DE19835741A1

DE19835741A1 - Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19835741A1
Application number: DE19835741A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Becker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: US6279530B1; JP2000120479A; DE19835741C2

Abstract

Es gibt eine Reihe von Stellgliedern (5, 7, 8, 9, 10) einer Brennkraftmaschine, welche einen Einfluß auf die Füllung der Zylinder haben. Für jedes Stellglied (5, 7, 8, 9, 10) wird ein an seine individuelle Reaktionszeit angepaßter Ansteuerungszeitpunkt bestimmt, so daß alle Stellglieder (5, 7, 8, 9, 10) gleichzeitig ihre die Füllung beeinflussende Wirkung entfalten. Dadurch wird eine gewünschte Füllung zu einem definierten Zeitpunkt erreicht, wodurch eine harmonische Abstimmung der Füllung auf andere Betriebsparameter möglich ist. Das wirkt sich optimierend auf die Fahreigenschaften, die Leistung und den Verbrauch der Brennkraftmaschine aus.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern einer Brennkraftmaschine, welche einen Einfluß auf die Füllung der Zylinder haben. Bei einem Verbrennungsmotor wird die Füllung der Zylinder hauptsächlich über die Drosselklappe im Saugrohr gesteuert. Es gibt allerdings eine Reihe von anderen Stellgliedern, die ebenfalls einen Einfluß auf die Füllung haben. Es handelt sich dabei insbesondere um Stellglieder, die dazu dienen die Fahreigenschaften zu verbessern oder für einen leistungs- und verbrauchsoptimierten Betrieb der Brennkraftmaschine zu sorgen. Zu diesen Stellgliedern gehören z. B. ein Abgasrückführventil, eine Vorrichtung zur Veränderung der Saugrohrgeometrie, eine Vorrichtung zur Veränderung der Nockenwellenstellung und eine Vorrichtung zum Verstellen von Drallklappen in den Einlaßkanälen der Zylinder. Die Einflüsse all dieser Stellglieder auf die Füllung sind sehr unterschiedlich. Die Folge davon ist, daß bei einer Laständerung des Motors eine Füllungsänderung erfolgt, die nicht mit anderen Betriebsparametern des Motors, z. B. Zündwinkel, Einspritzbeginn bzw. -menge, harmonisiert. Diese Erscheinung führt zu einer Verschlechterung des Fahrverhaltens und läßt auch keinen leistungs- und verbrauchsoptimierten Betrieb des Motors zu.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das die Fahreigenschaften verbessert werden und ein leistungs- und verbrauchsoptimierter Betrieb des Motors ermöglicht wird.

Vorteile der Erfindung

Die genannte Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß für jedes Stellglied ein in seiner individuellen Reaktionszeit angepaßte Ansteuerungszeitpunkt bestimmt wird, so daß alle Stellglieder gleichzeitig ihre die Füllung beeinflussende Wirkung entfalten. Durch diese Maßnahme läßt sich eine gewünschte Füllung zu einem definierten Zeitpunkt erreichen, so daß eine eindeutige zeitliche Beziehung zu der Veränderung anderer Betriebsparameter erzielt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor. Danach kann der Ansteuerungszeitpunkt für jedes Stellglied in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bestimmt werden. Das Stellglied kann angesteuert werden, wenn eine bestimmte Vorlaufdrehzahl erreicht ist, die vor einer Soll-Drehzahl liegt, bei der die Füllung ihren Sollwert erreicht haben muß. Dazu wird eine dem Fahrerwunsch entsprechende Soll- Drehzahl ermittelt, aus der Ist-Drehzahl und der Soll- Drehzahl ein Drehzahlgradient ermittelt und aus der Soll- Drehzahl und dem Drehzahlgradienten die für jedes Stellglied individuelle, dessen Reaktionszeit berücksichtigende Vorlaufdrehzahl abgeleitet.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit verschiedenen Stellgliedern,

Fig. 2 ein Flußdiagramm für die Ansteuerung der Stellglieder und

Fig. 3 einen Drehzahl- und einen Füllungs-Verlauf.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Saugrohr 2 und einem Abgaskanal 3 dargestellt. Vom Abgaskanal 3 zum Saugrohr 2 führt ein Abgasrückführkanal 4. Zur Einstellung der Abgasrückführrate ist in den Abgasrückführkanal 4 als Stellglied ein Abgasrückführventil 5 eingefügt. Wie aus der DE 196 25 688 A1 hervorgeht, dient eine solche Abgasrückführung zur Leistungssteigerung und zur Verbesserung der Abgasemission eines Motors.

