Maschinentemperatur wiedergeben­ des Signal zugeführt.As a rule, the permissible air flow changes from work cycle to work cycle are around 10%, i.e. the logic limits the changes accordingly. On the other hand, the range of permissible changes is smaller during a cold start; it is then, for example, 5% or less. Therefore, the logic 30 is also supplied with a signal representing the machine temperature via the temperature sensor 36 .

Mit der Erfindung ist also eine Möglichkeit zur Optimierung des Betriebs einer Brennkraftmaschine durch entsprechende Änderung der von einem Fahrer gegebenen Befehle geschaffen, die mit einfachen Mitteln die individuellen Verhältnisse im Bereich der einzelnen Brennräume berücksichtigt.With the invention is thus a way to optimize the operation of a Internal combustion engine by changing the given by a driver Orders created that simple means the individual circumstances taken into account in the area of the individual combustion chambers.

Claims (3)

1. Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen, die durch eine Saugrohranord­ nung über die Reihenschaltung von zwei verstellbaren Drosseln mit Frischgas beliefert werden, von denen eine Drossel willkürlich durch Befehle eines Leistungsstellglieds, dagegen die andere über eine elektronische Logik ver­ stellt wird, die die Befehle des Leistungsstellglieds sowie Signale von Sensoren für Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine verarbeitet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nur die eine Drossel (21) in einem allen Brennräumen (2, 3, 4, 5) gemeinsamen Saugrohr (7) angeordnet ist, während in jedem der von dem gemeinsamen Saugrohr (7) gespeisten brennraumindividuellen Saugrohre (8, 9, 10, 11) eine über die elektronische Logik (30) verstellbare Drossel (22, 23, 24, 25) vorgesehen ist, wobei die elektronische Logik (30) Signale von Sensoren (32, 33, 34, 35) für in einem vorangegangenen Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine (1) vorliegende Betriebsgrößen der einzelnen Brennräu­ me (2, 3, 4, 5) zu individuellen Verstellbefehlen für die Drosseln (22, 23, 24, 25) in den brennraumindividuellen Saugrohren (8, 9, 10, 11) verarbeitet.1. Internal combustion engine with several combustion chambers, which are supplied by a suction pipe arrangement via the series connection of two adjustable throttles with fresh gas, one throttle of which is arbitrarily set by commands from a power actuator, and the other via electronic logic, which verifies the commands of the power actuator as well as signals from sensors for operating quantities of the internal combustion engine, characterized in that only one throttle ( 21 ) is arranged in a suction pipe ( 7 ) common to all combustion chambers ( 2 , 3 , 4 , 5 ), while in each of the common ones Suction pipe ( 7 ) fed to the combustion chamber-specific suction pipes ( 8 , 9 , 10 , 11 ), a throttle ( 22 , 23 , 24 , 25 ) adjustable via the electronic logic ( 30 ) is provided, the electronic logic ( 30 ) signals from sensors ( 32 , 33 , 34 , 35 ) for operating variables of the individual burner in a previous working cycle of the internal combustion engine ( 1 ) Äu me ( 2 , 3 , 4 , 5 ) for individual adjustment commands for the throttles ( 22 , 23 , 24 , 25 ) processed in the combustion chamber-specific intake manifolds ( 8 , 9 , 10 , 11 ). 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung versehen ist.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that it with a fuel injection device is provided. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einspritz­ düsen (16, 17, 18, 19) in den brennraumindividuellen Saugrohren (8, 9, 10, 11) nahe Einlaßventilen (12, 13, 14, 15) angeordnet sind.3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that injection nozzles ( 16 , 17 , 18 , 19 ) in the combustion chamber-specific intake manifolds ( 8 , 9 , 10 , 11 ) near the inlet valves ( 12 , 13 , 14 , 15 ) are arranged.
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