DE3934765A1 - Leerlaufregelvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leerlaufregelvorrichtung für den Vergaser einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer Kombination mehrerer Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Ein­ heiten, so daß unter allen Lastbedingungen eine optimale Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten wird.

Ein konventionelles Verfahren zur Regelung der Leerlauf­ drehzahl einer Brennkraftmaschine mit Vergaser ist in der offengelegten JP-GM-Anmeldung 55-1 37 234 beschrieben. Dabei ist eine Unterdruckansprecheinheit als Leerlaufdrehzahler­ höhungs-Einheit betriebsmäßig mit einer Drosselklappe ver­ bunden, und die Drosselklappe wird durch Betätigung eines Magnetventils aufgrund eines Signals von einer Rechenein­ heit bei Aktivierung der Unterdruckansprecheinheit nach Maßgabe des Unterdrucks oder eines Atmosphärendrucks geöff­ net bzw. geschlossen.

Bei dieser konventionellen Vorrichtung wird nur die mit der Drosselklappe wirksam verbundene Unterdruckansprecheinheit als Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Einheit verwendet, so daß nur eine einzige hohe Leerlaufdrehzahl erhalten wird. Wenn daher zwei oder mehr Verbraucher eingeschaltet sind oder wenn sich der Betriebszustand einer Last relativ stark ändert, kann die jeweils richtige Leerlaufdrehzahl nicht aufrechterhalten werden.

Seit einigen Jahren werden Klimaanlagen in großem Umfang in Kraftfahrzeugen verwendet. Eine Klimaanlage wird oft im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine eingeschaltet. Die Klimaanlage ist eine direkte und gegenüber anderen elektri­ schen Verbrauchern sehr große Belastung der Maschine. Der Verbrauch der Klimaanlage ändert sich ferner stark mit der Atmosphärentemperatur. Die Leerlaufdrehzahl muß daher ge­ regelt werden, und eine Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Regelung der Maschine muß aufrechterhalten werden, je nachdem, ob die Klimaanlage benützt wird, und nach Maßgabe des Verbrauchs der Klimaanlage, wobei auch andere Lastzustände zu berück­ sichtigen sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Lösung der vorgenannten Pro­ bleme unter Bereitstellung einer Leerlaufregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Vergaser, wobei ungeachtet der Lastzustände einschließlich einer Klimaanlage ständig eine optimale Leerlaufdrehzahl unterhalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Leerlaufregelvorrich­ tung nach der Erfindung für eine Brennkraftmaschine mit Vergaser ein Öffner wirksam mit der Drosselklappe verbun­ den, und mit der Abstromseite der Drosselklappe steht eine Kraftstoffbypaßleitung, in der ein Absperrventil angeordnet ist, in Wirkverbindung. Der Öffner oder die Bypaßleitung oder beide werden selektiv je nach den Lastzuständen ein­ schließlich des Zustands der Klimaanlage betätigt, um dadurch eine Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Regelung durchzu­ führen.

Bei der obigen Vorrichtung werden zwei Verstellsysteme, nämlich der Öffner und die Kraftstoffbypaßleitung, selektiv betätigt, um eine optimale Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Rege­ lung nach Maßgabe der Lastzustände, und zwar im wesentli­ chen entsprechend dem Betrieb der Klimaanlage und anderer Verbraucher, zu erreichen. Wenn die Maschinendrehzahl wegen einer Erhöhung des Verbrauchs der Klimaanlage oder wegen des Betriebs der Klimaanlage zusammen mit weiteren Verbrau­ chern unter eine vorbestimmte Drehzahl fällt, werden beide Verstellsysteme betätigt, um dadurch eine gewünschte Leer­ laufdrehzahl aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Ausführungsbeispiels der Leerlaufregelvorrichtung nach der Erfindung für eine Brennkraftmaschine mit Vergaser;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das die Regeleinheit von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung des Be­ triebs der Vorrichtung; und

Fig. 4 ein Diagramm, das Verläufe der Leerlaufdreh­ zahlerhöhungs-Regelung zeigt.

