DE19835741C2

DE19835741C2 - Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19835741C2
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: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: US6279530B1; DE19835741A1; JP2000120479A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ansteu ern von Stellgliedern einer Brennkraftmaschine, welche ei nen Einfluß auf die Füllung der Zylinder haben. Bei einem Verbrennungsmotor wird die Füllung der Zylinder haupt sächlich 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 Abgas rückführventil, eine Vorrichtung zur Veränderung der Saug rohrgeometrie, eine Vorrichtung zur Veränderung der Noc kenwellenstellung und eine Vorrichtung zum Verstellen von Drallklappen in den Einlaßkanälen der Zylinder. Die Ein flüsse all dieser Stellglieder auf die Füllung sind sehr unter schiedlich. Die Folge davon ist, daß bei einer Laständerung des Motors eine Füllungsänderung erfolgt, die nicht mit an deren Betriebsparametern des Motors, z. B. Zündwinkel, Einspritzbeginn bzw. -menge, harmonisiert. Diese Erschei nung 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 Ver fahren 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 Ansteuerungs zeitpunkt bestimmt wird, so daß alle Stellglieder gleichzei tig ihre die Füllung beeinflussende Wirkung entfalten. Durch diese Maßnahme läßt sich eine gewünschte Füllung zu einem definierten Zeitpunkt erreichen, so daß eine ein deutige zeitliche Beziehung zu der Veränderung anderer Be triebsparameter erzielt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor. Danach kann der Ansteuerungszeitpunkt für jedes Stellglied in Ab hängigkeit 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-Dreh zahl ein Drehzahlgradient ermittelt und aus der Soll-Dreh zahl und dem Drehzahlgradienten die für jedes Stellglied in dividuelle, dessen Reaktionszeit berücksichtigende Vorlauf drehzahl abgeleitet.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit verschiedenen Stellgliedern,

Fig. 2 ein Flußdiagramm für die Ansteuerung der Stell glieder 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 Abgasrück führkanal 4. Zur Einstellung der Abgasrückführrate ist in den Abgasrückführkanal 4 als Stellglied ein Abgasrückführ ventil 5 eingefügt. Wie aus der DE 196 25 688 A1 hervor geht, dient eine solche Abgasrückführung zur Leistungsstei gerung und zur Verbesserung der Abgasemission eines Mo tors.

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 Saugrohrgeo metrie angeordnet, und der Block 9 symbolisiert eine Vor richtung 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 Kraftstoffver brauch zu vermindern und die Abgasemission zu verbes sern.

Der Block 10 deutet eine Vorrichtung an zum Verstellen von in den einzelnen Einlaßkanälen der Zylinder angeordne ten Drallklappen. Solche Drallklappen werden üblicher weise bei Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinsprit zung 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 Füllungs änderungen 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 ei nem ganz bestimmten Zeitpunkt ihren Sollwert erreicht. Das Abgasrückführventil 5 erhält das Steuersignal sag, das Stell glied 7 für die Drosselklappe 6 das Steuersignal sdk, das Stellglied 8 für die Saugrohrgeometrie das Steuersignal ssr, das Stellglied 9 für die Nockenwelleneinstellung das Steuer signal 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 Füllungs änderung zu einem definierten Zeitpunkt durchzuführen, läuft im Motorsteuergerät 11 folgendes in der Fig. 2 darge stellte Verfahren ab.

In einem ersten Verfahrensschritt 20 wird der Fahrer wunsch fg erfaßt und daraus eine Soll-Drehzahl ns ermittelt. Denn jedem Fahrerwunsch, das heißt jeder Fahrpedalstel lung, 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 n ermittelt. Gemäß dem dritten Ver fahrensschritt 22 wird aus der Soll-Drehzahl ns und dem Drehzahlgradienden n eine Vorlaufdrehzahl nv abgeleitet. Diese Vorlaufdrehzahl nv wird für jedes Stellglied individu ell 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 rela tive 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 Zeit punkt ts liegt, wird bereits die Vorlaufdrehzahl nv erreicht. Das Schaubild verdeutlicht, daß der Abstand zwischen den beiden Zeitpunkten ts und tv vom Drehzahlgradienten ab hängt. Das heißt, je größer der Drehzahlgradient n 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 er reichen. Idealerweise gibt es für jedes Stellglied ein von der Soll-Drehzahl ns und dem Drehzahlgradienten n 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 betref fende 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 Ver fahrensschritt 24.

Im letzen Verfahrensschritt 25 wird abgefragt, ob die Ist- Drehzahl n die Soll-Drehzahl ns erreicht hat. Wenn das näm lich 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 wor den ist. Dann kann der Ansteuerungsprozess für die Stell glieder erneut, beginnend mit der Erfassung des Fahrerwun sches, gestartet werden.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern einer Brennkraftmaschine, welche einen Einfluß auf die Fül lung der Zylinder haben, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Stellglied (5, 7, 8, 9, 10) ein an seine indi viduelle Reaktionszeit angepaßter Ansteuerungszeit punkt (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 gekennzeich net, daß der Ansteuerungszeitpunkt (tv) für jedes Stell glied in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (nv) be stimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß eine dem Fahrerwunsch entsprechende Soll-Drehzahl (ns) ermittelt wird, daß aus der Ist-Dreh zahl (n) und der Soll-Drehzahl (ns) ein Drehzahlgra dient (n) ermittelt wird, daß aus der Soll-Drehzahl (ns) und dem Drehzahlgradienten (n) eine für jedes Stell glied (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 Ansprü che, 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.