DE19740527A1

DE19740527A1 - Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19740527A1
Application number: DE19740527A
Authority: DE
Inventors: Achim Przymusinski; Dirk Heinitz; Arno Friedrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1997-09-15
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2017-09-16
Also published as: DE19740527C2; FR2768461A1; FR2768461B1; US6092510A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Kraft stoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren wird in DE 195 35 056 C1 beschrieben. Die Steuerung des Einspritzbeginnwinkels erfolgt hier durch ein Motorsteuergerät, das in einem Kennfeld in Abhängigkeit von Eingangsgrößen wie Fahrpedalstellung und Motordrehzahl eine erforderliche Einspritzinformation, insbesondere den Einspritzbeginnwinkel, zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bestimmt. Dies geschieht üblicherweise dadurch, daß in einem Kennfeld für verschiedene Eingangsgrößen die erforderliche Einspritzinformation abgelegt ist. Ein solches Kennfeld ist in der Regel für den stationären Betriebszustand der Brenn kraftmaschine optimal, da die darin enthaltenen Werte in der Regel aus Motorprüfstandsversuchen stammen. Für instationäre Betriebszustände, d.h für Übergänge von einem stationären Be triebszustand in einen anderen, sind die vom Kennfeld gelie ferten Werte nicht optimal, insbesondere hinsichtlich Abgas verhalten und Brennstoffverbrauch. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, zeitliche Gradienten von Motorbetriebskenn größen wie z. B. Motormomentsollwert oder Motordrehzahl zu verwenden, um die im Kennfeld abgelegten Werte für instatio näre Betriebsphasen zu korrigieren, um dadurch ein verbesser tes Motorbetriebsverhalten zu erzielen. Dies geschieht da durch, daß für die zeitlichen Gradienten einer oder mehrerer Motorbetriebsparameter ein entsprechendes Kennfeld vorgesehen wird, mit dessen Werten für instationäre Betriebsphasen die Werte des Kennfeldes für stationäre Betriebsphasen korrigiert werden können. Für dieses zusätzliche Kennfeld muß zum einen ein entsprechender Speicherbaustein vorgesehen werden, zum anderen müssen die Werte des Kennfeldes experimentell ermit telt werden.

Es liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei dem auf das zusätzliche Kennfeld verzichtet werden kann.

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß werden die einem Kennfeld entnommenen Ein spritzparameter für instationäre Betriebszustände der Brenn kraftmaschine durch den Ausgangswert eines Übertragungsglie des korrigiert. Durch geeignete Auswahl des Übertragungsglie des und geeignete Einstellung seiner Zeitkonstante, wird das richtige Korrekturverhalten erreicht. Dadurch kann das zusätz liche Kennfeld zur Bestimmung der Korrekturwerte und die ex perimentelle Ermittlung der Korrekturwerte selbst entfallen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das Übertragungsglied nicht auf Betriebsparameter der Brennkraftmaschine angewiesen ist, sondern als Eingangs größe eine Steuergröße der Brennkraftmaschine verwendet. D.h., das Übertragungsglied wird nicht von einer Systemant wort gespeist, muß diese folglich nicht abwarten und ist so mit schneller.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung;

Fig. 2 den graphischen Verlauf von Steuerungs- und Motorpara metern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei

Fig. 2a den Verlauf des Pedalgeberwertes P darstellt,

Fig. 2b den Drehzahlverlauf und

Fig. 2c ein Graph mit der Darstellung des Einspritzwinkels ist; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild nach einem anderen Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 wird eine bevorzugte Ausführung des erfindungsge mäßen Verfahrens zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine dargestellt. Ein Fahrerwunsch wird durch den Wert P eines Gebers 1 am Fahrpedal ausgedrückt und einem Kennfeld 2 zugeführt, das daraus die Gesamtmasse M des einzuspritzenden Kraftstoffes bestimmt. Diese wird einem Kennfeld 3 zugeführt. Diesem Kennfeld 3 wird darüber hinaus noch die aktuell vorliegende Drehzahl N der Brennkraftma schine (BKM) 4 zugeführt. Aus diesen Werten N und M bestimmt das Kennfeld 3 einen Einspritzbeginnwinkel SOI. Die im Kenn feld 3 abgelegten Einspritzbeginnwinkel SOI zu den Eingangs größen M und N wurden unter stationären Bedingungen bestimmt. Der Ausgang des Kennfelds 3 gibt somit den optimalen Ein spritzbeginnwinkel für stationäre Betriebszustände der Brenn kraftmaschine 4 dar.

Für instationäre Betriebszustände der Brennkraftmaschine, d. h. für Änderungen in Last oder Drehzahl, sind die vom Kenn feld 3 ermittelten Einspritzbeginnwinkel SOI nicht optimal hinsichtlich Kriterien wie Geräuschentwicklung, Kraftstoff verbrauch oder Abgasverhalten.

Um für instationäre Betriebszustände optimale Einspritzbe ginnwinkel zu erhalten, ist erfindungsgemäß ein Übertragungs glied 5 vorgesehen. Dieses Übertragungsglied 5 erhält als Eingangsgröße das Signal P des Gebers 1. Das Übertragungs glied 5 führt eine mathematische Operation ausgehend von der Eingangsgröße P aus. Diese mathematische Operation kann z. B. eine verzögerte Differentiation (DT1-Glied) sein. Das Über tragungsglied 5 bestimmt aus seiner Eingangsgröße P einen Korrekturwert SOI_DIF. Daraus werden zusammen mit dem von Kennfeld 3 ausgegebenen Einspritzbeginnwinkel SOI für den in stationären Zustand der Brennkraftmaschine 4 in einer Addier stufe 6 korrigierte Einspritzbeginnwinkel SOI_COR gebildet. Die nun erhaltenen Einspritzbeginnwinkel SOI_COR sind für den instationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine 4 opti mal, insbesondere hinsichtlich Geräuschentwicklung, Kraft stoffverbrauch oder Abgasverhalten. Die Beeinflussung der Be ginnwinkel kann auf alle Einspritzungen wirken. In Frage kom men dabei Vor- und Haupteinspritzung, oder nur eine von bei den.

In Fig. 2 ist ein zeitlicher Verlauf von Parametern für ein erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt. Auf der X-Achse ist die Zeit, auf der Y-Achse sind die entsprechenden Parameter werte aufgetragen. So ist in Fig. 2a der Wert P des Gebers 1, in Fig. 2b die Drehzahl N, und in Fig. 2c ein Einspritzwinkel α auf der y-Achse aufgetragen. Zum Zeitpunkt t₁ wünscht der Fahrer die Drehzahl zu erhöhen. Der dem Fahrerwunsch entspre chende Wert P steigt sprungartig auf einen höheren Wert. Bis zu diesem Zeitpunkt erfolgte die Kraftstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine zum Einspritzbeginnwinkel SOI. Die vom Korrekturglied gelieferte Korrektur SOI_DIF war Null, da der Wert P konstant war und somit ein stationärer Betriebszustand vorlag. Mit der sprunghaften Änderung des Wertes P tritt ein instationärer Betriebszustand ein. Die im stationären Zustand optimalen Einspritzbeginnwinkel SOI werden mit dem Übertra gungsglied 5 gelieferten Wert SOI_DIF zu Einspritzbeginnwin keln SOI_COR korrigiert, die für diesen instationären Be triebszustand optimal sind. Das Übertragungsglied verwendet zum Bestimmen der Korrekturwerte SOI_DIF den aus dem Fahrer wunsch abgeleiteten Wert P. Das Verhalten des Übertragungs gliedes, und damit der Verlauf der Kurve SOI_DIF, kann durch geeignete Wahl des Übertragungsgliedes und Einstellung von Zeitparametern des Übertragungsgliedes beeinflußt werden. Als Übertragungsglieder kommen in Frage:
DT1 Differentialglied mit einer Zeitkonstante;
DT2 Differentialglied mit zwei Zeitkonstanten;
PDTI Proportionaldifferentialglied mit einer Zeitkonstante;
PDT2 Proportionaldifferentialglied mit zwei Zeitkonstanten.

