DE19538451A1 - Verfahren zur Bestimmung der einer quantitätsgesteuerten Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der einer quantitätsge­ steuerten Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge, wobei die zugeführte Luftmasse mit einem Luftmassensensor ermittelt und hieraus ein Luftmassensignal, das Grundlage für Ausgangssignale eines elektronischen Steuergerätes ist, abgeleitet wird, und wobei Korrekturfaktoren für Rück­ strömungen im Luftmassensensor vorgesehen sind. Bei üblichen elektroni­ schen Steuergeräten für insbesondere mit Niederdruckeinspritzung arbei­ tenden quantitätsgesteuerten Brennkraftmaschinen wird die in die Brenn­ kraftmaschine je Arbeitshub gelangende Luftmasse mit einem Luftmassen­ messer oder -sensor gemessen. Dieses Meßergebnis bildet dabei die Grundlage für weitere Rechenoperationen im elektronischen Steuergerät. Im einzelnen stellt dabei das Ausgangssignal des Luftmassensensors ein Last­ signal der Brennkraftmaschine dar, welches - zumindest theoretisch - zu­ sammen mit dem Drehzahlsignal der Brennkraftmaschine den aktuellen Lastpunkt der Brennkraftmaschine exakt definieren soll. Tatsächlich jedoch treten im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und dabei auch im Luft­ massenmesser oder -sensor Pulsationen der angesaugten Luftmasse auf, d. h. auch im Bereich des Luftmassensensors kann es zu Rückströmungen der angesaugten Luftmasse kommen, so daß Fehlmessungen die Folge sind. Beispielsweise in der DE 39 25 377 A1 ist diese Problematik näher be­ schrieben.

Beim bekannten Stand der Technik werden nun Korrekturen vorgenommen, um diese Fehlmessungen zu kompensieren. Das eigentliche Luftmassen­ signal des Luftmassensensors wird dabei jedoch nicht verändert, vielmehr werden die Korrekturfaktoren erst im Rahmen der Ansteuerung der Kraft­ stoff-Einspritzventile berücksichtigt, und zwar bei der Berechnung der Öff­ nungszeit, d. h. der Einspritzdauer dieser Einspritzventile. Das im Hinblick auf Fehlmessungen, insbesondere durch Rückströmungen im Luftmassen­ sensor noch nicht korrigierte Luftmassensignal dient in den üblichen Steuer­ geräten als Basisgröße für weitere Funktionen, so beispielsweise für die Be­ rechnung des Zündwinkels, was wie bekannt ebenfalls in elektronischen Steuergeräten für Brennkraftmaschinen durchgeführt wird.

Dieser bekannte Stand der Technik ist jedoch unbefriedigend, da beispiels­ weise der eben genannte Zündwinkel dann ebenfalls nicht exakt ist, sondern für eine falsch gemessene Luftmasse berechnet wird. Eine Abhilfemaß­ nahme ist in der bereits oben genannten DE 39 25 377 A1 beschrieben. Hier werden quasi Plausibilitätsmessungen durchgeführt, d. h. es wird nicht nur das eigentliche Luftmassensignal zugrundegelegt, sondern darüber hinaus ein quasi theoretisches Luftmassensignal, das sich aus dem Öffnungsgrad des Quantitätssteuerorganes der Brennkraftmaschine in Verbindung mit der Brennkraftmaschinen-Drehzahl ergibt. Hierdurch wird zwar die Gefahr von Fehlmessungen deutlich eingeschränkt, jedoch ist diese Plausibilitätskon­ trolle im Hinblick auf die Rechenoperationen des elektronischen Steuergerä­ tes relativ aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer die oben genannten Unzulänglichkeiten vermieden werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Korrekturfaktoren, die für Rückströmungen im Luftmassensensor vorgesehen sind, in die Berechnung des Luftmassensignales miteingehen. Insbesondere sind die multiplikativen Korrekturfaktoren in einem Kennfeld abgelegt, das als erste Eingangsgröße die Drehzahl der Brennkraftmaschine und als zweite Eingangsgröße den Öffnungsgrad des die Quantitätssteuerung vornehmenden Quantitätssteuer­ organes hat.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines vereinfachten Ablaufdia­ grammes zur Bestimmung der einer quantitätsgesteuerten Brennkraftma­ schine zuzuführenden Kraftstoffmenge.