Gemäß Fig. 1 ist bei einem Vergaser 1 eine Drosselklappe 4 in der Einlaßleitung 2 für ein Kraftstoff-Luft-Gemisch abstromseitig von einem Venturirohr 3 angeordnet. Abstrom­ seitig von der Drosselklappe 4 steht die Einlaßleitung 2 über einen Einlaßkrümmer 5 mit einem Hauptteil einer Brenn­ kraftmaschine in Verbindung. Das Venturirohr 3 hat eine Öffnung für eine mit einer Hauptkraftstoffleitung 6 in Ver­ bindung stehende Hauptdüse 7. Von der Hauptkraftstofflei­ tung 6 zweigt eine Übergangs-Kraftstoffleitung 8 mit einer Übergangsöffnung 9 und einer Leerlauföffnung 10 ab. Die Übergangsöffnung 9 mündet abstromseitig von der Drossel­ klappe 4 bei Offenstellung derselben und aufstromseitig davon in deren Schließstellung. Die Mündung der Leerlauf­ öffnung 10 in den Vergaser 1 liegt abstrom von der Drossel­ klappe 4.

Nachstehend wird die Leerlaufregelvorrichtung erläutert. Die Drosselklappe 4 ist über ein Gestänge 21 mit einem Drosselöffner 20 vom Membrantyp mechanisch verbunden. Der Drosselöffner 20 steht über eine Leitung 22 mit dem Ansaug­ krümmer 5 in Verbindung. In einem Zwischenabschnitt der Leitung 22 ist ein Dreiwege-Magnetventil 23 angeordnet. Im nichterregten Zustand schließt dieses Dreiwege-Magnetventil 23 eine Unterdrucköffnung 23 a und öffnet eine Atmosphären­ drucköffnung 23 b, um dadurch Luft in eine Druckkammer 20 a des Drosselöffners 20 anzusaugen und die Drosselklappe 4 in freier Lage zu halten. Im erregten Zustand dagegen schließt das Magnetventil 23 die Atmosphärendrucköffnung 23 b und öffnet die Unterdrucköffnung, so daß der im Ansaugkrümmer herrschende Unterdruck an die Druckkammer 20 a des Drossel­ öffners 20 angelegt, die Drosselklappe 4 um einen bestimm­ ten Betrag geöffnet und die Leerlaufdrehzahl erhöht wird.

Als weiteres Mittel zur Leerlaufdrehzahlerhöhung ist eine Bypaßleitung 24 vorgesehen, die von der Übergangs-Kraft­ stoffleitung 8 abzweigt. Die Bypaßleitung mündet an einer Öffnung 25 in die Abstromseite der Drosselklappe 4, und in einem Zwischenabschnitt der Bypaßleitung ist ein von einer Membran betätigtes Absperrventil 26 b angeordnet. Die Mem­ bran 26 ist über eine Leitung 28, in der ein dem Magnet­ ventil 23 ähnliches Magnetventil 27 angeordnet ist, mit dem Ansaugkrümmer 5 verbunden. Im nichterregten Zustand öffnet das Magnetventil 27 eine Atmosphärendrucköffnung 27 b, so daß Luft in eine Druckkammer 26 a eingeleitet und das Ab­ sperrventil 26 b geschlossen wird. Im erregten Zustand dagegen öffnet das Magnetventil 27 eine Unterdrucköffnung 27 a, so daß der Unterdruck an die Druckkammer 26 a angelegt wird und das Absperrventil 26 b öffnet. Die Bypaßleitung 24 dient der Erzielung einer höheren Leerlaufdrehzahl als derjenigen, die durch Betätigung des Drosselöffners 20 zum Öffnen der Drosselklappe 4 erzielt wird, indem das Absperr­ ventil 26 b geöffnet und das Gemisch durch den Unterdruck angesaugt wird. Das Gemisch wird aus der Bypaßleitung 24 in den Ansaugkrümmer mit einem vorbestimmten Kraftstoff-Luft- Verhältnis mittels einer an der Bypaßleitung 24 angeordne­ ten Spardüse 24 a induziert, wenn das Absperrventil 26 b öffnet.

Zur Erfassung der Lastzustände, der Betriebszustände der Brennkraftmaschine u. dgl. sind ein Klimaanlagenschalter 30, mehrere Lastschalter 31 wie ein Scheinwerferschalter, ein Gebläseschalter, ein Servolenkungsschalter u. dgl., ein Drehzahlsensor 32, ein Wassertemperatursensor 33, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 und ein Atmosphärendruck­ sensor 35 vorgesehen. Signale dieser Sensoren und Schalter werden in eine Regeleinheit 40 eingegeben und dort verar­ beitet, um eines oder beide Magnetventile 23 und 27 zu betätigen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die Regeleinheit 40 im einzelnen erläutert. Ein Signal von einem der Lastschalter 31 wird einer Lastbestimmungseinheit 41 zugeführt, die ein Lastsignal an eine Öffnerbetätigungseinheit 42 zum Erregen des Magnetventils 23 über eine Treibereinheit 43 erzeugt. Eine Kaltzustands-Bestimmungseinheit 44 erhält ein Signal vom Wassertemperatursensor 33, eine Fahrbestimmungseinheit 45 erhält ein Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34, und eine Höhenbestimmungseinheit 46 erhält ein Signal vom Atmosphärendrucksensor 35; diese Einheiten liefern Aus­ gangssignale an die Öffnerbetätigungseinheit 42 zum Erregen des Magnetventils 23. Ein Signal vom Drehzahlsensor 34 wird einer Drehzahlbestimmungseinheit 47 zugeführt, die die Motordrehzahl Ne berechnet. Die Drehzahlbestimmungseinheit 47 liefert an die Öffnerbetätigungseinheit 42 eine Normal­ leerlaufdrehzahl NI (z. B. 800 U/min), eine hohe Vorgabe­ drehzahl N 1 (z. B. 900 U/min), eine niedrige Vorgabedreh­ zahl N 2 (z. B. 780 U/min) oder N 3 (z. B. 600 U/min). Ein Ausgangssignal des Klimaanlagenschalters 30 wird einer Klimaanlagenbetriebsbestimmungseinheit 48 zugeführt, die ein Klimaanlagenbetriebssignal an eine Bypaßbetätigungs­ einheit 49 zur Erregung des Magnetventils 27 über eine Treibereinheit 50 liefert. Das Klimaanlagenbetriebssignal wird ferner der Öffnerbetätigungseinheit 42 zugeführt, um den Drosselöffner 20 zu betätigen, wenn die Drehzahl Ne kleiner oder gleich N 2 ist, oder den Öffner 20 anzuhalten, wenn Ne größer oder gleich N 1 ist.

Unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 3 und das Diagramm der Betriebsverläufe von Fig. 4 wird der Betrieb der Leerlaufregelvorrichtung beschrieben.

Im Leerlaufzustand der Maschine werden der Regeleinheit 40 die Ausgangssignale des Drehzahl-, des Wassertemperatur-, des Fahrzeuggeschwindigkeits- und des Atmosphärendrucksen­ sors sowie des Klimaanlagenschalters und anderer Lastschal­ ter zugeführt. Dann werden die Kaltzustands-, Fahr-, Klima­ anlagenbetriebs-, Last- und Höhenbestimmungssignale der Öffnerbetätigungseinheit 42 und der Bypaßbetätigungseinheit 49 zugeführt, wonach der Ablauf entsprechend Fig. 3 ausge­ führt wird. Wenn dabei die Klimaanlage nicht eingeschaltet ist und die Motordrehzahl Ne = N 2 ≦ Ne ≦N 1, geht der Ablauf von Schritt S 1 zu den Schritten S 2, S 4, S 5 und S 6. Wenn in Schritt S 6 der Kaltzustand nicht vorliegt, geht der Ablauf zu Schritt S 7 weiter; wenn keine große Höhe vorliegt, geht er zu Schritt S 8 weiter; wemn nicht gefahren wird, geht er zu Schritt S 9 weiter, und wenn kein Verbraucher wie etwa ein Scheinwerfer betrieben wird, geht er zu Schritt S 10 weiter, in dem die Öffnerbetätigungseinheit 42 angewiesen wird, das Magnetventil 23 nicht zu erregen. In die Druck­ kammer 20 a des Drosselöffners 20 wird daher Atmosphärenluft eingeleitet, um die Drosselklappe 4 freizugeben. In diesem Fall wird auch das Magnetventil 27 nicht erregt, so daß das Absperrventil 26 b geschlossen wird, indem die Membran 26 Atmosphärenluft in die Druckkammer 26 a induziert. Infolge­ dessen sind beide Magnetventile 23 und 27 nicht in Richtung einer Leerlaufdrehzahlerhöhung wirksam. Die Drosselklappe 4 wird daher in einer vorbestimmten Leerlaufstellung nahe der vollständig geschlossenen Stellung geschlossen, so daß Gemisch nur aus der Leerlauföffnung 10 zugeführt wird, um dadurch eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl NI von z. B. 800 U/min aufrechtzuerhalten (A in Fig. 4).

