DE3925179A1

DE3925179A1 - Operating IC engine from no=load to loaded state - by taking into account air throughput reference valves dependent on engine state

Info

Publication number: DE3925179A1
Application number: DE3925179A
Authority: DE
Inventors: Manfred Friese; Hans-Joachim Dipl Phys Dr Bohn
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1988-08-22
Filing date: 1989-07-29
Publication date: 1990-03-08
Anticipated expiration: 2009-07-30
Also published as: DE3925179C2

Abstract

At levels of higher angular speeds, air flow is regulated via a bypass (6), taking into account reference values for air throughput-dependent on operating parameters (n.T) of the engine (1). The air throughput regulation is achieved using a setting member (4). A one-sided air throughput control takes place in the sense that only for falling below the reference value of the air throughput does control take place. Account is taken of the reference value of the air throughput dependent on the angular speed (n) and/or the temp. (T) of the engine. USE/ADVANTAGE - Improved transition from no-load to load and vice versa. Not critical as regards tolerances of setting member.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus der DE-PS 27 49 369, F 02 M 23/04, in der Weise bekannt, daß oberhalb eines wählbaren Drosselklappenöffnungswinkels und/oder im Schubbetrieb der Ausgang der Regelung auf bestimmte Pegel steuerbar ist. Mit anderen Worten: Während in einem leerlaufenden Drehzahlbereich eine Drehzahlregelung mit Vergleich von Soll- und Istwert der jeweiligen Drehzahl zur für die jeweiligen Betriebsparameter der Ma schine optimalen Füllung erfolgt, sieht der Stand der Technik bei höheren Drehzahlen keine Regelung, sondern eine feste Ansteuerung des Stellglieds der Regeleinrichtung vor.The invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 such a method is known from DE-PS 27 49 369, F 02 M 23/04, in such a way that above a selectable throttle valve opening angle and / or in overrun mode Output of the control is controllable to certain levels. In other words, while in an idling speed range, speed control with comparison of target and actual value of the respective speed for the respective operating parameters of the Ma seems optimal filling, the state of the art sees at higher speeds no control, but a fixed control of the actuator of the control device in front.

Betrachtet man den Drehzahlbereich außerhalb des leerlaufenden Bereichs, das heißt denjenigen Bereich, der auch als leerlaufferner Bereich charakterisiert werden kann, so können sich beim Stand der Technik bei geschlossener Drosselklappe und höheren Dreh zahlen hohe Unterdrücke im Saugrohr ergeben, die - abgesehen von der Gefahr der Schmutzansaugung - infolge schlechter Füllung zu unvollständiger Verbrennung in der Maschine und damit verbunden zu einer hohen Konzentration unerwünschter Abgasbe standteile führen können. Derartig hohe Unterdruckwerte stellen sich beim Übergang zwischen Leerlauf- und Lastbetrieb ein. Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Stan des der Technik ist darin zu sehen, daß Toleranzen der Kennlinie des Stellglieds, das üblicherweise als Drosselklappe ausgebildet ist, außerhalb des geregelten leerlaufnahen Drehzahlbereichs unmittelbaren Einfluß auf das Verhalten der Brennkraftmaschine haben. Demgemäß müssen in der Fertigung enge Toleranzgrenzen eingehalten werden.
If one considers the speed range outside the idling range, i.e. the range that can also be characterized as an idling-free range, the state of the art with closed throttle valve and higher speeds can result in high negative pressure in the intake manifold, which - apart from the risk of Dirt suction - can lead to incomplete combustion in the machine due to poor filling and, as a result, to a high concentration of undesirable exhaust gas components. Such high vacuum values occur during the transition between idle and load operation. Another disadvantage of the described Stan of the art is that tolerances of the characteristic of the actuator, which is usually designed as a throttle valve, have a direct influence on the behavior of the internal combustion engine outside the regulated idle speed range. Accordingly, tight tolerance limits must be observed in production.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das wesentliche Vorteile hinsichtlich des Übergangs verhaltens der Brennkraftmaschine, also beim Übergang von Leerlauf- auf Lastbetrieb und umgekehrt, besitzt und weitgehend unkritisch hinsichtlich Toleranzen des Stell glieds des Reglers ist.The invention has for its object a method according to the preamble of To create claim 1, the essential advantages with regard to the transition behavior of the internal combustion engine, i.e. during the transition from idle to load operation and vice versa, has and largely uncritical with regard to tolerances of the position member of the controller.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkma len des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Un teransprüche.The solution to this problem according to the invention consists in the characteristic features len of the main claim, advantageous embodiments of the invention describe the Un claims.