Im Saugrohr 2 befindet sich eine Drosselklappe 6, deren Öffnung mittels eines Stellgliedes 7 steuerbar ist. Mit dem Block 8 ist ein Stellglied zur Veränderung der Saugrohrgeometrie angeordnet, und der Block 9 symbolisiert eine Vorrichtung zur Nockenwelleneinstellung. Wie aus der DE 44 35 741 C1 hervorgeht, dienen Verstellvorrichtungen für die Saugrohrgeometrie bzw. für die Nockenwellenstellung dazu, die Motorleistung zu erhöhen, den Kraftstoffverbrauch zu vermindern und die Abgasemission zu verbessern.

Der Block 10 deutet eine Vorrichtung an zum Verstellen von in den einzelnen Einlaßkanälen der Zylinder angeordneten Drallklappen. Solche Drallklappen werden üblicherweise bei Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung vorgesehen, um eine bestimmte Gemischverwirbelung in den Brennräumen der einzelnen Zylinder zu erzielen.

All die genannten Stellglieder 5, 7, 8, 9, 10 haben einen Einfluß auf die Füllung der einzelnen Zylinder. Allerdings haben sie sehr unterschiedliche Reaktionszeiten, so daß die von den einzelnen Stellgliedern hervorgerufenen Füllungsänderungen zu unterschiedlichen Zeiten wirksam werden. Ohne das noch anhand von Fig. 2 detailiert beschriebene Verfahren gibt es keinen definierten Zeitpunkt, zu dem eine gewünschte Soll-Füllung der Zylinder erreicht wird. Ein Motorsteuergerät 11 steuert jedes der genannten Stellglieder 5, 7, 8, 9, 10 unter Berücksichtigung der Reaktionszeiten der einzelnen Stellglieder zeitlich so an, daß die Füllung zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt ihren Sollwert erreicht. Das Abgasrückführventil 5 erhält das Steuersignal sag, das Stellglied 7 für die Drosselklappe 6 das Steuersignal sdk, das Stellglied 8 für die Saugrohrgeometrie das Steuersignal ssr, das Stellglied 9 für die Nockenwelleneinstellung das Steuersignal snw und das Stellglied 10 für die Drallklappen das Steuersignal sdr. Dem Motorsteuergerät 11 wird außerdem die von einem Drehzahlsensor 12 sensierte Motordrehzahl n und die den Fahrerwunsch wiedergebende Stellung fp des Fahrpedals 13 zugeführt.

Um eine zeitlich abgestimmte, individuelle Ansteuerung der verschiedenen Stellglieder zur Erzielung einer Füllungsänderung zu einem definierten Zeitpunkt durchzuführen, läuft im Motorsteuergerät 11 folgendes in der Fig. 2 dargestellte Verfahren ab.

In einem ersten Verfahrensschritt 20 wird der Fahrerwunsch fg erfaßt und daraus eine Soll-Drehzahl ns ermittelt. Denn jedem Fahrerwunsch, das heißt jeder Fahrpedalstellung, läßt sich eine bestimmt Soll-Drehzahl ns zuordnen. Vorzugsweise wird die Soll-Drehzahl ns einem von der Fahrpedalstellung fp abhängigen Kennfeld entnommen.

