DE19722316A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE-OS 43 39 957 bekannt. Dort wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Abweichung zwischen einem Referenzimpuls und dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle ermittelt und bei der Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet wird. Mit der dort beschriebenen Vorgehensweise werden lediglich Toleranzen ausgeglichen, die sich auf alle Zylinder auswirken. Desweiteren treten aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle Abweichungen des tatsächlichen oberen Totpunktes zu dem erwarteten oberen Totpunkt auf. Diese Abweichungen werden bei einer Einrichtung gemäß dem Stand der Technik nicht ausgeglichen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzen den Vorteil, daß auch die Effekte, die auf Torsionsschwingungen beruhen kompensierbar sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die Größe, die den oberen Totpunkt anzeigt zylinderindividuell und/oder betriebskenngrößenabhängig korrigiert wird.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend in einen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine grobschematische Darstellung der Einrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der Steuerung der Brennkraftmaschine, Fig. 3 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Korrektur des oberen Totpunktes und Fig. 4 verschiedene über Zeit aufgetragene Signale.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Das beschriebene Verfahren ist aber nicht nur auf die Anwendung bei Dieselbrennkraftmaschinen beschränkt, sie kann auch auf andere Typen von Brennkraftmaschinen übertragen werden. In diesem Fall müssen entsprechende Elemente ausgetauscht werden. So kommt beispielsweise bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen dem Zündzeitpunkt eine ähnliche Bedeutung zu, wie dem Einspritzbeginn bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen.

Mit 100 ist in Fig. 1 eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Dieselbrennkraftmaschine bezeichnet. An der nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist ein Anlasserzahnkranz 110 angeordnet. Dieser wird von einem Induktivgeber 120 abgetastet. Der Induktivgeber 120 beaufschlagt ein Steuergerät insbesondere ein EDC- Steuergerät 130 mit Signalen.

Der Brennkraftmaschine wird über eine Kraftstoffpumpe 140 Kraftstoff zugemessen. Die Kraftstoffpumpe wird von einer Pumpenantriebswelle, auf der ein Inkrementrad 150 angeordnet ist, angetrieben. Die Inkremente des Inkrementrades 150 werden von einem Inkrementgeber 160 abgetastet. Der Inkrementgeber 160 beaufschlagt dann das EDC-Steuergerät 130 mit einem entsprechenden Signal.

Die Pumpenantriebswelle 170 wird von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Die Nockenwelle, bzw. die Pumpenantriebswelle 170 und die Kurbelwelle sind über ein Antriebsmittel 180, insbesondere einen Zahnriemen oder eine Kette, miteinander verbunden. Die Pumpenantriebswelle läßt sich mittels eines Spritzverstellers 190 gegenüber der Nockenwelle 170 verschieben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine magnetventilgesteuerte Verteilerpumpe. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber auch bei anderen Zumeßsystemen, wie beispielsweise bei Pumpe-Düse-Systemen oder Common-Rail-Systemen, eingesetzt werden. Bei diesen wird die Funktion des Spritzverstellers von einem Magnetventil übernommen.

Das EDC-Steuergerät 130 beaufschlagt abhängig von den Signalen verschiedener Sensoren, die verschiedene Betriebskenngrößen erfassen, die Kraftstoffpumpe und den Spritzversteller 190 mit Ansteuersignalen.

Diese Einrichtung arbeitet im wesentlichen wie folgt. Ausgehend von verschiedenen Sensorsignalen berechnet das EDC-Steuergerät 130 einen Wert für die eingespritzte Kraftstoffmenge und den Einspritzbeginn. Ausgehend von diesen Werten bestimmt das Steuergerät Ansteuerimpulse zu Ansteuerung des Spritzverstellers 190, der den Einspritzbeginn festlegt. Ferner gibt das Steuergerät 130 Ansteuerimpulse zur Ansteuerung eines Stellers zur Einstellung eines mengenbestimmenden Stellgliedes an der Kraftstoffpumpe 140.

