DE3810750C2 - Internal combustion engine with several throttles in the intake manifold arrangement - Google Patents
Internal combustion engine with several throttles in the intake manifold arrangementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of Pa entitlement.
Eine Brennkraftmaschine dieses Aufbaus ist aus der DE 35 18 684 C bekannt, in der eine Saugrohranordnung beschrieben ist, die ein Reihenschaltung von mehreren verstellbaren Drosseln beschreibt, wobei gemeinsam verstellbare Drosseln auch in den brennraumindivi duellen Saugrohrabschnitten vorgesehen sind. Diese brennraumindividuellen Drosseln sind in Form eines Blasebalgs ausgebildet, der zur Querschnittsverringerung in den brennraum individuellen Saugrohren dient. Die wirksame Größe des Blasebalgs kann beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums oder von Druckluft verändert werden, wobei die Dauer für einen Regelvorgang im Bereich einiger 1/10 s liegt. Durch Verwertung der Signale eines Klopfsensors kann einer klopfenden Verbrennung der Brennkraftmaschine durch Verände rung des wirksamen Strömungsquerschnitts zu allen Zylindern begegnet werden.An internal combustion engine of this construction is known from DE 35 18 684 C, in which one Intake manifold arrangement is described, which is a series connection of several adjustable Throttles describes, with throttles that can be adjusted jointly also in the individual combustion chamber duel intake manifold sections are provided. These are combustion chamber-specific throttles in the form of a bellows, which is used to reduce the cross-section in the combustion chamber individual suction pipes. The effective size of the bellows can be, for example be changed by applying a vacuum or compressed air, the duration for a control process is in the range of a few 1/10 s. By utilizing the signals of a Knock sensor can knock combustion of the engine due to changes tion of the effective flow cross-section to all cylinders.
Aus der EP 0 089 492, F 02 D 9/02, ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der 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.From EP 0 089 492, F 02 D 9/02, there is one Internal combustion engine is known, in which both the means of a Accelerator pedals arbitrarily ver adjustable choke as well as the only one via electronic logic bare throttle - both throttles are made in the usual way as throttle valves formed - in a common to all combustion chambers (cylinders) of the machine Suction pipe are arranged, which - not shown there in detail - individual intake pipes for fresh gas in all combustion chambers of the internal combustion engine delivers. The logic processes signals for the speeds of the driven ones Wheels and the internal combustion engine, the intake manifold vacuum, the driving speed speed and the accelerator pedal position for adjustment commands for an engine that be is connected in terms of path 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 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 Einrichtung nach der EP 0 113 227, 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 or control principle, such as that of Device based on EP 0 113 227, 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, that requires a change in a parameter, and then selective 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 amount of fuel, the amount of air, the time of injection and the fuel quantity is described in DE-PS 32 24 042, F 02 D 37/02.
Ferner ist aus der DE 31 43 467 A eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine bekannt, bei der einzelne Zylinder über in den zylinderindividuellen Ansaugrohren angeordneten Drosselklappen abschaltbar sind. Das Abschalten der einzelnen Zylinder hat hierbei derart zu erfolgen, daß in den verbleibenden Zylindern eine gleichmäßige Zündfolge erhalten bleibt. Eine Regelung der Brennkraftmaschine zum Zwecke der Drehzahlstabilisierung oder zur Reduzierung einer klopfenden Verbrennung, ist mit den brennraumindividuellen Steuerorganen dieser Brennkraftmaschine nicht möglich.Furthermore, a multi-cylinder internal combustion engine is known from DE 31 43 467 A, at the individual cylinder is arranged above in the cylinder-specific intake pipes Throttle valves can be switched off. Switching off the individual cylinders has this way to ensure that a uniform firing order is obtained in the remaining cylinders remains. A regulation of the internal combustion engine for the purpose of speed stabilization or to reduce knocking combustion, with the individual combustion chamber Control elements of this internal combustion engine are not possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 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 the claim 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 apparitions how 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 Patentanspruchs.The inventive solution to this problem consists in the characterizing Features of the claim.
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 finding that the working point of individuals Combustion chambers of the internal combustion engine, for example, are already so 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 the 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 of 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 tet 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 0 113 227 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 The engine can be referred to EP 0 113 227 mentioned at the beginning.
Die Erfindung kommt mit besonderem Vorteil bei einer Einspritz-Brennkraftmaschine zur Anwendung, da hier eine Proportional ität zwischen der prozentualen Änderung der zugeführten Verbrennungsluftmenge einerseits und der erzielten Änderung der Luftzahl 2 besteht. Zur Vermeidung von Kraftstoffniederschlägen auf größeren Wandbereichen der Saugrohranordnung wird die Kraftstoffeinspritzung unmittelbar vor den Einlaßventilen der Brennräume vorgenommen, 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.The invention comes with a particular advantage to be used in an injection internal combustion engine, since it is proportional here between the percentage change in the amount of combustion air supplied on the one hand and the change in air ratio 2 achieved. To avoid of fuel deposits on larger wall areas of the intake manifold assembly the fuel injection is immediately before the intake valves of the Combustion chambers made, preferably when the inlet valves are open are. This can be found in the Wei described in DE-OS 36 09 798, F 02 D 3/00 This is done with air support for 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 explains 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 einer 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 closing 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 the common throttle valve 21 actuated by the accelerator pedal 20 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-Stellungssensor 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 Signalen 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 des 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 Ausführungsbeispiel 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 that 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 valves 22 to 25 into different positions by using the stored values, namely in each case in 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 will be around 10%, i.e. the logic limits the changes accordingly. On the other hand, the range of permissible changes is smaller on 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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |