DE4014390A1 - Verfahren zur leerlaufeinstellung der maschine eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leerlaufeinstel­ lung der Maschine eines Kraftfahrzeuges durch Regelung mit Rückführung der Leerlaufdrehzahl.

Anhand der Fig. 6 sei nun ein übliches Leerlaufeinstell­ verfahren beschrieben. In Fig. 6 bezeichnet Bezugszahl 1 eine Maschine und Bezugszahl 2 ein Luftansaugrohr. Im Luftansaugrohr 2 ist eine Drosselklappe 3 vorgesehen, und ein Bypass-Kanal 9 überbrückt die Drosselklappe von der stromaufwärtigen Seite des Luftansaugrohres abzweigend und in die stromabwärtige Seite mündend. Der Bypasskanal 9 weist einen Hauptbypass 91 und einen dazu parallel angeordneten Hilfsbypass 22 auf. Der Hauptbypass 91 ent­ hält ein Ansaugluft-Steuerventil 8, welches den Quer­ schnitt des Hauptbypasses 91 steuert. Das Ansaugluft- Steuerventil kann ein Magnetventil 8 mit linearer Charak­ teristik sein. In dem Hilfsbypass 92 ist eine Schraube 4 zur Verstellung der Querschnittsfläche des Hilfsbypasses und damit des Luftdurchsatzes durch diesen Hilfsbypass vorgesehen. Das Magnetventil 8 wird durch ein Ausgangssig­ nal einer Treibereinheit 7 gesteuert und angetrieben.

Mit einer drehenden Welle in der Maschine 1 ist ein Zahn­ rad 41 verbunden, welches entsprechend der Drehzahl der Maschine umläuft. Die Drehung des Zahnrades 41 wird mit­ tels eines Drehzahl-Sensors 42 erfaßt. Die von dem Sensor 42 über die Drehung des Zahnrades 41 gemessene Drehzahl n _E der Maschine wird an einen Abweichungsverstärker 61 abgegeben. Der Abweichungsverstärker 61 erhält ferner als Eingabe eine Soll-Drehzahl n _T von einem Soll-Drehzahl­ erzeuger 5 und gibt ein Abweichungssignal Δ n der Abwei­ chung zwischen Soll-Drehzahl n _T und Ist-Drehzahl n _E ab, um das Abweichungssignal zu einer Drehzahleinstellvorrichtung 62 abzugeben. Der Soll-Drehzahlerzeuger 5 erzeugt eine vorbestimmte Solldrehzahl n _T auf verschiedene Betriebsbe­ dingungen wie die Temperatur der Maschine hin oder ein Soll-Nullast-Drehzahlsignal n _E während des Warmlaufens der Maschine. Die Drehzahleinstellvorrichtung 62 dient dazu, das Ausgangssignal des Abweichungs-Verstärkers 61 aufzu­ nehmen und ein Drehzahl-Korrektursignal Sc zum Korrigieren der Drehzahl in Richtung eines Verschwindens der Drehzahl­ abweichung Δ n durch Proportionalregelung, Integralrege­ lung oder eine davon abgeleitete Regelung zu schaffen.

Ein Referenzgrößen-Ausgangskreis 11 gibt ein Referenzre­ gelsignal S _T ab, welches repräsentativ für eine kontrol­ lierte Referenzgröße (ein Festwert) ist, so daß die Ma­ schinendrehzahl n _E sich der Soll-Drehzahl n _T annähert. Das Referenzsignal S _T der Referenzgrößen-Ausgangsschaltung 11 und das Ausgangssignal Sc der Drehzahleinstellvorrich­ tung 62 werden in einem Addierer 13 summiert, der ein Summenausgangssignal abgibt. Dieses Summen-Ausgangssignal S _T + Sc des Addierers 13 wird zu einem Begrenzer 12 abge­ geben. Der Begrenzer 12 gibt ein Signal ab, welches das Summenausgangssignal auf einen vorbestimmten Bereich beschränkt. Das Ausgangssignal des Begrenzers 12 wird zur Treibereinheit 7 abgegeben, welche ein Treibersignal zum Magnetventil 8 abgibt, das somit abhängig vom Eingangs­ signal geliefert wird. Das Magnetventil 8 wird durch das Treibersignal derart gesteuert, daß der Querschnitt des Bypass-Kanales 9 erhöht oder vermindert und somit der Luftdurchsatz erhöht oder vermindert werden.

Es sei nun der Betrieb der konventionellen Drehzahlein­ stelleinrichtung beschrieben.

