DE2952088A1

DE2952088A1 - Vorrichtung zur reduzierung von motorschwingungen

Info

Publication number: DE2952088A1
Application number: DE19792952088
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen Burckhardt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1981-07-02
Also published as: FR2473116B1; IT1128710B; SE8009024L; IT8050422A0; FR2473116A1

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft - Daim 12 378/4

Stuttgart-Untertürkheim

Vorrichtung zur Reduzierung von Motorschwingungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Motorschwingungen, insbesondere bei Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem Regler, der an eine Einspritzpumpe angeschlossen ist.

Bekanntlich treten beim Betrieb von Brennkraftmaschinen an Kraftfahrzeugen zusätzlich zu stochastischen Störungen periodisch sich wiederholende Momenten- und Kräfteschwankungen im Frequenzbereich von 1 - 10 Hz auf. Ursache dieser periodischen Momenten- und Kräfteschwankungen sind Unregelmäßigkeiten des Verbrennungsablaufes in einzelnen Zylindern und daraus resultierende unterschiedliche Drehmomente sowie deren Verstärkung durch den Einspritzpumpenregler. Diese Momenten- und Kräfteschwankungen können sich auch durch Schwingungen im Regelkreis Fahrzeug-Fahrer ergeben. Solche periodischen Momenten- und Kräfteschwankungen rufen bei entsprechender Amplitude Schwingungen zwischen dem Motor und Fahrzeug hervor, die als sogenanntes "Schütteln" im Leerlauf oder "Teillastruckeln" im Fahrbetrieb bekannt sind und vom Fahrer unangenehm empfunden werden. Diese Schwingungen führen zu periodischen Lageänderungen der Brennkraftmaschine gegenüber dem Fahrzeug.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die derartige Motor- und/oder Fahrzeugschwingungen zumindest weitgehend reduziert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden durch eine Einrichtung periodische Lageänderungen der Einspritzbrennkraftmaschine hinsichtlich der Phase und Amplitude erfaßt und Signale abgeleitet, die gegenüber dem erfaßten Signal phasenverschoben und amplitudenkorrigiert sind. Die Amplitude der abgeleiteten Signale richtet sich dabei sowohl nach der Amplitude der Lageänderungen des Motors als auch nach der Größenordnung des zu korrigierenden Signals (Fahrpedalstellungssignal, Spritzversteller-Ansteuerungssignal).' Diese Signale werden mit einem für die Fahrpedalstellung repräsentativen Signal kombiniert und dem Regler zugeführt, wodurch der Verstellhebelwinkel geändert wird und die Zuführung des Brennstoffes über die dem Regler zugeordnete Pumpe auf solche Weise variiert wird, daß den Grundschwingungen der Brennkraftmaschine entgegengewirkt wird. Dadurch lassen sich Schwingungen der Brennkraftmaschine oder Schwingungen zwischen der Brennkraftmaschine und dem Fahrzeug reduzieren oder kompensieren.

Gemäß einer weiteren Abwandlung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Regler vorzugsweise ein elektronischer Regler bzw. Mikroprozessor ist, der abhängig von der erfaßten Lageänderung der Brennkraftmaschine einen Spritzversteller steuert, so daß Änderungen des Zündzeitpunktes kompensiert werden und die Einspritzpumpe die Brennkraftmaschine abhängig von Drehzahl und Lageänderung optimal speist.

Die Einrichtung zur Erfassung periodischer Lageänderung der Brennkraftmaschine und die Einrichtung zur Phasen- und Amplitudenkorrektur können elektronischen oder mechanischen Aufbau haben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer elektrisch arbeitenden erfindungsgemäßen Vorrichtung,

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Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 3 eine mechanisch arbeitende Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 4 die Vorrichtung der Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV gesehen und teilweise geschnitten.

In Fig. 1 ist der Grundaufbau einer Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen von Brennkraftmaschinen dargestellt, über ein übliches Gestänge 1 wird ein der Fahrpedalstellung entsprechendes Signal FP in ein für den Verstellhebelwinkel eines nachfolgenden Reglers 2 repräsentatives Signal VH umgesetzt. Bekannt licherweise wird das Signal VH dem Regler 2 zugeführt, der eine Einspritzpumpe 3 steuert, durch welche der Kraftstoff in geregelter Weise der Brennkraftmaschine 4 zugeführt wird. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 4 ist mit η bezeichnet. Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung 5 zur Erfassung periodischer Lageänderungen der Brennkraftmaschine vorgesehen, die als für die Lageänderung repräsentativen Signal einen Wert Δ ¹C erzeugt, welcher einem Tiefpaßfilter 6 zugeführt wird. Das Tiefpaßfilter 6 filtert die Grundschwingung aus und führt diese Grundschwingung einer Einrichtung 7 zur Phasen- und Amplitudenkorrektur zu. Die Einrichtung 7 hat den Zweck, die Phase der periodischen Schwingung der Brennkraf^maschine 4 zu erfassen und zu korrigieren. Zur vollständigen Kompensation der Schwingung der Brennkraftmaschine 4 ist es erforderlich, einen korrigierten und der Schwingungsamplitude entsprechenden Ausgangswert A zu erzeugen, welcher mit dem Signal VH kombiniert wird. Im optimalen Falle entspricht das Korrektursignal A einem Wert, der der Schwingung der Brennkraftmaschine 4 exakt entgegenwirkt und in seiner Amplitude der Schwingungsamplitude entspricht, so daß der Regler 2 so angesteuert wird, daß die Schwingungen der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs unterdrückt oder zumindest abgeschwächt werden. .

