DE19522068A1

DE19522068A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Drehmomentsteuerung bei einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19522068A1
Application number: DE19522068A
Authority: DE
Inventors: Michael John Cullen; Louis Robert Christensen; Peter John Grutter; Michael Alan Weyburne; Joseph Norman Ulrey; David George Farmer
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1995-06-17
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2015-06-18
Also published as: US5479898A; DE19522068C2; GB2291223A; GB2291223B; GB9513721D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Drehmoments eines Verbrennungs motors auf einen gewünschten Wert während des Fahrzeug betriebs.

Allgemein wird angestrebt, das Drehmoment eines Verbren nungsmotors während des Fahrzeugbetriebs zu steuern. Es gibt verschiedene Gründe, den Betrag des erzeugten Motordrehmo ments (Bremsmoments) zu reduzieren. Beispielsweise kann ein Bedarf zur Reduktion des Motordrehmoments zur Traktions steuerung oder zu Zwecken einer Steuerung gegen Durchdrehen bestehen. Desweiteren kann es notwendig sein, das Motor drehmoment zu reduzieren, um bestimmte Fahrzeugkomponenten zu schützen.

Zusätzlich zu der Fähigkeit, zu bestimmen, in welchem Ausmaß das Drehmoment reduziert werden sollte, ist es auch wün schenswert, die geeigneten Steuermaßnahmen zu erkennen und zu implementieren, die erforderlich sind, das Drehmoment in einer akzeptablen Zeitdauer auf das gewünschte Drehmoment zu reduzieren. Beispielsweise ist der Steuervorgang der an den Motor zum Zwecke der Verbrennung gelieferten Luftmenge im allgemeinen langsamer als der Steuervorgang der Vorzündung. Obwohl es bekannt ist, zur Reduktion des Drehmoments mit ei ner Zündungsverzögerung und/oder Zylinderabschaltung zu ar beiten, gibt es nach dem Stand der Technik keine koordinier te Steuerung, wie gemäß der vorliegenden Erfindung vorgese hen.

Es besteht daher ein Bedarf, eine Strategie zum Steuern des Betrages des von einem Verbrennungsmotor erzeugten Netto- Motordrehmomentes zu entwickeln, welche koordinierte Steuer vorgänge zur Drehmomentreduktion nutzt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah ren und eine Vorrichtung zum Steuern des Betrags des von ei nem Verbrennungsmotor erzeugten Motordrehmomentes mittels eines koordinierten Managements verschiedener Steuermaßnah men bereitzustellen.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe und gemäß Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reduzieren des erzeugten Motordrehmoments auf ein gewünschtes Motordrehmo ment für den Einsatz in einem Fahrzeug mit einem Mehrzylin der-Verbrennungsmotor vorgesehen, welcher ein Drehmoment er zeugen kann, wobei jeder Zylinder eine zugeordnete Kraft stoffeinspritzdüse zum Zuführen von Kraftstoff an den Zylin der und eine zugeordnete Zündkerze zum Erzeugen eines Zünd funkens für die Verbrennung des Kraftstoffs mit frischer Luft während des Motorbetriebs aufweist. Das Verfahren um faßt das Identifizieren des gewünschten Motordrehmoments, auf welches das erzeugte Motordrehmoment zu reduzieren ist und das Bestimmen einer ersten Drehmomentreduktion, die durch Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu mindestens einem der Motorzylinder zu erreichen ist. Das Verfahren umfaßt ferner das Bestimmen einer zweiten Drehmomentreduktion, die durch eine magere Luft/Kraftstoff-Zumessung zu erzielen ist, wobei die zweite Drehmomentreduktion bezüglich der Anzahl der Zy linder ohne Kraftstoffzufuhr angepaßt ist, und das Bestimmen einer dritten Drehmomentreduktion, die durch Zündungsverzö gerung zu erreichen ist, wobei die dritte Drehmomentredukti on bezüglich der Anzahl der Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr und bezüglich der mageren Luft/Kraftstoff-Zumessung angepaßt ist. Die erste, zweite und dritte Drehmomentreduktion sind dabei so implementiert, daß sie das erzeugte Motordrehmoment auf das gewünschte Motordrehmoment reduzieren.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens gemäß der Erfindung vorgesehen.

Die mit der vorliegenden Erfindung verbundenen Vorteile sind zahlreich. Beispielsweise sind verschiedene Steuervorgänge eng koordiniert, um ein gewünschtes Motordrehmoment mit ge ringem Kalibrierungsaufwand, bedingt durch die algo rithmische Natur der Strategie, zu erzielen. Die Strategie implementiert Steuervorgänge für schnelle und signifikante Reduktionen des Drehmoments und Steuervorgänge, um ein Drehmoment-Kontinuum zwischen großen Drehmomentänderungen zu erzeugen, die sich aus den schnellen und signifikanten Re duktionen des Drehmoments ergeben. Das Ergebnis sind sanfte Drehmomentübergänge, welche die Zufriedenheit des Fahrzeug benutzers und das Fahrverhalten verbessern.

