DE3835512A1

DE3835512A1 - Power control system

Info

Publication number: DE3835512A1
Application number: DE19883835512
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Thoms
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1987-11-03
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1989-05-18

Abstract

A power control system for an internal combustion engine, especially of passenger motor vehicles, is described, in which at least one throttle valve (2), arranged in an intake line (1) of the internal combustion engine and actuatable by an accelerator pedal (3), and a device for controlling the idling charge (5) are provided. The device for controlling the idling charge (5) has a control valve (8) arranged in a bypass line (6) bypassing the throttle valve (2), which valve can be actuated by a control device 10 for the passage of a charge which results is in a predetermined, essentially constant idle speed of the internal combustion engine, when the accelerator pedal is in the idle position with throttle valve essentially closed. In order to extend the control range of the said system without major hardware cost, it is proposed that the device (5) be additionally designed to control and limit the speed of the internal combustion engine close to the full load position of the accelerator pedal (3) by influencing an additional charge flowing by way of the bypass line (6) when the throttle valve (2) is essentially fully opened. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Leistungsregelsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere von Personenkraftfahr zeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a power control system for an internal combustion engine, especially for passenger vehicles testify according to the preamble of claim 1.

Um die Drehzahl bzw. das abgegebene Moment bei Leerlauf und im niedrigen Teillastbereich unabhängig von etwaigen, beispiels weise durch das Zuschalten von Verbrauchern verursachten Be lastungsänderungen nach Möglichkeit konstant zu halten, ist es bei Brennkraftmaschinen von Personenkraftfahrzeugen allge mein bekannt, eine sogenannte Leerlauffüllungsregelung vorzu sehen. Bei dieser Leerlauffüllungsregelung wird ein in einer die Drosselklappe umgehenden Bypassleitung angeordnetes Steuer ventil von einem Steuergerät in Abhängigkeit von charakteristi schen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel der Drehzahl, der Kühlmitteltemperatur, der Stellung des Fahrpe dals oder der Drosselklappe oder dgl. gesteuert. Die Leerlauf füllungsregelung wird jedoch im wesentlichen nur im Leerlauf zustand der Brennkraftmaschine vorgenommen. Bei höheren Lasten und insbesondere im vollastnahen Gebiet wird dagegen die gesamte, von den Brennräumen der Brennkraftmaschine benötigte Füllung von der Drosselklappe gesteuert.At the speed or the delivered torque when idling and in the low partial load range regardless of any, for example wise caused by the connection of consumers if possible, changes in load must be kept constant it generally in internal combustion engines of passenger vehicles my known to prefer a so-called idle charge control see. With this idle charge control, one in one the throttle valve bypass bypass arranged control valve from a control unit depending on characteristics State variables of the internal combustion engine, such as the speed, the coolant temperature, the position of the Fahrpe dals or the throttle valve or the like. Controlled. The idle However, filling control is essentially only at idle state of the internal combustion engine. At higher loads and especially in the area near the full load, the entire Filling required by the combustion chambers of the internal combustion engine controlled by the throttle valve.

Bei einem Fahrzeug, insbesondere bei einem Straßenfahrzeug, kann es nun erforderlich sein, die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung oder die Drehzahl so zu begrenzen, daß zum Beispiel eine maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit bzw. eine bestimmte vorgegebene maximale Drehzahl, auch in einem bestimmten Getriebegang, nicht überschritten wird. Bei Brenn kraftmaschinen mit Einspritzsystemen ist es bekannt, die Drehzahl durch Abregelung der Kraftstoffeinspritzung zu begrenzen. Eine derartige Maßnahme kann jedoch bei Brennkraftmaschinen mit Vergasereinrichtungen nicht ohne weiteres bzw. nur mit erheb lichem Aufwand ausgeführt werden.In a vehicle, especially a road vehicle, it may now be necessary by the internal combustion engine limit output or speed so that for example a maximum permissible driving speed or a certain predetermined maximum speed, even in one certain gear, is not exceeded. With Brenn Engines with injection systems are known to speed by limiting fuel injection. A such measure can, however, with internal combustion engines Carburetor devices not easily or only with considerable effort.