Wie üblich erfolgt die Lasterfassung der Brennkraftmaschine, d. h. die Be­ stimmung der im aktuellen Betriebspunkt angesaugten Luftmasse durch Abtastung beispielsweise eines Heißfilm-Luftmassensensors (HFM) 1 in einem engen zeitlichen Raster. Die einzelnen abgetasteten Werte werden in gewissen Intervallen aufsummiert und gemittelt, d. h. es erfolgt wie bei 2 an­ gegeben eine Integration der Abtastung. Grundsätzlich können durch diese Abtast-Integration zwar auch pulsierende Luftströme gemessen werden, je­ doch können Fehlmessungen durch intensive Rückströmungen im Luft­ massensensor 1 hierdurch nicht vermieden werden. Bei Rückströmungen im Luftmassensensor 1 wird somit ein zu großer Luftmassenstrom gemessen, was auch bei Luftmassensensoren 1 mit einer sog. Rückströmkennlinie nicht hinreichend vermieden werden kann. Die eben genannte Rückströmkennli­ nie ist dabei in die sog. Luftmassenstromkennlinie 3 integriert, mittels derer nach der Integration 2 ein unkorrigiertes Luftmassensignal 4 ermittelt wird.

Beim eingangs bereits erläuterten bekannten Stand der Technik wird dieses unkorrigierte Luftmassensignal 4 als Eingangsgröße für weitere Kennfelder und Kennlinien, die hier abstrakt mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet sind, verwendet. Es werden somit diese weiteren Kennfelder und Kennlinien 5 mit dem unkorrigierten, d. h. physikalisch falschen Luftmassensignal 4 bzw. Lastsignal adressiert. Lediglich die direkte Berechnung der Einspritzzeit wird beim bekannten Stand der Technik durch die Korrektur der Stationäranpas­ sung beeinflußt. Dies erfolgt beim bekannten Stand der Technik im Rahmen einer sog. Grundanpassung 6, wobei ein Kennfeld vorliegt, das als Ein­ gangsgrößen zum einen das unkorrigierte Luftmassensignal 4 und zum an­ deren die Drehzahl N der Brennkraftmaschine besitzt. Durch Multiplikation mit den entsprechenden Werten dieses Grundanpassungs-Kennfeldes 6 er­ gibt sich die sog. korrigierte Einspritzzeit 7.

Wie ebenfalls bereits eingangs erläutert widerspricht diese im Stand der Technik bekannte Struktur dem Wunsch nach physikalisch basierten Funk­ tionen und Schnittstellen (beispielsweise eine Brennkraftmaschinen-Momen­ ten-Schnittstelle) für elektronische Brennkraftmaschinen-Steuerungen, die - wie bekannt - auch weitere Steuerungsfunktionen, so beispielsweise eines Getriebes übernehmen. Rückschlüsse aus dem Lastsignal bzw. aus dem unkorrigierten Luftmassensignal 4 auf die tatsächlich angesaugte Luftmasse sind hierbei nicht möglich. Insbesondere muß beim bekannten Stand der Technik bei Änderungen im Lasterfassungssystem, so beispielsweise bei Änderungen des Sensors 1 oder auch bei Änderungen der Ansaug-Luftfüh­ rung deshalb nicht nur die Lasterfassungsfunktion angepaßt werden, son­ dern es ist auch erforderlich, sämtliche anderen Kennfelder 5 neu zu appli­ zieren bzw. aufwendig auf die evtl. geänderte Eingangsgröße, nämlich das evtl. geänderte unkorrigierte Luftmassensignal 4 umzurechnen.

