EP0806560A1 - Regeleinrichtung für die Leerlauf-Drehzahl einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine - Google Patents

Regeleinrichtung für die Leerlauf-Drehzahl einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0806560A1
EP0806560A1 EP97105087A EP97105087A EP0806560A1 EP 0806560 A1 EP0806560 A1 EP 0806560A1 EP 97105087 A EP97105087 A EP 97105087A EP 97105087 A EP97105087 A EP 97105087A EP 0806560 A1 EP0806560 A1 EP 0806560A1
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internal combustion
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    • 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
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015—Engines misfires

Definitions

  • the invention relates to a control device for the idle speed of an internal combustion engine driving a vehicle, wherein a speed value that is favorable with regard to smooth running is set.
  • a control device for the idle speed of an internal combustion engine driving a vehicle wherein a speed value that is favorable with regard to smooth running is set.
  • Such an idle speed control device is described in DE 32 31 766 A1.
  • the smooth running of the internal combustion engine is determined and the idle speed is then set by an electronic control unit to a value lying between two limit values such that the smooth running of the internal combustion engine is optimal and the smooth running of the internal combustion engine is minimal.
  • the type of uneven running detection can be multi-layered, for example, it is possible to determine the round trip times of the engine crankshaft or differential quotients thereof, an ion current measurement in the combustion chamber is also proposed, but pressure fluctuations or Fluctuations in light intensity in the combustion chamber can be evaluated, furthermore these can and other specific sizes can be determined in the exhaust pipe of the internal combustion engine.
  • the invention Since it is ultimately not a goal to create an internal combustion engine that runs as smoothly as possible, but rather an optimally smooth running sensation in the vehicle that is driven by the internal combustion engine, the invention has set itself the task of identifying a control device that meets these requirements .
  • the smoothness is determined on the basis of signals from at least one acceleration sensor arranged on the vehicle.
  • the smoothness can be determined on the basis of signals from at least one noise sensor provided in the vehicle interior.
  • the aim is to achieve such an idling quality of the internal combustion engine in vehicles driven by internal combustion engines that the internal combustion engine does not operate from the vehicle occupants more can be perceived based on vibrations and / or noises.
  • the vibrations generated by the internal combustion engine, the exhaust system and other units of the vehicle drive train must therefore not lie in the resonance frequency of the vehicle body. It has been shown that this condition can be met on each individual copy of a vehicle by specifically adjusting or trimming the idling speed, but of course this is not optimally possible for a large series because of the existing series distributions. In practice, vehicles with idling problems can often be significantly improved if the idling speed is changed by a few percent.
  • a control device which automatically adjusts the idle speed of the internal combustion engine upwards or downwards within a predetermined range and determines the best idling quality by means of suitable sensors. This then most favorable speed value with regard to smooth running is then maintained by the control electronics for the internal combustion engine.
  • the smoothness according to the invention is determined on the basis of signals from at least one acceleration sensor arranged in the vehicle.
  • the vehicle can thus have one or more acceleration sensors, for example on the steering wheel or on the seat rail or at other suitable locations on the body. If the measured values determined by the acceleration sensor (s) in the internal combustion engine idle now exceed a preprogrammed threshold value, the control electronics of the internal combustion engine start up a different idle speed, whereupon the sensor signals which thus result be determined.
  • the entire available idling range which can be limited by lower and upper limit values for the idling speed, can be traversed, an electronic control unit for the idling speed searching for the speed value with the best idling quality, that is to say with the lowest acceleration levels of the acceleration sensors.
  • the effect of a change in the idling speed that is actually noticeable for the vehicle occupants is thus measured, the speed value which is optimal for the vehicle occupants' feeling of smooth running being set, that is to say which causes the lowest acceleration level at the acceleration sensors, to be set subsequently.
  • the noise level in the vehicle interior can be measured, for example, at the vehicle seat and / or at the other seats at idle speed.
  • the regulation can then take place as already explained, i. H.
  • An electronic control unit for determining the most favorable idling speed value causes the electronic control unit of the internal combustion engine to approach various speed values in the available idling speed range and evaluates the noise levels that result or set therewith. Ultimately, the speed value is set at which the lowest noise level results. It can also be used as noise sensors already existing microphones in the vehicle interior, z. B. from the hands-free device of a car phone, used or shared.
  • Such additional boundary conditions may be, for example, the consumption-optimized operation, i. H. in particular the lowest possible idling speed.
  • consideration can also be given to exhaust gas emissions or, for example, the state of charge of a battery.
  • additional power requirements of additional units such as air conditioning and / or various electrical consumers, a higher, comfort-optimized idling speed can also be found temporarily using the same method, by simply not reducing the speed value downwards, ie. H. allowed to lower values and the control range up if necessary, d. H. is expanded to higher speed values.
  • the electronic control unit can preferably operate in a self-learning manner in order to determine the idle speed value that is most favorable with regard to smooth running. This means that once an optimal speed value has been found, it is first approached before the idle speed is changed, if the sensor signals, in particular acceleration sensor signals, exceed a threshold value, in order to achieve a speed value that is more favorable with regard to smooth running.
  • the electronic control unit for determining the idle speed value can also be linked to an active sound absorption system, as is known, for example, from DE 42 26 885 A1.
  • its computing capacity can be used.
  • This electronics determines the disturbing frequencies in idle mode, calculates another idle speed value that is no longer disturbing and controls this in the control electronics of the internal combustion engine.
  • this and a large number of further details can be designed quite differently without leaving the content of the claims.
  • the future increasing demands on the idling quality of vehicles driven by internal combustion engines, in particular those that are offered in widely varying engine types, can always be met in a simple manner without expensive additional measures.

