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Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren, dessen Antriebsleistung über ein Getriebe auf eine Ausgangswelle übertragen wird, und insbesondere auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, bei der eine Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis einer Gangstellung gesteuert wird.
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In Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungen für Verbrennungsmotoren gemäß dem Stand der Technik wurden der Druck innerhalb eines Lufteinlassrohrs und eine Drosselventilöffnung als Parameter zum Bestimmen einer Basiseinspritzmenge von Kraftstoff verwendet; ferner wurde dazu eine Gangstellung eines Getriebes erfasst und die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Gangstellung zu der Zeit gesteuert, um eine geeignete Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Betriebszustand des Motors zu erhalten. Als Verfahren zum Bestimmen dieser Gangstellung sind ein Verfahren, in dem ein bekannter Gangstellungssensor verwendet wird, und ein Verfahren bekannt, in dem die Gangstellung aus Ausgangssignalen eines Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensors und eines Motorgeschwindigkeitssensors abgeleitet wird.
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Da jedoch Gangstellungssensoren einen die Batteriespannung teilenden Spannungsteiler umfassen, die durch Gangwechsel geschaltet werden, schwankt die Gangstellungssensorspannung häufig bei Schwankungen der Batteriespannung und bei Lastschwankungen zu Zeiten einer plötzlichen Beschleunigung usw., und dies war eine Ursache fehlerhafter Bestimmung der Gangstellung. Insbesondere gab es das Problem, dass in hohen Gängen fehlerhafte Bestimmungen leicht auftreten, da der Spannungsbereich pro Gang schmal ist. Bei den Verfahren, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensor und einen Motorgeschwindigkeitssensor verwenden, gab es andererseits, obwohl es Verfahren der in
JP-A-2004-100590 beschriebenen Art gibt, bei denen die Gangstellung durch das Verhältnis der Motorgeschwindigkeit zu der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschieden wird, das mit einem vorbestimmten Bezugsgrad eines Gangverhältnisses verglichen wird, das Problem, dass eine Verzögerung in der Unterscheidung der Gangstellung auftritt, da die Gangstellung durch Filtern von Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulszählinformation von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensor abgeleitet wird.
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DE 195 48 799 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Drehmomentübertragunssystems, wie zum Beispiel einer Kupplung, zwischen einer Schaltkulisse und einem Motor. Dabei überwachen Sensoren die Position des Schalthebels. Andere Sensoren überwachen ein getriebeseitiges Stellmittel. Wenn einer der Sensoren ausfällt, werden Notlaufeigenschaften gewährleistet, indem der noch funktionierende Sensor zur Steuerung des Drehmomentübertragungssystems herangezogen wird.
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DE 199 02 939 A1 betrifft ein Verfahren zum Ersetzen eines fehlerhaften Sensorsignals unter Verwendung von Sensorredundanzen.
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DE 197 32 924 A1 ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit, wie einem Motor, mit einem automatisierten Drehmomentübertragunssystem und einem Getriebe mit einer Vorrichtung zur Ansteuerung des automatisierten Drehmomentübertragungssystems.
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Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, diese Probleme zu lösen und eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren bereitzustellen, bei der ohne einen besonders leistungsfähigen Gangstellungssensor oder Hinzufügen einer Funktion zum Unterdrücken von Batteriespannungsschwankungen die Ermittlung der Gangstellung verbessert und Verzögerungen bei der Unterscheidung/Aktualisierung der Gangstellung verringert werden.
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Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren anzugeben, mit der es möglich ist, den Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzung optimal für den aktuellen Gang zu steuern.
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Diese Ziele werden erreicht mit der in Anspruch 1 beschriebenen Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Mit einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren gemäß der Erfindung ist es ohne den Einsatz eines besonders leistungsfähigen Gangstellungssensors oder Hinzufügen einer Funktion zum Unterdrücken von Schwankungen der Batteriespannung möglich, Verzögerungen bei der Aktualisierung der Gangstellung und fehlerhafte Bestimmungen zu verringern.