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In Fig. 2 ist eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausfuhrungsform der Vorrichtung dargestellt. Gegenüber Fig. 1 gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung weist einen elektronischen Regler 2 auf, welcher ein für einen Regelwert repräsentatives Signal RW an die Einspritz pumpe 3 anlegt. Der elektronische Regler 2, beispielsweise ein Mikroprozessor, empfängt das für die Lageänderung der Brennkraftmaschine 4 repräsentative Signal Δ «6 an einem Eingang, sowie ein für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 4 repräsentatives Signal η an einem weiten Eingang. Außerdem empfängt der Regler 2 ein für die Fahrpedalstellung repräsentatives Signal FP. Die Einspritzpumpe 3 ist auch an den Spritzversteller 10 angeschlossen, der z.B. mit der halben Drehzahl der Motorkurbelwelle umläuft. Der Spritzversteller 10 dient in bekannter Weise der Kompensation von Änderungen des Zündzeitpunktes, abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und erhält zusätzlich ein von der LageänderungΔ «C der Brennkraftmaschine 4 abhängiges und vom Regler 2 erzeugtes Signal^?. Der Spritzversteller 10 dient damit als Stellglied des Reglers 2, so daß dieser somit die Einspritzpumpe 3, abhängig von der Drehzahl η und der Lageänderung Δ ί- der Brennkraftmaschine 4 in der unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläuterten Weise steuert, wobei die Phasen- und Amplitudenkorrektur im Regler 2 vorgenommen wird. Im Gegensatz zu Fig. 1 werden von dem Spritzversteller 10 auch Änderungen der Zündzeitpunkte kompensiert, und zwar unter Berücksichtigung der jeweiligen Drehzahl und Lageänderung der Brennkraftmaschine 4. Entsprechend Fig. 1 kann zwischen der Brennkraftmaschine 4 und dem Regler 1 ein Tiefpaßfilter 6 vorgesehen sein, um die Grundschwingung der Brennkraftmaschine 4 herauszufiltern.

Mit den vorstehend erläuterten Aus führungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, eine Momentenspitze der Brennkraftmaschine 4 durch die Lageänderung^) Ji zu erkennen und nach entsprechender Reduzierung der Einspritzmenge über die Einheit 10 und die Einspritzpumpe 3 auszuregeln.

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Im folgenden wird eine mechanische Ausführungsform der erfindungsgemäBen Vorrichtung beschrieben, die bei serienmäßigen, mechanischen Reglern zur Rückmeldung der Lage der Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann. Das Blockschaltbild dieser mechanischen Ausführung entspricht Fig. 1.

Die Änderung der Lage der Brennkraftmaschine wird gemäß Fig. 3 beispielsweise am ölfilter einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine erfaßt und relativ zum Fahrgestell, beispielsweise relativ zu der den Motorraum abschließenden Stirnwand vor dem Fahrgastraum festgestellt. Das geschieht gemäß Fig. 3 dadurch, daß an einer dem nicht gezeigten ölfilter zugeordneten Lasche 11 ein schwenkbar gelagerter und in seiner Länge verstellbarer Hebel 12 angreift, der seinerseits wieder an einem Hebelarm 13 angelenkt ist, der wiederum fest mit einem weiteren Hebelarm 14 verbunden ist. Der Hebelarm 14 steht drehfest mit der in den Fig. 3 und 4 nur schematisch angedeuteten Längswelle 15 des Reguliergestänges für die Einspritzpumpe in Verbindung und weist an seinem freien Ende 14a einen Längsschlitz 16 auf, in dem Kugelzapfen 17 angebracht ist, auf den die die Lenkmuffe des vom Fahrpedal kommenden Bedienungsgestänges aufhängbar ist. über dieses nicht näher gezeigten Gestänge kann daher der Hebel 14 in Richtung der strichpunktierten Wirkungsachse gemäß den Pfeilen 18 vom Fahrer aus in seiner Lage beeinflußt werden. Die Einspritzpumpe gibt entsprechend Kraftstoff an den nicht gezeigten Motor ab.

