EP0089409B1 - Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor - Google Patents

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EP0089409B1
EP0089409B1 EP82110803A EP82110803A EP0089409B1 EP 0089409 B1 EP0089409 B1 EP 0089409B1 EP 82110803 A EP82110803 A EP 82110803A EP 82110803 A EP82110803 A EP 82110803A EP 0089409 B1 EP0089409 B1 EP 0089409B1
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
    • F02D31/005—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle by-pass
    • 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
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D2011/101—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles
    • F02D2011/102—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being moved only by an electric actuator

Definitions

  • the invention relates to a device for switching off the fuel supply to an internal combustion engine - in particular with an injection pump in the overrun mode of a motor vehicle - with a shut-off element controlled in dependence on the drop in speed of the internal combustion engine, in particular a solenoid valve, of a fuel cut-off system for switching the fuel supply off and on again, whereby the fuel cut-off signal is provided by the fuel cut-off system.
  • the internal combustion engine is again supplied with fuel in order to prevent the engine from dying due to the lack of an ignitable mixture when the speed drops further below the idling speed.
  • Such a device is also known (US-A-3 868 933), in which the fuel supply to the internal combustion engine is switched off when the engine is coasting at a first speed threshold and the fuel supply is restarted at a second switch-on threshold which is at a lower speed becomes.
  • the restart threshold is in any case higher than the idling speed, since due to the dead time behavior of the internal combustion engine, it only produces power some time after an ignitable mixture has been fed in.
  • the desired fuel saving is now greater, the lower the restart threshold, i. H. the closer the restart speed can be moved to the idling speed.
  • This timing element must be matched to the characteristics of the internal combustion engine, on the one hand to achieve an optimal reduction of the restart threshold depending on the speed of the speed drop, but on the other hand to ensure that a safety margin remains even when the tolerance limits of the restart speed and idling speed are unfavorable, i.e. H. the idle speed is never undercut.
  • This facility is relatively complex, in particular because of the differentiating timing element and its setting. Nevertheless, unnecessary fuel is still consumed, since the device switches the fuel supply on again at a speed at a safety distance from the idling speed.
  • an idle control system is also known (DE-A-3 039 435), which has an electromagnetic actuator to actuate a slide in a bypass to the throttle valve of the internal combustion engine.
  • the idle control system ensures that a predetermined, as low as possible idle speed, at which the internal combustion engine is still running smoothly, is kept independent of disturbance variables such as temperatures of the internal combustion engine and the intake air.
  • the known idle control system is designed for optimal control of the internal combustion engine, taking into account the dynamic behavior, as a PID controller with proportional integral and differential time components. The proportions of the time behavior must be matched to the dynamic behavior of the internal combustion engine.
  • the idle control system saves fuel in idle mode, in particular in the city cycle. However, it does not completely switch off the fuel supply if the speed of the internal combustion engine falls below a predetermined switch-off speed.
  • the object of the present invention is to further improve a device for switching off the fuel supply to an internal combustion engine in such a way that, when the effort for the switch-off device is reduced, the fuel saving is improved by the distance between the restarting speed and the idling speed by utilizing the interception behavior of the idle control system is minimized.
  • complex adjustment work should be saved when the device is tuned to the dynamic behavior of the internal combustion engine.
  • shutdown element is connected to an output of an idle control system of the internal combustion engine, the timing of which has a differential component, such that the fuel supply which is switched off in overrun mode is automatically switched on again by the idle controller when the idle speed increases.
  • the idling control system is therefore used in an astonishingly simple manner at the same time as the overrun fuel cutoff for switching on the fuel supply in that an output of the idling control system is connected to the shut-off element (solenoid valve) which switches the fuel supply on or off, and the idling control system in a conventional manner with a slide in one Control slot of the bypass is connected to a throttle valve.
  • the fuel cut-off is adapted in a surprisingly simple manner to the dynamic behavior of the internal combustion engine. It has been found that the same timing behavior of the internal combustion engine as a controlled system can be assumed for both the overrun cutoff and the speed control, although the manipulated variables intervene at different points.