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Da selbst bei einem Versagen des Gangstellungssensors der Gang unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensors und des Motorgeschwindigkeitssensors mit einem gleichen System bestimmt werden kann, ist es ferner möglich, genauere Ganginformation über einen breiteren Bereich zu erhalten. Selbst bei einer Beschleunigung oder einer Abbremsung unmittelbar nach einem Gangwechsel oder wenn während einer Fahrt der Gangstellungssensor versagt, ist es möglich, den Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzung optimal für den aktuellen Gang zu steuern, wodurch das Fahrverhalten verbessert und Abgasemissionen verringert werden.
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1 ist ein Blockdiagramm von Gangstellungsbestimmung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Flussdiagramm der Gangstellungsbestimmung in der ersten bevorzugten Ausführungsform;
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3 ist eine Gangstellungssensorcharakteristik in der ersten bevorzugten Ausführungsform;
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4 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von Gangstellungsbestimmung in der ersten bevorzugten Ausführungsform;
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5 ist eine Systemansicht einer Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors;
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6 ist ein Blockdiagramm von Gangstellungsbestimmung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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7 ist ein Flussdiagramm von Gangstellungsbestimmung in der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
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8 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von Gangstellungsbestimmung in der zweiten bevorzugten Ausführungsform; und
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9 ist ein Flussdiagramm von Gangstellungsbestimmung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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1 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Gangstellungssensor des oben erwähnten konventionellen Typs, der als Spannungsteiler für die Batteriespannung ausgebildet ist und der durch Gangwechsel geschaltet wird. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensor, der an einem rotierenden Element montiert ist, wie etwa einem Getriebe, das in Verbindung mit der Kurbelwelle eines Motors rotiert, und 3 einen Motorgeschwindigkeitssensor, der z. B. einen Kurbelwinkel erfasst.
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Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Gangstellungsbestimmungsverarbeitungsteil der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, und dieser ist zusammengesetzt aus einem ersten Gangstellungskalkulationsmittel 5, das das Ausgangssignal des Gangstellungssensors 1 empfängt, einem zweiten Gangstellungskalkulationsmittel 6, das die Ausgangssignale des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensors 2 und des Motorgeschwindigkeitssensors 3 empfängt, und einem Gangstellungsauswahlmittel 7, bestehend aus einer Logikproduktschaltung (AND). Das erste Gangstellungskalkulationsmittel 5 hat in einer Speichertabelle Gangstellungen entsprechende Spannungsbereiche vorgegeben, und bestimmt aus Spannungswerten zwischen 0 und 5 V, die von dem Gangstellungssensor 1 geliefert werden, sequenziell bis zu 6 Gänge, wie z. B. den 0-ten, wenn die Spannung 3,6 bis 4,8 V ist, den 1-ten, wenn sie 2,8 bis 3,6 V ist, den 2-ten, wenn sie 2,2 bis 2,8 V ist usw.
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2 zeigt ein Gangstellungsbestimmungsflussdiagramm der in 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung. Zuerst werden Gangstellungssensordaten, die von dem Gangstellungssensor 1 geliefert werden, durch das erste Gangstellungskalkulationsmittel 5 bearbeitet, und es wird eine Gangstellung bestimmt (Schritt S1). Wenn der voreingestellte Spannungswertbereich für eine Zeit gehalten wurde, die für den jeweiligen Gang voreingestellt ist, z. B. 500 ms für den 0-ten Gang und 50 ms für die 1-ten bis 6-ten Gänge, wird in diesem Fall bestimmt, dass die Gangstellung ermittelt wurde und Gangstellungsinformation GP1 wird aktualisiert.
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Wie in 3 gezeigt, wird hier, wenn ein Gangwechsel ausgeführt wird, z. B. vom 3-ten Gang zum 4-ten Gang, ein ausgerückter Zustand für einen Moment konstruktionsbedingt eingenommen, bevor der 4-te Gang einlegt ist. Folglich erfasst der Gangstellungssensor zeitweilig, für 100 ms bis 300 ms, den Bestimmungsspannungswert des 0-ten Gangs. Angesichts dessen wird nur für den 0. Gang die Bestimmungszeit auf eine längere Zeit als diese Ausrückzeit gesetzt, sodass wenn ein Gangwechsel von dem 3. zu dem 4. durchgeführt wird, 3. → 0. → 4. nicht erfasst wird, sondern stattdessen 3. → 4. erkannt wird. Für die anderen Gänge, 1. bis 6., wird die Bestimmungszeit auf eine Zeit derart gesetzt, dass es keine fehlerhafte Bestimmung wegen Rauschen und dergleichen gibt, so dass die Bestimmung sofort durchgeführt werden kann.
