DE3224042C2

DE3224042C2 - Verfahren zur Drehzahlstabilisierung, insbesondere bei Leerlaufdrehzahl, einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3224042C2
Application number: DE3224042A
Authority: DE
Inventors: Istvan Dipl.-Ing. Geiger; Uwe Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Waschatz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-06-28
Filing date: 1982-06-28
Publication date: 1985-09-26
Also published as: DE3224042A1

Abstract

Zwecks Verringerung der auf unterschiedlichen Verhältnissen im Bereich einzelner Brennräume einer Brennkraftmaschine beruhenden Laufunruhe wird im Rahmen einer Drehzahlstabilisierung eine Einflußgröße der Brennkraftmaschine, z.B. der Zündzeitpunkt ( α ↓z), in Abhängigkeit von Drehzahländerungssignalen ( Δn) über einen Proportionalregler (2) dauernd, dagegen über den einzelnen Brennräumen individuell zugeordnete Integralregler (3-6) nur während des Wirksamwerdens der einzelnen Brennräume und damit in Abhängigkeit von den auf die einzelnen Brennräume zurückführenden Drehzahlschwankungen beeinflußt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der bezeichneten Art ist speziell für den Fall einer fremdgezündeten, mit einem sehr mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch gespeisten Brennkraftmaschine zwecks Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl aus der DE-PS 29 18 135 bekannt. Dort wird durch die Drehzahlabweichungssignale nur Gewinnung von Zündwinkel-Änderungssignalen ein Regler mit PI-Verhalten verwendet; die Zündwinkel-Änderungssignale beeinflussen die Zündzeitpunkte aller Brennräume, so daß letztlich der Mittelwert der auf die einzelnen Brennräume zurückzuführenden Istwerte der Drehzahl zusammenfällt mit dem Sollwert der Leerlaufdrehzahl.

Nun ist es durchaus möglich, daß eine Drehzahlabweichung auf Verhältnisse oder Änderungen von Verhältnissen in nur einzelnen Brennräumen zurückzuführen sind, beispielsweise in der Weise, daß der Verbrennungsvorgang in einem der Brennräume ein wesentlich geringeres Drehmoment erzeugt als die Verbrennungsvorgänge in den anderen Brennräumen. Dadurch wird

to insbesondere bei niedrigen Drehzahlen auch dann, wenn durch die bekannte Drehzahlstabilisierung der Mittelwert der Drehzahl mit dem Sollwert in Übereinstimmung gebracht ist, eine störende Laufunruhe hervorgerufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das der Laufunruhe bei Brennkraftmaschinen wirksam begegnet, wobei das Verfahren auch außerhalb des Leerlauf betriebs und auch bei Dieselmaschinen einsetzbar sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Verfahrens bzw. eine Anordnung zur Durchführung desselben.

Bei der Erfindung erfolgt also gleichsam eine dauernde proportionale Regelung, die sich demgemäß auf alle Brennraum? auswirkt, sowie eine individuelle Regelung für die einzelnen Zylinder durch den einzelnen Zylindem individuell zugeordnete Integralregler. Diesen Integralreglern werden nur die während der jeweiligen Arbeitsphase des zugeordneten Brennraums auftretenden Drehzahlabweichungen zugeführt, und die einzelnen Integralregler werden ausgangsseitig auch nur dann mit einer beispielsweise den Zündzeitpunkt bestimmenden Einrichtung verbunden, wenn die Zündung für den jeweiligen Brennraum erfolgen soll. Der relativ schnellen Proportionalregelung für alle Brennräume ist also eine für jeden Brennraum individuelle, relativ langsame Integralregelung überlagert, so daß die erfindungsgemäße Drehzahlstabilisierung sich nicht in einer Angleichung eines Mittelwerts der Drehzahl an den Drehzahlsollwert erschöpft, sondern auch eine Angleichung der auf die einzelnen Brennräume zurückzuführenden Drehzahlwerte an den Sollwert auftritt Erst dadurch wird die unerwünschte Laufunruhe bekämpft

Unter Drehzahlabweichungen sind im stationären Betrieb der Brennkraftmaschine, also beispielsweise im Leerlaufbetrieb mit vorgegebener Leerlaufdrehzahl, die

so Differenzen zwischen den Istwerten der Drehzahl und dem Sollwert der Drehzahl zu verstehen. Im nichtstationären Betrieb kann auch der Sollwert der Drehzahl durch einen Mittelwert dargestellt werden, der aus den Beschleunigungsanteilen der einzelnen Brennräume gewonnen wird.

