DE3719975A1

DE3719975A1 - Control system for a supercharged internal combustion engine

Info

Publication number: DE3719975A1
Application number: DE19873719975
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl Ing Jullmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1988-01-14

Abstract

A control system for an internal combustion engine (1) equipped with a supercharger (3) is described, this system having an idling filling control unit which has a control valve (10) which can be triggered by a control device (11) depending on characteristic state variables of the internal combustion engine (1) and is arranged in a line (9) bypassing a throttle valve (5) of the induction manifold (2). In order to extend the control range of this system without increasing expenditure on hardware, the bypass line (9) is to be connected between a point (18) in the induction manifold (2) lying in the direction of flow behind the throttle valve (5) and a point (19) which is essentially under atmospheric pressure, and it is to be possible for the control valve (10) to be triggered by the control device (11) at the same time to regulate the boost pressure. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem für eine mit einem Lader ausge rüstete Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control system for a with a loader equipped internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Um die Drehzahl bzw. das abgegebene Moment bei Leerlauf und im niedrigen Teillastbereich unabhängig von etwaigen, beispielsweise durch das Zuschalten von Verbrauchern verursachten Belastungsänderungen nach Möglichkeit konstant zu halten, ist es bei Brennkraftmaschinen allgemein bekannt, eine Leerlauffüllungs regelung vorzusehen, bei der ein in einer die Drosselklappe der Ansaugleitung umgehenden Umgehungsleitung angeordnetes Steuerventil von einem Steuergerät in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel der Drehzahl, der Kühlmitteltemperatur, der Stellung des Fahrpedals oder dgl. zu steuern. Dabei ist die Umgehungsleitung im allgemeinen zwischen einer in Strömungsrichtung vor und einer in Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe liegenden Stelle der Ansaugleitung angeschlossen.At the speed or the delivered torque at idle and at low Part load range independent of any, for example by switching on Load changes caused by consumers are constant where possible To keep it, it is generally known in internal combustion engines, an idle fill provide provision in which one in the throttle valve of the intake pipe bypass line arranged control valve from a control unit depending on characteristic state variables of the internal combustion engine, such as the speed, the coolant temperature, the position of the accelerator pedal or the like to control. The bypass line is generally between one upstream and one downstream of the throttle valve connected point of the suction line.

Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen sind weiterhin Einrichtungen zur Lade drucksteuerung bekannt, bei denen zum Zwecke der Vermeidung einer klopfenden Verbrennung in der Brennkraftmaschine der Ladedruck in Abhängigkeit von den Signalen eines Klopfsensors reduziert wird. Als Stellglied zur Ladedruckregelung kann dabei ein von einem Steuergerät in Abhängigkeit von den Signalen des Klopf sensors ansteuerbares Steuerventil vorgesehen sein, das beispielsweise bei einem mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebenen Lader in einer hinter dem Lader von der Ansaugleitung abzweigenden Druckentlastungsleitung angeordnet sein kann. Sollen nun bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine beide Regelungen, nämlich die Leerlauffüllungsregelung ebenso wie die Ladedruckregelung ausgeführt werden, dann würden dazu zwei getrennte Einrichtungen erforderlich.In the case of supercharged internal combustion engines, there are also facilities for charging known pressure control, in order to avoid knocking Combustion in the internal combustion engine depends on the boost pressure Signals from a knock sensor is reduced. As an actuator for boost pressure control can be one of a control unit depending on the signals of the knock Sensor-controllable control valve can be provided, for example, with a loader mechanically driven by the internal combustion engine in a behind the Loader arranged from the suction line branching pressure relief line can be. If both regulations are now to be carried out on a supercharged internal combustion engine, namely the idle charge control as well as the boost pressure control two separate facilities would be required.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, bei einem Regel system der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art den Regelum fang im wesentlichen ohne zusätzlichen Aufwand zu erweitern.The object underlying the invention now consists in a rule system of the type specified in the preamble of claim 1 the rule begin to expand essentially without additional effort.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die im Kennzeichen des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmale. Erfindungsgemäß wird also das zur Leerlauf füllungsregelung verwendete Steuerventil zusätzlich auch zur Regelung des Ladedrucks herangezogen, indem es vorzugsweise im oberen Lastbereich der Brennkraftmaschine von dem Steuergerät in Abhängigkeit von den Signalen des Klopfsensors ansteuerbar ist. Dazu führt die Umgehungsleitung zu einer Stelle, an der im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht, vorzugsweise also zu einer Stelle der Ansaugleitung, die in Strömungsrichtung vor dem Lader liegt. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die Zwecke der Ladedruckregelung der aufgeladenen Brenn kraftmaschine das bereits vorhandene Steuerventil der Leerlauffüllungsregelung mitherangezogen wird. Um diese Funktion auszufüllen, ist es dann nur noch erfor derlich, das Steuerprogramm des Steuergerätes entsprechend zu ändern. Es fällt somit im wesentlichen nur eine Änderung der Software, nicht jedoch der Hardware an.The solution to this problem results from that in the characterizing part of the patent pronounced 1 specified characteristics. According to the invention, this becomes idle Filling control control valve also used to regulate the boost pressure used, preferably in the upper load range of the internal combustion engine controllable by the control device depending on the signals of the knock sensor is. To do this, the bypass line leads to a location where essentially There is atmospheric pressure, preferably to a point on the intake line, which is upstream of the loader in the direction of flow. The particular advantage of the invention is that for the purposes of boost pressure control of the charged burner engine the existing control valve of the idle charge control is involved. In order to fulfill this function, it is then only necessary necessary to change the control program of the control unit accordingly. It's falling therefore essentially only a change in software, but not in hardware at.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unter ansprüchen angegeben und werden im folgenden anhand der Beschreibung des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert.Further expedient embodiments of the invention are in the remaining sub Claims specified and are based on the description of the illustrated embodiment of the invention illustrated in the drawing.

Die Zeichnung zeigt in einer grob schematischen Darstellung ein Schaltbild der erfindungsgemäßen aufgeladenen Brennkraftmaschine mit dem zugeordneten Steuer system. Dabei ist mit 1 eine beispielsweise gemischverdichtende Brennkraftma schine angedeutet, die zum Beispiel zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs, dient. In einer mit 2 bezeichneten, zu den Einlaß ventilen der Brennkraftmaschine 1 führenden Ansaugleitung ist in Strömungsrichtung hinter einem Luftfilter 4 ein Lader 3 angeordnet, der hier beispielsweise durch einen mechanisch von der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen Lader gebildet wird. Prinzipiell kann aber anstelle eines solchen mechanischen Laders auch ein Abgasturbolader verwendet werden.The drawing shows in a rough schematic representation of a circuit diagram of the supercharged internal combustion engine according to the invention with the associated control system. It is with 1 an exemplary mixture-Brennkraftma indicated machine, for example for driving a vehicle, especially a passenger vehicle, is used. In a designated 2 , leading to the inlet valves of the internal combustion engine 1 intake line in the flow direction behind an air filter 4, a charger 3 is arranged, which is formed here, for example, by a mechanically driven by the internal combustion engine 1 charger. In principle, however, an exhaust gas turbocharger can also be used instead of such a mechanical supercharger.

In Strömungsrichtung hinter dem Lader 3 und einem gegebenenfalls vorgesehenen, hier nicht eingezeichneten Ladeluftkühler ist in der Ansaugleitung 2 eine Drossel klappe 5 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Verstellung eines durch den Fahrzeugführer betätigbaren Fahrpedals 6 verstellbar ist. Eine die Abgase der Brennkraftmaschine 1 abführende Abgasleitung ist mit 21 bezeichnet.In the flow direction behind the charger 3 and an optional charge air cooler, not shown here, a throttle valve 5 is provided in the intake line 2 , which is adjustable as a function of the adjustment of an accelerator pedal 6 actuated by the vehicle driver. An exhaust gas line which discharges the exhaust gases of the internal combustion engine 1 is designated by 21 .