Der Induktivgeber 120 tastet die Zähne auf dem Anlasserzahnkranz 110 ab. Hieraus erkennt das Steuergerät die Stellung der Kurbelwelle. Bei dem oberen Totpunkt OT der Kurbelwelle handelt es sich um eine bevorzugte Stellung derselben. Um eine optimale Kraftstoffzumessung erzielen zu können, muß der Einspritzbeginn in Bezug auf den oberen Totpunkt der Kurbelwelle erfolgen. Aus diesem Grund ist am Anlasserzahnkranz eine Markierung vorgesehen, die der Induktivgeber erkennt. Der Impuls, der ausgehend von dieser Markierung erzeugt wird, wird üblicherweise als Referenzimpuls R bezeichnet. Aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbel- und/oder der Nockenwelle ergibt sich eine Abweichung zwischen der Lage des Referenzimpulses R und dem tatsächlichen oberen Totpunkt OT der Kurbelwelle.

Um eine genaue Kraftstoffzumessung erzielen zu können, ist diese Abweichung zu berücksichtigen. Es ist deshalb vorgesehen, daß Korrekturwerte ermittelt, in einem Speicher abgelegt und bei der Berechnung der Ansteuersignale berücksichtigt werden. Dabei werden diese Korrekturwerte abhängig von Betriebsbedingungen und für jeden Zylinder in dem Speicher abgelegt.

In Fig. 2 ist die Steuerung 130 detaillierter dargestellt. Bereits in Fig. 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Das Steuergerät 130 verarbeitet die Ausgangssignale des Induktivgebers 120, der auch als Drehzahlgeber bezeichnet werden kann, der in diesem Ausführungsbeispiel Zähne des Anlasserzahnkranzes abtastet. Desweiteren verarbeitet die Steuerung 130 des Ausgangssignal eines Fahrpedalstellungsgebers 225, der ein Signal FP liefert, daß dem Fahrerwunsch entspricht.

Ein Geber 230 liefert den Referenzimpuls R bzw. ein Signal OT, das den oberen Totpunkt eines Zylinders anzeigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieses Signal von einem Segmentrad 231 bereitgestellt. Das Segmentrad 231 ist vorzugsweise an der Kurbelwelle oder an der Nockenwelle angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, daß auch ein Inkrementrad verwendet wird, wobei dieses eine hervorgehobene Markierung und/oder eine Lücke oder mehrere Lücken aufweist, die als Referenzimpuls vom Geber 230 interpretiert werden.

Eine Einspritzsteuerung 215 beaufschlagt die Kraftstoffpumpe 140 mit Ansteuersignalen, die den Einspritzbeginn, das Einspritzende und/oder die Einspritzmenge festlegen. So verarbeitet die Einspritzsteuerung 215 neben weiteren Signalen insbesondere das Drehzahlsignal N und das Fahrerwunschsignal FP, sowie das Ausgangssignal einer Korrekturstufe 235. Die Korrekturstufe 235 verarbeitet den Referenzimpuls R und das Ausgangssignal eines Kennfeldes 240 dem als Eingangssignal die Drehzahl N ein Signal bezüglich der eingespritzten Kraftstoffmenge QK und/oder des Fahrerwunsches FP zugeleitet wird.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Die Steuerung der Einspritzung erfolgt von der Einspritzsteuerung 215 abhängig von verschiedenen Betriebsgrößen wie insbesondere der Drehzahl N und dem Fahrerwunsch FP. Ausgehend von diesen Größen und ggf. weiteren Betriebskenngrößen wie Temperaturwerten, berechnet die Einspritzsteuerung 215 die einzuspritzende Kraftstoffmenge QK und den Einspritzbeginn. Der Einspritzbeginn wird in der Regel als Winkelstellung ausgehend von dem oberen Totpunkt OT vorgegeben.

Daher kommt dem Referenzimpuls R bei der exakten Steuerung der Einspritzung eine große Bedeutung zu. Üblicherweise ist vorgesehen, daß eine oder zwei Markierungen auf der Kurbelwelle oder der Nockenwelle angebracht sind, die als Referenzimpuls R interpretiert werden.

Ausgehend von dem Referenzimpuls R wird für jeden Zylinder ein Signal OTi das den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders anzeigt bestimmt. Hierzu wird für jeden Zylinder zu der Winkelstellung bei der Referenzimpuls R auftritt jeweils ein fester Wert hinzu addiert. So ergeben sich ausgehend von einem Referenzimpuls R die Impulse OTi, die die oberen Totpunkte der einzelnen Zylinder kennzeichnen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sensor 230 für jeden Zylinder ein Referenzimpuls R und damit ein Signal Oti bereitstellt, das den oberen Totpunkt anzeigt.

