EP0590704B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Luftbypassleitung - Google Patents

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EP0590704B1
EP0590704B1 EP19930202474 EP93202474A EP0590704B1 EP 0590704 B1 EP0590704 B1 EP 0590704B1 EP 19930202474 EP19930202474 EP 19930202474 EP 93202474 A EP93202474 A EP 93202474A EP 0590704 B1 EP0590704 B1 EP 0590704B1
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EP
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pintle
engine
speed
predetermined
movement
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EP19930202474
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EP0590704A2 (de
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Yves Clement
Peter Hull Maehling
Henk Van Duynhoven
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Delco Electronics LLC
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Delco Electronics LLC
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • 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
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    • 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
    • F02D2011/103—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 alternatively mechanically linked to the pedal or moved by an electric actuator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/1055—Details of the valve housing having a fluid by-pass

Definitions

  • the present invention relates to a method of and apparatus for controlling the movement of a pintle an internal combustion engine, particularly on returning to the idling mode after a perturbation, such as a change in throttle position.
  • the idling speed of an engine is normally controlled by means of a pintle which is adapted to modify the cross-sectional area of an air channel which bypasses the throttle blade so as to modify the air flow through the bypass passage.
  • the pintle is moved by a stepper motor under the control of an engine idling speed controller, which may be incorporated within an engine management system.
  • the pintle When the engine idling speed controller is active and the throttle blade is in a closed position, the pintle is moved to a position which allows sufficient air flow to cause the engine to operate at a speed which substantially matches a desired engine speed.
  • the desired engine speed is determined on the basis of predeterined engine operating conditions, such as engine coolant temperature, active engine loads, such as heating, lights and the air conditioning clutch, and variations in battery voltage.
  • the stepper motor moves the pintle in a direction to increase the cross-sectional area of the bypass channel at a rate determined as a function of throttle movement.
  • the stepper motor moves the pintle back towards the position it held before the throttle blade was opened.
  • GB-A-2136165 discloses a method and apparatus as disclosed in the preambles of claims 1 and 5.
  • the present invention seeks to provide an improved method of and apparatus for controlling the movement of a pintle of an engine and in particular the movement of the pintle back to an engine idling position in a manner which can substantially prevent any instability in engine operation as a result of the movement of the pintle.
  • a method and apparatus for controlling the movement of a pintle of an engine in accordance with the present invention are characterised by the features specified in the characterising portions of claims 1 and 5.
  • the method comprises the step of setting the predetermined position as the sum of the position of the pintle at the time the throttle was last moved from an idling position to a more open position plus a predetermined offset determined as a function of vehicle speed; and enabling closed loop control of the engine idling speed after the pintle has reached the predetermined position. Setting the predetermined position in this manner ensures that the position the pintle moves to during a transition back to the idling mode is not inappropriate for the current vehicle speed.
  • closed loop control of the engine idling speed is enabled when the actual engine speed becomes less than the desired engine idling speed. This ensures that the engine speed has substantially stabilised before returning to closed loop control.
  • a throttle valve 10 of conventional blade form is located within a choke 12 of an engine manifold and controls the flow of air from the engine manifold to the engine cylinders.
  • a bypass channel 14 provides a passage in the choke 12 which bypasses the throttle 10 so as to enable air to be inducted into the cylinders when the throttle is closed, thereby enabling the engine to idle.
  • Located within the bypass channel 14 is a valve seat 16 cooperable with a valve or pintle 18 which is movable to vary the cross-sectional area of the passage between the pintle 18 and the valve seat 16, thereby to vary the air flow rate through the bypass passage 14.
  • the pintle 18 is of conventional form and includes a coil spring 24 for biasing the pintle towards the valve seat 16 and a shaft connected to a control valve 20, which comprises a stepper motor coupled to the shaft for moving the pintle away from the valve seat 16 against the force of the coil spring 24.
  • An input 22 of the control valve 20 is coupled to an engine management system which includes an engine idling speed controller for controlling the control valve 20.
  • control valve 20 adjusts the position of the pintle 18 to provide a flow of air appropriate to cause the engine to idle at a desired engine speed determined on the basis of the detected engine operating conditions.
  • detected engine operating conditions include, for example, engine coolant temperature, active engine loads, such as air conditioning clutch and lights, and variations in battery voltage.
  • the pintle 18 When the throttle blade 10 is moved to an open position on depression of the accelerator pedal, the pintle 18 is moved away from the valve seat 16 at a rate determined as a function of the movement of the throttle blade 10 so as to increase the air flow through the bypass channel 14.
  • the pintle 18 On return of the throttle blade 10 to its closed position, the pintle 18 is moved back towards the valve seat 16 so as to adjust the air flow through the bypass passage 14 by an amount sufficient to bring the engine speed to the desired engine idling speed, determined on the basis of the above-mentioned engine operating conditions.
  • the rate at which the pintle 18 is moved back towards the valve seat 16 is determined as a function of the difference between the actual engine speed and the desired engine speed.
  • variable TIME in the above equation represents the rate of movement of the pintle, that is the time taken for the pintle to move by a predetermined amount.
  • the pintle 18 is moved on the basis of the above equation until it reaches a return position relative to the valve seat 16 corresponding to the initial position of the pintle 18 at the time the throttle blade 10 was first opened plus a calibratable offset determined as a function of the vehicle speed.
  • This calibratable offset is chosen as the point at which normal closed loop control of the engine idling speed can begin, and from which further movement of the pintle under normal closed loop control is not likely to cause any engine operating instabilities.
  • the commencement of normal closed loop control of the engine idling speed by means of the pintle is delayed unless certain conditions have been satisfied.
  • the condition to be satisfied is that the actual engine speed must drop below the desired engine speed, which in this example is around 800 RPM. While the engine speed is above the desired engine idling speed, closed loop control of the engine idling speed must meet the above-mentioned conditions. On the other hand, when the engine speed is less than the desired engine idling speed, closed loop control of the engine speed is enabled immediately.