Mit 7 ist eine Kraftstoffzuführvorrichtung in Form eines Kraftstoffeinspritzventils angedeutet, das von einem Steuergerät 11 in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel der Drehzahl, dem Lastwunsch des Fahrzeugfahrers, dem Ladedruck, der Temperatur oder dgl. an steuerbar ist. 7 indicates a fuel supply device in the form of a fuel injection valve, which can be controlled by a control unit 11 as a function of characteristic state variables of the internal combustion engine, such as, for example, the speed, the load request of the vehicle driver, the boost pressure, the temperature or the like.

In Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe 5, die gegebenenfalls auch durch zwei im Querschnitt unterschiedlich große Drosselklappen ersetzt werden kann, mündet in die Ansaugleitung 2 an der Stelle 18 eine die Drosselklappe 5 umge hende Umgehungsleitung 9 ein, in der ein von dem Steuergerät 11 ansteuerbares Steuerventil 10 angeordnet ist. Das andere Ende der Umgehungsleitung 9 ist hier mit einer Stelle 19 der Ansaugleitung zwischen dem Luftfilter 4 und dem Lader 3 verbunden, an der somit im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht. An einer Stelle 20 der Ansaugleitung 2, die zwischen dem Lader 3 und der Drosselklappe 5 liegt, zweigt noch eine Druckentlastungsleitung 12 ab, die in die Umgehungs leitung 9, und zwar an deren mit der Atmosphärendruckstelle 19 verbundenen Strang, einmündet. ln dieser Druckentlastungsleitung 12 ist eine Entlastungsklappe 13 angeordnet, die zur Betätigung mit der Drosselklappe 5 gekoppelt ist. Diese Kopplung erfolgt dabei in der Weise, daß die Entlastungsklappe 13 bei geschlossener Drosselklappe 5 zwecks Abblasen des von dem Lader 3 erzeugten Ladedruckes über die Druckentlastungsleitung 12 geöffnet bzw. bei in Öffnungsrichtung ver stellter Drosselklappe 5 geschlossen wird.In the direction of flow behind the throttle valve 5 , which can optionally be replaced by two throttle valves of different sizes in cross section, a bypass line 9 , which bypasses the throttle valve 5 , opens into the intake line 2 at point 18 , in which a control valve 10 that can be controlled by the control unit 11 is arranged. The other end of the bypass line 9 is connected here to a point 19 of the intake line between the air filter 4 and the charger 3 , at which there is therefore essentially atmospheric pressure. At a point 20 of the intake line 2 , which lies between the charger 3 and the throttle valve 5 , a pressure relief line 12 branches off, which leads into the bypass line 9 , namely at the line connected to the atmospheric pressure point 19 . A relief valve 13 is arranged in this pressure relief line 12 and is coupled to the throttle valve 5 for actuation. This coupling takes place in such a way that the relief valve 13 is opened with the throttle valve 5 closed in order to blow off the boost pressure generated by the charger 3 via the pressure relief line 12 or is closed when the throttle valve 5 is adjusted in the opening direction.

In der Zeichnung ist weiterhin noch angedeutet, daß das Steuergerät 11 über Signal leitungen mit einer Reihe von Sensoren zur Erfassung von charakteristischen Zu standsgrößen der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. So ist beispielsweise mit 15 ein das Klopfen der Brennkraftmaschine erfassender Klopfsensor, mit 16 ein Drehzahlsensor und mit 17 ein Sensor zur Erfassung des Ladedrucks angegeben. Selbstverständlich können noch eine Reihe weiterer Sensoren zur Erfassung charak teristischer Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine vorgesehen sein, die jedoch hier der Einfachheit halber nicht gezeigt sind.In the drawing it is also indicated that the control unit 11 is connected via signal lines to a number of sensors for detecting characteristic state variables of the internal combustion engine 1 . For example, 15 denotes a knock sensor that detects the knocking of the internal combustion engine, 16 a speed sensor, and 17 a sensor for detecting the boost pressure. Of course, a number of further sensors for detecting characteristic state variables of the internal combustion engine can be provided, but these are not shown here for the sake of simplicity.