Die vorstehende Aufgabe und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind ohne weiteres für den Fachmann auf diesem Gebiet anhand der nachstehenden de taillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Er findung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen er sichtlich.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Blockschema-Darstellung einer Vorrichtung zum Steuern des Motordrehmomentes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschema, welches die Beziehung zwischen den verschiedenen Modulen der Drehmomentsteuerungsstra tegie der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 3a bis 3c Flußdiagramme, welche die Methodik der er findungsgemäßen Drehmomentsteuerung detaillieren;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem gewünschten minimalen Drehmomentverhältnis aufgrund einer Zündungsverzögerung und der Quelle der Drehmomentreduktionsanforderung;

Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Funktion, welche die Wirkung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F zum indizierten Drehmoment in Beziehung setzt;

Fig. 6 eine graphische Darstellung einer Funktion, welche das erforderliche magere A/F (Luft/Kraftstoff- Verhältnis) zum Erreichen eines gegebenen gewünsch ten Drehmomentverhältnisses zu diesem in Beziehung setzt;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Funktion, welche ei ne Zündungsverschiebung vom MBT-Punkt (Punkt der ge ringsten Vorzündung für bestes Drehmoment) zum Dreh momentverhältnis in Beziehung setzt; und

Fig. 8 eine graphische Darstellung einer Funktion, welche das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F und die Motorbe lastung bei Einsatz der vorliegenden Erfindung in Beziehung setzt.

In Fig. 1 ist eine Blockschema-Darstellung einer im ganzen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Fahrzeugvorrichtung dargestellt, die eine elektronische Steuereinheit 12 (ECU, Electronic Control Unit) mit einem Mikroprozessor zum Steu ern eines funkengezündeten Verbrennungsmotors 14 enthält. Der Motor 14 enthält eine allgemein bekannte Frischluftein laßeinrichtung 16, mehrere im ganzen mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnete Kraftstoffeinspritzdüsen und mehrere im gan zen mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnete Zündkerzen. Bevor zugt arbeitet die Vorrichtung erfindungsgemäß so, daß sie das von dem Motor 14 erzeugte Netto-Motordrehmoment auf ein gewünschtes Drehmoment reduziert.

Wie allgemein bekannt, weist der Mikroprozessor sowohl ihm zugeordnete flüchtige als auch nichtflüchtige Speicher, wie z. B. einen Datenerhaltungsspeicher (keep-alive memory) und ein ROM auf. Die ECU 12 kann auch weitere davon getrennte und außerhalb des Mikroprozessors befindliche Speicher ent halten. Während des Fahrzeugbetriebs führt der Mikroprozes sor typischerweise in dem nichtflüchtigen Speicher gespei cherte Software aus, und empfängt dabei kontinuierlich in einem Echtzeitbetrieb eine Vielzahl von Fahrzeug- wie auch Motorbetriebsparametern von allgemein bekannten (aus Gründen der Klarheit nicht speziell dargestellten) Sensoren für Zwecke der Fahrzeug- und Motorsteuerung. Diese Parameter um fassen den Luftmassenstrom, die Motordrehzahl, die Kühl mitteltemperatur, den Abgassauerstoff, die Fahrzeuggeschwin digkeit und die Drosselklappenstellung, sind aber nicht dar auf beschränkt.

Unter Verwendung der erfaßten Daten steuert der Mikroprozes sor verschiedene Aspekte sowohl des Fahrzeugs- als auch des Motorbetriebs. Wie dargestellt, steuert der Mikroprozessor die Luft/Kraftstoff-(A/F)-Zumessung, die Kraftstoffzufuhr und die Vorzündung. Bei der A/F-Zumessung steuert der Mikro prozessor die Menge der den einzelnen Zylindern des Motors 14 zugeführten Frischluft. Bei der Kraftstoffzufuhr steuert der Mikroprozessor die Kraftstoffeinspritzdüsen des Motors über eine der Anzahl der Kraftstoffeinspritzdüsen entspre chende Anzahl von Standard-Einspritzdüsen-Treiberschal tungen. Die zugeordneten Kraftstoffeinspritzdüsen liefern über die Dauer einer von dem Mikroprozessor auf der Basis der Betriebsparameter bestimmten Impulsbreite Kraftstoff an die Verbrennungszylinder. Bei der Zündung steuert der Mikro prozessor den Betrag der Zündungs-Verzögerung/Vorver stellung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es verschiedene Anfor derer für eine Reduzierung des aktuellen Motordrehmoments oder Bremsmoments, wobei der niedrigste Wert herangezogen und zu dem gewünschten Motordrehmoment wird. Das gewünschte Motordrehmoment wird bevorzugt in ein indiziertes Drehmoment (d. h. in ein Bremsmoment plus einem Reibungsmoment) umgewan delt, indem die Drehmomentverluste hinzuaddiert und dann ein Verhältnis des gewünschten indizierten Drehmoments zu dem aktuellen indizierten Drehmoment bestimmt wird. Dieses Ver hältis wird dann dazu verwendet, die geeignete Steuermaß nahme zu bestimmen.