Wie Fig. 4 im einzelnen zu entnehmen ist, besteht der Hebel 14 aus den beiden starr miteinander verbundenen Teilhebeln 14a und 14b, wobei an den Hebelteil 14a das vom Fahrpedal kommende Gestänge am Kugelzapfen 17 angreift. Dieser Hebelteil 14a ist fest auf einem Bolzen 19 angeschweißt und steht daher drehfest mit dem ebenfalls fest mit dem Bolzen 19 verbundenen H^ebelteil 14b in Verbindung, der dann fest nit der Längswelle 15 des nicht näher gezeigten Reguliergestänges für die Einspritzpumpe verbunden ist. Die Verbindungsart zwischen dem Hebelteil 14b und der Längswelle 15 ist bekannt und braucht, da sie nicht Teil der Erfindung ist, nicht näher erläutert zu werden. Festzuhalten ist hier nur, daß eine drehfeste Verbindung zwischen dem Hebelteil 14b und damit auch

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zwischen dem Hebel 14s mit der Längswelle 15 besteht.

Fest auf den Bolzen 19 aufgeklemmt ist der an einer Seite mit einem Klemmschlitz 20 versehenen Hebel 13 dadurch, daß durch den Schlitz 20 eine Klemmschraube geführt ist. Der Hebel 13 ist daher in der dargestellten Lage fest mit dem Bolzen 19 und damit auch mit den Hebeln 14a und 14b verbunden. Er ist um den Winkel«6 gegenüber der Wirkungslinie der Hebel 14a und 14b verschwenkt. Dieser Winkel et läßt sich einstellen, wenn die Klemmschraube 21 gelöst wird. Einstellen lassen sich ferner die Entfernungen I₁ und 1- zwischen der Achse des Bolzens 19 und den Achsen des Kugelzapfens 17 bzw. des Kugelzapfens 22, der ebenfalls über die Klemmscheibe 23 und nicht näher gezeigte Klemmverschraubungen in seiner Lage innerhalb des Längsschlitzes 24 einstellbar ist. Durch Einstellung des Winkels <L und der beiden Schenkellängen 1. und 1_ der Hebel 14a und 13 lassen sich Amplitudenverhältnisse und Phase einstellen, welche die Schwingungen des nicht gezeigten Motoraggregates und des damit fest verbundenen ölfilters über die Lasche 11 und die Stange 12 auf die Längswelle 15 ausüben. Diese mechanische Einrichtung erlaubt daher ebenfalls eine Wirkungsweise, wie sie anhand der Fig. 1 oder 2 beschrieben und auf elektronische Weise gelöst wurde.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen, insbesondere bei Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem Regler, der an eine Einspritzpumpe angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5) zur Erfassung periodischer Lageänderungen der Einspritzbrennkraftmaschine, und durch eine Regeleinrichtung (2, 7)zur Phasen- und Amplitudenkorrektur.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen der Einrichtung (5) zur Erfassung periodischer Lageänderungen und der Einrichtung (7) zur Phasen- und Amplitudenkorrektur ein Tiefpaßfilter (6) zur Ausfilterung der Grundschwingungen angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5) zur Messung der Lageänderung der Einspritzbrennkraftmaschine (4) ein Induktivsensor ist.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Regler (2) und der Einspritzpumpe (3) eine Einheit zur Verstellung der Einspritzmenge vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (2) unter Verwendung eines Mikroprozessors realisiert ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5) zur Erfassung periodischer Lageänderungen ein mechanisches, mit der Einspritzbrennkraftmaschine verbundenes Gestänge (12) ist, und daß die Regeleinrichtung (2, 7) als eine mit der Längswelle (15) des Reguliergestänges der Einspritzpumpe verbundene Hebelanordnung (13, 14) ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hebel (14) der Hebelanordnung (14) drehfest mit der Längswelle (15) verbunden ist und der andere Hebel (13) unter einem einstellbaren Winkel (<£) an diesem gelagert und mit dem Gestänge (12) verbunden ist, das an der Einspritzbrennkraftmaschine angebracht ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die wirks
stellbar ist.

daß die wirksame Länge (I₁/ I₂) der Hebelarme (13, 14) ein-
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hebel (13, 14) mit Längsschlitzen (16, 24) und mit darin verstellbar angeordneten Anlenk-Kugelzapfen (17, 22) für das vom Fahrpedal kommende Gestänge (18) bzw. für das mit dem Motor
verbundene Gestänge (12) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß das Gestänge (12) am Ölfilter der Brennkraftmaschine angelenkt ist.

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