Eine wesentliche Eigenschaft der Erfindung ist darin zu sehen, daß auf individuellen Eigenschaften einzelner Brennräume beruhenden Drehzahlschwankungen zeitrichtig durch Maßnahmen entgegengewirkt wird, die sich bei einem der nächsten Arbeitsvorgänge in eben diesem Brennraum auswirken.

Zwar ist die »brennraumindividuelle« Änderung von Einflußgrößen bei Brennkraftmaschinen aus der Patentliteratur bekannt, siehe beispielsweise die DE-OS 29 32 230 oder die US-Patentschriften 42 43 007, 42 56 072 und 42 82 841. Dabei geht es aber in der Regel um die Einhaltung bzw. Angleichung von Klopfverhältnissen in den verschiedenen Brennräumen, nicht um ei-

ne Drehzahlstabilisierung im Sinne der Erfindung mit getrennter Proportionalregelung für alle Brennräume jnd Integralregelung für die individuellen Brennräume. Ein weiterer VorteO der Erfindung, wie er in den Patentansprüchen 2 und 3 zum Ausdruck kommt, ist darin zu sehen, daß sie auch bei einer sogenannten ablösenden Regelung, wie sie im einzelnen in der ElE-PS 29 18 135 beschrieben ist, Einsatz finden kann. Diese ablösende Regelung trägt der Tatsache Rechnung, daß eine Änderung nur einer Einflußgröße einer Brennkraftmaschine nur in einem bestimmten Bereich vorgenommen werden kann, wenn nicht andere Nachteile, gegebenenfalls sogar die Unmöglichkeit des Betriebs der Maschine, auftreten sollen. Daher sieht die ablösende Regelung nach der genannten Patentschrift zunächst nur eine Anderung des Zündzeitpunktes bis zum Erreichen bestimmter Grenzwerte vor, die dann — unter Beibehalt des geänderten Zündzeitpunkts — abgelöst oder ergänzt wird durch eine Änderung der LuftzahL

Ein Ausführungsbeipiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt F i g. 1 die Regelschaltung für die Einfiußgröße und F i g. 2 schematisch die konstruktiven Verhältnisse bei einer Brennkraftmaschine mit ablösender Regelung.

Wenn in F i g. 1 von einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und Verwendung des Zündzeitpunkts bzw. Zündwinkels a_z ausgegangen wird, bedeutet dies keine Beschränkung der Erfindung auf Ottomaschinen und Beeinflussung des Zündzeitpunkts. Andere Einflußgrößen für den Fall fremdgezündeter Maschinen sind die Luftzahl bzw. die Kraftstoffmenge und die Luftmeß· ge, und bei Dieselmaschinen bieten sich als Einflußgrößen der Einspritzzeitpunkt und die Kraftstoffmenge, also z. B. die Einspritzdauer, an.

Betrachtet man nun zunächst Fig. 1, so ist der Ausgang des Drehzahlkomparators 1, der aus dem zugeführten Drehzahlistwert λ, und dem vorgegebenen Sollwert n_s das Drehzahlabweichungssignal An bildet, dauernd mit dem Proportionalregler 2 verbunden, der beim Auftreten von Drehzahländerungen gemäß seinem Zeitverhalten rasch Signale otzp für den Zündwinkel oc_z erzeugt, die demgemäß während der Zündvorgänge in allen — in dieser Figur nicht dargestellten — Brennräumen vorliegen und daher als Proportionalanteil der Stellgröße die Arbeitsweise aller Brennräume beeinflussen.

Demgegenüber wird das Drehzahländerungssignal Δη, das während der Zündvorgänge in den einzelnen Brennräumen, d. h. in Abhängigkeit von der Arbeitsweise der einzelnen Brennräume, schwankt, den einzelnen Brennräumen zugeordneten Integralreglern 3 bis 6 über die erste, von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine her angetriebene Schaltvorrichtung 7 nur während der Drehmomentabgabe bei den einzelnen Brennräumen zugeführt Dies ist bei der Schaltvorrichtung 7 dadurch angedeutet, daß diese bei einer Vierzylindermaschine vier Kontakte a,b,c und d entsprechend der Zündfolge der Arbeitsräume besitzt, die vom Kontaktarm entsprechend dem Pfeil individuell belegt werden, so daß den einzelnen Integralreglern 3 bis 6 nur während der Ar- eo beitsphase des zugeordneten Brennraums auftretende Drehzahländerungssignale An zugeführt werden.

