Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR REGULATING A ROTATIONAL SPEED DURING THE IDLE RUNNING OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/037512
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for regulating a rotational speed of an internal combustion engine comprising an air path and an ignition path during the idle running thereof in the event of an emergency, in which the air path has been identified as defective. The rotational speed of the internal combustion engine is regulated according to a nominal value for the idle running, and the advance angle of the internal combustion engine is modified for the regulation of the rotational speed. In order to reduce the rotational speed, the advance angle is adjusted to a later time, and in order to increase the rotational speed, the advance angle is adjusted to an earlier time.

Inventors:
ISPAS SERGIU (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/055360
Publication Date:
April 03, 2008
Filing Date:
May 31, 2007
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ISPAS SERGIU (DE)
International Classes:
F02D31/00; F02D35/00; F02D37/02; F02D41/16; F02P5/06; F02P5/15
Foreign References:
JPH05222997A1993-08-31
US5495835A1996-03-05
EP1411232A22004-04-21
JPH08296539A1996-11-12
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
Download PDF:
Claims:

Patentansprüche

1. Verfahren zur Regelung einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit einem Luftpfad und einem Zündungspfad im Leerlauf für einen Notlauf, in dem der Luftpfad als de ¬ fekt erkannt wurde, wobei gemäß einem Sollwert für den Leerlauf die Drehzahl der Brennkraftmaschine geregelt wird, wobei zur Regelung der Drehzahl der Zündwinkel der Brennkraftmaschine verändert wird, wobei zur Sen- kung der Drehzahl der Zündwinkel zu einem späteren

Zeitpunkt verstellt wird, und wobei zur Erhöhung der Drehzahl der Zündwinkel zu einem früheren Zeitpunkt verstellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sollwert gegenüber einem Normalbetrieb erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Drehzahl auf eine maximale Drehzahl begrenzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines Fahrerwunsches die Leerlaufregelung deaktiviert wird und eine Vorsteu ¬ erung der Drehzahl durchgeführt wird.

5. Systemsteuerung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.

Description:

Beschreibung

Verfahren zum Regeln einer Drehzahl im Leerlauf einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Drehzahl im Leerlauf einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbeg ¬ riff des Patentanspruchs 1.

Die Regelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine im Leerlauf muss verschiedenste Anforderungen erfüllen. Die Drehzahl einer Brennkraftmaschine wird in der Regel durch einen Luft ¬ pfad und einen Zündungspfad und/oder einen Kraftstoffpfad be- einflusst. Durch die Beeinflussung der verschiedenen Pfade wird mit einem Drehmomentmodell die Regelung der Drehzahl ge ¬ mäß einer Solldrehzahl und gemäß eines Solldrehmomentes, das von der Brennkraftmaschine abgegeben werden soll, durchge ¬ führt. Zur Einhaltung von Abgasgrenzwerten und zur Einhaltung einer relativ konstanten Drehzahl, auch bei einer sich än- dernden Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine, beispielsweise durch weitere Verbraucher wie z. B. eine Klimaanlage, ist eine präzise Abstimmung der einzelnen Pfade aufeinander erforderlich. Im Stand der Technik sind dazu eine Vielzahl von Strategien und Vorgehensweisen für den Normalbetrieb bekannt .

Die Leerlaufregelung wird aufgegeben, wenn bei einem Notfall ein Pfad, beispielsweise der Luftpfad ausfällt und ein Not ¬ lauf der Brennkraftmaschine aus Sicherheitsgründen durchge- führt wird. In einer NotlaufSituation wird in bekannten Systemen eine Vorsteuerung der Drehzahl durchgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine in einer NotlaufSituation bereitzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine relativ konstante Drehzahl der Brennkraftmaschine erhalten wird, die zu einem besseren Komfort für den Fahrer eines Kraftfahrzeuges führt. Zudem wird auch der Verbrauch der Brennkraftmaschine aufgrund der Regelung der Drehzahl re ¬ duziert .