Die bevorzugte Ausführungsform verwendet drei Steuervorgän ge, um eine Drehmomentreduktion zu bewirken. Diese Vorgänge sind die Zündungsverzögerung, die A/F-Zumessung und die Kraftstoffdüsenabschaltung. Im allgemeinen werden kleinere Drehmomentreduktionsanforderungen über die Zündungsverzöge rung gehandhabt, bei größeren Reduktionsanforderungen kann eine spezielle Steuerungspriorität, wie z. B. eine mit der Einspritzdüsenabschaltung, der A/F-Zumessung und der Zün dungsverzögerung, implementiert werden.

Wenn die abgeleitete Katalysatortemperatur einen Übertempe raturzustand (wie z. B. während eines Drehmomentreduktions ereignisses) anzeigt, wird die Zündungsverzögerung als ein möglicher Steuervorgang von der Drehmomentsteuerungsstrate gie wegen der Beziehung zwischen der Zündungsverzögerung und der Temperatur ausgeschlossen. Desweiteren kann eine minima le Anzahl von Zylindern zum Zwecke der Kühlung abgeschaltet werden, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt wird: Wenn das A/F-Verhältnis mager ist (einige Zylinder sind aus geschaltet) und die Temperatur des Katalysatormittelbettes über der maximalen Mager-Mittelbett-Temperatur liegt; oder wenn das A/F-Verhältnis angereichert/stöchiometrisch ist (Zylinder sind eingeschaltet), die A/F-Steuerung sich an ih rem Anreicherungsgrenzwert befindet, und die Temperatur des Katalysatormittelbettes über der maximalen Anreicherungs- Mittelbett-Temperatur liegt.

In Fig. 2 ist ein Blockschema für die Drehmomentsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie vorstehend angemerkt, kann es verschiedene Gründe für die Begrenzung des aktuellen Bremsmoments geben. Als solche implementiert die ECU 12 verschiedene Bremsmomentreduktions-Anforderer, wie z. B. einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Drehmomentgrenzwert (VSTL) 30, einen Motordrehzahl-Drehmomentgrenzwert (ESTL) 32, einen Getriebe-Drehmomentgrenzwert (TTL) 34, einen Gas geben-Drehmomentgrenzwert (TITL) 36, einen Traktionssteue rungs-Drehmomentgrenzwert (TCTL) 38 und einen Gaswegnehmen- Drehmomentgrenzwert (TOTL) 40. Der VSTL-Grenzwert 30 und der ESTL-Grenzwert 32 haben die Funktion, die Fahrzeuggeschwin digkeit bzw. die Motordrehzahl zu begrenzen. Der TTL- Grenzwert dient zur Vermeidung einer Getriebebeschädigung und der TCTL-Grenzwert dient in Verbindung mit einer Trakti onssteuerungsstrategie dazu, den relativen Schlupf zwischen den Fahrzeugrädern und der Straßenoberfläche zu steuern. Der TITL- und TOTL-Grenzwert begrenzen die Rate des Drehmo mentanstiegs und/oder -abfalls während des Gasgebens und Gaswegnehmens, um so eine Antriebsstrangverwindung und einen von der Entspannung des Antriebsstrangs verursachten Stoß zu verhindern.

Desweiteren bestimmt der Block 42 gemäß Fig. 2 das niedrig ste angeforderte Netto-Motordrehmoment auf der Basis der verschiedenen maximalen Netto-Motordrehmomente, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzung, der Motordrehzahlbe grenzung, der Gasgeben- und Gaswegnehmen-Drehmomentsteu erung, der Traktionssteuerung und der vorstehend beschriebe nen Übertragungsstrategie zugelassen werden, sowie das maxi male Netto-Drehmoment (TQ_NET_MBT), das von dem Motor er zeugt werden könnte, welches von dem Block 44 zur Verfügung gestellt wird. Im allgemeinen führt die Niedrigst-Dreh moment-Berechnung Vergleiche zwischen den verschiedenen ma ximalen Netto-Motordrehmomenten aus, um das niedrigste ange forderte Drehmoment zu erhalten. Die verschiedenen Drehmo mentreduktions-Anforderer und der Niedrigst-Drehmoment- Berechnungsblock 42 sind in der US-Patentanmeldung Ser.-Nr. 08/057 920 beschrieben, die am 7. Mai 1993 eingereicht wur de, den Titel "Torque Managed Traction Control for the Drive Wheels of an Automotive Vehicle" trägt, und auf den Rechts vorgänger der Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertra gen wurde, und auf deren Beschreibung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Ausgangssignal des Blocks 42 das Signal für das maximal zulässige Drehmo ment (TQ_MAX_ALLOW), welches an einen Drehmomentsteuer modulblock 46 geliefert wird. Der Drehmomentsteuermodulblock 46 empfängt weiterhin als Eingangssignal eine vor zeichenbehaftete abgeleitete Katalysator-Mittelbett-Tempera tur (EXT_CMD) von einem Katalysator-Temperaturblock 48, und ein Signal TQ_MBT und TQ_LOSS von dem Block 44.