Wenn eine Drehzahlabweichung Δ n auftritt, wird die Dreh­ zahleinstellvorrichtung 62 betätigt und erzeugt ein Dreh­ zahlkorrektursignal Sc. Das Drehzahlkorrektursignal Sc hat die Tendenz, die Abweichung Δ n, welche von dem Abwei­ chungsverstärker 61 erzeugt wird, zu verkleinern. Wenn das Abweichungssignal Δ n minimal wird, wird dieser Wert der Abweichung fixiert. Das Ausgangssignal Sc der Dreh­ zahleinstellvorrichtung 62 wird zum Ausgangssignal S _T der Referenzgrößen-Ausgangsschaltung 11 im Addierer 13 hinzuaddiert und der erhaltene Summenwert zum Begrenzer 12 abgegeben. Das Ausgangssignal des Begrenzers 12, wel­ ches auf einen vorbestimmten Bereich beschränkt ist, wird zur Treibereinheit 7 abgegeben, so daß das Ausgangssignal in ein Treibersignal für das Magnetventil 8 umgewandelt wird.

Es wird nun die Einstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 6 beschrieben. Dabei sei angenommen, daß die Einstellung bei Leerlaufstellung der Drosselklappe und hinreichend warmgelaufener Maschine vorgenommen wird. Eine Korrektur­ größen-Ausgangsschaltung 20 wandelt das Drehzahlkorrektur­ signal Sc der Drehzahleinstellvorrichtung 62 in ein Trei­ bersignal mit der Charakteristik nach Fig. 7, welches zu einer externen Meßvorrichtung 21 gespeist wird. Die Meß­ vorrichtung 21 kann ein Voltmeter sein, welches eine der durchschnittlichen Spannung entsprechend geeichte Skala hat. Eine Bedienungsperson stellt die Ansaugluftmenge an der Einstellschraube 4 im Bypasskanal 9 ein, so daß das Voltmeter einen Wert entsprechend 50% des Nennsignals anzeigt. Bei einer derartigen Einstellung wird das Dreh­ zahlkorrektursignal Sc zu Null, so daß eine Drehzahlabwei­ chung, welche verschiedene Ursachen einschließlich der Verringerung der zugeführten Ansaugluftmenge wegen Klem­ mens des Magnetventils 8 haben kann, justiert werden kann.

Bei dem herkömmlichen Leerlaufeinstellverfahren für die Maschine eines Kraftfahrzeuges wurde folgender Nachteil festgestellt. Wenn die Einstellschraube während des Leer­ laufs auf einem hohen Niveau über dem Meeresspiegel mit entsprechend geringer Luftdichte eingestellt wird, ist der Querschnitt nach dem Verstellen größer als bei gerin­ gem Niveau über dem Meeresspiegel.

Wenn daher ein Fahrzeug nach einer Einstellung im Hochland sich auf ein niedriger gelegenes Niveau bewegt, ist es schwierig, die Soll-Drehzahl wegen der Erhöhung der Luft­ dichte gegenüber dem Hochland beizubehalten. Selbst bei Schließen des Magnetventils 8 ist es dann nämlich unmög­ lich, die Ansaugluftmenge wunschgemäß zu steuern, weil eine untere Grenze des Steuerbereiches existiert, wo­ durch die Leerlaufdrehzahl höher als die Soll-Drehzahl wird und damit mehr Kraftstoff verbraucht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leerlaufein­ stellverfahren für die Maschine eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei der eine Soll-Drehzahl der Maschine unabhän­ gig davon aufrechterhalten werden kann, ob das Fahrzeug in Hochlagen oder in niedrigen Lagen gefahren wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Maschine und der Kompo­ nenten zu ihrem Betreiben, welche auch eine Aus­ führung einer Leerlaufeinstellvorrichtung für die Maschine gemäß der Erfindung zeigen;

Fig. 2 ein Diagramm eines Referenzsteuersignals für den gemessenen Atmosphärendruck;

Fig. 3 ein Diagramm, welches Ein- und Ausgangssignale eines Begrenzers gemäß Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm mit einer gemessenen Ansaugluftmenge über einem Treibersignal bei der oben beschriebe­ nen Ausführung der Erfindung;

Fig. 5 ein Diagramm, welches den Betriebszustand von Lampen bei einer anderen Ausführung der Leerlauf­ einstellvorrichtung nach der Erfindung symboli­ siert;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Maschine und von Be­ standteilen einer konventionellen Leerlaufein­ stellvorrichtung und

Fig. 7 ein Diagramm mit den Eingangs- und Ausgangssigna­ len eines Korrektur-Ausgangskreises.

In Fig. 1 ist schematisch eine Ausführung einer nach der Erfindung arbeitenden Leerlaufeinstellvorrichtung gezeigt, wobei die Bezugszahlen 1 bis 5, 7 bis 9, 12, 20, 21, 41, 42, 61, 62, 91 und 92 gleiche oder funktionsgleiche Teile wie bei Fig. 6 bezeichnen. Eine nochmalige Beschreibung dieser Teile ist überflüssig.