  • Idle speed control systems are used in a particularly advantageous manner which, according to claim 2, have a PID behavior and which, according to claim 3, control the flow in a bypass to the throttle valve in a conventional manner.
  • 1 denotes an idle controller, the first output of which is connected to an electromagnetic actuator 3 via a line 2.
  • the electromagnetic actuator adjusts a slide 4 in a control slot 5 of a bypass 6, which bridges a throttle valve 7 in an intake pipe 8.
  • the idle controller has a setpoint generator 10 which can be switched over by an idle contact 9 of the overrun fuel cutoff system for the reference variable w of the speed.
  • the reference variable is compared at a comparison point 11 with a control variable x output by a speed sensor 12 of the overrun fuel cutoff system, and the control deviation x w is formed.
  • the idle contact is connected to the mixture generator or the accelerator pedal to indicate the idle position. It switches the command variable in the usual way depending on whether the accelerator pedal is operated or not.
  • the signal flow leads from the comparison point 11 to an amplifier with a timing element 13, which has PID behavior.
  • the timing element is customarily adapted to the dynamic behavior of the internal combustion engine that is to be regulated.
  • a second output of the idle speed controller is connected via a line 14 to a solenoid valve 15 of a fuel cut-off system, which is switched into a fuel line 16.
  • the idle control system used in the circuit arrangement operates in a conventional manner, i. that is, during the starting operation and during normal driving, when the idle contact 9 is in its drawn position, the slide 4 is in the bypass 6 opening position, and during the overrun when the speed is above the idle speed and the idle contact 9 is closed, it is driven in a sense closing the bypass 6.
  • the idle control system also becomes effective for shear cut-off by actuating the solenoid valve 15.
  • the solenoid valve 15 is open in the start mode and during normal driving, otherwise the engine could not work, and is closed during the overrun mode.
  • the idle control system automatically turns on the fuel supply each time it changes the slide in the control slot in the usual way to increase the idle speed. This happens due to the differential component of the timing element in the event of a rapid drop in engine speed when the speed falls below a relatively high threshold, while the fuel supply remains switched off until the idling speed is reached when the vehicle coasts slowly.
  • an adaptive overrun cut-off is also effected at the same time, the switching thresholds of which have optimally moved towards those of the idle control, since they avoid them otherwise required safety distance match.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor - insbesondere mit Einspritzpumpe im Schubbetrieb eines Kraftfahrzeugs - mit einem in Abhängigkeit von dem Drehzahlabfall des Verbrennungsmotors gesteuerten Abschaltorgan, insbesondere einem Magnetventil, eines Schubabschaltungssystems zum Ab- und Wiedereinschalten der Kraftstoffzufuhr, wobei das Signal zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr von dem Schubabschaltungssystem geliefert wird.
  • Bei einer derartigen bekannten Einrichtung (US-A-3 906 909) wird die Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor abgestellt, wenn ein in Abhängigkeit von dem Fahrpedal (Gaspedal) gesteuerter Leerlaufkontakt des Schubabschaltungssystems bei schiebendem Fahrzeug betätigt ist und dabei die Drehzahl des Motors eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Dadurch wird eine Kraftstoffeinsparung erzielt, da der Verbrennungsmotor bei schiebendem Fahrzeug keine Arbeit zu erzeugen hat, sondern eher ein Bremsmoment auf das Fahrzeug ausüben soll.
  • Liegt die Drehzahl des Motors unter der vorgegebenen Schwelle wird der Verbrennungsmotor erneut mit Kraftstoff versorgt, um zu vermeiden, daß der Motor wegen mangelnden zündfähigen Gemischs bei weiterem Drehzahlabfall bis unterhalb der Leerlaufdrehzahl abstirbt.
  • Es ist des weiteren eine derartige Einrichtung bekannt (US-A-3 868 933), bei der bei einer ersten Drehzahlschwelle die Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor abgestellt wird, wenn Schubbetrieb vorliegt, und bei einer zweiten, bei einer niedrigeren Drehzahl liegenden Wiedereinschaltschwelle die Kraftstoffzufuhr wieder aufgenommen wird. Die Wiedereinschaltschwelle liegt in jedem Fall höher als die Leerlaufdrehzahl, da infolge des Totzeit-Verhaltens der Verbrennungsmaschine diese erst einige Zeit nach Einspeisung eines zündfähigen Gemischs Leistung erzeugt.
