DE19508643B4

DE19508643B4 - Verfahren zum Ermitteln der Kraftstoff-Einspritzmenge bei Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders

Info

Publication number: DE19508643B4
Application number: DE1995108643
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Ing. Schnaibel; Hong Dr. Zhang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2015-03-11
Also published as: SE520797C2; FR2731469A1; DE19508643A1; SE9600920L; SE9600920D0; JP3955645B2; FR2731469B1; JPH08246921A

Abstract

Verfahren zum Ermitteln der Kraftstoff-Einspritzmenge bei Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders in einer Brennkraftmaschine, wobei eine Grundeinspritzmenge mit einer Einspritzmehrmenge beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmehrmenge für die erste Verbrennung nach Wiedereinsetzen des Zylinders in Abhängigkeit vom Restgas im Zylinder bestimmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Kraftstoff-Einspritzmenge bei Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders in einer Brennkraftmaschine, wobei eine Grundeinspritzmenge mit einer Einspritzmehrmenge beaufschlagt wird.

Aus der DE 41 15 211 A1 ist ein elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei wird ein Grundeinspritzmengensignal und ein Übergangskompensationssignal zur Anpassung der zugemessenen Kraftstoffmenge im Beschleunigungs- und Verzögerungsfall bestimmt.

Für die Antriebsschlupfregelung (ASR) oder im Schiebebetrieb oder zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsbegrenzung werden einzelne Zylinder zeitweise ausgeblendet. Beim Wiedereinsetzen der ausgeblendeten Zylinder ist die anfängliche Kraftstoffzubemessung entscheidend für den Fahrkomfort und die Abgasemission. Bei einem aus der DE 43 28 835 A1 bekannten zylinderselektiven Einspritzsystem wird die Einspritzmehrmenge bei Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders in Abhängigkeit von der Anzahl der ausgeblendeten Einspritzzyklen bestimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, gute Werte bezüglich Fahrkomfort und Abgasemission zu erzielen.

Gute Werte bezüglich Fahrkomfort und Abgasemission werden gemäß Anspruch 1 dadurch erzielt, dass für die erste Verbrennung nach Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders eine Einspritzmehrmenge in Abhängigkeit vom Restgas im Zylinder bestimmt wird. Den Unteransprüchen 2 bis 8 sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen. Gegenstand des Anspruchs 9 ist eine Vorrichtung zum Ermitteln der Kraftstoff-Einspritzmenge bei Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders.

Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: 1 das Blockschaltbild einer Einrichtung zum Bestimmen einer Einspritzmehrmenge nach dem Wiedereinsetzen eines Zylinders und 2 eine Variante eines Ausschnitts des Blockschaltbilds gemäß 1.
Beim Wiedereinsetzen eines zuvor ausgeblendeten Zylinders befindet sich darin eine gewisse Masse von Restgas. Insbesondere bei einem längeren Ausblenden des Zylinders besteht das Restgas nahezu ausschließlich aus Frischluft. Um im Zylinder die Luftzahl = 1 zu erreichen, wird jedem ausgeblendeten Zylinder beim Wiedereinsetzen zusätzlich zur Kompensation des Wandfilmeffektes einmalig eine Mehrmenge an Kraftstoff eingespritzt, die vorzugsweise mit dem Restgas ein stöchiometrisches Verhältnis bildet.
In 1 ist das Blockschaltbild einer Einrichtung dargestellt, welche die zur Wandfilm-Kompensation und zum Abbrennen des Restgases im ersten Zyklus des Wiedereinsetzens eines Zylinders erforderliche Einspritzmehrmenge ermittelt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird aus einem Kennfeld in Block 100, das von dem Nockenwellenüberschneidungswinkel wnwue und der Motordrehzahl n abhängt, die Restgasmasse dtlrg0 bei einem bestimmten Umgebungsdruck und einer bestimmten Abgastemperatur im Schub bestimmt. Unter Berücksichtigung des tatsächlichen Umgebungsdrucks und der tatsächlichen Abgastemperatur im Schub wird über multiplikative Größen fdkh und tab die tatsächliche Restgasmasse dtlrg berechnet, wobei die Größe fdkh das Verhältnis aus dem tatsächlichen Umgebungsdruck und dem vorbestimmten Umgebungsdruck angibt und die Größt tab eine Funktion von der Motortemperatur und der Ansauglufttemperatur ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Vereinfachung die abgastemperaturabhängige multiplikative Größe tab über eine Kennlinie in Block 101 in Abhängigkeit von der Motortemperatur tmot berechnet. Wenn der Nockenwellenüberschneidungswinkel wnwue nur von der Drehzahl n abhängig ist, kann die Restgasmasse dtlrg0 auch über eine drehzahlabhängige Kennlinie berechnet werden. Ein der Restgasmasse dtlrg entsprechender Korrekturwert dtlrgs wird nur dann über einen Schalter 102 auf einen Summenpunkt 103 durchgeschaltet, wenn der erste Verbrennungszyklus beim Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders abläuft. Der Schalter 102 wird von einem Ausblendsignal B gesteuert, das bei Ausblendung des Zylinders den Wert 1 annimmt und auf den Wert 0 übergeht, wenn der Zylinder wieder eingesetzt werden soll. Die Verzögerungsschaltung 104 und der Differenzpunkt 105 bilden das eigentliche Steuersignal für den Schalter 102, so daß dieser bei Übergang des Ausblendsignals B von 1 auf 0 schließt. Bei allen anderen Zylklen außer dem ersten Verbrennungszyklus nach Wiedereinsetzen liegt der Schalter 102 auf 0.
Der Korrekturwert dtlrgs wird dem Lastwert t1 additiv im Summenpunkt 103 überlagert, woraus eine Größe tlsum hervorgeht. Aus der Division dieser Größe tlsum durch eine vorgegebene Luftzahl λ_Soll in einem Block geht die im ersten Ver brennungszyklus nach der Wiedereinsetzung des Zylinders erforderliche Kraftstoff-Einspritzmenge tes hervor.
Die vorangehend berechnete Einspritzmenge tes gelangt aufgrund des Wandfilmeffektes nicht direkt in den Zylinder. Deshalb muß dieser Einspritzmenge tes noch eine Mehrmenge dtewf über einen Summenpunkt 107 hinzugefügt werden. Daraus resultiert schließlich die tatsächliche Einspritzmenge ti, welche zusätzlich zu der Grundeinspritzmenge und der von der Restgasmasse im Zylinder abhängigen Einspritzmehrmenge eine Mehrmenge zur Wandfilmkompensation enthält.
Die Ermittlung der Einspritzmehrmenge dtewf, die zur Kompensation des Wandfilms erforderlich ist, geht ebenfalls aus der 1 hervor. Aus einer Kennlinie im Block 108 und einem Kennfeld in Block 109 wird die stationäre Wandfilmmenge wfo (Zielwert) bei λ = 1 in Abhängigkeit vom Lastwert tl, von der Drehzahl n und der Motortemperatur tmot berechnet. Der Zielwert der Wandfilmmenge wf0 wird mit einem Faktor fwfrg multipliziert, der aus der Division des der Restgasmasse entsprechenden Korrekturwertes dtlrgs durch den Lastwert tl und anschließende Summation mit einem Wert l hervorgeht. Um zu dem tatsächlichen Zielwert der Wandfilmmenge wflam zu gelangen, wird in einem Block 111 das Produkt der beiden Größen wf0 und fwfrg durch die vorgegebene Luftzahl λ Soll dividiert.