Bezugszahl 10 bezeichnet einen Atmosphärendruck-Sensor, wie einen Halbleiter-Drucksensor zum Messen des Atmosphä­ rendruckes, und Bezugszahl 11 A bezeichnet eine Differenz­ größen-Ausgangsschaltung zum Aufnehmen des Atmosphären­ druck-Meßsignales Pa, dessen Größe proportional zum At­ mosphärendruck ist und das von dem Atmosphärendrucksensor 10 geliefert wird, und zum Abgeben eines Referenz-Steuer­ signals S _TV. Das Referenzsteuersignal S _TV wird mit ab­ nehmendem Atmosphärendruck gemäß Fig. 2 größer. Das Referenzsteuersignal S _TV ist ein Referenzsignal, welches zum Aufrechterhalten einer Soll-Drehzahl notwendig ist.

Beispielsweise dient das Referenzsteuersignal S _TV dazu, die Luftansaugmenge unabhängig von der Größe des Atmosphä­ rendruckes konstant zu halten.

Der Addierer 13 liefert zum Begrenzer 12 ein durch Summie­ ren des Ausgangssignales Sc von der Drehzahleinstellvor­ richtung 62 sowie des Ausgangssignales S _TV aus der Refe­ renzgrößenausgangsschaltung 11 A erhaltenes Summensignal.

Die Funktion dieser Ausführung wird anhand der Fig. 1 nun erläutert.

Der Atmosphärendrucksensor 10 mißt den Atmosphärendruck und gibt ein Atmosphärendrucksignal Pa einer zum gemes­ senen Atmosphärendruck proportionalen Größe ab. Die Refe­ renzgrößen-Ausgangsschaltung 11 A empfängt das Signal Pa vom Atmosphärendrucksensor 10 und gibt ein Referenzsteuer­ signal S _TV ab, welches umgekehrt proportional zur Größe des Signales Pa gemäß Fig. 2 ist. Das Referenzsteuersig­ nal S _TV nimmt einen Wert an, welcher die Öffnungsstellung des Magnetventils dann größer macht, wenn der Atmosphären­ druck kleiner wird. Das Drehzahlkorrektursignal Sc der Drehzahleinstellvorrichtung 62 wird auf der Basis eines Ausgangssignales des Abweichungsverstärkers 61 erhalten, der die Ausgangssignale des Drehzahlsensors 42 und des Solldrehzahlerzeugers 5 erhält. Das Referenzsteuersignal S _TV aus der Referenzgrößenausgangsschaltung 11 A und das Drehzahlkorrektursignal Sc aus der Drehzahleinstellvor­ richtung 62 werden im Addierer 13 summiert, und das erhal­ tene Summensignal wird zum Begrenzer 12 abgegeben. Der Begrenzer 12 hat eine Charakteristik gemäß Fig. 3, wonach ein Eingangssignal X, welches in einen Bereich X min < X < X max fällt, ein Ausgangssignal Y proportional zum Ein­ gangssignal X erzeugt, während bei einem Eingangssignal X außerhalb dieses Bereiches das Ausgangssignal Y entweder auf Ymin oder Ymax begrenzt wird. Der Ausgang des Begren­ zers 12 wird mittels der Treibereinheit 7 in ein Treiber­ signal für das Magnetventil 8 zur Steuerung der Ansaug­ luftmenge umgewandelt. Das Treibersignal ist ein Nennsig­ nal. Die Beziehung des Nennsignales zu dem vom Magnetven­ til 8 gelieferten Signal einer gesteuerten Ansaugluftmenge Q folgt Fig. 4. Die Ansaugluftmenge wird je nach Zunahme oder Abnahme des Nennsignales erhöht oder vermindert.

Somit bringt das Drehzahleinstellsignal S _TV + Sc die Maschinendrehzahl n _E im wesentlichen in Übereinstimmung mit der Solldrehzahl n _T durch Einstellen der Drehzahlab­ weichung Δ n auf den Minimalwert. Dies ist deshalb so, weil das Drehzahleinstellsignal S _TV + Sc die Änderung der Ansaugluftmenge entsprechend den Veränderungen des Atmosphärendruckes, der Veränderung des thermischen Wir­ kungsgrades aufgrund der Temperatur, den Schwankungen der Bauteile der Maschine und den Laständerungen von Zubehör wie Lampen, einem Elektromotor oder dergleichen aus­ gleicht.