Die erste Schaltvorrichtung 7 ist, wie bei 10 angedeutet, synchron gekoppelt mit der zweiten Schaltvorrichtung 11, die ebenfalls den einzelnen Brennräumen zügeordnete Kontakte a bis d aufweist. Diese Kontakte werden ebenfalls in der Reihenfolge der Zündung vom Kontaktarm 12 belegt, so daß dann individuell die Ausgangssignale OC₁J₃ bis oczid der Integralregler 3 bis fi der Summierstufe 13 zugeführt werden, die dauernd mit dem Ausgang des Proportionalreglers 2 verbunden ist Demgemäß setzt sich das Zündzeitpunktsignal a_z im Augenblick der Zündung für jeden einzelnen Brennraum aus dem alien Brennräumen gemeinsamen Proportionalanteil Λζρ und dem für den jeweiligen Brennraum individuellen Integralanteil X₂;,... a;^ zusammen.

Zwecks Vermeidung unzulässiger Signale sind den Integralreglern 3 bis 6 und der Summierstufe 13 Begrenzer 14 bis 18 nachgeschaltet

In F i g. 1 ist also angenommen, daß zur Drehzahlstabilisierung einschließlich Beseitigung der Laufunruhe nur eine Einfiußgröße, nämlich der Zündzeitpunkt bzw. Zündwinkel, geändert wird. Bei einer ablösenden Regelung g«mäß der oben gegebenen Definition, wie sie im Prinzip aus der genannten DE-PS 29 18 135 bekannt ist, wird für jede der Einflußgrößen eine derartige Regelanordnung eingesetzt

_ In Fig.2 ist eine derartige ablösende Regelung mit Änderung des Zündzeitpunkts α_Λ dann der Kraftstoffmenge rite und schließlich der Luftmenge riiu zusammengefaßt dargestellt in dem Regelgerät 20, dem wiederum der Istwert n-, der Drehzahl zur Bildung von Drehzahldifferenzsignalen zugeführt wird. Dieses Regelgerät 20 enthält also zwei oder drei Regeleinrichtungen der anhand Fig. 1 beschriebenen Art und liefert Änderungssignale mit Proportional- und Integralanteil enthaltende Zündzeitpunktsignale «_z an die Zündeinrichtung 21, die über den Zündverteiler 22 die den einzelnen Brennräumen 23 zugeordneten Zündkerzen 24 aktiviert, sowie Signale Am_L an die zusätzliche Lufteinspeisung 25 in das Saugrohr 26. Diese zusätzliche Lufteinspeisung 25 liegt im Saugrohr 26 in Strömungsrichtung hinter der Vergaserdrosselklappe 27. Dort mündet auch die Kraftstoffdüse 28 ein, der von der Regeleinrichtung 20 Signale zur Beeinflussung der zugeführten Kraftstoffmenge m_a also zur Änderung der Dauer der Kraftstoffeinspritzung oder des Kraftstoffdrucks, zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache;

1. Verfahren zur Drehzahlstabilisierung, insbesondere bei Leerlaufdrehzahl, einer Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen, bei dem Drehzahlabweichungen entsprechende Signale einer Regeleinrichtung mit PI-Verhalten zur Erzeugung von Änderungssignalen für zumindest eine Einflußgröße der Brennkraftmaschine zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Proportionalanteil (Xzp) der Änderungssignale die Einflußgröße (X₇) für alle Brennräume beeinflußt, während die individuell auf die einzelnen Brennräume zurückzuführenden Integralanteile (ata) der Änderungssignale getrennt gebildet und zur individuellen Beeinflussung der EinflußgröBe (X₁) für die einzelnen Brennräume verwendet werden.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer fremdgezündeten, mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch betriebenen Brennkraftmaschine zunächst nur Änderungssignale für den Zündzeitpunkt (X₁) und bei Oberschreiten eines vorgegebenen Zündwinkelbereichs Änderungssignale für die Luftzahl erzeugt werden (»ablösende Regelung«).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Änderungssignale für die Luftzahl zunächst die zugeführte Kraftstoffmenge (me) und bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffmengenbereichs die zugeführte Luftmenge (ihi) beeinflußt werden.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Drehzahlabweichungssignale (An) führende Ausgang eines Drehzahlkomparators (1), der auch mit dem Eingang eines Proportionalreglers (2) verbunden ist, über eine erste Schaltvorrichtung (7) nur während der Betriebsphasen der einzelnen Brennräume mit einem dem jeweiligen Brennraum individuell zugeordneten Integralregler (3,4,5,6) verbunden ist, deren Ausgänge über eine synchron mit der ersten Schaltvorrichtung (7) betriebene zweite Schaltvorrichtung (U) individuell mit einer Summierstufe (13) verbindbar sind, die dauernd mit dem Ausgang des Proportionalreg'ers (2) verbunden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Integralreglern (3, 4, 5, 6) sowie der Summierstufe (13) Begrenzer (14,15,16,17,18) nachgeschaltet sind.