EP0046479B1 - Schaltung für eine Ventilanordnung mit elektromechanischem Stellglied zur Regelung der Leerlaufdrehzahl - Google Patents

Schaltung für eine Ventilanordnung mit elektromechanischem Stellglied zur Regelung der Leerlaufdrehzahl Download PDF

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EP0046479B1
EP0046479B1 EP81102476A EP81102476A EP0046479B1 EP 0046479 B1 EP0046479 B1 EP 0046479B1 EP 81102476 A EP81102476 A EP 81102476A EP 81102476 A EP81102476 A EP 81102476A EP 0046479 B1 EP0046479 B1 EP 0046479B1
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EP
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speed
input
differential amplifier
idling speed
fed
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EP0046479A3 (en
EP0046479A2 (de
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Harald Collonia
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Mannesmann VDO AG
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Mannesmann VDO AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00—Idling devices for carburettors
    • F02M3/06—Increasing idling speed
    • F02M3/07—Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/08—Introducing corrections for particular operating conditions for idling

Definitions

  • the invention relates to a circuit for a valve arrangement with an electromechanical actuator for regulating the idling speed of Otto engines, in particular motor vehicle engines, by means of which the effective air intake cross section can be limited, with a circuit which controls the actuator and which has a main controller, an input of which is connected to an electrical one Size is acted upon according to the target idling speed and the other input is acted upon by an electrical quantity corresponding to the speed.
  • Such known circuits are used to set the lowest possible engine idling speed, especially in motor vehicles. This leads to favorable consumption and emission values.
  • a circuit for a valve arrangement for regulating the idling speed with a servomotor is known (FR-A No. 2025516), which is fed from a differential amplifier.
  • the differential amplifier is supplied with an electrical variable corresponding to the target idling speed and an electrical variable corresponding to the actual engine speed.
  • This differential amplifier accordingly applies an electrical variable to the servomotor which corresponds to the difference between the actual speed and the target idling speed.
  • the servomotor thus tries to adjust a valve element in the valve arrangement in such a way that, by limiting the effective intake cross section, the air quantity per unit required for the target idling speed can flow through the carburetor into the engine.
  • the electrical variable of the target idling speed can be switched to fixed higher electrical variables either manually or by switching on the units.
  • the electrical variable corresponding to the target idling speed is superimposed by an electrical variable which is formed by a secondary controller, one input of which is acted upon by the output variable of the main regulator and the other input of which is supplied by an electrical variable corresponding to the rotational speed, so that the target idle speed increases from a minimum value with increasing engine speed.
  • the quantity which acts on the input of the main controller and which corresponds to the target idling speed is not a fixed quantity, but is increased starting from a minimum value with increasing speed.
  • the output variable of the main controller is regulated to a value by which the electromechanical actuator opens an air intake cross-section that is slightly below the minimum amount of air required for the no-load engine at the current engine speed.
  • the setpoint control of the target idle speed therefore adjusts the opening of the air intake cross-section depending on the actual instantaneous engine speed.
  • the main controller is a differential amplifier whose output connected to the actuator is fed back via a capacitor and a resistor to the negative input of the differential amplifier which is acted upon by a variable corresponding to the respective engine speed, an input resistor being connected upstream of this negative input and the the quantity corresponding to the target idling speed is connected to the positive input of the differential amplifier.
  • the secondary controller can be a differential amplifier, to the negative input of which the output of the main controller and to the positive input of which a speed sensor is connected, which outputs a voltage proportional to the respective engine speed. It is advantageous if the output of the differential amplifier is fed back to the negative input of the differential amplifier via a resistor and is connected upstream of the negative input resistor. This gives the slave controller the property of a P controller.
  • the electromechanical actuator is advantageously a solenoid valve which can be adjusted directly by the output signal of the main controller.