Der Begrenzer 12 dient dazu, einem "Ausbrechen" (Divergie­ ren) der Maschinendrehzahl zur Vermeidung des Erhöhens des Luftmengen-Sollwertes dadurch vorzubeugen, daß das Drehzahleinstellsignal S _TV + Sc selbst dann begrenzt wird, wenn dieses Signal aufgrund von Fehlerhaftigkeit des Drehzahlsensors 42 oder des Atmosphärendrucksensors ausbricht, wodurch eine Rückführung der Drehzahl unmöglich wird.

Die Leerlaufeinstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 ist ähnlich derjenigen bei dem konventionellen Verfahren, so daß eine Beschreibung sich erübrigt. In diesem Fall wird jedoch die Öffnungsstellung des Magnetventils 8 so gere­ gelt, daß die Ansaugluftmenge unabhängig von der Größe des Umgebungsdruckes im wesentlichen konstant gehalten wird, und zwar aufgrund des Referenzsteuersignales S _TV, welches dem Atmosphärendruck entspricht und ein Ausgangs­ signal des Referenzgrößenausgangskreises 11 A darstellt. Die Einstellschraube 4 wird unter dieser Voraussetzung verstellt. Demgemäß wird die Regelung mit Rückführung des Magnetventiles 8 innerhalb eines Regelbereiches für den Antrieb des Magnetventiles selbst dann beibehalten, wenn das Fahrzeug aus einer Hochlage in eine niedrig gelegene Lage oder umgekehrt nach der Einstellung gefahren wird.

Bei der beschriebenen Ausführung findet mittels des Volt­ meters eine Anzeige statt. Es ist jedoch möglich, ein Einstellverfahren zu wählen, bei welchem eine Zwei-Lampen- Anzeigeschaltung vorgesehen ist und eine Einstellung in Richtung einer Zunahme oder Abnahme durch Ansteuern der beiden Lampen gemäß Fig. 5 dargestellt wird.

Es können unterschiedliche Bauarten des Ansaugluftsteuer­ ventils, wie ein Gleichstrommotor-Ventil, ein Schrittmo­ tor-Ventil od. dgl. anstatt des Magnetventils eingesetzt werden.

Von der Korrekturwert-Ausgangsschaltung 20 kann ein dem Drehzahlkorrektursignal Sc entsprechendes kodiertes Signal erzeugt werden. Wenn ein Computer zur Regelung der Leer­ laufdrehzahl eingesetzt wird, steuert dessen Speicher das Korrektursignal Sc als kodiertes Signal.

Demgemäß wird mit der Erfindung eine Ansaugluftmenge für die Maschine eines Kraftfahrzeuges unabhängig so einge­ stellt, daß ein Drehzahl-Korrektursignal oder ein darauf bezogenes Signal einen vorher bestimmten Wert unter Bedin­ gungen annimmt, gemäß denen die Ansaugluftmenge durch Bereitstellen eines Referenzsteuersignales entsprechend dem Atmosphärendruck und eines Drehzahlkorrektursignales geregelt wird, welches eine Regelabweichung von der Soll­ drehzahl mittels einer Durchflußregelvorrichtung verklei­ nert.

Demgemäß kann eine Solldrehzahl selbst dann beibehalten werden, wenn das Fahrzeug aus einer Hochlage in eine niedrige Lage oder umgekehrt nach der Einstellung gefahren wird. Dadurch kann der Verbrauchs-Wirkungsgrad verbessert werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Leerlaufeinstellung der Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei dem die Ansaugluftmenge für die Maschine unabhängig von einer Durchflußregelvorrichtung (8) so eingestellt wird, daß ein Drehzahl-Korrektursig­ nal oder ein darauf bezogenes Signal innerhalb eines vorbestimmten Bereiches verstellt wird, indem eine Referenzsignal-Erzeugervorrichtung (11 A) ein Referenz­ steuersignal (S _TV) zum Beibehalten einer Soll-Maschi­ nendrehzahl ausgibt, eine Korrektursignal-Erzeugervor­ richtung (62) ein Drehzahl-Korrektursignal in Richtung zum Vermindern der Abweichung zwischen einer Ist-Ma­ schinendrehzahl und der Soll-Maschinendrehzahl erzeugt und die Durchflußregelvorrichtung (8) die Ansaugluft­ menge für die Maschine auf Empfang des Referenzsteuer­ signals und des Drehzahl-Korrektursignals erhöht oder vermindert, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsteuersignal (S _TV) abhängig vom At­ mosphärendruck verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzei­ chnet, daß der Atmosphärendruck von einem At­ mosphärendruck-Sensor (10) erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzei­ chnet, daß ein Drucksignal vom Atmosphärendruck- Sensor (10) zu der Referenzsignal-Erzeugervorrichtung (11 A) abgegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsignal- Erzeugervorrichtung (11 A) ein Referenzsteuersignal abgibt, dessen Signalwert mit kleiner werdendem At­ mosphärendruck größer wird.