  • Die erwünschte Kraftstoffersparnis ist nun um so größer, je niedriger die Wiedereinschaltschwelle liegt, d. h. je dichter die Wiedereinschalt-Drehzahl an die Leerlaufdrehzahl herangerückt werden kann.
  • Die Differenz zwischen der Leerlaufdrehzahl und der bei den bekannten Einrichtungen zur Schubschaltung einzuhaltenden Wiedereinschaltschwelle ist um so geringer, je langsamer die Drehzahl im Schubbetrieb abfällt. Um die Wiedereinschalt-Drehzahl in zulässiger Weise möglichst dicht an die Leerlaufdrehzahl heranzurücken, gehört eine sogenannte adaptive Schubabschaltung zum Stand der Technik, welche die Geschwindigkeit des Drehzahlabfalls berücksichtigt (GB-A-2 069 180). Dies kann durch einen Differentialanteil des Zeltverhaltens in einem Übertragungsglied zwischen dem Drehzahlgeber und dem Stellglied verwirklicht werden, welches den Kraftstoff zu- und abschaltet. Dieses Zeitglied muß auf die Charakteristik des Verbrennungsmotors abgestimmt werden, um einerseits eine optimale Herabsetzung der Wiedereinschaltschwelle in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Drehzahlabfalls zu erreichen, andererseits aber sicherzustellen, daß auch bei ungünstigen Toleranzgrenzen von Wiedereinschalt-Drehzahl und Leerlaufdrehzahl ein Sicherheitsabstand bestehen bleibt, d. h. die Leerlaufdrehzahl in keinem Fall unterschritten wird.
  • Diese Einrichtung ist insbesondere wegen des differenzierenden Zeitglieds und dessen Einstellung verhältnismäßig aufwendig. Trotzdem wird noch überflüssiger Kraftstoff verbraucht, da die Einrichtung in jedem Fall bei einer Drehzahl in einem Sicherheitsabstand zu der Leerlaufdrehzahl die Kraftstoffzufuhr wieder einschaltet.
  • Zur Kraftstoffeinsparung ist weiterhin ein Leerlaufregelsystem bekannt (DE-A-3 039 435), das ein elektromagnetisches Stellglied aufweist, um einen Schieber in einem Bypass zur Drosselklappe des Verbrennungsmotors zu betätigen. Während des Startbetriebs und während des normalen Fahrbetriebs, wenn das Gaspedal betätigt ist, befindet sich der Schieber in einer den Bypass öffnenden bzw. mittleren Stellung, während des Schubbetriebs jedoch, wenn das Gaspedal in seiner Ruhestellung ist und der Motor oberhalb der Leerlaufdrehzahl dreht, ist der Schieber in einer den Bypass nahezu schließenden Stellung. Das Leerlaufregelsystem bewirkt, daß eine vorgegebene, möglichst niedrige Leerlaufdrehzahl, bei der die Verbrennungsmaschine noch gleichmäßig ("rund") läuft, unabhängig von Störgrößen wie Temperaturen des Verbrennungsmotors und der Ansaugluft gehalten wird. Das bekannte Leerlaufregelsystem ist zur optimalen Regelung des Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens als PID-Regler mit proportionalen integralen und differentialen Zeitanteil aufgebaut. Die Anteile des Zeitverhaltens müssen dabei auf das dynamische Verhalten des Verbrennungsmotors abgestimmt werden.
  • Das Leerlaufregelsystem bewirkt eine Kraftstoffersparnis im Leerlaufbetrieb, also insbesondere im Stadtzyklus. Es bewirkt aber keine gänzliche Abschaltung der Kraftstoffzufuhr, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors unter eine vorgegebene Abschalt-Drehzahl fällt.