Erfindungsgemäß ist nun ein Pulsationskorrekturkennfeld 8 vorgesehen. Dieses Pulsationskorrekturkennfeld 8 enthält Korrekturfaktoren, die bevor­ zugt multiplikativ dem unkorrigierten Luftmassensignal 4 zugeschlagen wer­ den, d. h. diese Korrekturfaktoren gehen in die Berechnung eines nunmehr korrigierten Luftmassensignales 4′ mit ein. In Punkt 9 des Ablaufdiagrammes liegt somit ein korrigiertes Luftmassensignal 4′ vor, das der tatsächlich von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse entspricht. Fehlmessungen durch Rückströmungen im Luftmassensensor 1 sind in diesem korrigierten Luftmassensignal 4′ somit nicht mehr enthalten. Erfindungsgemäß bildet nunmehr dieses korrigierte Luftmassensignal 4′ als tatsächliche Lastgröße der Brennkraftmaschine die Eingangsgröße für alle weiteren Kennlinien und Kennfelder 5. Dabei kann mit diesem korrigierten Luftmassensignal 4′ wei­ terhin die Grundanpassung 6 vorgenommen werden, um weitere Ge­ mischanpassungen zu ermöglichen. Selbstverständlich unterscheidet sich nunmehr die Grundanpassung 6 von derjenigen des oben erläuterten be­ kannten Standes der Technik, da nunmehr in dieser Grundanpassung 6 keine Pulsationskorrektur mehr enthalten ist. Schließlich wird wie im bekann­ ten Stand der Technik aus diesem korrigierten Luftmassensignal 4′ mit der Grundanpassung 6 die korrigierte Einspritzzeit 7 ermittelt.

In der Erkenntnis, daß die Pulsationen am Luftmassensensor 1 in erster Linie von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine sowie dem eigentlichen Lastpunkt abhängig sind und insbesondere auch durch die Stellung des Brennkraftmaschinen-Quantitätssteuerorganes, nämlich üblicherweise der Drosselklappe beeinflußt werden, weist das Pulsationskorrekturkennfeld 8 als Eingangsgrößen diese beiden Größen auf, nämlich die Drehzahl N der Brennkraftmaschine sowie die Position der Drosselklappe DK, d. h. den Öff­ nungsgrad des die Quantitätssteuerung vornehmenden Quantitätssteueror­ ganes.

Nachdem somit mittels des Pulsationskorrekturkennfeldes 8 auftretende Fehlmessungen durch Rückströmungen bzw. Pulsationen im Luftmassen­ sensor direkt im Lasterfassungsmodul kompensiert werden, liegt als Ergeb­ nis dieses Lasterfassungsmoduls dann die tatsächlich von der Brennkraft­ maschine angesaugte Luftmasse in Form physikalischer Größen, nämlich einem Luftmassenstrom oder einer Luftmasse pro Hub o. ä. vor. Vorteilhaf­ terweise erfolgt nach der Erfindung die Adressierung sämtlicher Kennlinien und Kennfelder 5 somit mit dem physikalisch korrekten Wert. Vorteilhafter­ weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine einfachere Applika­ tion des elektronischen Steuergerätes durch Abgleich des korrigierten Luft­ massensignales 4′ mit dem tatsächlichen, beispielsweise am Prüfstand ge­ messenen Luftmassenstrom. Vorteilhafterweise muß bei Änderungen im Lasterfassungssystem der Brennkraftmaschine lediglich das Kennfeld in der Lasterfassung angepaßt werden. Alle übrigen Funktionen können nach der Erfindung dann unverändert bleiben. Ferner liegt eine bessere Transparenz der Funktionen des Steuergerätes durch eine physikalische Schnittstelle vor, was für weitere Rechenvorgänge im elektronischen Steuergerät von beson­ derem Vorteil ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur Bestimmung der einer quantitätsgesteuerten Brenn­ kraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge, wobei die zugeführte Luftmasse mit einem Luftmassensensor (1) ermittelt und hieraus ein Luftmassensignal (4), das Grundlage für Ausgangssignale eines elek­ tronischen Steuergerätes ist, abgeleitet wird, und wobei Korrekturfak­ toren für Rückströmungen im Luftmassensensor (1) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfaktoren in die Berechnung des Luftmassensignales (4′) miteingehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die multiplikativen Korrekturfaktoren in einem Pulsationskorrekturkennfeld (8) abgelegt sind, das als erste Eingangsgröße die Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine und als zweite Eingangsgröße den Öffnungsgrad des die Quantitätssteuerung vornehmenden Quantitätssteuerorganes (DK) hat.