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Unterdessen werden die Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensor 2 erfasst wird, und die Motorgeschwindigkeit, die durch den Motorgeschwindigkeitssensor 3 erfasst wird, durch das zweite Gangstellungskalkulationsmittel 6 bearbeitet, und es wird eine Gangstellung bestimmt (Schritt S2).
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D. h. von der Impulszählung, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensor 2 erhalten wird, und einer vorbestimmten Zahl von Umdrehungen, die durch den Motorgeschwindigkeitssensor 3 erhalten wird, wird z. B. die Zahl von Impulsen pro Umdrehung des Motors gezählt und dann eine Tiefpassfilteroperation für jede Umdrehung ausgeführt. Aus dem Ergebnis dieser Berechnung wird eine Gangstellung auf der Basis von voreingestellten Bestimmungswerten bestimmt und Gangstellungsinformation GP2 wird aktualisiert.
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Dazu wird als Tiefpassfilteroperation die folgende Operation durchgeführt. P1 = P1old + ((P – Pold) × K1 – P1old)/K2 P2 = P2old + (P1 – P2old)/K2
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Dabei ist P: die aktuelle Impulszählung, ist Pold: die vorherige Impulszählung; sind K1 bis K3: Filterkoeffizienten und ist P2: ein berechneter Gangstellungsbestimmungswert.
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Durch diese Kalkulation wird, wenn z. B. P2 ≤ 50 ist, der 0. Gang bestimmt; wenn 50 < P2 ≤ 60 ist, der 1.; wenn 60 < P2 ≤ 70 ist, der 2.; usw. bis zum 6. Gang.
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Daten hoher Stabilität werden als Filterkoeffizienten K1 bis K3 und als Bestimmungswert zum Bestimmen des Operationsergebnisses P2 gesetzt, wobei Motorgeschwindigkeits- und Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsspezifikationen berücksichtigt werden.
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Und durch des Gangstellungsauswahlmittel 7 werden die Gangstellungsinformation GP1, die durch das erste Gangstellungskalkulationsmittel 5 bestimmt wird, und die Gangstellungsinformation GP2, die durch das zweite Gangstellungskalkulationsmittel 6 bestimmt wird, verglichen (Schritt S3). Wenn die zwei übereinstimmen, wird die Gangstellungsinformation, die in der Steuervorrichtung verwendet wird, aktualisiert, wobei das Ergebnis des ersten Gangstellungskalkulationsmittels 5 als eine neue Gangstellung ausgegeben wird (Schritt S4). Wenn sie nicht übereinstimmen, wird die Gangstellungsinformation von dem vorherigen Mal behalten.
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4 zeigt ein Zeitsteuerungsdiagramm zum Aktualisieren von Gangstellungsinformation in diesem System. Wenn z. B. der Gangstellungssensor 1 eine fehlerhafte Bestimmung durchführt und die Gangstellungsinformation GP1 von dem ersten Gangstellungskalkulationsmittel 5 eine Gangstellung zeigt, die sich von der tatsächlichen Gangstellung unterscheidet (z. B. 2., wenn es tatsächlich der 3. ist), wird die Gangstellungsinformation GP nicht aktualisiert, da die Gangstellung des zweiten Gangstellungskalkulationsmittels 6 unverändert ist. Zum Zeitpunkt eines Gangwechsels wird die Gangstellungsinformation GP basierend auf Gangwechseln von sowohl dem ersten Gangstellungskalkulationsmittel 5 als auch dem zweiten Gangstellungskalkulationsmittel 6 aktualisiert.
