DE19722333A1

DE19722333A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19722333A1
Application number: DE19722333A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Riedel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-03-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit Hilfe einer Steuereinheit, welche Betriebsdaten der Brennkraftmaschi ne erfaßt, in einer Steuereinheit verarbeitet und abhangig von den erfaßten Betriebsdaten Stellglieder zur Beeinflussung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschi ne betätigt.

Derartige Verfahren sind seit längerem bekannt. So werden in Motorsteuerungen kontinuierlich Betriebsdaten der Brennkraftmaschine erfaßt, in Steuereinheiten ausgewertet und abhängig von den ausgewerteten Betriebsdaten Stell glieder betätigt, welche beispielsweise die Einspritz zeit, die Schließzeit, den Zündzeitpunkt, das Tast verhältnis des Leerlaufstellers und der Abgasrückführung verändern.

Alle bekannten derartigen Verfahren haben gemeinsam, daß ausschließlich die Betriebsdaten der Brennkraftmaschine erfaßt und ausgewertet und abhängig von diesen Betriebs daten die Stellglieder angesteuert werden. Derartige Verfahren dienen insbesondere auch zu einer effektiven Reduzierung schädlicher Emissionen der Brennkraftmaschi ne.

Problematisch bei derartigen Verfahren ist nun, daß die Umgebungseinflüsse nicht berücksichtigt werden. Bei spielsweise bleiben die Ozonwerte oder auch die Kohlendi oxid-, Stickstoffoxid, die Kohlenwasserstoff-, Kohlenmon oxid- oder Schwefeldioxidwerte der Umgebung bei der Steuerung der Brennkraftmaschine völlig unberücksichtigt.

Gerade in jüngster Zeit wurden Fahrverbote, Geschwindig keitsbegrenzungen und andere Beschränkungen des Kraft fahrzeugverkehrs wegen zu hoher Ozonwerte in der Umge bungsluft durchgeführt oder zumindest in Erwägung gezogen. Dabei wurden die Ozonwerte der Umgebungsluft durch Ozonsensoren erfaßt, ausgewertet und abhängig von den ermittelten Werten Geschwindigkeitsbeschränkungen, Fahrverbote u. dgl. verfügt. Dies erfordert zusätzlichen technischen, aber auch verwaltungstechnischen Aufwand. Dabei ist nicht einmal sichergestellt, ob die entspre chenden Verbote von allen Verkehrsteilnehmern auch eingehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß auf technisch möglichst einfach zu realisierende Weise Umgebungseinflüsse bei der Steuerung der Brennkraftma schine berücksichtigt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mittels wenigstens eines Sensors die Konzentration wenigstens einer Komponente der Umgebungsluft erfaßt, in der Steuereinheit verarbeitet und die Stellglieder abhängig von der erfaßten Konzentration der wenigstens einen Komponenten der Umgebungsluft betätigt werden.

Die Erfassung der Konzentration wenigstens einer Kom ponente und damit im Grunde die Erfassung der Zusammen setzung der Umgebungsluft, die Verarbeitung der erfaßten Daten in der Steuereinheit und die Ansteuerung der Stellglieder abhängig von der erfaßten Konzentration der wenigstens einen Komponente der Umgebungsluft hat den besonders großen Vorteil, daß die Steuerung der Brenn kraftmaschine eines Fahrzeugs abhängig von Umweltein flüssen möglich ist. Die Brennkraftmaschine wird dadurch nicht nur in Abhängigkeit von ihren erfaßten Betriebs daten gesteuert, sondern auf besonders vorteilhafte Weise auch zusätzlich abhängig von der Konzentration wenigstens einer Komponente der Umgebungsluft, d. h. abhängig von Umgebungseinflüssen. Es versteht sich, daß die Ver arbeitung der erfaßten Umgebungseinflüsse parallel zur und in Kombination mit der Verarbeitung der Betriebsdaten der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.

Dies hat den besonders großen Vorteil, daß die Brenn kraftmaschine und damit auch das gesamte Fahrzeug von der Steuereinheit so angesteuert werden, daß das Fahrzeug umweltverträglicher betrieben werden kann.

Rein prinzipiell kommen zur Erfassung der Konzentration wenigstens einer Komponente der Umgebungsluft die unterschiedlichsten Sensoren in Betracht.

Vorzugsweise sind die Sensoren zur Erfassung der Konzen tration wenigstens einer Komponente der Umgebungsluft Ozonsensoren, Kohlendioxidsensoren, Stickoxidsensoren, Kohlenwasserstoff-(HC-)Sensoren, Kohlenmonoxidsensoren oder Schwefeldioxidsensoren, da die Kraftfahrzeuge selbst Kohlendioxid, Stickoxid, Kohlenwasserstoff, Schwefeldi oxid sowie Kohlenmonoxid erzeugen und während des Betriebs bei besonders hohen Umgebungstemperaturen zu einer erhöhten Ozonkonzentration beitragen.