Zur Drehzahlbegrenzung sind darüberhinaus auch schon Eingriffe in die Zündung bekannt, die jedoch bei Fahrzeugen mit im Abgas system angeordneten Katalysatoren wegen der Gefahr der Über hitzung der Katalysatoren nicht eingesetzt werden können.There are also interventions to limit the speed known in the ignition, but in vehicles with in the exhaust system arranged catalysts because of the risk of over heating of the catalysts can not be used.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, ein Leistungsregelsystem für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, bei dem auf möglichst einfache Weise und ohne großen Bauaufwand eine gesteuerte bzw. geregelte Begrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine erreicht werden.The object on which the invention is based is therefore a power control system for an internal combustion engine in the To provide the preamble of the claim specified type in the simplest possible way and without much construction effort a controlled or regulated limitation of the speed of the Internal combustion engine can be reached.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß werden also die für die Leerlauffüllungsregelung vorgesehenen Bauteile zugleich auch zur Leistungs- bzw. Drehzahl-Begrenzung im vollast nahen Betriebszustand der Brennkraftmaschine herangezogen. Dazu braucht dann lediglich die in dem Steuergerät implementier te Steuerung verändert zu werden und noch einige zusätzliche Geber vorgesehen werden. Ansonsten sind die an sich schon vor handenen Bauteile, die lediglich entsprechend angepaßt werden müssen, verwendbar.The solution to this problem arises according to the characteristic Features of patent claim 1. According to the invention the components intended for the idle charge control at the same time also for power or speed limitation in full load close operating state of the internal combustion engine. All that is then required is that implemented in the control unit control and some additional ones Providers are provided. Otherwise they are already there existing components that are only adapted accordingly need to be used.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.Appropriate embodiments of the invention result from the characteristics of the subclaims.

In der Zeichnung ist in einer grob schematischen Darstellung ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Leistungsregelsystems für eine Brennkraftmaschine eines Personenkraftfahrzeugs darge stellt. Dabei ist mit 1 die Ansaugleitung der gemischverdich tenden Brennkraftmaschine angedeutet, die in der Richtung der in der Zeichnung angedeuteten Pfeile durchströmt wird. In dieser Ansaugleitung 1 befindet sich eine übliche Drosselklappe 2, die von einem im Fahrzeug angebrachten Fahrpedal 3 über ein herkömmliches Gestänge 4 oder auch auf andere Weise betätigbar ist. Mit 5 ist insgesamt die Einrichtung zur Leerlauffüllungsre gelung angegeben, die aus einem von einem Stellglied 7 betätig baren Steuerventil 8 besteht, das in einer die Drosselklappe 2 umgehenden Bypassleitung 6 angeordnet ist, die dazu mit ihren Enden in Strömungsrichtung vor und hinter der Drosselklappe 2 an die Ansaugleitung 1 angeschlossen ist.In the drawing, a circuit diagram of the power control system according to the invention for an internal combustion engine of a passenger vehicle is shown in a roughly schematic representation. The suction line of the mixture-compressing internal combustion engine is indicated by 1 , which is flowed through in the direction of the arrows indicated in the drawing. In this intake line 1 there is a conventional throttle valve 2 , which can be actuated by an accelerator pedal 3 mounted in the vehicle via a conventional linkage 4 or in another way. With 5 overall the device for idling filling re gelung is indicated, which consists of an actuatable by an actuator 7 ble control valve 8 , which is arranged in a throttle valve 2 bypass line 6 , the ends of which flow in front of and behind the throttle valve 2 the suction line 1 is connected.

Die Ansteuerung des Stellgerätes 7 erfolgt mittels eines Steuer gerätes 10, das zur Bildung der Stellsignale mit einer Reihe von Meßwertgebern verbunden ist.The actuating device 7 is actuated by means of a control device 10 which is connected to a number of sensors for forming the actuating signals.

Dabei ist mit 9 ein die Stellung des Fahrpedals 3 erfassender Stellungsgeber bezeichnet, der sowohl die Leerlaufstellung des Fahrpedals 3 als auch eine Verstellung in der Nähe der Vollaststellung erfassen kann. Mit 11 ist ein Drehzahlgeber angedeutet, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine erfassen und an das Steuergerät 10 weiterzugeben hat. Zur Erfassung des jeweiligen Getriebeganges des Fahrzeugs kann ein Stellungs geber 13 vorgesehen sein, der an einem Getriebewählhebel 12 angebracht ist und dessen Verstellung in die einzelnen Getriebe gänge erfaßt und an das Steuergerät 10 weitergibt. Mit 14 ist schließlich ein Stellungsgeber zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe 2 angegeben, der alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrpedalstellungsgeber 9 vorgesehen sein kann. 9 denotes a position transmitter which detects the position of the accelerator pedal 3 and which can detect both the idle position of the accelerator pedal 3 and an adjustment in the vicinity of the full-load position. With 11 a speed sensor is indicated, which has to detect the speed of the internal combustion engine and has to pass it on to the control unit 10 . To detect the respective gear of the vehicle, a position transmitter 13 can be provided, which is attached to a gear selector lever 12 and whose adjustment in the individual gear gears is detected and passed on to the control unit 10 . Finally, 14 indicates a position transmitter for detecting the position of the throttle valve 2 , which can be provided as an alternative or in addition to the accelerator pedal position transmitter 9 .

