DE19714624C2

DE19714624C2 - Verfahren zum Betrieb eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE19714624C2
Application number: DE19714624A
Authority: DE
Inventors: Tobias John Pallet; Eric Matthew Storhok
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1996-04-29
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: GB9706688D0; GB2312763B; GB2312763A; DE19714624A1; US5685277A; JPH1030464A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb ei nes Mehrzylinder-Verbrennungsmotors.

In Zusammenhang mit Geschwindigkeitsbegrenzungsmaßnahmen bzw. einer Traktionskontrolle ist es bekannt, eine Drehmomentre duktion durch Abschalten von Einspritzdüsen und eine Zünd zeitpunktverstellung in Richtung "spät" herbeizuführen.

Durch die DE 195 32 159 A1 wird eine Steuereinrichtung für einen Motor mit variabel ansteuerbaren Zylindern vorgeschla gen, bei der die Zylinder in zwei Zylindergruppen aufgeteilt sind und besondere Maßnahmen zur Steuerung der beiden Zylin dergruppen vorgesehen sind.

In der DE 33 09 434 C1 wird ein Verbrennungsmotor mit Zylin derabschaltung beschrieben, der die tatsächliche Motorlast abhängig von einer tatsächlichen Drosselklappenstellung zu grundeliegt.

Aus der US 4 779 597 ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Kraftstoffflusses bzw. der Sekundärluft in einem Verbren nungsmotor im Falle einer festhängenden Drosselklappe be kannt. Aus der US 5 325 832 ist eine Notfahrfunktion für den Fall einer festsitzenden oder außer Funktion befindlichen Drosselklappe bekannt, wobei die Anzahl der zu zündenden Zy linder als Funktion einer gewünschten Motorlast abhängig von einer gewünschten Stellung der Drosselklappe berechnet wird.

Aus diesen Druckschriften sind zwar Maßnahmen dazu bekannt, die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeuges im Falle einer festsit zenden Drosselklappe in einem gewissen Maße aufrechtzuerhal ten, jedoch ist der Betrieb im Fehlerfalle noch nicht zufrie denstellend.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, den Betrieb ei nes Mehrzylinder-Verbrennungsmotors im Fehlerfalle zu verbes sern und insbesondere die Ausgangsleistung des Motors stärker zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Es ist also eine Abschaltung von Einspritzdüsen zur Steuerung der Ausgangsleistung im Falle einer fehlerhaften Drosselklappenstellung vorgesehen. Wenn die Drosselklappe weiter geöffnet ist als gewünscht, wird durch einen Vergleich einer aus der tatsächlichen Drosselklappenstellung bestimmten tatsächlichen Last mit einer aus der gewünschten Drosselklap penstellung bestimmten Last ermittelt, wie viele Einspritzdü sen abzuschalten sind. Dabei wird aus der momentanen Drossel klappenstellung die Motorlast auf Meeresniveau bei Standard temperatur, sowie aus der gewünschten Drosselklappenstellung die Last auf Meeresniveau bei Standardtemperatur bezogen auf denselben Verbrennungsmotor bestimmt. Aus dem Verhältnis die ser beiden Lasten wird bestimmt, wie viele Zylinder durch eine Kraftstoffabschaltung stillzulegen sind. Dieses Steue rungsverfahren wird als Teil der elektronischen Drosselklap pensteuerung eingesetzt, um eine Notlauffähigkeit des Motors zu erreichen.

Die nachfolgend erwähnten vorhergesagten tatsächlichen und gewünschten Lasten verstehen sich auf Standardtemperatur und -Druck bezogen, d. h., auf Meeresniveau (1012 hPa (29,9 inches of Hg)) und auf Standardtemperatur (37,8°C (100°F)).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden detaillier ter beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors geschaffen, bei dem bestimmt wird, wie viele Kraftstoffeinspritzdüsen ab zuschalten sind. Dazu wird die Stellung eines Gaspedals be stimmt und aus anderen Motorparametern (z. B. Fahrtbetrieb, Leerlaufbetrieb etc.) die gewünschte Drosselklappenstellung ermittelt. Aus der gewünschten Drosselklappenstellung kann eine gewünschte vorhergesagte Last bestimmt werden. Weiterhin wird die tatsächliche vorhergesagte Last auf Meeresniveau bei Standardtemperatur ermittelt. Außerdem wird die tatsächliche Drosselklappenstellung gemessen und aus dieser eine vorherge sagte tatsächliche Last auf Meeresniveau und bei Standardtem peratur bestimmt. Aus dem Verhältnis von gewünschter Last auf Meeresniveau zu der vorhergesagten tatsächlichen Last auf Meeresniveau kann dann ein Lastanteil bestimmt werden, der proportional zum tatsächlichen Motorausgangsdrehmoment ist. Aus diesem Lastanteil wird dann der Anteil der Gesamtzahl von Zylindern bestimmt, der zur Erzeugung der gewünschten Last auf Meeresniveau erforderlich ist.