Der Zielwert wflam für die Wandfilmmenge wird nur dann zur Weiterverarbeitung der Einspritzmehrmenge dtewf über einen Schalter 112 durchgeschaltet, wenn das Ausblendsignal B das Wiedereinsetzen des Zylinders anzeigt. Ansonsten ist der Schalter 12 auf den Wert 0 gelegt. Über einen Speicher (PT1-Glied) 113 wird die zeitabhängige Wandfilmmenge wflamt nachgebildet. Die Zeitkonstante zfw dieses Speichers 113 kann durch zwei Kennfelder in den Blöcken 114 und 115 in Ab hängigkeit von dem Lastwert tl und der Motortemperatur tmot vorgegeben werden. Ein vom Ausblendsignal B gesteuerter Schalter 116 schaltet entweder die Zeitkonstante zfw aus dem Kennfeld des Blocks 114 für den Normalbetrieb oder aus dem Kennfeld des Blocks 115 für Schubabschaltung durch. Für jeden Zylinder wird die zeitabhängige Wandfilmmenge wflamt einmal pro Zyklus zeitversetzt berechnet. Die für die Kompensation des Wandfilms erforderliche Einspritzmehrmenge dtewf resultiert aus der Differenz aus der berechneten Wandfilmmenge des aktuellen Zyklus und der Wandfilmmenge des vorhergehenden Zyklus. Ein Verzögerungsglied 117 und ein Summenpunkt 118 erzeugen diese Differenz. Die auf die beschriebene Weise ermittelte Einspritzmehrmenge dtewf wird am Summenpunkt 107 der Einspritzmenge tes additiv überlagert. Man gelangt so zu der in den Zylinder eingebrachten Kraftstoffmenge ti. Der Schalter 119, gesteuert durch das Ausblendsignal B, liegt auf dem Wert 0, wenn der Zylinder abgeschaltet sein soll, und er ist bei Wiedereinsetzen des Zylinders geschlossen.
Die 2 zeigt eine andere Variante zur Berechnung der Kraftstoff-Einspritzmenge ti beim Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders. Der gemäß 1 berechnete Korrekturwert dtlrgs wird im Block 200 durch einen vorgegebenen Luftwert λ_Soll dividiert und der daraus hervorgehende neue Korrekturwert dtergs wird in einem Summenpunkt 201 zu einer der Last entsprechenden Grundeinspritzmenge te addiert. Die hieraus resultierende korrigierte Einspritzmenge tes wird in der bereits oben beschriebenen Weise mit der Einspritzmehrmenge dtewf beaufschlagt und in den Wert ti überführt.
Für den Fall, daß die Einspritzausblendung eines Zylinders mehr als nur ein- oder zweimal hintereinander stattfindet, kann man davon ausgehen, daß das Restgas im Zylinder zum größten Teil aus Frischluft und nicht aus Abgas besteht.
Dann kann für die Ermittlung der Einspritzmenge tes der Korrekturwert dtlrgs gleich der ermittelten Restgasmasse dtlrg gesetzt werden. Wenn aber die Einspritzausblendung eines Zylinders nur ein- oder zweimal hintereinander stattfindet, wird das Abgas im Restgas noch nicht komplett durch Frischluft ersetzt sein. Speziell beim "Toggeln" eines Zylinders – das ist ein zyklisches Ab- und Zuschalten des Zylinders, z.B. bei ASR-EZ – kann nicht der vorangehend beschriebene Korrekturwert dtlrg, der von einem im wesentlich aus Frischluft bestehenden Restgas ausgeht, verwendet werden. Im Schaltblock 119 der 1 wird deshalb ein gegenüber dem Korrekturwert dtlrg abgeänderter Korrekturwert dfgas nach folgender Methode ermittelt:
Der Abgasanteil des Restgases im Zylinder reduziert sich mit zunehmender Anzahl der Zylinderausblendungen. Nach einer i-ten Ausblendung ergibt sich die Abgasmasse Δ Agas zu
wobei tl(i) die Last beim i-ten Zyklus ist und dtlrg(i) die nach dem i-ten Einspritzzyklus im Zylinder verbleibende Restgasmasse wiedergibt. Die Frischluft dfgas im Restgas nach der i-ten Ausblendung ergibt sich: dfgas(i) = dtlrg(i) – ΔAgas(i) (2)
Beim Toggeln eines Zylinders ergibt sich die Frischluft dfgas im Restgas aus Gleichung 1 und Gleichung 2 zu:
Unter der Annahme, daß sich die Restgasmasse von Zyklus zu Zyklus wenig ändert, vereinfacht sich Gleichung 3 zu:
Je nachdem ob es zu längeren Ausblendungen des Zylinders gekommen ist oder der Zylinder toggelt, kann entweder der Wert dtlrg oder der Wert dfgas mittels eines Schalters 120 als Korrekturwert dtlrgs durchgeschaltet werden. Das Steuersignal für diesen Schalter wird gemäß 1 aus dem Ausblendsignal B abgeleitet. Ein Block 121 ermittelt die Anzahl der Ausblendungen eines Zylinders vor einem Wiedereinsetzen. Beträgt die Anzahl der Zylinderausblendungen 1 und signalisiert das Ausblendsignal B gleichzeitig ein Wiedereinsetzen, so gibt ein UND-Gatter 122 ein Schaltsignal an den Schalter 120 ab, so daß dieser auf den Wert dfgas umschaltet. In allen anderen Fällen wird der Wert dtlrg als Korrekturwet dtlrgs durchgeschaltet.
Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Einspritzmehrmenge in Abhängigkeit von der Masse des Restgases im ausgeblendeten Zylinder bestimmt worden. Es können aber für die Ermittlung einer Einspritzmehrmenge auch andere Kriterien herangezogen werden, beispielsweise die Menge, die Dichte oder Zusammensetzung des Restgases.