  • the circuit shown in the figure has a main controller which is designed as a differential amplifier 1.
  • the Diff's negative entrance Limit amplifier 1 is supplied with the electrical variable corresponding to the speed of a motor, not shown, the electrical variable being formed by a speed sensor 2.
  • An input resistor 3 is connected upstream of the negative input of differential amplifier 1, while the output of differential amplifier 1 is fed back to the negative input of differential amplifier 1 via a capacitor 4 and a resistor 5.
  • the output of the differential amplifier 1 is also fed to a solenoid valve 6 and, via an input resistor 8, to the negative input of a secondary regulator designed as a differential amplifier 7.
  • the positive input of the differential amplifier 7 is acted upon by an electrical variable which is formed by the speed sensor 2 as a function of the engine speed.
  • the output of the differential amplifier 7 is fed back to its negative input via a resistor 10. Furthermore, the output of the differential amplifier 7 is fed via a diode 11 to the positive input of the differential amplifier 1, which is also acted upon by the electrical quantity in accordance with a target idling speed.
  • differential amplifier 7 In addition, it is also fed to the negative input of differential amplifier 7. This size corresponds to the air volume actually flowing through the solenoid valve.
  • this output variable is fed to the positive input of the differential amplifier 1 and is superimposed on the variable corresponding to the target idling speed.
  • This total variable thus acts as a variable variable on the positive input of the differential amplifier 1, so that a manipulated variable acting on the solenoid valve is regulated by the air volume flow that is supplied to the motor via the solenoid valve, as a function of the motor speed and at a certain distance below the minimum required air volume no-load engine.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung für eine Ventilanordnung mit elektromechanischem Stellglied zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von Otto-Motoren, insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren, durch die der wirksame Luftansaugquerschnitt begrenzbar ist, mit einer das Stellglied ansteuernden Schaltung, die einen Hauptregler aufweist, dessen einer Eingang mit einer elektrischen Grösse entsprechend der Solleerlaufdrehzahl beaufschlagt ist und dessen anderer Eingang von einer der Drehzahl entsprechenden elektrischen Grösse beaufschlagt ist.
  • Derartige bekannte Schaltungen werden verwandt, um eine möglichst geringe Motorleerlaufdrehzahl, insbesondere bei Kraftfahrzeugen einzustellen. Dies führt zu günstigen Verbrauchs- und Emissionswerten.
  • Dazu ist eine Schaltung für eine Ventilanordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl mit einem Stellmotor bekannt (FR-A Nr. 2025516), der aus einem Differenzverstärker gespeist wird. Der Differenzverstärker wird mit einer elektrischen Grösse entsprechend der Solleerlaufdrehzahl und einer elektrischen Grösse entsprechend der tatsächlichen Motordrehzahl beaufschlagt. Durch diesen Differenzverstärker wird demgemäss der Stellmotor mit einer elektrischen Grösse beaufschlagt, welche der Differenz der Istdrehzahl von der Solleerlaufdrehzahl entspricht. Damit versucht der Stellmotor ein Ventilelement in der Ventilanordnung so zu verstellen, dass durch Begrenzung des wirksamen Ansaugquerschnitts die für die Solleerlaufdrehzahl erforderliche Luftmenge pro Einheit durch den Vergaser in den Motor strömen kann.
  • Um unterschiedliche Belastungsfälle berücksichtigen zu können, die sich z.B. durch das Anschaffen von zusätzlich durch den Motor antreibbaren Aggregaten ergeben, kann die elektrische Grösse der Solleerlaufdrehzahl entweder von Hand oder durch das Einschalten der Aggregate automatisch auf festliegende höhere elektrische Grössen umgeschaltet werden.
  • Kommt es bei dieser bekannten Anordnung von einem hohen Drehzahlniveau aus zu einem schnellen Abfall der Drehzahl, z.B. beim Loslassen des Gaspedals, so kann dabei die Drehzahl leicht unter eine bestimmte Mindestdrehzahl fallen, unter der der Motor ausgeht.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung nach dem Oberbegriff zu schaffen, durch die eine einwandfreie Regelung der Leerlaufdrehzahl gewährleistet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die elektrische Grösse entsprechend der Solleerlaufdrehzahl von einer elektrischen Grösse überlagert ist, die von einem Nebenregler gebildet ist, dessen einer Eingang von der Ausgangsgrösse des Hauptreglers und dessen anderer Eingang von einer der Drehzahl entsprechenden elektrischen Grösse beaufschlagt ist, so dass sich die Solleerlaufdrehzahl von einem Mindestwert mit steigender Motordrehzahl erhöht. Bei dieser erfindungsgemässen Ausbildung ist die den einen Eingang des Hauptreglers beaufschlagende Grösse, die der Solleerlaufdrehzahl entspricht, keine festliegende Grösse, sondern sie wird ausgehend von einem Mindestwert mit steigender Drehzahl erhöht. Dabei wird mit steigender tatsächlicher Motordrehzahl die Ausgangsgrösse des Hauptreglers jeweils auf einen Wert geregelt, durch den das elektromechanische Stellglied einen Luftansaugquerschnitt öffnet, der leicht unterhalb der minimal notwendigen Luftmenge des lastlosen Motors bei der momentanen Motordrehzahl liegt.