  • Zu der vorliegenden Erfindung gehört die Aufgabe, eine Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor derart weiter zu verbessern, daß bei Herabsetzung des Aufwands für die Abschaltungseinrichtung die Kraftstoffersparnis verbessert wird, indem der Abstand zwischen der Wiedereinschalt-Drehzal und der LeerlaufDrehzahl durch Ausnutzen des Abfangverhalens des Leerlaufregelsystems minimiert wird. Darüber hinaus sollen aufwendige Einstellarbeiten bei einer Abstimmung der Einrichtung auf das dynamische Verhalten des Verbrennungs motors eingespart werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abschaltorgan mit einem Ausgang eines Leerlaufregelsystems der Brennkraftmaschine verbunden ist, dessen Zeitverhalten einen Differentialanteil aufweist, derart, daß die im Schubbetrieb abgeschaltete Kraftstoffzufuhr bei Erhöhung der Leerlaufdrehzahl durch den Leerlaufregler selbsttätig wieder eingeschaltet wird.
  • Erfindungsgemäß wird also in verblüffend einfacher Weise das Leerlaufregelsystem zugleich bei der Schubabschaltung zur Wiedereinschaltung der Kraftstoffzufuhr eingesetzt, indem ein Ausgang des Leerlaufregelsystems mit dem die Kraftstoffzufuhr ein- oder ausschaltenden Abschaltorgan (Magnetventil) verbunden ist, und das Leerlaufregelsystem in üblicher Weise mit einem Schieber in einem Steuerschlitz des Bypasses zu einer Drosselklappe verbunden ist. Durch Verwendung eines Leerlaufregelsystems mit einem Differentialanteil des Zeitverhaltens wird zugleich in überraschend einfacher Weise die Schubabschaltung an das dynamische Verhalten des Verbrennungsmotors angepaßt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß sowohl für die Schubabschaltung als auch für die Drehzahlregelung von dem gleichen Zeitverhalten des Verbrennungsmotors als Regelstrecke ausgegangen werden kann, obwohl die Stellgrößen an verschiedenen Stellen eingreifen.
  • Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung, daß - abgesehen von dem geringen Zusatzaufwand für die Schubabschaltung, wenn für ein Kraftfahrzeug eine Leerlaufregelung vorgesehen ist, und von der Einsparung einer gesonderten Einjustierung der Schubabschaltung - zwischen dem Regel bereich der Schubabschaltung und dem Regel bereich der Leerlaufdrehzahl kein Toleranzabstand oder Toleranzband der Drehzahl eingehalten werden muß. Die Kraftstoffersparnis läßt sich dadurch optimieren.
  • In besonders vorteilhafter Weise werden Leerlaufdrehzahl-Regelsysteme eingesetzt, die nach Anspruch 2 ein PID-Verhalten aufweisen und die nach Anspruch 3 in konventioneller Weise den Durchfluß in einem Bypass zu der Drosselklappe steuern.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr in Kombination mit einem Leerlaufdrehzahl-Regelsystem wird im folgenden anhand eines vereinfachten Blockschaltbildes beschrieben.
  • In der Zeichnung ist allgemein mit 1 ein Leerlaufregler bezeichnet, dessen erster Ausgang über eine Leitung 2 mit einem elektromagnetischen Stellglied 3 in Verbindung steht. Das elektromagnetische Stellglied verstellt einen Schieber 4 in einem Steuerschlitz 5 eines Bypasses 6, der eine Drosselklappe 7 in einem Ansaugrohr 8 überbrückt.
  • Der Leerlaufregler weist einen durch einen Leerlaufkontakt 9 des Schubabschaltungssystems umschaltbaren Soll wertgeber 10 für die Führungsgröße w der Drehzahl auf. Die Führungsgröße wird an einer Vergleichsstelle 11 mit einer von einem Drehzahlgeber 12 des Schubabschaltungssystems abgegebenen Regel größe x verglichen, und es wird die Regelabweichung xw gebildet. Der Leerlaufkontakt steht mit dem Gemischerzeuger bzw. dem Fahrpedal in Verbindung, um die Leerlaufstellung anzuzeigen. Er schaltet die Führungsgröße in üblicher Weise in Abhängigkeit davon um, ob das Fahrpedal betätigt wird oder nicht.