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Claims (8)

  1. Verfahren zum Regeln der Bewegung eines Zapfens eines Motors, wobei der Motor ein Drosselventil (10) zum Regeln der Luftströmung zu dem Motor, einen Bypass-Kanal (14), der das Drosselventil umgeht, einen bewegbaren Zapfen (18) zum Regeln der Luftströmungsrate durch den Bypass-Kanal und ein Regelungsmittel (20) zum Regeln der Bewegung des Zapfens umfaßt; wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß die Position des Drosselventils bestimmt wird; daß die Position des Zapfens bestimmt wird; daß eine gewünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen bestimmt wird; daß die tatsächliche Motorgeschwindigkeit gemessen wird; daß, wenn bestimmt wird, daß das Drosselventil sich aus einer offenen Position in eine im wesentlichen geschlossenen Position bewegt hat, die Bewegung des Zapfens in eine vorbestimmte Position mit einer Rate geregelt wird, die abhängig von der Differenz zwischen der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit und der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit bestimmt wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrate des Zapfens (18) auf der Basis der Gleichung ZEIT = MULT*(MAX_FEHLER - FEHLER) + VERZ bestimmt wird, wobei ZEIT die Bewegungsrate des Zapfens darstellt, MULT ein kalibrierbarer Multiplikator ist, FEHLER der Absolutwert der Differenz zwischen der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit und der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit ist, MAX_FEHLER ein vorbestimmter maximaler Wert für FEHLER ist, und VERZ eine vorbestimmte kalibrierbare Verzögerung ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt umfaßt, daß die vorbestimmte Position als die Summe der Position des Zapfens zu der Zeit, als die Drossel zuletzt aus einer Leerlaufposition in eine weiter offene Position bewegt worden war, plus einem vorbestimmten Offset eingestellt wird, der als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; und daß eine Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis freigegeben wird, nachdem der Zapfen die vorbestimmte Position erreicht hat.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis freigegeben wird, wenn die tatsächliche Motorgeschwindigkeit kleiner als die gewünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, das den Schritt umfaßt, daß die Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis gesperrt wird, wenn die tatsächliche Motorgeschwindigkeit größer als die gewünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit ist und festgestellt wird, daß eine oder mehrere der folgenden Bedingungen gelten:
    a) Der Zapfen ist für weniger als eine vorbestimmte Zeit in der vorbestimmten Position gewesen;
    b) der Motor ist in einem Kraftstoffsperrmodus;
    c) der Krümmerabsolutdruck ist kleiner als ein Schwellendruck;
    d) eine der Bedingungen b) und c) ist innerhalb einer vorhergehenden voreingestellten Dauer gültig gewesen;
    e) irgendeine der Bedingungen b) bis d) gilt und es wird detektiert, daß die Fahrzeugkupplung außer Eingriff steht; und
    f) Bedingung e) ist innerhalb einer vorhergehenden vorbestimmten Dauer gültig gewesen.