Im zweiten Verfahrensschritt 21 wird aus der aktuellen Drehzahl, das ist die Ist-Drehzahl n, und der Soll-Drehzahl ns ein Drehzahlgradient ermittelt. Gemäß dem dritten Verfahrensschritt 22 wird aus der Soll-Drehzahl ns und dem Drehzahlgradienden eine Vorlaufdrehzahl nv abgeleitet. Diese Vorlaufdrehzahl nv wird für jedes Stellglied individuell ermittelt. Die Vorlaufdrehzahl nv entspricht einer Ist-Drehzahl, die vor der eigentlichen Soll-Drehzahl sn, zu der ein Sollwert der Füllung erreicht werden soll, liegt. Die relative Lage der Vorlaufdrehzahl nv und der Soll-Drehzahl ns verdeutlicht der in Fig. 3 dargestellte Drehzahlverlauf n. Man erkennt, daß die Soll-Drehzahl ns zu einem Zeitpunkt ts erreicht wird. Zu einem Zeitpunkt tv, der vor dem Zeitpunkt ts liegt, wird bereits die Vorlaufdrehzahl nv erreicht. Das Schaubild verdeutlicht, daß der Abstand zwischen den beiden Zeitpunkten ts und tv vom Drehzahlgradienten abhängt. Das heißt, je größer der Drehzahlgradient ist desto weiter liegt die Vorlaufdrehzahl nv vor der Soll-Drehzahl ns, um den durch die Reaktionszeit des jeweiligen Stellgliedes vorgegebenen zeitlichen Abstand zwischen ts und tv zu erreichen. Idealerweise gibt es für jedes Stellglied ein von der Soll- Drehzahl ns und dem Drehzahlgradienten abhängiges Kennfeld, aus dem die Vorlaufdrehzahl nv herausgelesen werden kann. Der in der Fig. 3 dargestellte Füllungsverlauf F verdeutlicht nochmals, daß, wenn zum Zeitpunkt tv ein Stellglied angesteuert wird, die Füllung rechtzeitig zum Zeitpunkt ts ihren Sollwert Fs erreicht.

Im vierten Verfahrensschritt 23 wird abgefragt, ob die Ist- Drehzahl n die Vorlaufdrehzahl nv erreicht hat. Wenn das zutrifft, wird im nächsten Verfahrensschritt 24 das betreffende Stellglied, dem die Vorlaufdrehzahl nv zugeordnet ist, angesteuert. Die sich nach der Ansteuerung einzelner oder aller Stellglieder ergebende Füllungsänderung wird durch entsprechende Einstellung der Einspritzzeit und/oder des Zündwinkels umgesetzt. Dieser Vorgang erfolgt, wie in der Fig. 2 durch den Block 26 angedeutet, direkt nach dem Verfahrensschritt 24.

Im letzen Verfahrensschritt 25 wird abgefragt, ob die Ist- Drehzahl n die Soll-Drehzahl ns erreicht hat. Wenn das nämlich der Fall ist, ist der Füllungssollwert Fs erreicht und zwar unter der Vorraussetzung, daß jedes Stellglied bei der für es induviduell ermittelten Vorlaufdrehzahl nv angesteuert worden ist. Dann kann der Ansteuerungsprozess für die Stellglieder erneut, beginnend mit der Erfassung des Fahrerwunsches, gestartet werden.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern einer Brennkraftmaschine, welche einen Einfluß auf die Füllung der Zylinder haben, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Stellglied (5, 7, 8, 9, 10) ein an seine individuelle Reaktionszeit angepaßter Ansteuerungszeitpunkt (tv) bestimmt wird, so daß alle Stellglieder (5, 7, 8, 9, 10) gleichzeitig ihre die Füllung beeinflussende Wirkung entfalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerungszeitpunkt (tv) für jedes Stellglied in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (nv) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Fahrerwunsch entsprechende Soll-Drehzahl (ns) ermittelt wird, daß aus der Ist-Drehzahl (n) und der Soll- Drehzahl (ns) ein Drehzahlgradient () ermittelt wird, daß aus der Soll-Drehzahl (ns) und dem Drehzahlgradienten () eine für jedes Stellglied (5, 7, 8, 9, 10) individuelle, dessen Reaktionszeit berücksichtigende Vorlaufdrehzahl (nv) abgeleitet wird, bei deren Erreichen das Stellglied (5, 7, 8, 9, 10) angesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Stellgliedern deren Ansteuerungszeitpunkt (tv) ermittelt wird, die Drosselklappe (6) und/oder ein Abgasrückführventil (5) und/oder eine Vorrichtung (8) zur Veränderung der Saugrohrgeometrie und/oder eine Vorrichtung (9)zur Veränderung der Nockenwellenstellung und/oder eine Vorrichtung (10) zum Verstellen von Drallklappen in den Einlaßkanälen der Zylinder gehören.