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5 ist eine Systemansicht einer Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors. In 5 kalkuliert auf der Basis von Gangstellungsinformation GP, die von dem oben beschriebenen System bestimmt wird, und anderen Sensoren 8, z. B. einem Wassertemperatursensor, einem Einlasslufttemperatursensor und einem Einlassluftdrucksensor und dergleichen, ein Zündzeitpunktsteuerungsteil 9 eine optimale Zündzeitpunktsteuerung entsprechend den vorliegenden Bedingungen und bewirkt Zündungen mit Hilfe einer Zündspule 12. In ähnlicher Weise kalkuliert ein Kraftstoffeinspritzsteuerteil 10 eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge und Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteuerung und bewirkt Kraftstoffeinspritzungen über Injektoren 13. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Steuereinheit eines Verbrennungsmotors, die aus dem oben beschriebenen Gangstellungsbestimmungsteil 4, dem Zündzeitpunktsteuerteil 9 und dem Kraftstoffeinspritzsteuerteil 10 zusammengesetzt ist. Durch Anwendung dieser Konstruktion wird das Problem fehlerhafter Bestimmung gelöst, an dem der Gangstellungssensor 1 gelitten hat.
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6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für Verbrennungsmotoren gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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In 6 wurden Teilen, die die gleichen oder äquivalente Teile wie in 1 sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen. Die Unterschiede zu 1 sind, dass ein Ausrückzustand-Erfassungsmittel 20 neu vorgesehen ist, und dass das Gangstellungsauswahlmittel 7 aus zwei Logikprodukt-(AND) Schaltungen 71, 72 und einer Logiksummen-(OR) Schaltung 73 zusammengesetzt ist. D. h. eine Logikproduktschaltung 71 zum Aufnehmen des logischen Produkts des Ausgangssignals des Ausrückzustand-Erfassungsmittels 20 und des Ausgangssignals des ersten Gangstellungskalkulationsmittels 5 ist neu vorgesehen. Ferner ist eine Logiksummenschaltung (OR) 73 zwischen der Logikproduktschaltung 71 und der Logikproduktschaltung 72 zum Ermitteln des logischen Produkts des Ausgangssignals des ersten Gangstellungskalkulationsmittels 5 und des Ausgangssignals des zweiten Gangstellungskalkulationsmittels 6 vorgesehen.
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7 ist ein Gangstellungsbestimmungsflussdiagramm der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, die in 6 gezeigt ist. In 7 wird, nachdem die Verarbeitung des ersten Gangstellungskalkulationsmittels 5 (Schritt S1) und die Verarbeitung des zweiten Gangstellungskalkulationsmittels 6 (Schritt S2) auf die gleiche Weise wie in 2 ausgeführt sind, falls durch das Ausrückzustand-Erfassungsmittel 20 bestimmt wird, dass das Getriebe ausgerückt ist (Schritt S5), dann für eine vorbestimmte Zeit, seit diese Ausrückzustand-Bestimmung durchgeführt wird, z. B. für 500 ms bis 1000 ms seit 3,6 V bis 4,8 V erfasst wird, die Verarbeitung durch einen Count-down-Timer angehalten (Schritt S6), und für diese Zeit werden die Gangstellungsdaten der Steuervorrichtung mit Gangstellungssensorinformation aktualisiert (Schritt S7). Nachdem eine festgelegte Zeit abgelaufen ist, die mit dem Count-down-Timer eingestellt wird, wird die Gangstellung nur aktualisiert (Schritt S9), wenn die Stellungen, die durch das erste Gangstellungskalkulationsmittel 5 und das zweite Gangstellungskalkulationsmittel 6 bestimmt werden, übereinstimmen (Schritt S8).
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8 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm der Gangstellungsbestimmung und zeigt die Zeitsteuerung einer Berechnung durch den Gangstellungssensor 1 und die Kalkulationsmittel 5, 6.
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In dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform wird, wenn der Ausrückzustand erfasst wurde, eine Bestimmung nur mit der Ausgabeinformation des ersten Gangstellungskalkulationsmittels 5 basierend auf dem Gangstellungssensor 1 ausgeführt.