In einer weiteren Ausführungsform wird eine weitere Reduzie- rung des Kraftstoffverbrauches erreicht, da in großen Berei ¬ chen der Drehzahlregelung im Leerlauf der Verbrennungsvorgang der Brennkraftmaschine mit einem optimierten Zündwinkel durchgeführt wird. Weiterhin wird eine Reduzierung der Drehzahl über einen Zündwinkeleingriff durch eine Spätverstellung erreicht.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Solldrehzahl für den Leerlauf in der NotlaufSituation einen festgelegten Wert über die Solldrehzahl im Leerlauf für den Normalbetrieb ange- hoben.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Leerlaufregelung im Notlauf bei einem defekten Luftpfad und insbesondere bei einer abgeschalteten Drosselklappe bei Auftreten eines Fahr- Wunsches deaktiviert.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch Einführung einer Regelung anstelle einer einfachen Vorsteuerung bei einer als defekt erkannten Dros- seiklappe in einer NotlaufSituation die Sicherheit zur Vermeidung eines Abwürgens der Brennkraftmaschine und zusätzlich

der Fahrkomfort für ein Kraftfahrzeug, das mit der Brenn ¬ kraftmaschine ausgerüstet ist, erhöht wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher er- läutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Systemsteuerung für die Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine und

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftma- schine.

Figur 1 zeigt eine Anordnung mit einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt 1, mit einer Drosselklappe 10 und einem Mo ¬ torblock 2, der einen Zylinder 20 und eine Kurbelwelle 23 aufweist. Ein Kolben 21 und eine Pleuelstange 22 sind dem Zy ¬ linder 20 zugeordnet. Die Pleuelstange 22 ist mit dem Kolben 21 und der Kurbelwelle 23 verbunden. Weiterhin ist ein Zylinderkopf 3 vorgesehen, dem ein Ventiltrieb mit mindestens ei ¬ nem Einlassventil 30, einem Auslassventil 31 und jeweils ei- nem dem Einlassventil 30 zugeordneten Ventilantrieb 32a, und einem dem Auslassventil 31 zugeordneten Ventilantrieb 32b. Die Ventilantriebe umfassen jeweils eine nicht dargestellte Nockenwelle mit einer übertragungseinrichtung, die die Nockenbewegung auf das Einlassventil 30 bzw. das Auslassventil 31 überträgt. Im Ansaugtrakt 1 ist ein Einspritzventil 11 eingebracht, das so angeordnet ist, dass der Kraftstoff in den Ansaugtrakt 1 eingespritzt wird. Das Einspritzventil 11 kann alternativ jedoch auch in dem Zylinderkopf 3 eingebracht sein und dort den Kraftstoff direkt in einen Innenraum des Zylinders 20 einspritzen. Es ist eine Zündkerze 34 in einer Ausnehmung des Zylinderkopfes 3 angebracht.

Die Brennkraftmaschine weist in der Regel mehrere Zylinder auf, wobei für eine verbesserte übersicht nur ein Zylinder in der Figur dargestellt ist. Das Auslassventil steht mit einem Abgastrakt 4 in Verbindung, in dem ein Katalysator 40 ange- ordnet ist. Die Kurbelwelle 23 ist über eine Kupplung 5 mit einem Getriebe 6 koppelbar. Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 7 für die Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Brennkraftmaschine eine Vielzahl von Sensoren aufweist, die verschiedene Messgrößen, beispielsweise N, MAF_MES, MAP, PV, THR_AV, TOIW, TCO erfassen und jeweils den Messwert der Mess ¬ größe ermitteln und der Steuereinrichtung 7 zur Verfügung stellen. Die Steuereinrichtung 7 ermittelt abhängig von mindestens einer Messgröße und abhängig von vorgegebenen Rege- lungs- und/oder Steuerverfahren ein oder mehrere Steuersigna- Ie zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind als Sensoren ein Pedalstellungsgeber 81, der eine Pedalstellung eines Fahrpedals 8 erfasst, ein Drosselklappenstellungsgeber 12, der einen öffnungsgrad der Drosselklappe erfasst, ein Luft ¬ massenmesser 13, der einen Luftmassenstrom erfasst und/oder ein Saugrohrdrucksensor 14, der den Saugrohrdruck in dem Ansaugtrakt 1 erfasst, vorgesehen. Zur Beeinflussung der Funktionsweise der Brennkraftmaschine werden Stellgeräte verwen- det, die einen Stellantrieb und ein Stellglied aufweisen. Der Stellantrieb kann als elektromotorischer, elektromagnetischer oder mechanischer Antrieb ausgebildet sein. Als Stellglieder werden beispielsweise die Drosselklappe 10, das Einspritzven ¬ til 11 und die Zündkerze 34 verwendet. Die Steuereinrichtung 7 weist auch eine Zündanlage auf, mit der die Zündkerze mit Spannung versorgt wird. Die Steuereinrichtung 7 ist mit den Antrieben der Stellglieder über Steuersignale verbunden. Weiterhin können den Stellantrieben überwachungssensoren zugeordnet sein, die eine korrekte Funktionsweise des Stellan- triebes und/oder des Stellgliedes, insbesondere der Drossel ¬ klappe 10 überwachen.

Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung in Form eines Blockschaltbildes einen schematischen Aufbau der Leer ¬ laufregelung. Das System zur Leerlaufregelung umfasst eine Leerlaufregeleinheit 100, die sowohl auf einen Zündungspfad 120 als auch auf einen Luftpfad 140 einwirken kann. Der Zündungspfad 120 umfasst die Zündkerze 34, die Zündungsanlage und die Zündzeitpunktregelung , die von der Steuereinrichtung 7 ausgeführt wird. Der Luftpfad 140 umfasst die Stellung der Drosselklappe 10 und die Einstellung der Drosselklappe 10 durch die Steuereinrichtung 7. Der Zündungspfad 120 und der Luftpfad 140 wirken auf die Brennkraftmaschine 180 ein. Zur Einstellung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 180 wird über einen Drehzahlmesser 200 die Drehzahl erfasst und an das Leerlaufregelsystem 100 der Steuereinrichtung 7 geleitet. Zu- dem überwacht die Steuereinrichtung 7 mit einer überwachungs ¬ funktion 130 eine korrekte Funktionsweise des Luftpfades 140 und des Zündungspfades 120. Erkennt die überwachungsfunktion 130 eine Fehlfunktion des Luftpfades 140, so wird ein ent ¬ sprechendes Fehlersignal an die Leerlaufregeleinheit 100 wei- tergegeben.

In einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine wird die Leer ¬ laufregelung in der Weise durchgeführt, dass die Drehzahl erfasst und mit einer Solldrehzahl verglichen wird. Erkennt die Leerlaufregeleinheit 100 ein Absinken der Drehzahl unter die Solldrehzahl, so wird durch eine entsprechende Drehmomentanforderung sowohl über den Luftpfad als auch über den Zündungspfad die Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine gestei ¬ gert. Gelingt es, den Drehzahlabfall abzufangen, so wird der Drehzahlgradient der Brennkraftmaschine positiv, was wiederum von der Leerlaufregeleinheit 100 über den Drehzahlmesser 200 erkannt wird. Daraufhin kann die Leerlaufregeleinheit 100 den Drehmomentsollwert sowohl für den Luftpfad als auch für den Zündungspfad reduzieren.

Fällt nun die Funktionsfähigkeit des Luftpfades, insbesondere die Drosselklappe 10 aus, was der Steuereinrichtung 7 bei-

spielsweise durch einen entsprechenden überwachungssensor ü- bermittelt wird, so geht die Leerlaufregelung in ein Notlauf ¬ programm über. Im Notlaufprogramm beeinflusst die Leerlaufre- geleinheit 100 die Drehzahl der Brennkraftmaschine nur durch die Einwirkung auf den Zündungspfad. Dabei wird insbesondere der Zündzeitpunkt der Zündung der Zündkerze 34 beeinflusst.

Figur 3 zeigt einen schematischen Programmablauf zur Erkennung und Durchführung einer Notlaufsteuerung der Leerlauf- drehzahl der Brennkraftmaschine.

Bei dem Programmpunkt 50 überwacht die Steuereinrichtung 7, ob der Luftpfad defekt ist. Wird ein defekter Luftpfad er ¬ kannt, so wird zu einem Programmpunkt 51 verzweigt. Beim Pro- grammpunkt 51 wird die Steuereinrichtung 7 in ein Notlaufpro ¬ gramm geschalten, bei der die Regelung nur über die Beeinflussung des Zündungspfades durchgeführt wird. Beim folgenden Programmpunkt 52 wird die aktuelle Leerlaufdrehzahl erfasst und mit einer Solleerlaufdrehzahl verglichen. Weicht bei Pro- grammpunkt 52 die erfasste Drehzahl der

Brennkraftmaschine 180 nicht von der Sollleerlaufdrehzahl ab, so wird bei Programmpunkt 53 die Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine beibehalten und wieder zu Programmpunkt 52 zurückverwiesen .