  • Von der Vergleichsstelle 11 führt der Signalfluß weiter zu einem Verstärker mit Zeitglied 13, weiches PID-Verhalten aufweist. Das Zeitglied ist an das dynamische Verhalten der Verbrennungsmaschine in üblicher Weise angepaßt, die geregelt werden soll.
  • Ein zweiter Ausgang des Leerllaufreglers ist über eine Leitung 14 mit einem Magnetventil 15 eines Schubabschaltungssystem verbunden, welches in eine Kraftstoffleitung 16 eingeschaltet ist.
  • Das in der Schaltungsanordnung verwendete Leeraufregelsystem arbeitet in konventioneller Weise, d. h., während des Startbetriebs und während des normalen Fahrbetriebs, wenn sich der Leerlaufkontakt 9 in seiner gezeichneten Stellung befindet, befindet sich der Schieber 4 in einer den Bypass 6 öffnen den Stellung, und während des Schubbetriebs, wenn die Drehzahl oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt und der Leerlaufkontakt 9 geschlossen ist, ist er in einem den Bypass 6 schließenden Sinne angesteuert. Gleichzeitig wird das Leerlaufregelsystem aber auch zur Schubabschaltung durch Betätigung des Magnetventils 15 wirksam. Das Magnetventil 15 ist im Startbetrieb und während des normalen Fahrbetriebis geöffnet, da andernfalls der Motor nicht arbeiten könnte, und während des Schubbetriebs geschlossen. Durch das Leerlaufregelsystem wird die Kraftstoffzufuhr jedesmal dann selbsttätig eingeschaltet wenn er in sonst üblicher Weise den Schieber in dem Steuerschlitz zur Erhöhung der Leerlaufdrehzahl verändert. Dies geschieht infolge des Differentialanteils des Zeitglieds bei schnellem Drehzahlabfall bereits bei Unterschreiten einer verhältnismäßig hohen Drehzahlschwelle, während bei langsamem Ausrollen die Kraftstoffzufuhr bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl abgestellt bleibt.
  • Durch die Verwendung eines üblichen Leerlaufreglers wird also zugleich eine adaptive Schubabschaltung bewirkt, deren Schaltschwellen optimal an diejenigen der Leerlaufregelung herangerückt sind, da sie mit diesen unter Vermeidung eines sonst erforderlichen Sicherheitsabstandes übereinstimmen.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine - insbesondere mit Einspritzpumpe im Schubbetrieb eines Kraftfahrzeugs - mit einem in Abhängigkeit von dem Drehzahlabfall des Verbrennungsmotors gesteuerten Abschaltorgan (15, 16), insbesondere einem Magnetventil, eines Schubabschaltungssystems zum Ab- und Wiedereinschalten der Kraftstoffzufuhr, wobei das Signal zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr von dem Schubabschaltungssystem geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschaltorgan (15, 16) mit einem Ausgang (Leitung 14) eines Leerlaufreglersystems (1, 3 bis 6) der Brennkraftmaschine verbunden ist, dessen Zeitverhalten einen Differentialanteil aufweist, derart, daß die im Schubbetrieb abgeschaltete Kraftstoffzufuhr bei Erhöhung der Leerlaufdrehzahl durch den Leerlaufregler (1) selbsttätig wieder eingeschaltet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines auf die Charakteristik des Verbrennungsmotors abgestimmten Leerlaufreglers (1) mit Proportional-, Integral- und Differentialanteil (Zeitglied 13) seines Zeitverhaltens.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (Leitung 2) des Leerlaufreglers (1) ein elektromagnetisches Stellglied (3) angeschlossen ist, welches einen Schieber (4) in einem Steuerschlitz (5) eines Bypasses (6) zu einer Drosselklappe (7) verstellt.
EP82110803A 1982-03-18 1982-11-23 Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor Expired EP0089409B1 (de)

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EP0089409A1 EP0089409A1 (de) 1983-09-28
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