DE2642738C2

DE2642738C2 - Verfahren zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Betriebsbereich

Info

Publication number: DE2642738C2
Application number: DE2642738A
Authority: DE
Inventors: Valerio Dipl.-Ing. Dr. 7148 Remseck Bianchi; Reinhard Dipl.-Ing. Dr. 7143 Vaihingen Latsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1976-09-23
Publication date: 1986-08-07
Also published as: GB1587915A; JPS5340132A; FR2365704B1; DE2642738A1; FR2365704A1; US4346625A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 24 34 743 ist ein Verfahren zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine bekannt Dabei werden die Streuungen der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldruckes durch Veränderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches geregelt Dazu wird ein den ungleichförmigen Lauf der Brennkraf cmaschine charakterisierendes elektrisches Signal mit einem den gleichförmigen Lauf charakterisierenden elektrischen Signal verglichen, und die Phasenverschiebung zwischen beiden Signalen als Maß für die Schwankung des Mitteldruckes herangezogen. Als Istwert dienen Signale, die aus der Laufzeit von an der Kurbelwelle befindlichen Marken gewonnen werden. Als Vergleichsmarke (Sollwert) wird ein System elektronisch simuliert, das synchron mit der Grunddrehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine umläuft, aber nicht deren zyklische Schwankungen aufweist. Es hängt damit lediglich von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab.

Aus der DE-OS 24 43 413 ist ebenfalls ein Verfahren zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine bekannt Der Istwert für die Streuungen der Schwankungen des Brennraummitteldruckes, gewonnen aus lonenstrommessungen im Brennraum, wird mit einem Sollwert verglichen. Dieser Sollwert wird entweder von einem am Zündverteiler abgenommenen oder aus Marken an der Kurbelwelle gewonnenen Signale gebildet.

Beiden Verfahren haftet der Nachteil an, solche Einflüsse auf das Verhalten der Brennkraftmaschine, die vom Antriebstrang des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges herrühren, nicht zu berücksichtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Regelverfahren zu finden, bei dem auch die Einflüsse des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges auf die Brennkraftmaschine berücksichtigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der Sollwert aus Betriebsparametern des mit der Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeugs gebildet wird.

Das erfindungsmäßige Verfahren hat den Vorteil, daß neben brennkraftmaschinenspezifischen Einflüssen auch von der Dynamik des Kraftfahrzeugs herrührende Einflüsse zur Regelung des Betriebsverhaltens benutzt werden. Je nach Art des Fahrzeuges und des Getriebes erfährt das Laufunruhesignal entsprechend den Schwankungen des Brennraummitteldrucks am Abtrieb der Brennkraftmaschine eine mehr oder weniger große Dämpfung, so daß bei verschiedenen Schaltstellungen des Getriebes, z. B. bei einem Schaltgetriebe, unterschiedliche Sollwertgrößen unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden müssen, damit ein gleichmäßiges verwertbares Signal für die Regelung aus dem Vergleich mit dem Laufruhesignal erzielbar ist. Mit dem erfindungsmäßigen Verfah-

ren wird der Sollwert an die bei gleicher Annäherung an die Laufgrenze im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine erzielten, den Streuungen der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldridcs entsprechende Steuergröße angepaßt Damit wird eine optimale Regelung möglich.

Das erfindungsmäßige Verfahren wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt ίο

F i g. 1 eine erste Ausgestaltung mit gangabhängig umschaltbarem Sollwert,

F i g. 2 eine zweite Ausgestaltung mit am Abtrieb der Brennkraftmaschine und des nachgeschalteten Getriebes gewonnenen Steuergrößen zur Sollwertbildung und

F i g. 3 eine dritte Ausgestaltung mit einer Steuergrößenentnahme ausschließlich nach dem Abtrieb eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Getriebes.

In Fi g. 1 ist schematisch eine Einrichtung dargestellt, mit der das Verfahren zur Regelung des Betriebsverhaitens einer Brennkraftmaschine durchgeführt· werden kann. Es handelt sich dabei um eine Brennkraftmaschine 1, die in üblicher Weise mit einer Kraftstoffzumeßeinrichtung 2 zur Erzeugung eines Betriebsgemisches betrieben wird. Es kann sich dabei um eine beliebige Einrichtung handeln, bei der auf elektromechanischen! Weg eine Beeinflussung der einzelnen Anteile des Betriebsgemisches erfolgen kann. Weiterhin ist ein Getriebe 4 vorgesehen, das in bekannter Weise mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelt ist und deren Abtriebs welle 5 in üblicher bekannter Weise, z. B. unter Zwischenschaltung einer Kardanwelle und eines Differentials, mit den Fahrzeugantriebsrädern 7 in Wirkverbindung steht. Auf die Darstellung des Fahrzeugs und der Einzelheiten des an sich bekannten Antriebs wurde verzichtet. Die Verbindung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe wurde hier durch ein Wellenstück 8 angedeutet, das sowohl als Antriebswelle des Getriebes als auch als Teil der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anzusehen ist. Auf die Darstellung einer Kupplung wurde verzichtet. Die Kupplung kann sowohl als Schaltkupplung als auch als Strömungskupplung ausgebildet sein. Bei dem Getriebe dagegen handelt es sich in diesem Fall um ein Schaltgetriebe bekannter Bauart.