Schlagwortartig kann man die Erfindung als ablösende Regelung bezeichnen, da beim Übergang von leerlaufnahem Betrieb in Lastbetrieb die Drehzahlregelung durch eine Luftdurchsatzregelung abgelöst wird; in umgekehrter Richtung, das heißt beim Über gang von Lastbetrieb zum Leerlaufbetrieb, erfolgt sinngemäß ein Übergang von Luft durchsatzregelung zu Drehzahlregelung. Besonders zweckmäßig ist verständlicherweise die Ausbildung des Verfahrens gemäß Anspruch 5, da dann im gesamten Drehzahlbe reich der Brennkraftmaschine eine Regelung vorliegt. An dieser Stelle sei darauf hin gewiesen, daß unter dem Luftdurchsatz, der mittels des Stellglieds im Bypass geregelt wird, der Luftdurchsatz der gesamten Saugrohranordnung, das heißt über Leistungsstell glied und Stellglied des Regelkreises, verstanden ist.In a nutshell, the invention can be described as a replacement, since the Transition from idle operation to load operation, the speed control by a Air flow control is replaced; in the opposite direction, that is, when over from load operation to idle operation, there is a corresponding transition from air flow control to speed control. It is understandably particularly useful the formation of the method according to claim 5, since then in the entire speed rich the internal combustion engine is a regulation. At this point it should be pointed out indicated that under the air flow, which is regulated by means of the actuator in the bypass is the air throughput of the entire intake manifold arrangement, that is, via power control link and actuator of the control loop is understood.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie mit üblichen und er probten elektronischen Bausteinen auskommt. Zur Ermittlung sowohl des Drehzahlsoll werts während der Drehzahlregelung als auch des Sollwerts für den Luftdurchsatz wäh rend der Luftdurchsatzregelung können übliche Kennfeldspeicher Einsatz finden, in de nen verschiedene Sollwerte in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Maschine, ins besondere ihrer jeweiligen Drehzahl, ihrer Belastung durch Zusatzaggregate und ihrer Kühlwassertemperatur (oder einer anderen Temperatur der Maschine) gespeichert sind. Entsprechend kann auch derjenige Drehzahlwert, bei dem der Übergang zwischen Dreh zahlregelung und Luftdurchsatzregelung erfolgen soll, das heißt die Umschaltdrehzahl, in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Maschine - gegebenenfalls mit Hysterese - in Kennfeldspeichern abgelegt sein, so daß die Erfindung eine sehr feinfühlige Rege lung im gesamten Drehzahlbereich der Maschine vorzunehmen gestattet, wie dies bei spielsweise bei Brennkraftmaschinen wichtig ist, die als Antriebsmaschinen von Kraft fahrzeugen dienen.A particular advantage of the invention is the fact that it can be used with conventional and he rehearsed electronic components. To determine both the speed target value during the speed control as well as the setpoint for the air flow rate In the air flow control, conventional map memories can be used, in which different setpoints depending on the operating parameters of the machine, ins particular their respective speed, their load by additional units and their Cooling water temperature (or another temperature of the machine) are stored. The speed value at which the transition between rotation number control and air flow control should take place, i.e. the changeover speed, depending on the operating parameters of the machine - possibly with hysteresis - be stored in map memories, so that the invention is a very sensitive rain allowed to perform in the entire speed range of the machine, as with is important for example in internal combustion engines, which are used as prime movers serve vehicles.

Wie Anspruch 3 besagt, ist jedoch auch eine Auslegung des erfindungsgemäßen Verfah rens möglich, bei der eine einseitige Luftdurchsatzregelung erfolgt, das heißt, das Stell glied der Regelung nur dann weiter öffnet, wenn ein vorgegebener Mindestwert des Luftdurchsatzes unterschritten ist. Bei Überschreiten dieses Mindestwerts erfolgt da gegen keine Veränderung der Stellung des Stellglieds.As stated in claim 3, however, there is also an interpretation of the method according to the invention rens possible, with a one-sided air flow control, that is, the Stell member of the control only opens further if a specified minimum value of the Air flow is below. If this minimum value is exceeded, there occurs against no change in the position of the actuator.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu tert, derenAn embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing tert, whose

Fig. 1 gleichsam das Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens wiedergibt, während Fig. 1, as it were, the block diagram of an arrangement for performing the method, while

Fig. 2 den Ablaufplan zeigt. Fig. 2 shows the flow chart.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist bei 1 die Brennkraftmaschine üblichen und daher nicht zu beschreibenden Aufbaus angedeutet. Ihr ist das Saugrohr 2 zugeordnet, das zur Zufuhr über das Luftfilter 3 gereinigter Verbrennungsluft zu den in diesem Beispiel vier Zylindern der Maschine dient. Im Saugrohr erkennt man bei 4 die das Lei stungsstellglied bildende Drosselklappe, die mittels des Gaspedals 5 vom Fahrer des mit der Maschine ausgerüsteten Fahrzeugs betätigt wird.Referring first to Fig. 1, so when the internal combustion engine 1 is conventional and therefore not indicated to be described assembly. It is associated with the intake manifold 2 , which is used to supply combustion air cleaned via the air filter 3 to the four cylinders of the machine in this example. In the intake manifold, the throttle valve forming the power actuator can be seen at 4, which is actuated by means of the accelerator pedal 5 by the driver of the vehicle equipped with the machine.