Eine detaillierte Beschreibung der Ermittlung der Kata lysator-Mittelbett-Temperatur ist aus der US-PS 51 90 017 und aus der U.S.-Patentanmeldung Ser.-Nr. 08/196 735, ein gereicht am 15. Februar 1994, mit dem Titel "Method and Ap paratus To Limit A Midbed Temperature of a Catalytic Conver ter", beide jeweils übertragen auf den Rechtsvorgänger der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, wobei deren Beschrei bungen hierdurch ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegen den Anmeldung gemacht werden, ersichtlich. Im allgemeinen berechnet der Block 44 das maximale am Motorabtrieb verfüg bare Bremsmoment bei einem stöchiometrischen A/F-Verhältnis, wobei ein aufgrund der Belastungen durch Hilfsaggregate und die Motorreibung modifizierter Grunddrehmomentwert verwendet wird. Eine detaillierte Beschreibung der Ermittlung des TQ_MBT- und TQ_LOSS-Wertes ist aus der US-PS 52 41 855 mit dem Titel "Method and Apparatus for Inferring Engine Torque" ersichtlich, welche auf den Rechtsvorgänger der Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, und deren Be schreibung hierdurch ausdrücklich zum Gegenstand der vorlie genden Anmeldung gemacht wird.

Gemäß Darstellung in Fig. 2 werden die Ausgangssignale des Drehmomentsteuermoduls 46, LAM_TQ (das A/F-Verhältnis), INJ_ON (die Anzahl der aktivierten Kraftstoffeinspritzdüsen) und SPK_TQ_RATIO (das durch Zündungsverzögerung zu erhalten de Drehmomentverhältnis) erzeugt und für eine Drehmoment steuerung über einen Kraftstoffsteuervorgang im offenen Re gelkreis bei Block 50, einen Kraftstoffabschalt-Steuervor gang bei Block 52 und einen Vorzündungs-Steuervorgang bei Block 54 verwendet, wie nachstehend detaillierter beschrie ben.

In den Fig. 3a bis 3c ist ein Flußdiagramm dargestellt, das die Schritte zur Drehmomentsteuerung gemäß der vorlie genden Erfindung detailliert. Bei dem Schritt 60 von Fig. 3a vergleicht die ECU 12 die Katalysator-Mittelbett-Temperatur mit CAT_MAXLEAN, der Variablen, die den Katalysator- Mittelbett-Temperaturgrenzwert darstellt, um Drehmoment reduktionen durch Zündungsverzögerungen während einer mage ren A/F-Zumessung zu verhindern. Wenn bei Schritt 62 eine Mittelbett-Übertemperatur vorliegt, bestimmt die ECU, ob das A/F-Verhältnis mager ist, beispielsweise auf der Basis des Wertes DES_LAMBSE, des gewünschten A/F-Verhältnisses. Wenn das A/F-Verhältnis mager ist, wird bei Schritt 64 ein Flag (Merker) (EXT_FLF_LEAN) gesetzt, das eine Mittelbettübertem peratur bei magerem A/F-Verhältnis anzeigt. Wenn keine Mit telbett-Übertemperatur vorliegt (Schritt 60), oder wenn das A/F-Verhältnis nicht mager ist (Schritt 62), bestimmt die ECU bei Schritt 66, ob eine Drehmomentreduktionsanforderung vorliegt. Wenn keine Drehmomentreduktionsanforderung vor liegt, wird das Flag bei Schritt 68 gelöscht.

Weiter prüft die ECU gemäß Fig. 3a bei Schritt 70 den Status des EXT_FLG, eines Flags, dessen Status ein angereichertes A/F-Verhältnis anzeigt, und ein Katalysatorabgas-Mittelbett- Übertemperatur-Flag. Ein Status von "1" kennzeichnet ein an gereichertes A/F-Verhältnis und eine von dem A/F-Verhältnis gesteuerte Katalysator-Mittelbett-Temperatur. Wenn ein Über temperaturzustand vorliegt (EXT_FLD=1), bestimmt die ECU bei Schritt 72, ob das A/F-Verhältnis an dem Anreicherungs grenzwert liegt, beispielsweise durch Vergleich des Wertes von DES_LAMBSE mit LAM_EXT_MIN, der Variablen, welche den niedrigsten LAMBSE-Wert darstellt, den die A/F-Steuerung mit offenem Regelkreis verwendet, um die Katalysatortemperaturen zu steuern. Wenn der DES_LAMBSE-Wert am Anreicherungsgrenz wert liegt, wird angenommen, daß die Katalysator-Mittelbett- Temperatur an oder über dem Steuergrenzwert liegt. Wenn kei ne der bei den Schritten 70 und 72 geprüften Bedingungen zu trifft, geht der Steuerungsfluß zu Schritt 74 über, bei dem der Status des EXT_FLG_LEAN-Flags geprüft wird. Ein Status von "1" zeigt eine Katalysator-Mittelbett-Übertemperatur bei einem mageren A/F-Verhältnis an.