  5. Vorrichtung zum Regeln der Bewegung eines Zapfens eines Motors, wobei der Motor ein Drosselventil (10) zum Regeln der Luftströmung zu dem Motor, einen Bypass-Kanal (14), der das Drosselventil umgeht, und einen bewegbaren Zapfen (18) zum Regeln der Luftströmungsrate durch den Bypass-Kanal umfaßt; wobei die Vorrichtung ein Verarbeitungsmittel umfaßt, das ausgelegt ist, die Position des Drosselventils und des Zapfens zu bestimmen und somit eine gewünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen zu erhalten, und um die tatsächliche Motorgeschwindigkeit zu messen; und ein Regelungsmittel (20) zum Regeln der Bewegung des Zapfens; wobei das Verarbeitungsmittel ausgelegt ist, eine Bewegungsrate des Zapfens in eine vorbestimmte Position abhängig von der Differenz der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit und der gewünschten Motorleerlaufgeschwindigkeit zu bestimmen; das Regelungsmittel ausgelegt ist, wenn sich das Drosselventil aus einer offenen Position in eine im wesentlichen geschlossene Position bewegt hat, die Bewegung des Zapfens in die vorbestimmte Position mit der Rate zu regeln, die durch das Verarbeitungsmittel bestimmt wird; dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmittel ausgelegt ist, die Bewegungsrate des Zapfens auf der Basis der Gleichung ZEIT = MULT*(MAX_FEHLER - FEHLER) + VERZ zu bestimmen, wobei ZEIT die Bewegungsrate des Zapfens darstellt, MULT ein kalibrierbarer Multiplikator ist, FEHLER der Absolutwert der Differenz zwischen der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit und der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit ist, MAX_FEHLER ein vorbestimmter maximaler Wert für FEHLER ist und VERZ eine vorbestimmte kalibrierbare Verzögerung ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Verarbeitungsmittel ausgelegt ist, die vorbestimmte Position als die Summe der Position des Zapfens zu der Zeit, als die Drossel zuletzt aus einer Leerlaufposition in eine weiter offene Position bewegt worden war, plus einem vorbestimmten Offset einzustellen, der als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; und um eine Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis freizugeben, nachdem der Zapfen die vorbestimmte Position erreicht hat.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Verarbeitungsmittel ausgelegt ist, eine Regelung der Motorleerlaufgeschwindigkeit mit geschlossenem Kreis freizugeben, wenn die tatsächliche Motorgeschwindigkeit kleiner als die gewünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Verarbeitungsmittel ausgelegt ist, die Regelung mit geschlossenem Kreis der Motorleerlaufgeschwindigkeit zu sperren, wenn die tatsächliche Motorgeschwindigkeit größer als die gewünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit ist und festgestellt wird, daß eine oder mehrere der folgenden Bedingungen gelten:
    a) Der Zapfen ist für weniger als eine vorbestimmte Zeit in der vorbestimmten Position gewesen;
    b) der Motor ist in einem Kraftstoffsperrmodus;
    c) der Krümmerabsolutdruck ist kleiner als ein Schwellendruck;
    d) eine der Bedingungen b) und c) ist innerhalb einer vorhergehenden voreingestellten Dauer gültig gewesen;
    e) irgendeine der Bedingungen b) bis d) gilt und es wird detektiert, daß die Fahrzeugkupplung außer Eingriff steht; und
    f) Bedingung e) ist innerhalb einer vorhergehenden vorbestimmten Dauer gültig gewesen.
EP19930202474 1992-09-30 1993-08-23 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Luftbypassleitung Expired - Lifetime EP0590704B1 (de)

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GB9220582 1992-09-30

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EP0590704A2 EP0590704A2 (de) 1994-04-06
EP0590704A3 EP0590704A3 (de) 1994-11-17
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GB2271196A (en) 1994-04-06
GB9220582D0 (en) 1992-11-11
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