Das differenzierende Verhalten eines Übertragungsgliedes ist dadurch gekennzeichnet, daß sein Ausgangssignal nach Abklin gen aller Übergangsvorgänge der zeitlichen Ableitung des Ein gangssignals proportional ist. P-Verhalten (proportionales Verhalten) hat ein Übertragungsglied, bei dem im Beharrungs zustand die Ausgangsgröße linear von der Eingangsgröße ab hängt. Die beschriebenen PDT- und DT-Übertragungsglieder wei sen darüber hinaus noch eine oder zwei Zeitkonstanten auf, über die das Zeitverhalten, mit dem das Übertragungsglied auf eine Änderung der Eingangsgröße reagiert, eingestellt werden kann. Je nach Einstellung dieses Zeitverhaltens dauert es un terschiedlich lange nach dem Sprung von einer Eingangsgröße auf einen neuen konstanten Wert, bis der Einspritzkorrektur wert SOI_DIF wieder zu Null geworden ist und der korrigierte Einspritzbeginnwinkel SOI_COR dem vom Kennfeld 3 gelieferten Einspritzbeginnwinkel SOI für den stationären Betriebszustand entspricht. Nach dem Zeitpunkt t₂ ist wieder ein stationärer Betriebszustand erreicht, die Drehzahl N ist angestiegen und bleibt konstant. Der Korrekturwert SOI_COR des Übertragungs gliedes ist auf Null zurückgegangen und die Brennkraftmaschi ne wird mit dem für diesen stationären Betriebszustand opti malen Einspritzbeginnwinkel SOI betrieben.

Fig. 3 stellt eine alternative Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens zum Regeln der Einspritzparameter ei ner Brennkraftmaschine 4 dar. Die mit den Bezugszeichen 1, 2, 3, 4 und 5 bezeichneten Elemente entsprechen denen in Fig. 1. Analog zu dem anhand der Fig. 1 dargestellten Vorgehen, wird ein Einspritzbeginnwinkel SOI aus einem Kennfeld ermittelt, der für stationäre Betriebszustände der Brennkraftmaschine 4 optimal ist. Zum Anpassen an instationäre Betriebszustände wird von einem Übertragungsglied 5 eine Korrektur SOI_DIF für den Einspritzbeginnwinkel bestimmt. Im Unterschied zum Aus führungsbeispiel nach Fig. 1 wird als Eingangsgröße des Über tragungsgliedes 5 jedoch nicht der Wert P des Gebers 1 ver wendet, sondern der für den stationären Zustand optimale Ein spritzbeginnwinkel SOI.

Claims

l. Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine, bei dem entsprechend einem Fahrerwunsch und Eingangsgrößen, insbesondere der Motordrehzahl, ein in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgespeicherter Ein spritzparameter für den stationären Betrieb der Brennkraftma schine ausgegeben wird und der Einspritzparameter für ein verbessertes Betriebsverhalten im instationären Betriebs zu stand verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abge speicherte Einspritzparameter (SOI) mit einem Korrekturwert (SOI_DIF) verändert wird, der in einem Korrekturelement (5) im instationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine (4) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrekturelement (5) ein Übertragungsglied verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrerwunsch (p) als Eingabe für das Korrekturelement (5) verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangsgröße für das Korrekturelement (5) der Ein spritzparameter (SOI) verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Korrekturwert (SOI_DIF) und der Ein spritzparameter (SOI) additiv zusammen geführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (5) ein DT1-Glied ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsglied ein DT2-Glied ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (5) ein PDT1-Glied ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (5) ein PDT2-Glied ist.