In dem die Drosselklappe 4 umgehenden Bypass 6 ist das ebenfalls als Drosselklappe ausgeführte Stellglied 7 der noch zu beschreibenden Regeleinrichtung angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ihm eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 8 zugeordnet.In the bypass 6 bypassing the throttle valve 4 , the actuator 7 of the control device, which is also to be described, is also designed as a throttle valve. In this exemplary embodiment, an electromagnetic actuating device 8 is assigned to it.

In Strömungsrichtung der Verbrennungsluft hinter dem Bypass 6 ist im Saugrohr 2 der hier als Druckfühler ausgeführte Luftdurchsatzmesser 9 angeordnet, der ein Signal für den jeweiligen Istwert des Luftdurchsatzes an die eigentliche Regeleinrichtung liefert. Ein weiterer Istwertgeber, nämlich der Drehzahlsensor 10, erfaßt die jeweilige Dreh zahl der Ausgangswelle 11 der Brennkraftmaschine 1. Derartige Sensoren sind bekannt und brauchen daher im einzelnen nicht beschrieben zu werden. Anstelle eines Unter drucksensors kann als Luftdurchsatzmesser auch ein Klappenluftmengenmesser in Strö mungsrichtung vor dem Bypass Einsatz finden.In the direction of flow of the combustion air behind the bypass 6 , the air flow meter 9 , which is embodied here as a pressure sensor, is arranged in the intake manifold 2 and supplies a signal for the actual value of the air flow to the actual control device. Another actual value transmitter, namely the speed sensor 10 , detects the respective speed of the output shaft 11 of the internal combustion engine 1st Such sensors are known and therefore do not need to be described in detail. Instead of a vacuum sensor, a flap air flow meter in the flow direction upstream of the bypass can also be used as the air flow meter.

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 8 des Stellglieds 7 erhält in Abhängig keit von der jeweiligen Drehzahl der Maschine 1 Stellsignale entweder von dem Dreh zahlregler 12 oder von dem Luftdurchsatzregler 13. Beide Regler 12 und 13 sind in üb licher Weise als Komparatoren ausgebildet, die den jeweiligen Istwert von Drehzahl bzw. Luftdurchsatz vergleichen mit einem Sollwert, der in Abhängigkeit von Betriebs parametern der Maschine, hier der Drehzahl n und einer Maschinentemperatur T, aus einem Kennfeldspeicher 14 für die Drehzahl bzw. einem Kennfeldspeicher 15 für den Luftdurchsatz entnommen wird. Wie aus Fig. 1 unmittelbar zu entnehmen, werden den Reglern 12 und 13 auch Sensorsignale für den jeweiligen Istwert der durch sie zu re gelnden Größe, also Drehzahl bzw. Luftdurchsatz, zugeführt.The electromagnetic actuator 8 of the actuator 7 receives depending on the speed of the machine 1 control signals either from the speed controller 12 or from the air flow controller 13th Both controllers 12 and 13 are constructed in a usual way as comparators, which compare the respective actual value of speed or air flow with a setpoint value, which is a function of memory parameters 14, depending on operating parameters of the machine, here the speed n and a machine temperature T. for the speed or a map memory 15 for the air throughput. As can be seen directly from FIG. 1, the controllers 12 and 13 are also supplied with sensor signals for the respective actual value of the variable to be controlled by them, that is to say the speed or air flow.

Die Auswahl der jeweiligen Regelung, also zwischen Drehzahl- und Luftdurchsatzrege lung, trifft der Drehzahlschwellwertschalter 16, der bei Vorliegen einer leerlaufnahen Drehzahl nur den Drehzahlregler 12, dagegen beim Vorliegen einer außerhalb des leer laufnahen Drehzahlbereichs liegenden Drehzahl nur den Luftdurchsatzregler 13 aktiviert. Auch dieser Umschaltwert der Drehzahl ist in dem figürlich dargestellten Ausführungs beispiel der Erfindung abhängig von den jeweiligen Betriebsparametern n und T, so daß der Drehzahlschwellwertschalter 16 eingangsseitig mit dem Kennfeldspeicher 17 für die Umschaltdrehzahl in Verbindung steht.The selection of the respective control, that is, between speed and air flow regulation, is made by the speed threshold switch 16 , which only activates the speed controller 12 in the presence of a speed close to idling, but only activates the air flow controller 13 when a speed lying outside the idling speed range is present. This switching value of the speed is in the illustrated embodiment of the invention depending on the respective operating parameters n and T , so that the speed threshold switch 16 is on the input side with the map memory 17 for the switching speed in connection.