  • Es erfolgt also durch die Sollwertregelung der Solleerlaufdrehzahl eine Stellöffnungsnachführung des Luftansaugquerschnitts abhängig von der tatsächlichen momentanen Motordrehzahl.
  • Dieser Vorgang erfolgt genauso beim Abfallen der Motordrehzahl, so dass der Luftansaugquerschnitt sich kontinuierlich mit der Motordrehzahl ändert. Dadurch kann die Motordrehzahl auch bei einem raschen Abfallen von einer höheren Drehzahl aus nicht unter die Mindestleerlaufdrehzahl absinken.
  • Ist die vom Nebenregler gebildete, die elektrische Grösse entsprechend der Solleerlaufdrehzahl überlagerte elektrische Grösse über eine Diode dem Eingang des Hauptreglers zugeführt, so wird die Ausgangsgrösse des Hauptreglers und damit der Luftansaugquerschnitt auf ein Mindestmass begrenzt, das für die Leerlaufdrehzahl erforderlich ist. In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist der Hauptregler ein Differenzverstärker dessen mit dem Stellglied verbundener Ausgang über einen Kondensator und einen Widerstand zu dem von einer des jeweiligen Motordrehzahl entsprechenden Grösse beaufschlagten negativen Eingang des Differenzverstärkers rückgeführt ist, wobei diesem negativen Eingang ein Eingangswiderstand vorgeschaltet ist und die der Solleerlaufdrehzahl entsprechende Grösse an dem positiven Eingang des Differenzverstärkers angeschlossen ist. Durch diese Ausbildung erhält der Hauptregler die Eigenschaften eines PI-Reglers.
  • Der Nebenregler kann ein Differenzverstärker sein, an dessen negativem Eingang der Ausgang des Hauptreglers und an dessen positivem Eingang ein Drehzahlgeber angeschlossen ist, der eine zur jeweiligen Motordrehzahl proportionale Spannung abgibt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Ausgang des Differenzverstärkers über einen Widerstand zu dem negativen Eingang des Differenzverstärkers rückgeführt ist und dem negativen Eingangswiderstand vorgeschaltet ist. Dadurch erhält der Nebenregler die Eigenschaft eines P-Reglers.
  • Das elektromechanische Stellglied ist vorteilhafterweise ein Magnetventil, welches durch das Ausgangssignal des Hauptreglers auf direkte Weise verstellbar ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt.
  • Die in der Figur dargestellte Schaltung weist einen Hauptregler auf, der als Differenzverstärker 1 ausgebildet ist. Der negative Eingang des Differenzverstärkers 1 ist mit der elektrischen Grösse entsprechend der Drehzahl eines nicht dargestellten Motors beaufschlagt, wobei die elektrische Grösse von einem Drehzahlgeber 2 gebildet ist. Dem negativen Eingang des Differenzverstärkers 1 ist ein Eingangswiderstand 3 vorgeschaltet, während der Ausgang des Differenzverstärkers 1 über einen Kondensator 4 und einen Widerstand 5 zu dem negativen Eingang des Differenzverstärkers 1 rückgeführt ist.
  • Der Ausgang des Differenzverstärkers 1 ist ausserdem einem Magnetventil 6 sowie über einen Eingangswiderstand 8 den negativen Eingang eines als Differnzverstärkers 7 ausgebildeten Nebenreglers zugeführt. Der positive Eingang des Differenzverstärkers 7 ist von einer elektrischen Grösse beaufschlagt, die von dem Drehzahlgeber 2 abhängig von der Motordrehzahl gebildet wird.
  • Der Ausgang des Differenzverstärkers 7 ist über einen Widerstand 10 zu seinem negativen Eingang zurückgeführt. Weiterhin ist der Ausgang des Differenzverstärkers 7 über eine Diode 11 dem positiven Eingang des Differenzverstärkers 1 zugeführt, der ausserdem von der elektrischen Grösse entsprechend einer Solleerlaufdrehzahl beaufschlagt ist.
  • Die Ausgangsgrösse des Differenzverstärkers 1, die aus den Grössen entsprechend der Motordrehzahl und der Solleerlaufdrehzahl gebildet wird, wird als Stellgrösse dem Magnetventil 6 zugeführt.
  • Ausserdem wird sie auch dem negativen Eingang des Differenzstärkers 7 zugeführt. Diese Grösse entspricht dem tatsächlich am Magnetventil durchströmenden Luftvolumen. Die andere, dem Differenzverstärker 7 zugeführte aus der Motordrehzahl gebildete Grösse entspricht dem für diese Motordrehzahl erforderlichen Mindestluftvolumen.
  • Ist das Niveau der Ausgangsgrösse des Differenzverstärkers 7 höher als das Niveau der Grösse entsprechend der Solleerlaufdrehzahl, so wird diese Ausgangsgrösse dem positiven Eingang des Differenzverstärkers 1 zugeführt und überlagert die der Solleerlaufdrehzahl entsprechende Grösse. Diese Gesamtgrösse beaufschlagt somit als variable Grösse den positiven Eingang des Differenzverstärkers 1, so dass eine das Magnetventil beaufschlagende Stellgrösse geregelt wird durch die der Luftvolumenstrom, der über das Magnetventil dem Motor zugeführt, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl mit bestimmtem Abstand unter der minimal notwendigen Luftmenge des lastlosen Motors liegt.

