Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor

Abstract

 Eine Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor mit Einspritzpumpe im Schubbetrieb eines Kraftfahrzeugs umfasst ein in Abhängigkeit von dem Drehzahlabfall des Verbrennungsmotors gesteuertes Magnetventil zum Ab- und Wiedereinschalten der Kraftstoffzufuhr. Um die Abschaltschwelle und Wiedereinschaltschwelle der Kraftstoffzufuhr mit geringem Aufwand und trotzdem grosser Kraftstoffersparnis an die Charakteristik des Verbrennungsmotors anzupassen, ist das Magnetventil mit einem Ausgang eines für den gleichen Verbrennungsmotor vorgesehenen Leerlaufreglers verbunden, dessen Zeitverhalten zumindest einen Differentialanteil neben dem Proportionalanteil, möglichst aber einen Proportional-, Integral- und Differentialanteil aufweist. Die Abstimmung der Zeitanteile an das dynamische Verhalten des Verbrennungsmotors ist dabei die gleiche wie für die Leerlaufdrehzahlregelung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor insbesondere mit Einspritzpumpe im Schubbetrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Abhängigkeit von dem Drehzahlabfall des Verbrennungs motors gesteuerten Abschaltorgan, insbesondere Magnetventil zum Ab- und Wiedereinschalten der Kraftstoffzufuhr.

[0002] Derartige bekannte Einrichtungen stellen die Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor ab, wenn ein in Abhängigkeit von dem Fahrpedal (Gaspedal) gesteuerter Leerlaufkontakl bei schiebendem Fahrzeug betätigt ist und dabei die Drehzahl des Motors eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Dadurch wird eine Kraftstoffeinsparung erzielt, da der Verbrennungsmotor bei schiebendem Fahrzeug keine Arbeit zu erzeugen hat, sondern eher ein Bremsmoment auf das Fahrzeug ausüben soll.

[0003] Bei einer niedrigeren Drehzahl als die voranstehend genannte Abschaltschwelle liegt eine Wiedereinschaltschwelle. Bei Unterschreiten der Wiedereinschaltsohwelle wird der Verbrennungsmotor erneut mit Kraftstoff versorgt, um zu vermeiden, daß der Motor wegen mangeldem zündfähigen Gemisch bei weiterem Drehzahlabfall bis unterhalb der Leerlaufdrehzahl abstirbt. Die.Wiedereinschaltschwelle liegt in jedem Fall höher als die Leerlaufdrehzahl, da infolge des Totzeit-Verhaltens der Verbrennungsmaschine diese erst einige Zeit nach Einspeisung eines zündfähigem Gemischs Leistung erzeugt. - Die erwünschte Kraftstoffersparnis ist nun um so größer,je niedriger die Wiedereinschaltschwelle liegt, d.h. je dichter die Wiedereinschalt-Drehzahl an die Leerlaufdrehzahl herangerückt werden kann.

[0004] Die Differenz zwischen der Leerlaufdrehzahl und der bei den bekannten Einrichtungen zur Schubschaltung einzuhaltenden Wiedereinschaltschwelle ist um so geringer, je langsamer die Drehzahl im Schubbetrieb abfällt. Um die Wiedereinschalt-Drehzahl in zulässiger Weise möglichst dicht an die Leerlaufdrehzahlleranzurücken, gehört eine sogenannte adaptive Schubabschaltung zum Stand der Technik, welche die Geschwindigkeit des Drehzahlabfalls berücksichtigt. Dies kann durch einen Differentialanteil des Zeitverhaltens in einem Übertragungsglied zwischen dem Drehzahlgeber und dem Stellglied verwirklicht werden, welches den Kraftstoff zu-und abschaltet. Dieses Zeitglied muß auf die Charakteristik des Verbrennungsmotors abgestimmt werden, um einerseits eine optimale Herabsetzung der Wiedereinschaltschwelle in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Drehzahlabfalls zu erreichen, andererseits aber sicherzustellen, daß auch bei ungünstigen Toleranzgrenzen von Wiedereinschalt-Drehzahl und Leerlaufdrehzahl ein Sicherheitsabstand bestehen bleibt, d. h. die Leerlaufdrehzahl in keinem Fall unterschritten wird. - Diese Einrichtung ist insbesondere wegen des differenzierenden Zeitglieds und dessen Einstellung verhältnismäßig aufwendig. Trotzdem wird noch überflüssiger Kraftstoff verbraucht, da die Einrichtung in jedem Fall bei einer Drehzahl in einem Sicherheitsabstand zu der Leerlaufdrehzahl die Kraftstoffzufuhr wieder einschaltet.