Diese Impulse sind in Fig. 4 dargestellt. Über der Winkelstellung der Kurbelwelle in Grad Kurbelwellenwinkel ist mit zwei senkrechten Linien jeweils ein Referenzimpuls R markiert. Die beiden Referenzimpulse R haben einen Abstand von 180° Kurbelwellenwinkel. Desweiteren sind die erwarteten oberen Totpunkte OTi, die ausgehend von den Referenzimpulsen bestimmt werden mit senkrechten durchgezogenen Linien markiert. Diese erwarteten oberen Totpunkte der einzelnen Zylinder sind mit OT1, OT3, OT4 und OT2 bezeichnet.

Aufgrund von Toleranzen und von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle befindet sich der tatsächliche obere Totpunkt bei den mit gestrichelten Linien markierten Positionen, die mit OT1', OT3', OT4', OT2' bezeichnet sind.

Die Abweichungen zwischen den erwarteten Positionen OTi und dem tatsächlichen oberen Totpunkten OTI' sind jeweils mit ΔOti bezeichnet. Diese Abweichungen zwischen tatsächlichen und dem erwarteten oberen Totpunkt sind in dem Kennfeld 240 abgespeichert. Erfindungsgemäß sind diese Werte für jeden Zylinder abhängig von Betriebskenngrößen abgespeichert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Werte abhängig von der Drehzahl N und dem Lastzustand der Brennkraftmaschine abgespeichert sind, da diese beiden Größen den größten Einfluß auf die Torsionsschwingungen besitzen. Als Lastsignal kann zum einen die eingespritzte Kraftstoffmenge QK und/oder das Fahrerwunschsignal FP verwendet werden. Das einzuspritzende Kraftstoffmengensignal QK liegt im Steuergerät vor und wird von der Einspritzsteuerung 215 bereitgestellt.

Ausgehend von diesen Größen wird aus dem Kennfeld 240 für jeden Zylinder der Korrekturwert ΔOTi ausgelesen. Mit diesem Wert wird dann der erwartete Wert für den OTi korrigiert. Der so korrigierte Wert für den oberen Totpunkt wird der Einspritzsteuerung 215 zur Steuerung der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt.

Die Korrektur 235 ist in Fig. 3 detaillierter dargestellt. Bereits in Fig. 2 und Fig. 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. In dem Kennfeld 240 sind die Korrekturwerte ΔOTi abhängig von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge QK der Drehzahl N und dem jeweiligen Zylinder, in den die Einspritzung erfolgen soll, abgelegt. Mit diesen Werten wird im Verknüpfungspunkt 220 der erwartete Wert von dem oberen Totpunkt OTi korrigiert.

Vorzugsweise erfolgt eine additive Verknüpfung der beiden Signale. Am Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes wird der korrigierte Wert für den oberen Totpunkt OTI' zur Verfügung. Dieser Wert wird der Einspritzsteuerung 215 zugeleitet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, wobei ausgehend von einem Signal, das eine bevorzugte Stellung einer Welle charakterisiert, Steuergrößen zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine vorgebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine betriebskenngrößenabhängige und/oder zylinderindividuelle Korrektur des Signals vorgesehen ist, das die bevorzugte Stellung einer Welle charakterisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur abhängig von wenigstens der Last und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur in einem Kennfeld Korrekturwerte abgelegt sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der bevorzugten Stellung der Welle um den oberen Totpunkt eines Zylinders handelt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergrößen die Einspritzung von Kraftstoff, insbesondere den Einspritzzeitpunkt, steuern und/oder regeln.

6. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, die ausgehend von einem Signal, das eine bevorzugte Stellung einer Welle charakterisiert, Steuergrößen zur Steuerung der Brennkraftmaschine vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine betriebskenngrößenabhängige und/oder zylinderindividuelle Korrektur des Signals durchführen, das die bevorzugte Stellung einer Welle charakterisiert.