Neben den in der Zeichnung angegebenen Meßwertgebern können noch weitere oder anstelle von diesen andere Geber vorgesehen sein. So kann beispielsweise der Drehzahlgeber 11 auch durch einen Fahrgeschwindigkeitsgeber ersetzt werden und es können auch weitere Geber zur Erfassung der Temperatur der Brennkraft maschine und anderer charakteristischer Größen vorgesehen sein. In addition to the transducers indicated in the drawing, further transducers or other transducers instead of these can be provided. For example, the speed sensor 11 can also be replaced by a vehicle speed sensor and other sensors for detecting the temperature of the internal combustion engine and other characteristic variables can also be provided.

Das Steuergerät 10 verarbeitet die von den verschiedenen Gebern kommenden Informationen über den Betriebszustand der Brennkraft maschine und bildet daraus Steuersignale zur Ansteuerung des das Steuerventil 8 betätigenden Stellgliedes 7. Dabei erfolgt die Betätigung des in der Bypassleitung 6 angeordneten Steuer ventils 8 in der Weise, daß im Leerlauf- und niedrigen Teil lastbereich dieses Ventil zur Leerlauffüllungsregelung herange zogen wird. Hierzu wird bei geschlossener bzw. nahezu geschlosse ner Drosselklappe 2 die Zufuhr der für den Motorbetriebspunkt erforderlichen aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden Füllung durch entsprechende Auf- bzw. Zusteuerung der die Drosselklappe 2 umgehenden Bypassleitung derart ge steuert, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. deren abgegebenes Drehmoment unabhängig von etwaigen Belastungsänderun gen im wesentlichen konstant gehalten wird.The control unit 10 processes the information coming from the various sensors about the operating state of the internal combustion engine and forms control signals therefrom for actuating the actuator 7 that actuates the control valve 8 . The actuation of the control valve 8 arranged in the bypass line 6 takes place in such a way that this valve is used for idle charge control in the idle and low partial load range. For this purpose, when the throttle valve 2 is closed or nearly closed, the supply of the filling required for the engine operating point consisting of air or an air-fuel mixture is filled by appropriate opening or closing of the bypass line bypassing the throttle valve 2 in such a way that the speed of the Internal combustion engine or its output torque is kept essentially constant regardless of any changes in loading.

Bei Überschreiten des Leerlaufbereiches, was bei Betätigung des Fahrpedals 3 aus der Leerlaufstellung heraus durch den diesem zugeordneten Stellungsgeber 9 oder auch durch den Dros selklappenstellungsgeber 14 erfaßt werden kann, wird das Steuer ventil 8 durch entsprechende Signale des Steuergerätes 10 zu nächst geschlossen und die im Teillastbereich der Brennkraft maschine zuzuführende Füllung wird dann unmittelbar durch Betäti gen der Drosselklappe 2 gesteuert. Dabei ist die Drosselklappe 2 und der Querschnitt der Ansaugleitung 1 im Bereich der Drossel klappe 2 so bemessen, daß auch bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe noch nicht die maximal mögliche Füllung der Brenn kraftmaschine zugeführt wird. Weiterhin ist das Betätigungs gestänge 4 für die Drosselklappe 2 so gestaltet, daß die Dros selklappe 2 noch vor Erreichen der Vollaststellung des Fahr pedals 3 voll geöffnet ist, mit anderen Worten das Fahrpedal 3 kann auch nach vollständiger Öffnung der Drosselklappe 2 noch weiter bis zur Vollaststellung verstellt werden. Die zu sätzlich bis zur Erreichung der Vollast der Brennkraftmaschine erforderliche Füllung soll dann über die Bypassleitung 6 an der Drosselklappe vorbeigeleitet werden, wobei durch Eingriff des Steuerventils 8 eine feinfühlige Steuerung bzw. Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine möglich ist.If the idle range is exceeded, which can be detected when the accelerator pedal 3 is actuated from the idle position by the position transmitter 9 assigned to it or by the throttle position sensor 14 , the control valve 8 is closed by appropriate signals from the control unit 10 and the part load range the internal combustion engine to be filled is then controlled directly by Actuating the throttle valve 2 . The throttle valve 2 and the cross section of the intake line 1 in the region of the throttle valve 2 are dimensioned such that the maximum possible filling of the internal combustion engine is not yet supplied even when the throttle valve is fully opened. Furthermore, the actuating rod 4 designed for the throttle valve 2 so that the Dros selklappe 2 before reaching the full-load position of the accelerator pedal 3 fully opened, in other words, the accelerator pedal 3 can also be after the complete opening of the throttle valve 2 even further to the full load be adjusted. The filling required to reach the full load of the internal combustion engine is then to be bypassed the throttle valve via the bypass line 6 , with sensitive control or regulation of the rotational speed of the internal combustion engine being possible by engagement of the control valve 8 .