Wenn der Steuerungsfluß Schritt 76 erreicht, liegt ein Über temperaturzustand vor, welcher den Einsatz der Zündungs verzögerung zum Erreichen der gewünschten Reduktion des Mo tordrehmomentes ausschließt. Demzufolge wird bei Schritt 76 die Zündungsverzögerung nicht zugelassen und die Kraftstoff zufuhr zu den Kraftstoffeinspritzdüsen unterbrochen. Insbe sondere wird mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse pro Reihe zwecks Kühlung in dem Falle abgeschaltet, bei dem ein Katalysator-Übertemperaturzustand vorliegt. Wenn kein Über temperaturzustand vorliegt, wird bei Schritt 78 das nur durch Zündungsverzögerung erzielbare minimale Drehmomentver hältnis (TR_SPK_LVL) unter Verwendung einer Funktion zuge wiesen, welche den maximalen Betrag der Zündungs-Reduktion (ausgedrückt als Drehmomentverhältnis) bestimmt, der verwen det werden kann, bevor die Zylinderabschaltung und A/F- Zumessung einsetzen. Der maximale Betrag der Zündungsreduk tion wird bevorzugt auf der Basis der Quelle der Drehmoment reduktionsanforderung (TQ_SOURCE) bestimmt.

In Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen TR_SPK_LVL UND TQ_SOURCE gezeigt, wobei ein TQ_SOURCE- Wert von 0 keine Drehmomentreduktionsanforderung bedeutet; ein TQ_SOURCE von 1 = TTL; ein TQ_SOURCE von 2 = TCTL; ein TQ_SOURCE von 3 = VSL; TQ_SOURCE von 4 = ESL; TQ_SOURCE von 5 = TITL; und TQ_SOURCE von 6 = TOTL bedeutet. Beispielswei se entspricht ein TR_SPK_LVL von 0,9 einer 10%-Reduktion durch Zündungsverzögerung. Ferner wird bei Schritt 78 die Anzahl der in Frage kommenden mit Kraftstoff zu versorgenden Zylinder bestimmt, da kein Übertemperaturzustand vorliegt.

Gemäß Fig. 3b bestimmt die ECU bei Schritt 80 ein Verhältnis des gewunschten indizierten Drehmoments zum aktuellen indi zierten Drehmoment. Das indizierte Drehmoment basiert auf dem gewünschten Netto-Drehmoment (TQ_MAX_ALLOW) und den Ver lusten:

Dieses Verhältnis (tr_des) wird dann bevorzugt verwendet, um die geeignete Steuermaßnahme bei Schritt 82 zu bestimmen, wobei tr_des mit TE_SPK_LVL verglichen wird. Wenn tr_des kleiner als TE_SPK_LVL ist, kann die Reduktion auf das ge wünschte Netto-Drehmoment nicht durch Zündungsverzögerung allein erreicht werden, und demzufolge wird der Status eines Flags (INJ_FLG) bei Schritt 84 modifiziert. Wenn tr_des grö ßer als TE_SPK_LVL ist, wird bei Schritt 86 eine Drehmoment verhältnis-Hysterese verwendet. Der zu addierende Hysterese wert, welcher bevorzugt auf TR_SPK_LVL vor dem Vergleich mit tr_des addiert wird, ist so eingestellt, daß dann, wenn Zy lindern die Kraftstoffzufuhr abgeschnitten wird, diese von der Kraftstoffzufuhr abgeschnitten bleiben, bis eine erkenn bare Steigerung im Drehmoment, wie z. B. 6% einer Zylinder drehmomentabgabe (für einen V8-Motor) detektiert wird. Bei Schritt 88 wird das Flag INJ_FLG gelöscht.

Desweiteren prüft die ECU gemäß Fig. 3b bei Schritt 90 den Status des Flags INJ_FLG. Wenn eine Zündungsverzögerung al lein ausreicht, um das gewünschte Drehmoment zu erreichen, geht der Steuerungsfluß zu Schritt 92 über, wobei alle Zy linder mit Kraftstoff versorgt werden und die ECU die Dreh momentreduktion als ein durch Zündungsverzögerung aus zu führendes Verhältnis wie folgt bestimmt:

SPK_TQ_RATIO = tr_des/INJ_TR/FUNC623(DES_LAMBSE) (2)

wobei FUNC623 (DES_LAMBSE) einen Motordrehmoment-Multipli kator als Funktion des A/F-Verhältnisses darstellt. Insbe sondere setzt die in Fig. 5 dargestellte Funktion FUNC623 die Wirkung des A/F-Verhältnisses zum indizierten Drehmoment in Beziehung. Für die Zwecke des Schritts 92 wird das A/F- Verhältnis in die Funktion eingegeben, welche ein Drehmo mentverhältnis (indiziertes Drehmoment zu dem indizierten Drehmoment bei 14,6) ausgibt. Gemäß Darstellung ist die Funktion FUNC623 im allgemeinen glockenförmig, deren "magere Seite" invertiert werden kann, um die in Fig. 6 dargestellte Funktion FUNC632 zu erhalten.

Gemäß Darstellung in Fig. 3b wird bei Schritt 94, wenn mehr als die Zündungsverzögerung gebraucht wird, die normale Vor zündung (spk_NRM) wie folgt bestimmt:

spk_NRM = min(SPK_BASE, SPK_BDL, SPK_LOW_LOAD) (3)

wobei SPK_BASE die gewünschte Vorzündung für optimale Emis sionen und Fahrverhalten ist, SPK_BDL die Klopfgrenze und SPK_LOW_LOAD die Maximalvorzündung für die Leerlaufemissio nen darstellt. Bei Schritt 96 wird SPK_TNRM verwendet, um das Drehmomentverhältnis zu bestimmen, das bei der normalen Zün dung vorliegen wurde, wenn keine Drehmomentsteuermaßnahmen erforderlich sind:

tr_exst = FUNC766(SPK_MBT-spk_NRM) (4)

wobei SPK_MBT die erforderliche Vorzündung ist, um ein maxi males Bremsmoment zu erreichen. FUNC766, welche in Fig. 7 graphisch dargestellt ist, ist eine Funktion, welche einen Zündzeitpunkt, der zu dem erforderlichen Wert zum Erreichen des maximalen Bremsmomentes verschoben oder verzögert ist, und ein Drehmomentverhältnis in Beziehung setzt.