Fig. 2 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens: Fig. 2 shows the sequence of the inventive method:

Im Verfahrensschritt 20 erfolgt zunächst die Berechnung der Umschaltdrehzahl aus den Betriebsparametern der Maschine. Im Verfahrensschritt 21 wird ermittelt, ob der Istwert der Drehzahl kleiner oder größer als die ermittelte Umschaltdrehzahl ist. Ist die Dreh zahl kleiner als die Umschaltdrehzahl, liegt also leerlaufnaher Betrieb der Maschine vor (stets einschließlich Betrieb mit Leerlaufdrehzahl), erfolgt unter Berücksichtigung der Betriebsparameter der Maschine im Schritt 22 die Ermittlung des jeweiligen Drehzahl sollwerts. Lautet das Ergebnis des Verfahrensschritts 23, in dem die jeweilige Drossel klappenstellung ermittelt wird, daß diese geschlossen ist, so erfolgt im Schritt 24 die Drehzahlregelung, das heißt an die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 8 des Stellglieds 7 werden Drehzahlregelungssignale gegeben.In step 20 , the switchover speed is first calculated from the operating parameters of the machine. In method step 21 , it is determined whether the actual value of the speed is less than or greater than the determined changeover speed. If the speed is less than the changeover speed, that is to say the machine is idling close to operation (always including operation at idling speed), the respective speed setpoint is determined taking into account the operating parameters of the machine in step 22 . If the result of method step 23 , in which the respective throttle valve position is determined that it is closed, the speed control takes place in step 24 , that is, speed control signals are given to the electromagnetic actuating device 8 of the actuator 7 .

Ist dagegen die Drosselklappe nicht geschlossen, wird im Schritt 25 ermittelt, ob der Istwert der Drehzahl wesentlich kleiner ist als der Sollwert. Nur dann, wenn dies der Fall ist, erfolgt ebenfalls die Drehzahlregelung gemäß Schritt 24, andernfalls wird die Stellung des Stellglieds 7 beibehalten.If, on the other hand, the throttle valve is not closed, it is determined in step 25 whether the actual value of the speed is significantly less than the target value. Only if this is the case is the speed control also carried out according to step 24 , otherwise the position of the actuator 7 is maintained.

Bisher war der Fall einer leerlaufnahen Drehzahl betrachtet. Ist der Istwert der Dreh zahl größer als die Umschaltdrehzahl, was im Verfahrensschritt 21 ermittelt wird, er folgt die Einschaltung der Luftdurchsatzregelung. Im Verfahrensschritt 26 wird demge mäß der Sollwert des Luftdurchsatzes unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebspa rameter der Maschine ermittelt, und im Verfahrensschritt 27 wird der Luftdurchsatz mittels des schon bei der Drehzahlregelung verwendeten Stellglieds 7 auf seinen jewei ligen Sollwert geregelt. So far, the case of a speed close to idling was considered. If the actual value of the speed is greater than the changeover speed, which is determined in step 21 , the air flow control is switched on. In step 26 , the setpoint value of the air flow rate is accordingly determined taking into account the respective operating parameters of the machine, and in step 27 , the air flow rate is regulated to its respective setpoint value by means of the actuator 7 already used in the speed control.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßes Verfahren geschaffen, das unter Wahrung der Vorteile der Drehzahlregelung bei Betrieb der Brennkraftmaschine im leerlaufnahen Drehzahlbereich mit einfachen Maßnahmen eine wesentliche Verbesse rung des Übergangsverhaltens der Maschine sicherstellt.With the invention, a generic method is accordingly created, which under Maintaining the advantages of speed control when operating the internal combustion engine in speed range close to idle with simple measures a significant improvement ensures the transition behavior of the machine.

Claims

1.Method for operating an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, which contains an intake manifold with an arbitrarily actuatable power actuator and a bypass that bypasses it with an actuator forming part of a control device, only in an idle speed containing speed range containing a speed control by means of the Actuator takes place, characterized in that in a range of higher speeds (n) the bypass ( 6 ) regulates the air throughput by using operating parameters (n, T) of the machine ( 1 ) dependent setpoints of the air throughput.

2. The method according to claim 1, characterized in that the air flow control takes place by means of the actuator ( 4 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a one-sided Air flow control takes place in the sense that only when the respective the setpoint of the air throughput is regulated.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that on the speed (s) and / or a temperature (T) of the internal combustion engine ( 1 ) depending on setpoints of the air flow rate is used.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the loading area of higher speeds (n ) comprises the entire operating range - except the near-idle area - of the machine ( 1 ).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a change is made from speed control to air flow control when a switchover speed is reached, which is dependent on operating parameters (n, T) of the machine ( 1 ).