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß das Motordrehmoment nicht berechnet zu werden braucht und daß weiterhin keine Zündzeitpunktverstellung erforderlich ist, so daß das Verfahren sehr einfach und robust ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Verbrennungsmotors mit elek tronisch gesteuerter Drosselklappe gemäß einem Aus führungsbeispiel dieser Erfindung, und

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Einspritzdüsenabschaltvorgangs durch eine elektronische Drosselklappensteuerung ge mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Um dem Fahrer eines Kraftfahrzeuges einen Notfahrbetrieb mit einer nicht funktionierenden Drosselklappe zu ermöglichen, muß die Motorausgangsleistung mittels anderer Maßnahmen als der üblichen Änderung der Luftmassenstromzufuhr gesteuert werden. Hierzu ist ein möglicher Weg eine Abschaltung einer bestimmten Anzahl von Einspritzdüsen. Zu diesem Zwecke wird die Gasanforderung des Fahrers von der Motorsteuerung mittels eines Pedelsensors und anderer Eingangssignale und Motorpara meter bestimmt und mit der Motorausgangslast gemäß der tatsächlichen Drosselklappenstellung verglichen. Aus dem Ver hältnis dieser Werte ergibt sich, wieviele Einspritzdüsen ab zuschalten sind.

Die Logik bestimmt zunächst eine vorhergesagte Last auf Mee resniveau bei Standardtemperatur unter Einsatz der vorhan denen, auf Meeresniveau bezogenen Lastfunktionen und abhängig von der Motordrehzahl und der tatsächlichen Drosselklappen stellung. Dann wird eine gewünschte Drosselklappenstellung abhängig vom Pedalstellungssensor und anderen Betriebspara meter-Eingabeelementen bestimmt. Damit wird eine gewünschte Last auf Meeresniveau unter Einsatz der Lastfunktionen für Meeresniveau und der Motordrehzahl berechnet. Anschließend wird das Verhältnis der vorhergesagten gewünschten Last auf Meeresniveau und der vorhergesagten tatsächlichen Last auf Meeresniveau berechnet und mit der Gesamtanzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors multipliziert, woraus sich die Anzahl Zylinder, die in Betrieb sein sollten, ergibt. In dem Fall, daß diese Anzahl die Gesamtzahl der Zylinder übersteigt, ist keine Abschaltung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung erforderlich. Falls diese Anzahl niedriger als die Gesamtzahl ist, wird die Anzahl gewünschter Einspritzdüsen auf die nächstniedrigere ganze Zahl abgerundet (z. B. bei einer Anzahl von 4,7 gewünschten Einspritzdüsen werden nur 4 betrieben). Eine alternative Art und Weise zur Bestimmung der Anzahl abzustellender Einspritzdüsen ist der Einsatz eines Tabellenspeichers, der als Eingangsgrößen die vorhergesagte tatsächliche Last auf Meeresniveau und die vorhergesagte ge wünschte Last auf Meeresniveau erhält.

Gemäß Fig. 1 weist eine elektronische Drosselklappensteuerung eine Drosselklappe 100 auf, die mit Drosselklappenstellungs sensoren 101 verbunden ist. Die Sensoren 101 geben ein Si gnal, das die Drosselposition anzeigt, an ein elektronisches Steuerungsmodul (ECU) 102 weiter. Die Drosselklappe ist mit Rückstellfedern 107 mechanisch verbunden, durch die die Drosselklappe 100 in einer Richtung eine Vorspannung erhält. Die ECU 102 empfängt weitere Eingangssignale von Pedalstellungssensoren 103, die mit einem Fußpedal 108 mecha nisch gekoppelt sind. Mittels Pedalrückstellfedern wird eine mechanische Vorspannung gewährleistet. Die ECU 102 steht mit einem Drosselklappenantriebsmotor 105 über ein Drosselklappensteuerungsmodul (TCU) 104 in Verbindung. Ein Positionssensor 110 ist mit dem Motor 105 mechanisch verbun den, wobei der Positionssensor ein die Drosselklappenstellung anzeigendes Signal zum TCU 104 gibt. Der Motor 105 ist mit der Drosselklappe 100 durch ein Getriebe 106 verbunden. Die Drosselklappe 100 befindet sich an einem Verbrennungsmotor 120, der Einspritzdüsen 121 aufweist. Am Ausgang des Verbren nungsmotors 120 befindet sich ein Abgasrohr 123. Das Abgas rohr 123 weist einen Abgassauerstoffsensor 124 und ein Abgas rückführungsrohr 125 auf, durch das ein Rückführungsweg für Abgas zurück zur eingangsseitigen Drosselklappe 100 geschaf fen wird. Zwischen dem Abgassauerstoffsensor 124 und der ECU 102 besteht ein Datenaustauschweg 126. Ein weiterer Da tenaustauschweg 127 besteht zwischen dem Verbrennungsmotor 120 und der ECU 102.