Die Betriebsdaten der Brennkraftmaschine, die in Kom bination mit den erfaßten und oben erwähnten Umgebungs einflüssen verarbeitet werden, sind insbesondere die angesaugte Luftmenge und/oder die Temperatur der Brenn kraftmaschine und/oder die Abgaszusammensetzung und/oder die Ansauglufttemperatur.

Vorteilhafterweise beeinflussen die Stellglieder den Zündzeitpunkt und/oder die Einspritzzeit und/oder die Schließzeit und/oder das Tastverhältnis des Leerlaufstel lers und der Abgasrückführung und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder die Lambdaregelung. Auf diese Weise kann auf besonders einfache Weise auf das gesamte Fahrzeug Einfluß genommen werden, beispielsweise die Geschwindigkeit reduziert werden, oder das Fahrzeug bei einem anderen Betriebspunkt, der umweltverträglicher ist, betrieben werden, wobei besonders vorteilhaft ist, daß sämtliche Stellglieder zur Steuerung der Brennkraftma schine abhängig von deren Betriebsdaten bereits vorhanden sind und so zusätzliche Einrichtungen entfallen können.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird darüber hinaus auch noch durch eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brenn kraftmaschine eines Fahrzeugs, welche Betriebsdaten erfassende Sensoren, eine Steuereinheit, in der die Betriebsdaten verarbeitet und ausgewertet werden, umfaßt und bei der von der Steuereinheit ansteuerbare Stell glieder zur Beeinflussung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, dadurch gelöst, daß wenigstens ein weiterer Sensor, welcher die Konzentration wenigstens einer Komponente der Umgebungsluft erfaßt, an die Steuereinheit angekoppelt ist und daß die Steuer einheit die Brennkraftmaschine abhängig von den von diesem weiteren Sensor erfaßten Daten ansteuert.

Vorzugsweise sind eine oder mehrere der folgenden Sensoren: Ozonsensoren und/oder Kohlendioxidsensoren und/oder Stickstoffoxidsensoren und/oder Kohlenwasser stoffsensoren und/oder Kohlenmonoxid- und/oder Schwefel dioxidsensoren an die Steuereinheit angekoppelt.

Die Steuereinheit ist vorteilhafterweise Teil einer an sich bekannten Motorsteuerung, die wenigstens Eingangs wandler, Ausgangsendstufen, eine Eingabe-/Ausgabeeinheit eine zentrale Recheneinheit, einen Festwertspeicher und einen Schreib-/Lesespeicher umfaßt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichneri schen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung einer Brenn kraftmaschine eines Fahrzeugs dargestellt.

Das Verfahren zur Steuerung der Brennkraftmaschine läßt sich am besten in Verbindung mit der in der Figur dargestellten Vorrichtung erläutern.

Wie aus der Figur hervorgeht, umfaßt eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs Betriebsdaten erfassende Sensoren, beispielsweise einen Lastsensor, der das Lastsignal über den Druck p, über einen Hitzdrahtluftmassenmesser HFM oder einen Luftmen genmesser LMM, einen Drehzahlsensor 110, einen Sensor, welcher die Abgaszusammensetzung erfaßt 115, einen Temperatursensor 125 sowie einen Sensor 130, der die Luftmenge erfaßt und gegebenenfalls noch weitere Be triebsdaten der Brennkraftmaschine erfassende (nicht dargestellte) Sensoren.

Des weiteren ist ein Sensor 135 vorgesehen, der den Ozonwert, das heißt die Ozon-Konzentration, der Umge bungsluft erfaßt, ein Sensor 140, der den Stickoxid (NO_x)-Wert, das heißt die Stickoxid-Konzentration, der Umgebungsluft erfaßt, ein Sensor 145, der den Kohlendi oxid (CO₂)-Wert, das heißt die Kohlendioxid-Konzentra tion, der Umgebungsluft erfaßt, ein Sensor 150, der den Schwefeloxid (SO₂)-Wert, das heißt die Schwefel oxid-Konzentration, der Umgebungsluft erfaßt, ein Sensor 155, der den Kohlenmonoxid (CO)-Wert, das heißt die Kohlenmon oxid-Konzentration, der Umgebungsluft erfaßt und ein Sensor 160, der den Kohlenmonoxid (HC)-Wert, das heißt die Kohlenmonoxid-Konzentration, der Umgebungsluft erfaßt.

Diese Sensoren sind mit Eingangswandlern 210 einer Steuereinheit 200 verbunden. Die Eingangswandler 210 bewirken beispielsweise eine Analog-Digital-Konvertierung der von den Sensoren erfaßten Daten. Diese Daten werden über eine Eingabe-/Ausgabe (I/O)-Einheit 220 einer zentralen Recheneinheit (CPU) 230 zugeführt. In der zentralen Recheneinheit 230 werden die erfaßten Daten verarbeitet und ausgewertet. Die zentrale Recheneinheit 230 bedient sich dabei auf an sich bekannte Weise eines Festwertspeichers (ROM) 240 und eines Schreib-/Lesespei chers (RAM) 250.