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Abstract

Beschrieben ist eine Regeleinrichtung für die Leerlauf-Drehzahl einer ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei ein im Hinblick auf die Laufruhe günstiger Drehzahlwert eingestellt wird. Ermittelt wird die Laufruhe anhand von Signalen zumindest eines am Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensors. Alternativ kann die Laufruhe anhand von Signalen zumindest eines im Fahrzeug-Innenraum vorgesehenen Geräuschsensors ermittelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Leerlauf-Drehzahl einer ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei ein im Hinblick auf die Laufruhe günstiger Drehzahlwert eingestellt wird. Beschrieben ist eine derartige Leerlauf-Drehzahl-Regeleinrichtung in der DE 32 31 766 A1. Dabei wird die Laufruhe der Brennkraftmaschine ermittelt und anschließend von einer elektronischen Steuereinheit die Leerlaufdrehzahl auf einen zwischen zwei Grenzwerten liegenden Wert derart eingestellt, daß die Laufruhe der Brennkraftmaschine optimal bzw. die Laufunruhe der Brennkraftmaschine minimal ist. Dabei kann lt. dieser Schritt die Art und Weise der Laufunruhe-Erfassung vielschichtig sein, so ist es beispielsweise möglich, die Umlaufzeiten der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle zu ermitteln bzw. Differentialquotienten hiervon, daneben wird eine Ionenstrommessung im Brennraum vorgeschlagen, es können aber auch Druckschwankungen oder Lichtintensitätsschwankungen im Brennraum ausgewertet werden, ferner können diese und andere spezifische Größen im Abgasrohr der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
  • Zwar ist es anhand dieser Größen durchaus möglich, die Laufruhe bzw. Laufunruhe der Brennkraftmaschine zu ermitteln, jedoch sind diese genannten Verfahren teilweise äußerst aufwendig bzw. nicht hinreichend genau. Insbesondere ist jedoch die Brennkraftmaschine nicht allein ausschlaggebend für das Laufruhe- bzw. Laufunruhe-Empfinden im Fahrzeug. Für dieses Empfinden sind noch weitere Faktoren von Bedeutung, so beispielsweise das Zusammenwirken der Brennkraftmaschine mit einem angekoppelten Getriebe bzw. mit der dazwischen angeordneten Kupplung. Ferner relevant ist die Art und Weise der Aufhängung der Brennkraftmaschine im Fahrzeug selbst.
  • Da es letztendlich nicht ein Ziel ist, eine möglichst laufruhige Brennkraftmaschine selbst zu schaffen, sondern ein möglichst optimales Laufruhe-Empfinden im Fahrzeug, welches von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Regeleinrichtung aufzuzeigen, die diesen Anforderungen gerecht wird.
    Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Laufruhe anhand von Signalen zumindest eines am Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensors ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Laufruhe anhand von Signalen zumindest eines im Fahrzeug-Innenraum vorgesehenen Geräuschsensors ermittelt werden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
  • Es wird angestrebt, bei von Brennkraftmaschinen angetriebenen Fahrzeugen eine solche Leerlaufqualität der Brennkraftmaschine zu erreichen, daß von den Fahrzeuginsassen die im Leerlauf arbeitende Brennkraftmaschine nicht mehr anhand von Vibrationen und/oder Geräuschen wahrgenommen werden kann. Die von der Brennkraftmaschine, von der Abgasanlage und anderen Aggregaten des Fahrzeug-Antriebsstranges erzeugten Schwingungen dürfen somit nicht in der Resonanzfrequenz der Fahrzeug-Karosserie liegen. Es hat sich gezeigt, daß an jedem einzelnen Exemplar eines Fahrzeuges durch gezieltes Einstellen bzw. Trimmen der Leerlaufdrehzahl dieser Bedingung gerecht werden kann, jedoch ist dies für eine Großserie wegen der vorhandenen Serienstreuungen selbstverständlich nicht optimal möglich. In der Praxis lassen sich tatsächlich oft Fahrzeuge mit Leerlaufproblemen entscheidend verbessern, wenn die Leerlaufdrehzahl um einige Prozent verändert wird.