Die Leistungsregelung der Brennkraftmaschine erfolgt dabei so, daß auf dem größten Teil des Fahrpedalweges die Leistung direkt durch die Position der Drosselklappe bestimmt wird. Hat diese ihre volle Öffnung erreicht, dann wächst auf dem restlichen Teil des Pedalweges bis zur Vollaststellung des Fahrpedals nur noch eine elektrische Steuerspannung, die den weiteren Leistungswunsch des Fahrers signalisiert und von dem Fahrpedal-Stellungsgeber 9 an das Steuergerät 10 weitergegeben wird. Das Steuergerät bildet aus diesem Stellungssignal ein Steuersignal für das Stellglied 7 des Steuerventils 8, das so lange in Öffnungsrichtung, das heißt in Richtung auf eine Erhöhung der durch die Bypassleitung 8 strömenden Füllung ver stellt wird, bis eine vorgegebene Drehzahlgrenze oder eine maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit erreicht ist. Das dafür erforderliche Istsignal der Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit erhält das Steuergerät 10 von dem Drehzahlgeber 11 bzw. einem entsprechenden Fahrgeschwindigkeitsgeber. Das Drehzahl- bzw. Fahrgeschwindigkeitssignal kann dabei auch mit einer elektrischen Information über den gefahrenen Getriebegang von dem Getriebe wählhebel-Stellungsgeber 13 verknüpft werden, so daß für ver schiedene Getriebegänge unterschiedliche Drehzahlgrenzen festge legt werden können.The power control of the internal combustion engine is carried out in such a way that the power is determined directly by the position of the throttle valve over most of the accelerator pedal travel. When it has reached its full opening, only an electrical control voltage grows on the remaining part of the pedal travel until the accelerator pedal is at full load, which signals the driver's further performance request and is passed on by the accelerator pedal position transmitter 9 to the control unit 10 . The control unit forms a control signal for the actuator 7 of the control valve 8 from this position signal, which is adjusted in the opening direction, that is, in the direction of an increase in the filling flowing through the bypass line 8 , until a predetermined speed limit or a maximum permissible driving speed is reached is. The control unit 10 receives the actual signal of the speed or driving speed required for this from the speed sensor 11 or a corresponding driving speed sensor. The speed or driving speed signal can also be linked to electrical information about the gear driven by the gear selector position transmitter 13 , so that different speed limits can be set for different gear ratios.

Für den Fall, daß die vorgegebene Drehzahl- bzw. Fahrgeschwindig keitsgrenze erreicht wird, bevor das Fahrpedal die Vollaststel lung einnimmt, wird beim weiteren Durchtreten des Fahrpedals oder bei einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit infolge Verringe rung der Fahrwiderstände das Steuerventil 8 von dem Steuergerät 10 so beeinflußt, daß nur die Füllung zugelassen wird, die gerade zum Beibehalten der vorgegebenen maximalen Drehzahl bzw. Höchstgeschwindigkeit erforderlich ist. Gegebenenfalls muß also das Steuerventil in Richtung Schließen und bei einer Änderung der Betriebsverhältnisse auch wieder in Richtung auf Öffnen verstellt werden. In the event that the predetermined speed or Fahrgeschwindig speed limit is reached before the accelerator pedal assumes the full load, the control valve 8 is influenced by the control unit 10 when the accelerator pedal is depressed further or when the driving speed increases as a result of the driving resistances being reduced that only the filling is permitted that is required to maintain the specified maximum speed or maximum speed. If necessary, the control valve must therefore be adjusted in the direction of closing and, when the operating conditions change, in the direction of opening.