Ergibt die Abfrage bei Programmpunkt 52, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine von der Sollleerlaufdrehzahl abweicht, so wird zu Programmpunkt 54 verzweigt. Bei Programmpunkt 54 überprüft die Steuereinrichtung 7, ob die Drehzahl der Brenn- kraftmaschine größer als die Sollleerlaufdrehzahl ist. Ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine größer als die Sollleer ¬ laufdrehzahl, wird zu Programmpunkt 55 verzweigt. Bei Pro ¬ grammpunkt 55 reduziert die Steuereinrichtung 7 über die Leerlaufregeleinheit 100 die Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine, indem der Zündwinkel zu einem späteren

Zeitpunkt verstellt wird. Dabei wird der Zündwinkel um einen festgelegten Winkelbereich zu einem späteren Zeitpunkt ver-

stellt und anschließend wird zu Programmpunkt 52 zurückver ¬ zweigt .

Ergibt die Abfrage bei Programmpunkt 54, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht größer als die Sollleerlaufdreh- zahl ist, so wird zu Programmpunkt 56 verzweigt. Bei Pro ¬ grammpunkt 56 wird der Zündwinkel der Zündung zu einem frühe ¬ ren Zeitpunkt verstellt und dadurch eine größere Drehmomen ¬ tanforderung an den Motor abgegeben. Dabei wird der Zündwin- kel um einen festgelegten Winkel in Richtung früh verstellt. Anschießend wird zu Programmpunkt 52 zurückverzweigt.

In einer Weiterführung des Verfahrens wird nach dem Programmpunkt 55 und nach dem Programmpunkt 56 optional zu einem Pro- grammpunkt 56 verzweigt. Beim Programmpunkt 57 wird mit Hilfe des Pedalstellungsgebers 81 die Stellung des Fahrpedals (Gas ¬ pedal) dahingehend überwacht, ob ein Fahrwunsch vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird zu Programmpunkt 52 zurückver ¬ zweigt. Liegt jedoch ein Fahrwunsch vor, so wird die Leer- laufregelung abgebrochen und in eine Leerlaufsteuerung bei

Programmpunkt 58 übergeführt, bei der die Drehzahl der Brenn ¬ kraftmaschine mit Hilfe einer abgelegten Vorsteuerkurve in Abhängigkeit vom Fahrwunsch durch Beeinflussung des Zündwinkels vorgesteuert wird.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird für die Leerlaufregelung im Notlaufprogramm eine gegenüber der Leerlaufregelung im Normalbetrieb erhöhte Sollleerlaufdrehzahl verwendet. Die erhöhte Sollleerlaufdrehzahl unterscheidet sich beispielsweise von der Sollleerlaufdrehzahl im Normalbetrieb um 100 Umdrehungen pro Minute. Beispielsweise kann die Sollleerlaufdrehzahl im Normalbetrieb 800 Umdrehungen pro Minute und die Sollleerlaufdrehzahl im Notbetrieb 900 Umdrehungen pro Minute entsprechen. Dies bietet den Vorteil, dass im Falle einer Sicherheits-Schub-Abschaltung oder einer Notluftfahrt überdrehzahlen zugelassen werden können. Die Steuereinrichtung 7 ist mit einem Datenspeicher verbunden, in dem ent-

sprechende Werte für die Solleerlaufdrehzahl für den Normal ¬ betrieb und für den Notlauf abgelegt sind.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Drehzahllimitierung für die Leerlaufregelung im Notlaufbetrieb verwendet, wobei als Drehzahlgrenze beispielsweise 1500 Umdrehungen pro Minute verwendet werden. Dazu überwacht die Leerlaufregeleinheit 100 die Drehzahl der Brennkraftmaschine und begrenzt die Drehzahl durch eine Spätverstellung des Zündwinkels, wenn die Drehzahlgrenze überschritten wird.