  • Genau dies wird nun erfindungsgemäß von einer Regeleinrichtung übernommen, welche die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine selbsttätig in einem vorgegebenen Rahmen nach oben oder nach unten verstellt und über geeignete Sensoren die beste Leerlaufqualität feststellt. Dieser dann günstigste Drehzahlwert im Hinblick auf die Laufruhe wird dann von der Steuerungselektronik für die Brennkraftmaschine beibehalten.
  • Da es - wie bereits erläutert - gilt, das Laufruhe-Empfinden für die Fahrzeug-Insassen zu optimieren, wird erfindungsgemäß die Laufruhe anhand von Signalen zumindest eines im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensors ermittelt. Das Fahrzeug kann somit über einen oder mehrere Beschleunigungssensoren, beispielsweise am Lenkrad oder an der Sitzschiene oder an anderen geeigneten Stellen der Karosserie verfügen. Übersteigen nun die von dem oder den Beschleunigungssensoren ermittelten Meßwerte im Brennkraftmaschinen-Leerlauf einen vorprogrammierten Schwellwert, so wird von der Steuerungselektronik der Brennkraftmaschine eine andere Leerlaufdrehzahl angefahren, worauf die sich damit einstellenden Sensorsignale ermittelt werden. Insbesondere kann der gesamte zur Verfügung stehende Leerlaufbereich, der durch untere und obere Grenzwerte für die Leerlaufdrehzahl begrenzt sein kann, durchfahren werden, wobei eine elekronische Regeleinheit für die Leerlauf-Drehzahl denjenigen Drehzahlwert mit der besten Leerlaufqualität, d. h. mit den niedrigsten Beschleunigungspegeln der Beschleunigungssensoren heraussucht. Gemessen wird somit die tatsächlich für die Fahrzeug-Insassen spürbaren Auswirkung einer Änderung der Leerlauf-Drehzahl, wobei anschließend derjenige Drehzahlwert eingestellt wird, der für das Laufruhe-Empfinden der Fahrzeug-Insassen optimal ist, d. h. der die geringsten Beschleunigungspegel an den Beschleunigungssensoren hervorruft.
  • Analog kann mit dem im Fahrzeug-Innenraum herrschenden Geräuschpegel verfahren werden. Mittels eines oder mehrerer Geräuschsensoren bzw. Mikrophone kann im Fahrzeug-Innenraum der Geräuschpegel beispielsweise am Fahrzeugsitz und/oder an den anderen Sitzen bei Leerlaufdrehzahl gemessen werden. Die Regelung kann dann wie bereits erläutert erfolgen, d. h. eine elektronische Regeleinheit für die Ermittlung des günstigsten Leerlauf-Drehzahlwertes veranlaßt die elektronische Steuereinheit der Brennkraftmaschine, verschiedene Drehzahlwerte im zur Verfügung stehenden Leerlauf-Drehzahlbereich anzufahren und wertet die sich damit ergebenden bzw. einstellenden Geräuschpegel aus. Letztlich eingestellt wird derjenige Drehzahlwert, bei dem sich der niedrigste Geräuschpegel ergibt. Dabei können als Geräuschsensoren auch bereits im Fahrzeug-Innenraum vorhandene Mikrophone, z. B. von der Freisprecheinrichtung eines Autotelefons, verwendet oder mitverwendet werden.
  • Selbstverständlich ist es möglich, die bislang beschriebenen Ermittlungsverfahren miteinander zu kombinieren, d. h. die Laufruhe sowohl anhand von Signalen eines Beschleunigungssensors als auch anhand von Signalen eines Geräuschsensors zu ermitteln. Durch ein geeignetes Rechenprogramm kann dann ein für das gesamte Leerlaufempfinden optimaler Kompromiß gefunden werden, wenn die jeweils individuell ermittelten günstigsten Drehzahlwerte voneinander differieren. Auch kann ein Rechenprogramm für einen günstigsten Kompromißwert für die Leerlauf-Drehzahl vorgesehen sein, wenn sich anhand der Sensorsignale nicht eindeutige Laufruhe-Meßwerte ergeben. Insbesondere können bei einem derartigen Rechenprogramm auch weitere Randbedingungen berücksichtigt werden.