Die verarbeiteten Daten werden von der zentralen Rechen einheit 230 über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 220 an Endstufen 260 ausgegeben, welche Stellglieder ansteuern, die den Zündzeitpunkt und/oder die Einspritzzeit und/oder die Schließzeit und/oder das Tastverhältnis des Leerlauf stellers und der Abgasrückführung (AGR), und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder die Geschwindig keit des gesamten Fahrzeugs abhängig von den von den Sensoren 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160 erfaßten und von der zentralen Rechen einheit 230 verarbeiteten Werten beeinflussen.

Diese Vorrichtung hat gegenüber bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß durch sie ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs ermöglicht wird, bei welchem Umgebungseinflüsse berücksichtigt werden können und die Brennkraftmaschine und damit das gesamte Fahrzeug so abhängig von Umgebungseinflüssen betrieben werden kann. Durch die zusätzliche Erfassung der Ozonwer te und/oder Stickoxidwerte und/oder Kohlendioxidwerte kann nämlich der Betriebszustand der Brennkraftmaschine und damit des gesamten Fahrzeugs abhängig von Umgebungs einflüssen angesteuert werden. So kann beispielsweise bei einer durch den Sensor 150 erfaßten erhöhten Ozonkonzen tration die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder die Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine so reduziert werden, daß weniger Schadstoffe von der Brennkraftmaschi ne in die Umgebung abgegeben werden.

Entsprechend können abhängig von den erfaßten Umgebungs einflüssen auch beispielsweise der Zündzeitpunkt, die Einspritzzeit, die Schließzeit, das Tastverhältnis des Leerlaufstellers, die Lambdaregelung, die Abgasrück führung u. dgl. verändert werden.

Besonders vorteilhaft ist es, daß diese Beeinflussung parallel zu den darüber hinaus erfaßten Betriebsdaten der Brennkraftmaschine geschieht. Auf diese Weise ist eine besonders optimale Reduzierung schädlicher Abgasemissio nen möglich.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit Hilfe einer Steuereinheit, welche Betriebsdaten der Brennkraftmaschine erfaßt, in einer Recheneinheit verarbeitet und abhängig von den erfaßten Betriebsdaten Stellglieder zur Beein flussung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß mittels wenigstens eines Sensors (135, 140, 145, 150, 155, 160) die Konzentration wenigstens einer Komponente der Umgebungsluft erfaßt, in der Steuereinheit (200) verarbeitet und die Stellglieder abhängig von der erfaßten Konzentration der wenigstens einen Kom ponenten der Umgebungsluft betätigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren zur Erfassung der Konzentration wenigstens einer Komponente der Umgebungsluft Ozonsensoren (135) und/oder Kohlendioxidsensoren (145) und/oder Stickoxidsensoren (140) und/oder Schwefeldioxidsensoren (150), Kohlenmonoxidsensoren (155) und/oder Kohlenwasserstoffsensoren (160) sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die erfaßten Betriebsdaten die Dreh zahl und/oder die angesaugte Luftmenge und/oder die Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder die Abgaszusammensetzung und/oder die Ansauglufttempera tur und/oder der aktuelle Lastzustand des Motors (FHM-, LMM-, p-Sensoren etc.) sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder den Zündzeit punkt und/oder die Einspritzzeit und/oder die Schließzeit und/oder das Tastverhältnis des Leer laufstellers und der Abgasrückführung und/oder die Lambdaregelung und/oder die Drehzahl der Brenn kraftmaschine und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflussen.

5. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs umfassend Betriebsdaten erfassende Sensoren, eine Steuereneinheit, in der die Betriebs daten verarbeitet und ausgewertet werden, und von der Steuereinheit ansteuerbare Stellglieder zur Beeinflussung des Betriebszustandes der Brennkraft maschine, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer Sensor, welcher die Konzentration wenig stens einer Komponente der Umgebungsluft erfaßt, an die Steuereinheit (200) angekoppelt ist und daß die Steuereinheit (200) die Stellglieder abhängig von den von diesem weiteren Sensor erfaßten Daten ansteuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der folgenden Sensoren: Ozon- (135) und/oder Kohlendioxid- (140) und/oder Stick oxidsensoren (145) und/oder Schwefeldioxidsensoren (150) und/oder Kohlenmonoxidsensoren (155) und/oder Kohlenwasserstoffsensoren (160) an die Steuereinheit angekoppelt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinheit (200) eine an sich bekannte Motorsteuerung ist, die wenigstens einen Eingangswandler (210), wenigstens eine Ausgangsend stufe (200), eine Eingabe-/Ausgabeeinheit (220), eine zentrale Recheneinheit (230), einen Festwert speicher (240) und einen Schreib-/Lesespeicher (250) umfaßt.