DE19955649A1 - Elektronische Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine zur parameterabhängigen Steuerung einer Grund-Gemischmenge eines für den aktuellen Betriebszustand geeigneten Kraftstoff-Luft-Gemisches zwischen einem bezogen auf die aktuelle Verbrennungssituation mageren Gemisch mit weniger Kraftstoffanteil und einem fetten Gemisch mit höherem Kraftstoffanteil sowie zur Steuerung weiterer Funktionen. Die Motorsteuerung umfasst ferner eine Kraftstoffmengen-Adaptiereinrichtung, mittels der eine vorbestimmbare Kraftstoffmenge als Kraftstoffmehrmenge für eine Beschleunigungsanreicherung oder als Kraftstoffmindermenge für eine Verzögerungsabmagerung zur durch die Motorsteuerung vorgegebenen Grund-Gemischmenge adaptierbar und innerhalb einer bestimmten Adaptierzeit (B, V) abbaubar ist. Ferner ist eine Lambda-Sonde als O¶2¶-Sonde im Abgasstrom der Brennkraftmaschine vorgesehen, mittels der unter Abgabe eines "mager"-Lambdasignals ein mageres Gemisch sensierbar ist. Erfindungsgemäß ist mittels einer mit der Lambda-Sonde und der Kraftstoffmengen-Adaptiereinrichtung verbundenen Korrektureinheit beim Vorliegen eines "mager"-Lambdasignals innerhalb einer Adaptierzeit (B, V) die adaptierte Kraftstoffmenge (1, 6) um eine vorgebbare Korrekturmehrmenge (4, 5) zusätzlich sowohl bei einer Beschleunigungsanreichung als auch bei einer Verzögerungsabmagerung adaptierbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Motorsteuerung einer Brennkraftma­ schine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zündung und Kraftstoffzufuhr werden bei modernen Brennkraftmaschinen elektronisch gesteuert. Dabei werden unter anderem Lambda-Sonden als O₂- Sonden im Abgasstrom der Brennkraftmaschine verwendet, mit denen die Zu­ sammensetzung der Abgase untersucht und der Luftanteil im Saugrohr bei einer elektronisch gesteuerten Benzineinspritzung und ggf. bei Vergasermoto­ ren korrigiert wird.

Zudem ist es bei Saugrohr-Brennkraftmaschinen allgemein bekannt, bei Mo­ torlaständerungen zur Kompensation von Kraftstoffwandfilmänderungen im Saugrohr eine Beschleunigungsanreicherung bzw. eine Verzögerungsabmage­ rung vorzunehmen. Bei einer festgestellten Laständerung wird dazu mittels einer Kraftstoffmengen-Adaptiereinrichtung eine vorbestimmbare Kraftstoff­ menge als Kraftstoffmehrmenge für eine Beschleunigungsanreicherung oder als Kraftstoffmindermenge für eine Verzögerungsabmagerung zu einer durch eine Kennfeldsteuerung vorgegebenen Kraftstoffmenge adaptiert. Eine solche Kraftstoffmehrmenge oder Kraftstoffmindermenge wird in Abhängigkeit vom Grad der Motorlaständerung und der Temperatur berechnet.

Nach einer Initialisierung einer Beschleunigungsanreichung bzw. einer Verzö­ gerungsabmagerung werden diese über eine Steuereinheit innerhalb einer be­ stimmten Zeit abgebaut. Die Steuerdaten dazu werden aus dem Betrieb einer Brennkraftmaschine abgeleitet. Damit können eine Anzahl von Einflussgrößen, wie beispielsweise die Kraftstoffqualität, verkokte Einlassventile und Saugrohr­ wandfilmeffekte bei einem solchen Abbau nicht unmittelbar erfasst und berück­ sichtigt werden, so dass weniger günstige Betriebszustände auftreten können, die optimierbar sind.