  • Als derartige weitere Randbedingungen sei beispielsweise der verbrauchsoptimale Betrieb genannt, d. h. insbesondere eine möglichst niedrige Leerlaufdrehzahl. Daneben kann auch Rücksicht genommen werden auf die Abgasemissionen oder beispielsweise auf den Ladezustand einer Batterie. So kann bei zusätzlichem Leistungsbedarf von Zusatzaggregaten, wie Klimaanlage und/oder diversen elektrischen Verbrauchern vorübergehend auch eine höhere, komfortoptimierte Leerlaufdrehzahl nach den gleichen Verfahren gefunden werden, indem lediglich keine Abweichung des Drehzahlwertes nach unten, d. h. zu niedrigeren Werten hin gestattet und der Regelbereich ggf. nach oben, d. h. zu höheren Drehzahlwerten hin erweitert wird.
  • Bevorzugt kann die elektronische Regeleinheit für die Ermittlung des im Hinblick auf die Laufruhe günstigsten Leerlauf-Drehzahlwertes selbstlernend arbeiten. Dies bedeutet, daß ein einmal gefundener optimaler Drehzahlwert zunächst angefahren wird, ehe - wenn die Sensorsignale, insbesondere Beschleunigungssensorsignale einen Schwellwert überschreiten - die Leerlaufdrehzahl verändert wird, um einen im Hinblick auf die Laufruhe günstigeren Drehzahlwert zu erzielen.
  • Schließlich kann die elektronische Regeleinheit für die Ermittlung des Leerlaufdrehzahlwertes noch mit einem aktiven Schallabsorptionssystem, wie es beispielsweise aus der DE 42 26 885 A1 bekannt ist, verknüpft sein. Insbesondere kann dessen Rechenkapazität zur Anwendung kommen. Hierbei stellt diese Elektronik die störenden Frequenzen im Leerlaufbetrieb fest, berechnet einen anderen nicht mehr störenden Leerlauf-Drehzahlwert und steuert diesen in die Steuerungselektronik der Brennkraftmaschine ein. Jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Stets können die in Zukunft steigenden Anforderungen an die Leerlaufqualität von von Brennkraftmaschinen angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere solchen, die in stark variierenden Motorisierungen angeboten werden, ohne teurere Zusatzmaßnahmen auf einfache Weise erfüllt werden.

Claims (5)

  1. Regeleinrichtung für die Leerlauf-Drehzahl einer ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei ein im Hinblick auf die Laufruhe günstiger Drehzahlwert eingestellt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Laufruhe anhand von Signalen zumindest eines am Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensors ermittelt wird.
  2. Regeleinrichtung für die Leerlauf-Drehzahl einer ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei ein im Hinblick auf die Laufruhe günstiger Drehzahlwert eingestellt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Laufruhe anhand von Signalen zumindest eines im Fahrzeug-Innenraum vorgesehenen Geräuschsensors ermittelt wird.
  3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei nicht eindeutigen Laufruhe-Meßwerten mit einem Rechenprogramm unter Berücksichtigung weiterer Randbedingungen ein günstiger Kompromißwert für die Leerlauf-Drehzahl ermittelt wird.
  4. Regeleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Regeleinheit für die Ermittlung des Leerlauf-Drehzahlwertes selbstlernend arbeitet.
  5. Regeleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Regeleinheit für die Ermittlung des Leerlauf-Drehzahlwertes mit einem aktiven Schallabsorptionssystem verknüpft ist.
EP97105087A 1996-05-08 1997-03-26 Regeleinrichtung für die Leerlauf-Drehzahl einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0806560B1 (de)

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