Gemäß Darstellung in Fig. 7 ist das entlang der Horizontal achse dargestellte Eingangssignal, der Betrag, gemessen in Grad (°), um den die Vorzündung von dem MBT-Zündzeitpunkt verzögert ist. Das entlang der Vertikalachse dargestellte Ausgangssignal ist das Verhältnis des gelieferten Motordreh moments bei einer speziellen Vorzündung zu dem gelieferten Motordrehmoment, wenn der Motor an dem MBT-Zündzeitpunkt ar beitet. Mit anderen Worten, wenn der Motor am MBT- Zündzeitpunkt arbeitet, ist das Drehmomentverhältnis 1,0, und wenn der Arbeitspunkt von dem MBT-Zündzeitpunkt aus ver zögert wird, wird das sich ergebende Drehmoment zu einem di mensionslosen Bruchteil wie z. B. 0,80 oder 0,90.

Diese Funktion ist detaillierter in der US-PS 52 53 623 be schrieben, die auf den Rechtsvorgänger der Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, und deren Beschrei bung hierdurch ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Weiter bestimmt die ECU gemäß Fig. 3b bei Schritt 98 das mi nimal erforderliche Drehmomentverhältnis für die Einspritz düsenabschaltung (tr_inj_tq). Bei dessen Bestimmung wird das gewünschte Drehmomentverhältnis bezüglich aller bereits durch die Zündungsverzögerung ausgeführten Reduktionen und der minimalen Reduktion, deren Ausführung von der A/F- Zumessung erwartet wird, angepaßt

tr_inj_tq = tr_des*NUMCYL/tr/exst/TR_LAM_MIN (5)

wobei TR_LAM_MIN die minimale Drehmomentreduktion (ausge drückt als Drehmomentverhältnis) darstellt, welches aufgrund der A/F-Zumessung realisiert würde, und NUMCYL die Anzahl der Motorzylinder darstellt. Das Ergebnis dieser Berechnung wird dann auf die nächste ganze Zahl aufgerundet.

Weiter bestimmt die ECU gemäß Fig. 3c bei Schritt 100 die Anzahl der mit Kraftstoff zu versorgenden Zylinder (INJON) wie folgt:

INJON = min (INJON_MAX, tr_inj_tq) (6)

wobei INJON_MAX die Maximalanzahl der zu aktivierenden Kraftstoffeinspritzdüsen darstellt. Somit sind zumindest INJON_MAX Einspritzdüsen für den Schutz des Katalysators (z. B. zur Steuerung der Katalysatortemperaturen) eingeschal tet. Bei dem Schritt 102 bestimmt die ECU das Drehmomentver hältnis (INJ_TR), das alleine durch Kraftstoffzufuhrunter brechung zu den Motorzylindern erreicht werden könnte:

Danach bestimmt die ECU bei Schritt 104 von Fig. 3c die Drehmomentreduktion als ein durch magere A/F-Zumessung aus zuführendes Verhältnis (TR_AF), wobei eine Anpassung bezüg lich der bereits vorhandenen Anzahl von Zylindern ohne Kraftstoffzufuhr ausgeführt wird:

TR_AF = tr_des/INJ_TR/tr_exst (8)

wobei tr_exst das bei dem vorliegenden Zündzeitpunkt verfüg bare Drehmoment darstellt.

Des weiteren konvertiert die ECU gemäß Fig. 3c bei Schritt 106 das A/F-Drehmomentverhältnis in ein entsprechen des A/F-Verhältnis (LAM_TQ), um es zu erreichen:

LAM_TQ = FUNC632(TR_AF) (9)

wobei FUNC632, welche in Fig. 6 graphisch dargestellt ist, eine Funktion ist, welche die Beziehung eines gewünschten Drehmomentverhältnisses (des gewünschten indizierten Dreh moments zu dem indizierten Drehmoment bei 14,6) zu einem ma geren A/F-Verhältnis darstellt. Bevorzugt hält man das A/F- Verhältnis während Drehmomentreduktionen mindestens auf 1,1, da ein A/F-Verhältnis von 1,0 oder weniger, bezogen auf die Katalysatortemperaturen, zu angereichert ist. Bei Schritt 108 wird dieses A/F-Verhältnis auf die Grenzwerte der Verbrennungsstabilität wie folgt gekappt oder begrenzt:

DES_LAMBSE = min(LAM_TQ, FNMAXLAM(N,LOAD) (10)

wobei FNMAXLAM (graphisch in Fig. 8 dargestellt) eine Funk tion ist, welche das A/F-Verhältnis zur Motorbelastung in Beziehung setzt.