Wenn die Klimaanlage nicht eingeschaltet ist und die Was­ sertemperatur unter einem vorbestimmten Wert liegt, d. h. wenn der Kaltzustand vorliegt, geht der Ablauf von Schritt S 6 zu Schritt S 11. Wenn der Atmosphärendruck unter einem vorbestimmten Wert liegt, d. h. wenn der Motor in großer Höhe läuft, geht der Ablauf zu Schritt S 11. Daher erregt die Öffnerbetätigungseinheit 42 das Magnetventil 23, so daß die Drosselklappe 4 vom Drosselöffner 20 um einen vorbe­ stimmten Betrag geöffnet wird, um eine höhere Leerlaufdreh­ zahl N 4 von z. B. 900 U/min (B in Fig. 4) zu erhalten. Beim Fahren oder beim Einschalten eines Scheinwerfers geht der Ablauf von Schritt S 8 oder Schritt S 9 zu Schritt S 11, so daß der Drosselöffner 20 wirksam wird und die Leerlaufdreh­ zahlerhöhung vornimmt.

Wenn die Klimaanlage eingeschaltet wird, geht der Ablauf von Schritt S 4 zu Schritt S 12, in dem die Bypaßbetätigungs­ einheit 49 das Magnetventil 27 erregt, um das Absperrventil 26 b zu öffnen, indem die Membran 26 den Unterdruck indu­ ziert, so daß aus der Bypaßleitung 24 Gemisch zugeführt wird. In diesem Fall ist die Gemischmenge aus der Bypaß­ leitung 24 so eingestellt, daß die Leerlaufdrehzahl bei starker Belastung durch die Klimaanlage nicht niedriger wird, wodurch eine ausreichende Leerlaufdrehzahlerhöhungs- Regelung gewährleistet ist. In Schritt S 13 wird der Dros­ selöffner 20 gleichzeitig für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Einschalten des Klimaanlagenschalters 30 betätigt, so daß eine plötzliche Laständerung keine nachteiligen Folgen hat.

Wenn während des Betriebs der Klimaanlage aufgrund einer Erhöhung der Klimaanlagenlast infolge eines Anstiegs der Atmosphärentemperatur oder durch Betätigung von mehreren Lastschaltern 31 od. dgl. die Drehzahl Ne kleiner als N 2 wird, geht der Ablauf von Schritt S 1 zu Schritt S 14, in dem ein Flag gesetzt wird. Dann geht der Ablauf von Schritt S 15 zu Schritt S 11, so daß der Drosselöffner 20 ebenfalls betätigt wird, um die Leerlaufdrehzahlerhöhung durchzufüh­ ren (D in Fig. 4). Wenn zu diesem Zeitpunkt die Drehzahl Ne über N 1 ansteigt, geht der Ablauf von Schritt S 2 zu Schritt S 3, in dem das Flag rückgesetzt wird. Daher geht der Ablauf von Schritt S 15 zu Schritt S 6. Wenn der Drosselöffner 20 nicht betätigt ist, geht der Ablauf von Schritt S 6 zu Schritt S 10, und die Drosselklappe 4 wird in Schritt S 10 in die nichtbetätigte Stellung zurückgebracht, so daß die Leerlaufdrehzahl zur Normaldrehzahl (E in Fig. 4) wird.