[0005] Zur Kraftstoffeinsparung sind weiterhin Leerlaufregler bekannt, die bei nicht betätigtem Fahrpedal ein elektromagnetisches Stellglied betätigen, um einen Schieber in einem Steuerschlitz eines Bypasses zu einer Drosselklappe zu betätigen. Dieser Leerlaufregler bewirkt, daß eine vorgegebene, möglichst niedrige Leerlaufdrehzahl, bei der die Verbrennungsmaschine noch gleichmäßig ("rund") läuft, unabhängig von Strögrößen wie Temperaturen des Verbrennungsmotors und der Ansaugluft gehalten wird. Diese bekannten Leerlaufregler sind zur optimalen Regelung des Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens als PID-Regler mit proportionalen integralen und differentialen Zeitanteil aufgebaut. Die Anteile des Zeitverhaltens müssen dabei auf das dynamische Verhalten des Verbrennungsmotors abgestimmt werden. - Der Leerlaufregler bewirkt eine Kraftstoffersparnis im Leerlaufbetrieb, also insbesondere im Stadtzzyklus. Er bewirkt aber keine gänzliche Abschaltung der Kraftstoffzufuhr, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors unter eine vorgegebene Abschalt-Drehzahl fällt.

[0006] Zu der vorliegenden Erfindung ehört die Aufgabe, eine Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor derart weiter zu verbessern, daß bei Herabsetzung des Aufwands für die Abschaltungseinrichung die Kraftstoffersparnis verbessert wird, indem der Abstand zwischen der Wiedereinschalt-Drehzahl und der Leerlauf-Drehzahl durch Ausnutzen des Abfangverhaltens des Leerlaufreglers minimiert wird. Darüber hinaus sollen aufwendige Einstellarbeiten bei einer Abstimmung der Einrichtung auf das dynamische Verhalten des Verbrennungsmotors eingespart werden.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

[0008] Erfindungsgemäß wird also in verblüffend einfacher Weise der Leerlaufregler zugleich zur Schubabschltung eingesetzt, indem ein zweiter Ausgang des Leerlaufreglers mit dem die Kraftstoffzufuhr ein- oder ausschaltenden Abschaltorgan (Magnetventil) verbunden ist, während ein erster Ausgang des Leerlaufreglers in üblicher Weise mit einem Schieber in einem Steuerschlitz des Bypasses zu einer Drosselklappe verbunden ist. Durch Verwendung eines Leerlaufreglers mit einem Differentialanteil des Zeitverhaltens wird zugleich in überraschend einfacher Weise die Schubabschaltung an das dynamische Verhalten des Verbrennungsmotors angepaßt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß sowohl für die Schubabschaltung als auvh für die Drehzahlregelung von dem gleichen Zeitverhalten des Verbrennungsmotors als Regelstrecke ausgegangen werden kann, obwohl die Stellgrößen an verschiedenen Stellen eingreifen.

[0009] Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung, abgesehen von dem geringen Zusatzaufwand für die Schubabschaltung, wenn für ein Kraftfahrzeug eine Leerlaufregelung vorgesehen ist und von der Einsparung einer gesonderten Einjustierung der Schubabschaltung, daß zwischen dem Regelbereich der Schubabschaltung und dem Regelbereich der Leerlaufdrehzahl kein Toleranzabstand oder Toleranzband der Drehzahl eingehalten werden muß. Die Kraftstoffersparnis läßt sich dadurch optimieren.