Gemäß Darstellung in Fig. 2 empfängt ein Block 10 ein Ein gangssignal DES_TA (gewünschter Drosselklappenwinkel) und konvertiert diesen Winkel in eine Zähleranzeige. Das Aus gangssignal DES_TPREL (gewünschte relative Drosselklappen stellung) des Blocks 10 wird dem Block 11 zugeführt, in dem die gewünschte Last auf Meeresniveau (DES_SEA_LOAD d. h. Mo torlast auf Meeresniveau) berechnet wird. Der Block 11 erhält als weitere Eingangsgrößen die Signale N (Motordrehzahl) und EGRACT (tatsächlicher Abgasrückführungsanteil). Das Ausgangs signal des Blocks 11 DES_SEA_LOAD wird Block 13 zugeführt. In einem Block 12 wird ein Wert SEA_LOAD aus den Eingangsgrößen TP_REL_ARB, N und EGRACT berechnet, wobei TP_REL_ARB die re lative Drosselklappenstellung darstellt. Das Ausgangssignal des Blocks 12 SEA_LOAD wird dem Block 13 zugeführt. In diesem Block 13 wird die Anzahl der zu zündenden Zylinder berechnet. Gemäß einer ersten Methode wird SEA_LOAD durch DES_SEA_LOAD (gewünschte Motorlast auf Meeresniveau) dividiert und dieses Verhältnis mit der Gesamtanzahl der verfügbaren Zylinder mul tipliziert und auf die nächste ganze Zahl abgerundet, um die Gesamtzahl der zu zündenden Zylinder zu erhalten. Gemäß einer zweiten Methode werden SEA_LOAD und DES_SEA_LOAD als Indizes eines Tabellenspeichers benutzt. Die Tabelle enthält die An zahl von zu zündenden Zylindern, um die Motorleistung ent sprechend zu reduzieren. Block 13 hat als Ausgangssignal ein Einspritzdüsen-Ein-Signal (INJ_ON).

Zusammengefaßt wird gemäß der beschriebenen Strategie die Mo torausgangsleistung so bestimmt, als würde der Motor auf Mee resniveau betrieben. Diese Ausgangsleistung wird mit der vom Fahrer gewünschten Ausgangsleistung, die wiederum für Meeres niveau berechnet wurde, verglichen. Falls die Motorausgangs leistung die zum Fahren benötigte Ausgangsleistung über steigt, wird eine bestimmte Anzahl von Zylindern abgeschal tet.

Dadurch, daß eine vorhergesagte Ausgangsleistung auf Meeresniveau mit einer vorhergesagten verlangten Ausgangslei stung bei Meeresniveau verglichen wird, wird ein Höhen- und Temperatureffekt eliminiert. Der Einfluß der Zündung auf das Motordrehmoment wird nicht berücksichtigt. Aus dem Verhältnis von gewünschter Last auf Meeresniveau zur Last auf Meeresni veau wird ein Ausgangsleistungsanteil berechnet, aus dem die Anzahl der zu zündenden Einspritzelemente berechnet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend noch detaillierter beschrie ben. Die Steuerungsstrategie ist zum Einsatz mit einer elek tronischen Drosselklappensteuerung (ETC), die einer Pedal stellung folgt, konzipiert. Gemäß der Strategie wird die An zahl abzuschaltender Einspritzdüsen basierend auf dem Ver hältnis von gewünschter Last auf Meeresniveau und berechneter tatsächlicher Last auf Meeresniveau bestimmt.

Eingangsgrößen
EGRACT	Tatsächlicher Abgasrückführungsanteil
N	Motordrehzahl
NUMCYL	Gesamtanzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors
PPS_REL	Relative Pedalstellung
TP_REL	Relative Drosselklappenstellung

Kalibrierungsgrößen
FN0ETC2	Bestimmt DES_TA aus PPS1_REL
FNTATOTP	konvertiert den Drosselklappenwinkel in eine Drosselklappenstellungszähleranzeige
FN1036A	bestimmt die Motorlast auf Meeresniveau aus der Motordrehzahl und TP_REL
FN1037	bestimmt einen Motorlastkorrekturwert bezogen auf Meeresniveau für die Abgasrückführung (EGR)

Ausgangsgrößen
DES_SEA_LOAD	vom Fahrer gewünschte Last basierend auf Berechnungen für Meeresniveau aus DES_TPREL und der Motordrehzahl.
NUM_CYL_ON	Anzahl der zu betreibenden Zylinder für einen Betrieb mit festsitzender Drosselklappe, abgerundet auf die nächste Ganzzahl.
PERCENT_DES_LOAD	Verhältnis von DES_SEA_LOAD und SEA_LOAD
SEA_LOAD	aus der Motordrehzahl und TP_REL bestimmte Last auf Meeresniveau.