Claims (6)

1. Schaltung für eine Ventilanordnung mit elektromechanischem Stellglied (6) zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von Otto-Motoren, insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren, durch die der wirksame Luftansaugquerschnitt begrenzbar ist, mit einer das Stellglied (6) ansteuernden Schaltung, die einen Hauptregler (1) aufweist, dessen einer Eingang mit einer elektrischen Grösse entsprechend der Solleerlaufdrehzahl beaufschlagbar ist und dessen anderer Eingang von einer der Drehzahl entsprechenden elektrischen Grösse beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Grösse entsprechend der Solleerlaufdreh - zahl von einer elektrischen Grösse überlagert ist, die von einem Nebenregler (7) gebildet ist, dessen einer Eingang von der Ausgangsgrösse des Hauptreglers (1) und dessen anderer Eingang von einer der Drehzahl entsprechenden elektrischen Grösse beaufschlagt ist, so dass sich die Solleerlaufdrehzahl von einem Mindestwert mit steigender Motordrehzahl erhöht.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Nebenregler (7) gebildete, die elektrische Grösse entsprechend der Solleerlaufdrehzahl überlagernde elektrische Grösse über eine Diode (11 ) dem Eingang des Hauptreglers (1 ) zugeführt ist.
3. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptregler ein Differenzverstärker (1) ist, dessen mit dem Stellglied verbundener Ausgang über einen Kondensator (4) und einen Widerstand (5) zu dem von einer der jeweiligen Motordrehzahl entsprechenden Grösse beaufschlagten negativen Eingang des Differenzverstärkers (1) rückgeführt ist, wobei diesem negativen Eingang ein Eingangswiderstand (3) vorgeschaltet ist und die der Solleerlaufdrehzahl entsprechende elektrische Grösse an den positiven Eingang des Differenzverstärkers (1) angeschlossen ist.
. 4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenregler ein Differenzverstärker (7) ist, an dessen negativem Eingang der Ausgang des Hauptreglers und an dessen positivem Eingang ein Drehzahlgeber (2) angeschlossen ist, der eine zur jeweiligen Motordrehzahl proportionale Spannung abgibt.
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Differenzverstärkers (7) über einen Widerstand (10) zu dem negativen Eingang des Differenzverstärkers (7) rückgeführt ist und dem negativen Eingang ein Eingangswiderstand (8) vorgeschaltet ist.
6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromechanische Stellglied ein Magnetventil (6) ist.
EP81102476A 1980-08-22 1981-04-02 Schaltung für eine Ventilanordnung mit elektromechanischem Stellglied zur Regelung der Leerlaufdrehzahl Expired EP0046479B1 (de)

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