Das Steuergerät 11 verarbeitet die von den verschiedenen Sensoren kommenden Informationen über den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und bildet daraus Steuersignale zur Ansteuerung der den Betriebszustand der Brennkraftmaschine beeinflussenden Stellglieder. So wird beispielsweise von dem Steuergerät 11 das Kraftstoffeinspritzventil 7 ebenso wie eine Zündeinrichtung 8 und das Steuerventil 10 unter Zwischenschaltung entsprechender, hier nicht weiter gezeigter Servo stellglieder angesteuert. Dabei erfolgt die Ansteuerung des in der Umgehungs leitung 9 angeordneten Steuerventils 10 in der Weise, daß im Leerlauf- und nie drigen Teillastbereich dieses Ventil als Stellglied zur Leerlauffüllungsregelung herangezogen wird. Hierzu wird bei geschlossener bzw. nahezu geschlossener Drossel klappe 5 die Zufuhr der zur Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes in den Zylindern der Brennkraftmaschine erforderlichen Luft durch entsprechende Auf- bzw. Zusteuerung des die Drosselklappe 5 umgehenden, durch die Umgehungsleitung 9 strömenden Luftstromes die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. deren abge gebenes Drehmoment unabhängig von etwaigen Belastungsänderungen im wesentlichen konstant gehalten. Zumindest bei Leerlauf ist im übrigen auch die Entlastungsklappe 13 geöffnet, so daß die von dem Lader 3 erzeugte Ladeluft durch die Entlastungsleitung 12 in die Umgehungsleitung 9 abgeblasen und von dort gegebenenfalls über das Steuerventil 10 zur Brennkraftmaschine 1 gelangen kann.The control unit 11 processes the information coming from the various sensors about the operating state of the internal combustion engine and forms control signals for controlling the actuators influencing the operating state of the internal combustion engine. For example, the fuel injector 7, as well as an ignition device 8 and the control valve 10 , are actuated by the control unit 11 with the interposition of corresponding servo actuators (not shown further here). The control of the bypass line 9 arranged control valve 10 is carried out in such a way that this valve is used as an actuator for idle charge control in the idle and never third part load range. For this purpose, with the throttle 5 closed or nearly closed, the supply of the air required for the combustion of the injected fuel in the cylinders of the internal combustion engine is activated by appropriate opening or closing of the throttle valve 5 bypassing the air flow flowing through the bypass line 9, the speed of the internal combustion engine or The given torque is kept essentially constant regardless of any changes in load. At least when the engine is idling, the relief flap 13 is also open, so that the charge air generated by the charger 3 can be blown off through the relief line 12 into the bypass line 9 and from there possibly reach the internal combustion engine 1 via the control valve 10 .