Vorgehen

SEA_LOAD = FN1036A(N,TP_REL) - EGRACT/10 . FN1037(N,TP_REL) DES_TA = FN0ETC2(PPS_REL)

Der gewünschte Drosselklappenwinkel kann auch auf andere Art und Weise aus dem Betriebsmodus des Motors bestimmt werden, z. B. im Leerlauf abhängig von der Motordrehzahl und unter Fahrtbedingungen abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit.

DES_TPREL = FNTATOTP(DES_TA)
DES_SEA_LOAD = FN1036A(N,DES_TPREL) - EGRACT/10 . FN1037(N,DES_TPREL)
PERCENT_DES_LOAD = DES_SEA_LOAD/SEA_LOAD - auf 1,0 begrenzt, falls < 1,0
NUM_CAL_ON = NUMCYL . PERCENT_DES_LOAD; abgerundet auf die nächste Ganzzahl.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb eines Mehrzylinder-Verbrennungsmo tors (120) mit den Schritten:
Bestimmung der Anzahl der momentan zündenden Zylinder,
Berechnung der zu zündenden Anzahl von Zylindern als Funktion der gewünschten Last abhängig von der ge wünschten Drosselklappenstellung sowie der tatsächli chen Last basierend auf der tatsächlichen Drosselklap penstellung, indem die gewünschte Last durch die tatsächliche Last dividiert und das Verhältnis mit der Gesamtzahl der Zylinder multipliziert wird und auf die nächste Ganzzahl abgerundet wird, um die Gesamtzahl der zu zündenden Zylinder zu erhalten, und
Reduzieren der Anzahl der zu zündenden Einspritzdüsen, wenn ein Fehler in der Positionierung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe festgestellt wird.

2. Verfahren zum Betrieb eines Mehrzylinder-Verbrennungsmo tors mit dem Schritt des Berechnens der Anzahl der zu zündenden Zylinder als Funktion einer gewünschten Last abhängig von einer gewünschten Stellung einer Drossel klappe (100) sowie einer tatsächlichen Last abhängig von einer tatsächlichen Drosselklappenstellung, mit den Schritten
Definieren von Eingangsgrößen EGRACT Tatsächlicher Abgasrückführungsanteil, N Motordrehzahl, NUMCYL Gesamtanzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors, TP_REL Relative Drosselklappenstellung;

Definieren von Kalibrierungsgrößen FNTATOTP konvertiert den Drosselklappenwinkel in eine Drosselklappenstellungszähleranzeige, FN1036A bestimmt die Motorlast auf Meeresniveau aus der Motordrehzahl und TP_REL, FN1037 bestimmt einen Motorlastkorrekturwert bezogen auf Meeresniveau für die Abgasrückführung (EGR);

Definieren von Ausgangsgrößen DES_SEA_LOAD vom Fahrer gewünschte Last basierend auf Berechnungen für Meeresniveau aus DES_TPREL und der Motordrehzahl, NUM_CYL_ON Anzahl der zu betreibenden Zylinder für einen Betrieb mit festsitzender Drosselklappe, abgerundet auf die nächstkleinere Ganzzahl, PERCENT_DES_LOAD Verhältnis von DES_SEA_LOAD und SEA_LOAD, SEA_LOAD aus der Motordrehzahl und TP_REL bestimmte Last auf Meeresniveau; und

Bestimmung der Anzahl zu zündender Zylinder anhand der folgenden Vorgehensweise:
SEA_LOAD = FN1036A(N,TP_REL) - EGRACT/10 . FN1037(N,TP_REL)
DES_TA = Funktion von Motorbetriebsparametern
DES_TPREL = FNTATOTP(DES_TA)
DES_SEA_LOAD = FN1036A(N,DES_TPREL) - EGRACT/10 . FN1037(N,DES_TPREL)
PERCENT_DES_LOAD = DES_SEA_LOAD/SEA_LOAD
NUM_CAL_ON = NUMCYL . PERCENT DES LOAD - oder -
NUM CYL ON = Funktion (DES_SEA_LOAD,SEA_LOAD).

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Schritte:
Definieren der Eingangsgrößen als:
PPS REL relative Pedalstellung; und
Bestimmung der Anzahl zu zündender Zylinder anhand der folgenden Vorgehensweise:
DES_TA = FN0ETC2(PPS_REL), wobei FN0ETC2 eine Kali bierungsfunktion ist.