Während des Fahrens des Fahrzeugs (Schritt S 8) liefert die Fahrbestimmungseinheit 45 das Fahrbestimmungssignal an die Öffnerbetätigungseinheit 42, um den Drosselöffner 20 zum Öffnen der Drosselklappe zu betätigen und nach einer vor­ bestimmten Zeitdauer (z. B. 1,2 s) nach Beendigung des Fah­ rens die Drosselklappe zu schließen. Die Fahrbestimmungs­ einheit 45 wirkt daher während einer Verlangsamung als Drosselklappendämpfer.

Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf be­ schränkt; die Anzahl der Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Regel­ einheiten ist ebenfalls nicht auf zwei beschränkt, und es sind verschiedene Regelmethoden möglich.

Wie aus der Beschreibung ersichtlich ist, weist der Ver­ gaser zwei Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Regeleinheiten, und zwar den Drosselöffner und die Bypaßleitung, auf. Daher kann bei einer Laständerung unter allen Lastbedingungen eine optimale Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten werden.

Die Kombination aus Drosselöffner und davon unabhängiger Bypaßleitung kann ein zu starkes Öffnen der Drosselklappe verhindern.

Während des Betriebs der Klimaanlage wird das Gemisch aus der Bypaßleitung zugeführt, so daß die Regelvorrichtung in ausreichender Weise mit hohen Lastbedingungen fertig werden kann.

Außerdem kann die Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Regelung vor­ teilhaft durch den Drosselöffner nicht nur nach Maßgabe der Wassertemperatur, sondern auch des Atmosphärendrucks, der elektrischen Energie und weiterer Lasten vorgenommen werden.

Claims (5)

1. Leerlaufregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Vergaser, mit einer Hauptkraftstoffleitung zur Kraftstoff­ zufuhr zur Maschine und einer Übergangs-Kraftstoffleitung zur Kraftstoffzufuhr zur Maschine nach Maßgabe des Öff­ nungsgrads einer im Vergaser angeordneten Drosselklappe, gekennzeichnet durch
eine Drosselklappenöffnungseinrichtung (42, 20) zum Öff­ nen der Drosselklappe (4) um einen vorbestimmten Betrag;
eine Bypaßeinrichtung (26 b, 49) zur selektiven Kraft­ stoffzufuhr zur Abstromseite der Drosselklappe (4);
Lastfühler, die mehrere Lastzustände der Maschine erfas­ sen und Lastsignale erzeugen;
Betriebszustandssensoren (30, 31, 33, 34, 35), die je­ weils einen Maschinenbetriebszustand erfassen und ein Be­ triebszustandssignal erzeugen; und
eine Regeleinheit (40), die aufgrund der Lastsignale und des Betriebszustandssignals einen Leerlaufzustand bestimmt und entweder die Drosselklappenöffnungseinrichtung oder die Bypaßeinrichtung oder beide aktiviert.

2. Leerlaufregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselklappenöffnungseinrichtung (42, 20) die Drosselklappe (4) nach Maßgabe der Lastzustände mit Aus­ nahme einer Klimaanlage öffnet; und
daß die Bypaßeinrichtung (26 b, 49) betätigt wird, wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist.

3. Leerlaufregelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenöffnungseinrichtung (42, 20) die Drosselklappe (4) für eine vorbestimmte Zeitdauer unmittel­ bar nach Inbetriebnahme der Klimaanlage öffnet.

4. Leerlaufregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenöffnungseinrichtung (42, 20) und die Bypaßeinrichtung (26 b, 49) zu einem Zeitpunkt aktiviert werden, zu dem die Klimaanlage eingeschaltet ist und die Leerlaufdrehzahl unter einem vorbestimmten Pegel fällt.

5. Leerlaufregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßeinrichtung ein Absperrventil (26 b) auf­ weist, das von der Regeleinheit (40) selektiv geöffnet bzw. geschlossen wird.