Bei Überschreiten des Lastbereiches, in dem die Leerlauffüllungsregelung statt findet, wird das Steuerventil 10 zunächst geschlossen. Es wird erst wieder in Öffnungsrichtung durch entsprechende Steuersignale des Steuergerätes 11 betätigt, wenn es, vorzugsweise im höheren Lastbereich, zur Ladedruckregelung herangezogen wird. Diese Ladedruckregelung, die vorzugsweise in Zusammenwirken mit einer Steuerung oder Regelung des Zündzeitpunktes der Brennkraftmaschine zum Zwecke des Vermeidens einer klopfenden Verbrennung in der Brennkraftmaschine vorgenom men wird, verwendet dabei mit dem Steuerventil 10 das gleiche Stellglied, das auch bereits für die Leerlauffüllungsregelung herangezogen wird. Dies vereinfacht ganz wesentlich den Hardware-Aufwand für die Regelung der Brennkraftmaschine und macht lediglich gewisse Änderungen bei der Software für das Steuergerät 11 erforderlich. Diese Heranziehung des zur Leerlauffüllungsregelung verwendeten Steuerventils 10 auch zur Ladedruckregelung wird allerdings erst dadurch möglich, daß die die Drosselklappe 5 umgehende Umgehungsleitung nicht unmittelbar vor der Drosselklappe, sondern noch vor dem Lader 3, also an einer Stelle angeschlossen ist, wo im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht. Wird also im Verlaufe der Ladedruckregelung, wenn beispielsweise eine Zündungsverstellung zur Reduzierung der Klopferscheinungen nicht mehr ausreicht, durch Aufsteuerung des Steuerven tils 10 durchgeführt, dann wird der in der Ansaugleitung 2 hinter dem Lader 3 sich ausbildende Ladedruck durch Verbindung mit der unter Atmosphärendruck stehenden Stelle 19 der Ansaugleitung abgebaut. Die Funktion der Ladedruck regelung kann dabei in etwa der in der DE-OS 31 06 579 beschriebenen Regelung entsprechen.When the load range in which the idle charge control takes place is exceeded, the control valve 10 is initially closed. It is only actuated again in the opening direction by corresponding control signals from control unit 11 when it is used, preferably in the higher load range, for boost pressure control. This boost pressure control, which is preferably carried out in cooperation with a control or regulation of the ignition timing of the internal combustion engine for the purpose of avoiding knocking combustion in the internal combustion engine, uses the same actuator with the control valve 10 , which is already used for the idle charge control. This considerably simplifies the hardware outlay for regulating the internal combustion engine and only requires certain changes in the software for the control unit 11 . This use of the control valve 10 used for idle charge control also for boost pressure control is only possible, however, in that the bypass line bypassing the throttle valve 5 is not connected directly in front of the throttle valve, but rather in front of the charger 3 , i.e. at a point where there is essentially atmospheric pressure. So if in the course of the boost pressure control, for example if an ignition adjustment to reduce the knocking is no longer sufficient, by opening the control valve 10 , then the boost pressure which forms in the intake line 2 behind the charger 3 is established by connection to the point 19 under atmospheric pressure of the intake pipe dismantled. The function of the boost pressure control can roughly correspond to the control described in DE-OS 31 06 579.

Claims

1.Control system for an internal combustion engine equipped with a supercharger, with a device for idling charge control, which has a control valve which can be controlled by a control device as a function of characteristic state variables of the internal combustion engine and which is arranged in a bypass line which bypasses a throttle valve of the intake line, characterized in that the bypass line ( 9 ) between a in the flow direction behind the throttle valve ( 5 ) point ( 18 ) of the suction line ( 2 ) and a substantially union under atmospheric pressure point ( 19 ) is connected and that the control valve ( 10 ) from the control unit ( 11 ) at the same time Boost pressure control is controllable.

2. Control system according to claim 1, characterized in that the control valve ( 10 ) in idle and low part-load range can be used as an actuator for idle filling regulation and in the higher load range as an actuator for boost pressure control.

3. Control system according to claim 1 or 2, characterized in that the bypass line ( 9 ) at a point ( 19 ) of the intake line ( 2 ) is connected in the flow direction in front of the charger ( 3 ).

4. Control system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control valve ( 10 ) for boost pressure control in dependence on the signals of a knocking of the internal combustion engine ( 1 ) detecting knock sensor ( 15 ) can be controlled.

5. Control system according to one of claims 1 to 4, characterized in that one in the flow direction behind the charger ( 3 ) and in front of the throttle valve ( 5 ) branching off from the intake line ( 2 ) and into the bypass line ( 9 ) between the control valve ( 10 ) and the atmospheric pressure point ( 19 ) opening pressure relief line ( 12 ) is provided.

6. Control system according to claim 5, characterized in that in the pressure relief line ( 12 ) depending on the position of the throttle valve ( 5 ) operable relief valve ( 13 ) is arranged.