Auf der Kurbelwelle 8 ist bei der hier vorliegenden Ausbildung eine umlaufende Marke 9 angebracht, die zusammen mit einem Geber 10 ein der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechendes Signal erzeugt. Der Geber 10 ist mit einer Laufruheregeleinrichtung 12 verbunden, die ein Stellsignal für eine Steuervorrichtung der Kraftstoffzumeßeinrichtung 2 erzeugt. Je nach Ausführung der Laufruheregeleinrichtung 12 erhält diese von dem Geber 10 Impulse im drehzahlsynchronen Takt oder aber bei anderer Ausführung des Gebers ein kontinuierliches Signal. In beiden Fällen wird für die jeweils bekannten Arten der Laufruheregelung die Streuung der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldrucks an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfaßt und in der Laufruheregeleinrichtung 12 ω zu einem Stellsignal verarbeitet.

Da die so ermittelte Steuergröße entsprechend den Streuungen der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldrucks bzw. der Laufunruhe je nach Drehzahl der Brennkraftmaschine bei gleicher der Laufgrenze angenäherten Betriebsweise eine unterschiedliche Bandbreite des Absolutwerts der Schwankung aufweisen, ist es ferner bekannt, um ein gleichartiges Stellsignal am Ausgang der Laufruheregeleinrichtung 12 zu erhalten, die der Laufunruhe entsprechende Steuergröße mit einem sich mit der Drehzahl ändernden Sollwert zu vergleichen. In der Laufruheregeleinrichtung 12 wird somit eine Stellgröße entsprechend der Abweichung der Steuergröße von dem Sollwert gebildet Es ist dabei bekannt, daß ein über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine bei gleicher Annäherung an die Laufgrenze ein gleich großes Stellsignal erzielbar ist, wenn sich der Sollwert proportional zu 7^s ändert, wobei T die Umlaufzeit einer Kurbelwellenumdrehung ist Es ist ferner bekannt, daß der Sollwert weiterhin abhängig von anderen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine beeinflußt werden kann. Dies ist in der Zeichnung dadurch dargestellt, daß die Drehzahlsteuergröße und weitere Steuergrößen, z. B. entsprechend dem absoluten Saugrohrdruck oder der Temperatur der Brennkraftmaschine einer Schalteinrichtung 14 zur Bildung des Sollwerts zugeführt werden.

Das an der Kurbelwelle entnehmbare Laufunruhesteuersignal ist jedoch ferner abhängig von den der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Massen, die sich z. B. dämpfend auf das Drehverhalten der Brennkraftmaschine auswirken können. Insbesondere macht sich bei Brennkraftmaschinen zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges das der Brennkraftmaschine nachgeschaltete Getriebe in dieser Hinsicht bemerkbar. Es ergibt sich je nach Ausführung des Fahrzeugs und des Getriebes eine Gangabhängigkeit der an der Kurbelwelle abgenommenen Steuergröße. Wenn beim Sollwert die Gangabhängigkeit nicht berücksichtigt wird, wirkt sich diese Abhängigkeit so aus, daß in kleinen Gängen nur eine geringe und erst in dem größten Gang die größte Abmagerung des Betriebsgemisches der Brennkraftmaschine erzielbar ist.

Deshalb wird beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Gangwählhebel 16 mit einem Schalter 17 verbunden, der an einem Spannungsteiler 18 je nach Schaltstellung des Gangwählhebels einen diese Schaltstellung kennzeichnenden Spannungswert abgreift und der Schalteinrichtung 14 zur Beeinflussung des Sollwerts zuführt.

Die von der Laufruheregeleinrichtung 12 erzielte Steuergröße wird nun der Kraftstoffzumeßeinrichtung zugeführt, bei der durch bekannte Maßnahmen das in die Brennräume der Brennkraftmaschine einzubringende Betriebsgemisch beeinflußt wird. Dies kann z. B. durch Steuerung der Luftmenge, der Kraftstoffmenge und gegebenenfalls durch Änderung der Abgasrückführmenge erzielt werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Bezüglich gleicher Teile und deren Funktion wird auf die Beschreibung zu F i g. 1 verwiesen. Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig.! kann jedoch das Getriebe 4 sowohl als Schaltgetriebe als auch als Automatikgetriebe ausgebildet sein. Abweichend wird ferner die Ermittlung des korrigierenden, gangabhängigen Parameters in anderer Weise vorgenommen. Dazu ist der Abtriebswelle 5 des Getriebes ein Geber 20 zugeordnet, der die Drehzahl der Abtriebswelle 5 erfaßt und einem Divisor 21 zuführt. Dieser erhalt ferner das Drehzahlsignal vom Geber 10, dividiert dieses durch das Drehzahlsignal des Gebers 20 und führt die resultierende Steuergröße als gangabhängigen Parameter der Schalteinrichtung 14 zur Sollwertbildung zu. Diese Schalteinrichtung erhält wie auch in Ausführung nach F i g. 1 das Drehzahlsignal vom Geber 10 und

kann ferner auch, je nach Bedarf, weitere Parameter zu dem endgültigen Sollwert verarbeiten.