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Kraftstoff-Einspritzmenge bei Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders in einer Brennkraftmaschine, wobei eine Grundeinspritzmenge mit einer Einspritzmehrmenge beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmehrmenge für die erste Verbrennung nach Wiedereinsetzen des Zylinders in Abhängigkeit vom Restgas im Zylinder bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch additive Überlagerung eines vom Restgas abhängigen Korrekturwertes (dtlrgs) mit dem Lastwert (tl) der Maschine ein korrigierter Lastwert (tlsum) gebildet wird, aus dem durch Division mit einer vorgegebenen Soll-Luftzahl (lambdaSoll) die zur Einstellung dieser Soll-Luftzahl erforderliche Einspritzmenge (tes) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Einstellung der Soll-Luftzahl (λSoll) erforderliche Einspritzmenge (tes) mit einer Korrekturmenge (dtewf) beaufschlagt wird, die für die Kompensation einer Wandfilmmenge (wflam) geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmenge (dtewf) aus der Differenz der für zwei aufeinanderfolgende Einspritzzyklen bestimmten Wandfilmmengen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmenge (dtewf) einer Einspritzmenge (tes) beaufschlagt wird, die aus der additiven Überlagerung einer Grundeinspritzmenge und eines durch eine vorgegebene Soll-Luftzahl (λSoll) dividierten, vom Restgas abhängigen Korrekturwert (dtlrg) hervorgeht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuschaltung des Zylinders ein Korrekturwert (dfgas) gebildet wird, der von der Last, dem Restgas und der Anzahl der ausgeblendeten Einspritzzyklen abhängt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei zyklischer Ab- und Zuschaltung des Zylinders mit jeweils nur einer Ausblendung zwischen zwei Einspritzzyklen ein Korrekturwert (dfgas) gebildet wird, der von der Last und dem Restgas abhängt.
Vorrichtung zum Ermitteln der Kraftstoff-Einspritzmenge beim Wiedereinsetzen eines ausgeblendeten Zylinders in einer Brennkraftmaschine, wobei diese Vorrichtung eine Grundeinspritzmenge mit einer Einspritzmehrmenge beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, welche die Einspritzmehrmenge in Abhängigkeit von dem vor Wiedereinsetzen im Zylinder befindlichen Restgas bestimmen, und daß die Mittel diese Einspritzmehrmenge nur für die erste Verbrennung nach Wiedereinsetzen des Zylinders bereitstellen.