[0010] In besonders vorteilhafter Weise werden Leerlaufdrehzahl-Regler eingesetzt, die nach Anspruch 2 ein PID-Verhalte: aufweisen und die nach Anspruch 3 in konventioneller Weise den Durchfluß in einem Bypaß zu der Drosselklappe steuern.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr in Kombination mit einem Leerlaufdrehzahl-Regler wird im folgenden anhand eines vereinfachten Blockschaltbilds beschrieben:

In der Zeichnung ist allgemein mit 1 ein Leerlaufregler bezeichnet, dessen erster Ausgang über eine Leitung 2 mit einem elektromagnetischem Stellglied 3 in Verbindung steht. Das elektromagnetische Stellglied verstellt einen Schieber 4 in einem Steuerschlitz 5 eines Bypasses 6, der eine Drosselklappe 7 in einem Ansaugrohr 8 überbrückt.

[0012] Der Leerlaufregler weist einen durch einen Leerlaufkontrakt 9 umschaltbaren Sollwertgeber 10 für die Führungsgröße w der Drehzahl auf. Die Führungsgröße wird an einer Vergleichsstelle 11 mit einer von einem Drehzahlgeber 12 abgegebenen Regelgröße x verglichen, und es wird die Regelabweichung x_w gebildet. Der Leerlaufkontrakt steht mit dem Gemischerzeuger, bzw. dem Fahrpedal in Verbindung, um die Leerlaufstellung anzuzeigen. Er schaltet die Führungsgröße in üblicher Weise in Abhängigkeit davon um, ob das Fahrpedal betätigt wird oder nicht.

[0013] Von der Vergleichstelle 11 führt der Signalfluß weiter zu einem Verstärker mit Zeitglied 13, welches PID-Verhalte aufweist. Das Zeitglied ist an das dynamische Verhalten der Verbrennungsmaschine in üblicher Weise angepaßt, die geregelt werden soll.

[0014] Ein zweiter Ausgang des Reglers ist über eine Leitung 14 mit einem Magnetventil 15 verbunden, welches in eine Kraftstoffleitung 16 eingeschaltet ist.

[0015] Der in der Schaltungsanordnung verwendete Leerlaufregler arbeitet in konventioneller Weise. Gleichzeitig wird der Leerlaufregler 1 aber auch zur Schubabschaltung durch Betätigung des Magnetventils 15 wirksam. Durch den Leerlaufregler wird die Kraftstoffzufuhr jedesmal dann selbsttätig eingeschaltet, wenn er in sonst üblicher Weise den Schieber in dem Steuerschlitz zur Erhöhung der Leerlaufdrehzahl verändert. Dies geschieht infolge des Differentialanteils des Zeitglieds bei Stellendrehzahlabfall bereits bei Unterschreiten einer verhältnismäßig hohen Drehzahlschwelle,während bei langsamen Ausrollen die Kraftstoffzufuhr bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl abgestellt bleibt.

[0016] Durch die Verwendung eines üblichen Leerlaufreglers wird also zugleich eine adaptive Schubabschaltung bewirkt, deren Schaltschwellen optimal an diejenigen der Leerlaufregelung herangerückt sind, da sie mit diesen unter Vermeidung eines sonst erforderlichen Sicherheitsabstands übereinstimmen.

Ansprüche

1. Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor insbesondere mit Einspritzpumpe im Schubbetrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Abhängigkeit von dem Drehzahlabfall des Verbrennungsmotors gesteuerten Abschaltorgan, insbesondere Magnetventil, zum Ab- und Wiedereinschalten der Kraftsoffzufuhr,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Magnetventil (15) mit einem Ausgang (Leitung 14) eines Leerlaufreglers (1) verbunden ist, dessen Zeitverhalten einen Differentialanteil aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
die Verwendung eines auf die Charakteristik des Verbrennungsmotors abgestimmten Leerlaufreglers (1) mit Proportional-, Integral- und Differentialanteil (Zeitglied 13) seines Zeitverhaltens.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Ausgang (Leitung 2) des Leerlaufreglers ein elektromagnetisches Stellglied (3) verbunden ist, welches einen Schieber (4) in einem Steuerschlitz (5) eines Bypasses (6) zu einer Drosselklappe (7) verstellt.

Zeichnung