Mit dem erfindungsgemäßen Leistungsregelsystem läßt sich die Leistung der Brennkraftmaschine so steuern, daß eine vorge gebene maximale Drehzahl oder Fahrgeschwindigkeit nahe der Vollaststellung des Fahrpedals geregelt wird. Da dieses Verfahren immer einen ungestörten Verbrennungsablauf garantiert, da die nach der Luftzumessung erfolgende Kraftstoffzufuhr sich nur nach der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge richtet, eignet sich dieses System besonders auch für Katalysator-Konzepte bei denen eine Veränderung der Zündungsverhältnisse sowie der Luftzahlen unerwünscht ist. Das dargestellte Leistungsregelsystem kann in erster Linie bei Vergasermotoren Anwendung finden, jedoch ist die Anwendung bei Einspritzmotoren in gleicher Weise möglich. Es sei auch darauf hingewiesen, daß selbstverständlich anstelle der in der Zeichnung dargestellten und in der Beschrei bung erwähnten einen Drosselklappe auch deren zwei für verschie dene Leistungsbereiche der Brennkraftmaschine vorgesehen sein können. Entscheidend ist lediglich, daß gemäß der Erfindung die Leerlauffüllungsregelungseinrichtung in der Nähe der Vollast bei voll geöffneter Drosselklappe zur Regelung und Begrenzung der Drehzahl herangezogen wird.With the power control system according to the invention, the Control the power of the internal combustion engine so that a pre given maximum speed or driving speed close to the Full throttle position is regulated. Because this procedure always guarantees an undisturbed combustion process because the after the air metering fuel supply only depends on the amount of air supplied to the internal combustion engine, This system is also particularly suitable for catalyst concepts where a change in the ignition conditions and the Air numbers is undesirable. The power control system shown can be used primarily in carburetor engines, however, the application to injection engines is the same possible. It should also be noted that of course instead of the one shown in the drawing and in the description Exercise mentioned a throttle valve, the two for different whose power ranges of the internal combustion engine are provided can. The only decisive thing is that according to the invention the idle charge control device near full load with throttle valve fully open for regulation and limitation the speed is used.

Dabei kann das System auch so ausgebildet sein, daß das Steuer ventil 8 nach Verlassen des Leerlaufbereiches nicht vollständig schließt, sondern entsprechend den Signalen der Leerlauffüll regelung (teil)geöffnet bleibt und nach Erreichen der Vollöff nungsstellung der Drosselklappe zur Erfüllung des dann noch bestehenden Mehrleistungswunsches zusätzlich weiter geöffnet wird. Es ist dabei klar, daß die Steuerquerschnitte des Steuer ventils 8 unter diesen Bedingungen größer als nur für die Leer lauffüllungsregelung zu bemessen sind und daß auch die Durch strömung der Bypassleitung 6 so erfolgen sollte, daß möglichst wenig Strömungsverluste entstehen.The system can also be designed so that the control valve 8 does not completely close after leaving the idle range, but remains (partially) open according to the signals of the idle fill control and after reaching the Vollöff opening position of the throttle valve to meet the then still existing additional performance request is opened further. It is clear that the control cross-sections of the control valve 8 are dimensioned larger than just for the idle charge control under these conditions and that the flow through the bypass line 6 should be such that as little flow loss as possible.

Claims

1.Power control system for an internal combustion engine, in particular for passenger vehicles, with at least one throttle valve which is arranged in an intake line of the internal combustion engine and can be actuated by an accelerator pedal, and with a device for idling charge control which has a control valve arranged in a bypass line which bypasses the throttle valve and which is provided by a control unit in the idle position of the accelerator pedal with the throttle essentially closed, the passage of a filling resulting in a predetermined, essentially constant idling speed of the internal combustion engine can be controlled, characterized in that the device ( 5 ) for regulating and limiting the speed of the internal combustion engine in the vicinity of the full-load position the accelerator pedal ( 3 ) is formed by influencing an additional filling quantity flowing through the bypass line ( 6 ) when the throttle valve ( 2 ) is essentially completely open.

2. Power control system according to claim 1, characterized in that the throttle valve ( 2 ) is designed for full opening before reaching the full load position of the accelerator pedal ( 3 ).

3. Power control system according to claim 1 or 2, characterized in that the control device ( 10 ) with a position of the accelerator pedal ( 3 ) detecting position transmitter ( 9 ) for detecting the idle position and / or in the load range of the internal combustion engine at substantially full load fully open throttle valve ( 2 ) existing additional power request is connected.

4. Power control system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control unit ( 10 ) is connected to a speed sensor ( 11 ) detecting the speed of the internal combustion engine.

5. Power control system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device ( 10 ) with a position of the gear shift lever ( 12 ) detecting encoder ( 13 ) is connected ver.

6. Power control system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control unit ( 10 ) is connected to a sensor detecting the speed of the vehicle.

7. Power control system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control device ( 10 ) is connected to a position sensor of the throttle valve ( 2 ) detecting encoder ( 14 ).