Bei Schritt 110 von Fig. 3c bestimmt die ECU die Dreh momentreduktion als ein Verhältnis, das von der Zündungs verzögerung auszuführen ist, wobei eine Anpassung bezüglich der Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr und bezüglich der bereits ausgeführten A/F-Reduktionen ausgeführt wird:

SPK_TQ_RATIO = tr_des/INJ_TR/FUNC623 (DES_LAMBSE) (11).

Claims

1. Verfahren zur Reduktion eines erzeugten Motordrehmoments auf ein gewünschtes Motordrehmoment zum Einsatz in einem Fahrzeug mit einem ein Drehmoment erzeugenden Mehrzylin der-Verbrennungsmotor, wobei jeder Zylinder eine zuge ordnete Kraftstoffeinspritzdüse zum Zuführen von Kraft stoff in den Zylinder und eine zugeordnete Zündkerze zum Erzeugen eines Zündfunkens zur Verbrennung des Kraft stoffs mit Frischluft während des Motorbetriebs auf weist, mit folgenden Schritten:
Identifizieren des gewünschten Motordrehmoments, auf welches das erzeugte Motordrehmoment zu reduzieren ist;
Bestimmen einer ersten Drehmomentreduktion, die durch Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu mindestens einem der Motorzylinder zu erreichen ist;
Bestimmen einer zweiten Drehmomentreduktion, die durch eine magere Luft/Kraftstoff-Zumessung zu erreichen ist, wobei die zweite Drehmomentreduktion bezüglich der Anzahl der Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr angepaßt ist; und
Bestimmen einer dritten Drehmomentreduktion, die durch eine Zündungsverzögerung zu erreichen ist, wobei die dritte Drehmomentreduktion bezüglich der Anzahl der Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr und bezüglich der mageren Luft/Kraftstoff-Zumessung angepaßt ist, und die erste, zweite und dritte Drehmomentreduktion dabei so implemen tiert sind, daß sie das erzeugte Motordrehmoment auf das gewünschte Motordrehmoment reduzieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Motordrehmoment auf das gewünschte Motor drehmoment nur durch Zündungsverzögerung reduziert wird, wenn die Reduktion allein durch Zündungsverzögerung er reicht werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fahrzeug ei nen Katalysator enthält, durch den Motorabgase geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Ausschluß der Verwendung der Zündungsverzögerung zum Er reichen des reduzierten Motordrehmomentes aufweist, wenn im Katalysator ein Abgas-Übertemperaturzustand vorliegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß es den Schritt der Bestimmung auf weist, ob das gewünschte Motordrehmoment allein durch Zündungsverzögerung erzielt werden kann.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anzahl der mit Kraftstoff zu ver sorgenden Zylinder bestimmt wird gemäß: INJON = min (INJON_MAX, tr_inj_tq)wobei INJON_MAX die Maximalanzahl zu aktivierender Kraftstoffeinspritzdüsen darstellt und tr_inj_tq das mi nimal erforderliche Drehmomentverhältnis für die Ein spritzdüsenabschaltung darstellt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die erste Drehmomentreduktion bestimmt wird gemäß: wobei NUMZYL die Anzahl der Zylinder des Motors dar stellt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Drehmomentreduktion be stimmt wird gemäß: TR_AF = tr_des/INJ_TR/tr_exst
wobei tr_des ein Verhältnis des gewünschten indizierten Drehmoments zu dem aktuellen indizierten Drehmoment dar stellt, INJ_TR ein Drehmomentverhältnis darstellt, das allein durch Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu den Motor zylindern erreicht werden könnte, und tr_exst das bei dem vorliegenden Zündzeitpunkt verfügbare Drehmoment darstellt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es die Umwandlung von TR_AF in ein entsprechendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter Verwendung einer Funk tion aufweist, die Drehmomentverhältnisse zu Luft/Kraft stoff-Verhältnissen in Beziehung setzt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß es die Begrenzung des entsprechenden Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf die Grenzwerte der Verbrennungsstabilität unter Verwendung einer Funktion aufweist, welche das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur Mo torbelastung in Beziehung setzt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die dritte Drehmomentreduktion be stimmt wird gemäß: SPK_TQ_RATIO = tr_des/INJ_TR/FUNC623 (DES_LAMBSE)wobei FUNC623(DES_LAMBSE) eine Funktion ist, welche die Wirkung des A/F-Verhältnisses zum indizierten Drehmoment in Beziehung setzt.