In einem anderen Fall kann statt des Drehzahlsignals vom Geber 20 auch das Signal von einer Tachometerwelle, insbesondere auch von einem elektrischen Fahrgeschwindigkeitsgeber verarbeitet werden.

F i g. 3 ist die schematische Darstellung einer dritten Möglichkeit, die Gangabhängigkeit des Laufunruhesignals zu berücksichtigen. Bei diesem Verfahren ist wie im vorstehenden beschrieben eine Brennkraftmaschine 1 mit einem nachgeschalteten Getriebe 4 vorgesehen, das hier wiederum sowohl ein Schaltgetriebe als auch ein automatisches Getriebe sein kann. Die Abtriebswelle 5 des Schaltgetriebes steht in Wirkverbindung mit den Antriebsrädern 7. Ferner ist wiederum eine Laufruheregeleinrichtung 12 vorgesehen, die ein Stellsignal zur Beeinflussung des Betriebsgemisches der Brennkraftmaschine erzeugt.

Abweichend von den zuvor beschriebenen Verfahren wird nun auch die Steuergröße für die Laufruheregeleinrichtung 12 durch den Geber 20 an der Antriebswelle 5 des Getriebes gebildet. Je nach Ausgestaltung der Regeleinrichtung kann es sich dabei sowohl um ein getaktetes als auch um ein kontinuierliches Signal handeln. Die Steuergröße des Gebers 20 wird ferner der Schalteinrichtung 14 zur Sollwertbildung zugeführt, die außer dem Drehzahlsignal auch andere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verwerten kann. Statt des Gebers 20 kann andererseits auch ein Geber 23 verwendet werden, der direkt an den Antriebsrädern der Brennkraftmaschine sitzt und z. B. gleichzeitig als Geber für die Antiblockierschutzeinrichtung der Fahrzeugbremsen bekannter Bauart verwendet werden kann.

Bei dieser Ausgestaltung wird die Steuergröße entsprechend den Streuungen der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldrucks auf der Antriebsseite des Getriebes entnommen und somit zugleich die Gangabhängigkeit bei der Steuergrößenbildung berücksichtigt.

Der nun gebildete Sollwert braucht lediglich die Drehzahlabhängigkeit dieser Steuergröße zu brücksichtigen.

Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn zur Vermeidung einer Beeinflussung der Regelung durch einen Schaltvorgang des Getriebes die Regelung während des Schaltvorgangs abgeschaltet oder auf einen Festwert gehalten wird. Gleichermaßen ist es vorteilhaft bei der Verwendung des Gebers 23, an den Rädern des Kraftfahrzeugs diese Maßnahme auch bei der Bremsung des Kraftfahrzeugs vorzunehmen

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Betriebsbereich durch Veränderung der Verhältnisse der Betriebsgemischanteile einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Abweichung der Größe von zumindest mittelbar erfaßten Streuungen der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldrucks von einem aus Parametern gebildeten, veränderlichen Sollwert, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert aus Betriebsparametern des mit der Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeugs gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sollwertbildung als einer der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine eine zur dritten Potenz der Umlaufzeit (V) proportionale Größe und als Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs die Gangstellung eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Schaltgetriebes gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der Gangstellung des Schaltgetriebes eine entsprechend der Schaltstellung eines Gangwählhebels änderbare Steuergröße dient.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sollwertbildung als einer der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine eine zur dritten. Potenz der Umlaufzeit (V) proportionale Größe und als Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs die Abtriebsdrehzahl eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Getriebes oder eine der Drehzahl der getriebenen Fahrzeugräder entsprechende Steuergröße dient, durch deren Wert die der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Steuergröße dividiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsdrehzahl des Getriebes mit Hilfe eines Fahrgeschwindigkeitsgebers erfaßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Betriebsparameters des mit der Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeugs die Streuung der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldrucks durch Winkelgeschwindigkeitsänderungen an der Abtriebswelle des Getriebes erfaßt werden und zur Sollwertbildung als einer der Betriebsparameter die Abtriebsdrehzahl des Getriebes als Steuergröße erfaßt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schaltvorganges die Regelung abgeschaltet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuergröße entsprechend der Streuung der zyklischen Schwankungen des Brennmitteldrucks die Steuergröße eines an sich bekannten Drehsensors an den Rädern des Kraftfahrzeugs dient.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schaltvorgangs und eines Bremsvorgangs die Regelung abschaltbar oder auf einen festen Wert fixierbar ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs die Gangstellung eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Schaltgetriebes gewählt wird.