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Nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, wird eine Umschaltung zurück zu dem Bestimmungsverfahren der ersten Ausführungsform durchgeführt. Z. B. werden für 500 ms bis 1000 ms, seit die 3,6 V bis 4,8 V vom 0. Gang erfasst werden, die Gangstellungsdaten der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung mit der Gangstellungssensorinformation aktualisiert, und nachdem die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, wird die Gangstellung nur aktualisiert, wenn die bestimmten Stellungen von dem ersten Gangstellungskalkulationsmittel 5 und dem zweiten Gangstellungskalkulationsmittel 6 übereinstimmen.
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Dies macht Gebrauch von der Charakteristik des Gangstellungssensors 1, dass wenn ein Gangwechsel ausgeführt wird, der Sensorwert augenblicklich den Spannungswert der ausgerückten Stellung (0. Gang) annimmt, und macht auch von der Tatsache Gebrauch, dass ein fehlerhafte Bestimmung des Gangstellungssensors 1 leicht in Fällen auftritt, in denen sich die Batterielast plötzlich erhöht, wie etwa zu einer Zeit einer starken Beschleunigung aus gleichmäßiger Fahrt, z. B. in Zeiten einer starken Beschleunigung, die durch eine starke Drosselöffnung während gleichmäßiger Fahrt im 5. Gang bedingt wird. Da in Fahrzuständen der Art, in denen Gangwechsel ausgeführt werden, Batteriespannungsschwankungen klein sind und Fälle fehlerhafter Bestimmung des Gangstellungssensors wenig auftreten, kann für eine festgelegte Zeit, seit ein Gangwechsel ausgeführt ist, d. h. wenn ein Ausrückzustand-Spannungswert erfasst wird, die Gangstellung nur mit der Gangstellungssensorinformation korrekt bestimmt werden.
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9 zeigt ein Gangstellungsbestimmungsflussdiagramm einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, worin eine beliebige Anomalie des Gangstellungssensors 1 oder des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensors 2 oder des Motorgeschwindigkeitssensors 3 erfasst wird und Mittel zum Behandeln einer derartigen Anomalie vorgesehen sind.
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D. h. nachdem die Verarbeitung des ersten Gangstellungskalkulationsmittels 5 (Schritt S1) und die Verarbeitung des zweiten Gangstellungskalkulationsmittels (Schritt S2) auf die gleiche Weise wie in 2 ausgeführt sind, wird, wenn z. B. die erfasste Spannung des Gangstellungssensors 1 über 4,8 V oder unter 2 V ist, was nicht auftritt, wenn das System normal ist, bestimmt, dass der Gangstellungssensor ausgefallen ist (Schritt S10), und es wird nur die Gangstellung, die durch das Kalkulationsmittel basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensor 2 und dem Motorgeschwindigkeitssensor 3 bestimmt wird, d. h. das zweite Gangstellungskalkulationsmittel 6, eingesetzt (Schritt S11).
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Wenn andererseits eine Anomalie des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensors 2 oder des Motorgeschwindigkeitssensor 3 erfasst wird (Schritt S12), wird bestimmt, dass es einen Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensorfehler oder einen Motorgeschwindigkeitssensorfehler gegeben hat, und es wird nur die Gangstellung, die durch das Kalkulationsmittel unter Verwendung des Gangstellungssensors bestimmt wird, d. h. das erste Gangstellungskalkulationsmittel 5, eingesetzt (Schritt S13).
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Natürlich können bekannte Mittel beliebiger bekannter Typen als die jeweiligen Anomalieerfassungsmittel verwendet werden.
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Wie oben beschrieben wird, ist es mit dieser bevorzugten Ausführungsform, indem es möglich gemacht wird, dass der Gang unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensors und des Motorgeschwindigkeitssensors bestimmt wird, wenn der Gangstellungssensor versagt hat, und umgekehrt, unter Verwendung des Gangstellungssensors bestimmt wird, wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssensor oder der Motorgeschwindigkeitssensor versagt hat, möglich, genauere Ganginformation über einen breiteren Bereich mit einem System, das das gleiche wie gegenwärtig ist, zu erhalten.