11. Verfahren zur Reduktion eines erzeugten Motordrehmoments auf ein gewünschtes Motordrehmoment zum Einsatz in einem Fahrzeug mit einem ein Drehmoment erzeugenden Mehrzylin der-Verbrennungsmotor, wobei jeder Zylinder eine zuge ordnete Kraftstoffeinspritzdüse zum Zuführen von Kraft stoff in den Zylinder und eine zugeordnete Zündkerze zum Erzeugen eines Zündfunkens zur Verbrennung des Kraft stoffs mit Frischluft während des Motorbetriebs auf weist, mit folgenden Schritten:
Identifizieren des gewünschten Motordrehmoments, auf welches das erzeugte Motordrehmoment zu reduzieren ist;
Bestimmen einer ersten Drehmomentreduktion, die durch Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu mindestens einem der Motorzylinder zu erreichen ist;
Bestimmen einer zweiten Drehmomentreduktion als ein Verhältnis, das durch eine magere Luft/Kraftstoff-Zumes sung zu erreichen ist, wobei die zweite Drehmoment reduktion bezüglich der Anzahl der Zylinder ohne Kraft stoffzufuhr angepaßt ist; und
Bestimmen einer dritten Drehmomentreduktion als ein Verhältnis, das durch eine Zündungsverzögerung zu er reichen ist, wobei die dritte Drehmomentreduktion bezüg lich der Anzahl der Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr und bezüglich der mageren Luft/Kraftstoff-Zumessung angepaßt ist, und die erste, zweite und dritte Drehmomentreduk tionen dabei so implementiert sind, daß sie das erzeugte Motordrehmoment auf das gewünschte Motordrehmoment redu zieren.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Motordrehmoment auf das gewünschte Motor drehmoment nur durch Zündungsverzögerung reduziert wird, wenn die Reduktion durch Zündungsverzögerung allein er reicht werden kann.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Fahrzeug einen Katalysator enthält, durch den Motorabgase geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Ausschluß der Verwendung der Zündungsverzögerung zum Er reichen des reduzierten Motordrehmomentes aufweist, wenn im Katalysator ein Abgas-Übertemperaturzustand vorliegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehmomentreduktion be stimmt wird gemäß: wobei INJON die Anzahl der mit Kraftstoff zu versorgen den Zylinder darstellt und NUMZYL die Anzahl der Zylin der des Motors darstellt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehmomentreduktion be stimmt wird gemäß: TR_AF = tr_des/INJ_TR/tr_exstwobei tr_des ein Verhältnis des gewünschten indizierten Drehmoments zu dem aktuellen indizierten Drehmoment dar stellt, INJ_TR ein Drehmomentverhältnis darstellt, das allein durch Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu den Motor zylindern erreicht werden könnte, und tr_exst das bei dem vorliegenden Zündzeitpunkt verfügbare Drehmoment darstellt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Drehmomentreduktion be stimmt wird gemäß: tr_spk_tq = tr_des/INJ_TR/FUNC623 (DES_LAMBSE)wobei FUNC623(DES_LAMBSE) eine Funktion ist, welche die Wirkung des A/F-Verhältnisses zum indizierten Drehmoment in Beziehung setzt.

17. Vorrichtung zum Reduzieren des erzeugten Motordrehmo ments auf ein gewünschtes Motordrehmoment für den Ein satz in einem Fahrzeug mit einem ein Drehmoment erzeu genden Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, wobei jeder Zy linder eine zugeordnete Kraftstoffeinspritzdüse zum Zu führen von Kraftstoff in den Zylinder und eine zugeord nete Zündkerze zum Erzeugen eines Zündfunkens für die Verbrennung des Kraftstoffs mit Frischluft während des Motorbetriebs besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:
Einrichtungen zum Identifizieren des gewünschten Mo tordrehmoments, auf welches das erzeugte Motordrehmoment zu reduzieren ist;
Einrichtungen zum Bestimmen einer ersten Drehmoment reduktion, die durch Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu mindestens einem der Motorzylinder zu erreichen ist;
Einrichtungen zum Bestimmen einer zweiten Drehmomentreduktion, die durch eine magere Luft/Kraftstoff-Zumessung zu erreichen ist, wobei die zweite Drehmomentreduktion bezüglich der Anzahl der Zy linder ohne Kraftstoffzufuhr angepaßt ist; und
Einrichtungen zum Bestimmen einer dritten Drehmomentreduktion, die durch eine Zündungsverzögerung zu erreichen ist, wobei die dritte Drehmomentreduktion bezüglich der Anzahl der Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr und bezüglich der mageren Luft/Kraftstoff-Zumessung an gepaßt ist, und die erste, zweite und dritte Drehmomen treduktion dabei so implementiert sind, daß sie das er zeugte Motordrehmoment auf das gewünschte Motordrehmo ment reduzieren.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehmomentreduktion bestimmt wird gemäß: wobei INJON die Anzahl der mit Kraftstoff zu versorgen den Zylinder darstellt und NUMZYL die Anzahl der Zylin der in dem Motor darstellt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite Drehmomentreduktion bestimmt wird gemäß:

TR_AF = tr_des/INJ_TR/tr_exst wobei tr_des ein Verhältnis des gewünschten indizierten Drehmoments zu dem aktuellen indizierten Drehmoment dar stellt, INJ_TR ein Drehmomentverhältnis, das alleine durch Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu den Motorzylin dern erreicht werden könnte, und tr_exst das bei dem vorliegenden Zündzeitpunkt verfügbare Drehmoment dar stellt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Drehmomentreduktion be stimmt wird gemäß: SP_TQ_RATIO = tr_des/INJ_TR/FUNC623 (DES_LAMBSE)wobei FUNC623(DES_LAMBSE) eine Funktion ist, welche die Wirkung des A/F-Verhältnisses zum indizierten Drehmoment in Beziehung setzt.