Für eine solche Optimierung ist es in Verbindung mit einer Beschleunigungs­ anreicherung weiter bekannt, den Anreicherungsabbau unter Berücksichtigung des Lambda-Sondensignals durchzuführen dergestalt, dass nach erfolgter Ini­ tialisierung der Anreicherung bei einem O₂-Sondensignal entsprechend einem relativ mageren Abgas der Abbau der Anreicherung unterbrochen und bei einem Lambda-Sondensignal entsprechend einem fetten Abgas der Abbau der Anreicherung weiter fortgesetzt wird. Es handelt sich somit hier um eine einfa­ che Unterbrechung des Abbaus der Anreicherung auf einem während der Un­ terbrechung gleichbleibenden Anreicherungsniveau, wobei nach Änderung des Lambda-Sondensignals von "mager" zu "fett" der Abbau nach einer vorgege­ benen Funktion weiter fortgesetzt wird. Auch bei einem solchen, relativ einfa­ chen Korrektureingriff beim Anreicherungsabbau können noch weniger günsti­ ge Betriebszustände der Brennkraftmaschine auftreten, die zu Abgastest- und Fahrverhaltensmängeln bei einem Fahrzeug führen können und die einer wei­ teren Optimierung zugänglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße elektronische Mo­ torsteuerung einer Brennkraftmaschine so weiterzubilden, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine bei Laständerungen weiter optimiert wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist mittels einer mit der Lambda-Sonde und der Kraftstoff­ mengen-Adaptiereinheit verbundenen Korrektureinheit beim Vorliegen eines "mager"-Lambdasignals innerhalb einer Zeit die adaptierte Kraftstoffmenge entsprechend einer Kraftstoffmehrmenge bei einer Beschleunigungsanreiche­ rung oder einer Kraftstoffmindermenge bei einer Verzögerungsabmagerung um eine vorgebbare Korrekturmehrmenge zusätzlich adaptierbar. Es wird so­ mit sowohl bei einer Beschleunigungsanreicherung als auch bei einer Verzöge­ rungsabmagerung beim Vorliegen eines "mager"-Lambdasignals zusätzlich Kraftstoff als Korrekturmehrmenge adaptiert. Es hat sich gezeigt, dass durch eine solche Adaption einer Korrekturmehrmenge ein optimierter Betrieb der Brennkraftmaschine mit verbesserten Abgaswerten und kontinuierlicheren Übergängen bei Lastwechseln erreichbar ist.

Insbesondere können damit Kraftstoffwandfilmänderungen im Saugrohr einer Saugrohr-Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2 besser berücksichtigt und kompensiert werden.

Für eine deutliche Darstellung der Erfindung sind vorstehend eine Kraftstoff­ mengen-Adaptiereinrichtung und eine Korrektureinheit separat benannt. Vor­ zugsweise werden jedoch nach Anspruch 3 in üblicher Weise die dazu erfor­ derlichen elektronischen Bauteile und/oder elektronischen Funktionen in einem einzigen elektronischen Bauteil der Motorsteuereinheit integriert.

Einfachere, bekannte Lambda-Sonden nach Anspruch 4 sind als Zweipunkt­ sonden mit einem digitalen Ausgang für ein "mager"-Lambdasignal und einem "fett"-Lambdasignal ausgebildet. Die erfindungsgemäße Korrektur mit einer Kraftstoff-Korrekturmehrmenge wird während der Adaptierzeit vorgenommen, wenn ein "mager"-Lambdasignal vorliegt. Lambda-Sonden mit einem kontinu­ ierlichen Signalausgang können durch Verwendung von Schwellwertschaltun­ gen ggf. in der vorstehenden Weise auch als Zweipunktsonden betrieben wer­ den.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, eine Korrekturmehrmenge zu bestimmen und vorzugeben:
Gemäß Anspruch 5 wird die Korrekturmehrmenge vorzugsweise beim Vorlie­ gen des "mager"-Lambdasignals durch eine Multiplikation der gerade aktuell adaptierten Kraftstoffmenge (Kraftstoffmehrmenge für eine Beschleunigungs­ anreicherung oder Kraftstoffmindermenge für eine Verzögerungsabmagerung) mit einem Faktor größer 1 bestimmt. Dieser Faktor größer 1 kann wiederum als Funktion weiterer Parameter, vorzugsweise der Temperatur und dem Last­ wechselgrad, berechnet und vorgegeben werden.

Anstelle des vorstehend genannten Faktors oder ggf. zusätzlich als weitere Korrektur kann nach Anspruch 6 die Korrekturmehrmenge beim Vorliegen des "mager"-Lambdasignals während einer Adaptionszeit durch die Addition der adaptierten Kraftstoffmenge mit einem vorgebbaren Korrekturbetrag in der Art einer Niveauverschiebung bestimmt werden.

Anstelle der vorstehenden Korrekturmaßnahmen oder ggf. als zusätzliche Kor­ rektur wird mit Anspruch 7 vorgeschlagen, dass die Korrekturmehrmenge beim Vorliegen des "mager"-Lambdasignals durch Umschalten auf ein abgelegtes Korrektur-Kennfeld bestimmbar ist. Durch ein solches Korrektur-Kennfeld kön­ nen ein Grund-Kennfeld und/oder ein Lastwechsel-Kennfeld ggf. ersetzt oder moduliert werden.

Bei der Aufschaltung und Auswertung eines kontinuierlichen Lambdasignals einer entsprechend kontinuierlich arbeitenden Lambda-Sonde gemäß An­ spruch 8 kann eine weitere Optimierung dadurch erfolgen, dass die Korrektur­ mehrmenge durch eine zugeordnete, stetige Anpassung bestimmt wird.

Nach Anspruch 9 sind die adaptierbare Kraftstoffmenge und/oder die Adaptier­ zeit und/oder die Korrekturmehrmenge unter Berücksichtigung von Einfluss­ größen an die jeweils aktuellen Gegebenheiten anpassbar und berechenbar. Insbesondere sind als Einflussgrößen die Temperatur und der konkrete Last­ wechselvorgang wesentlich. Es können ggf. jedoch auch weitere erfassbare Einflussgrößen berücksichtigt werden, die ggf. ohnehin in der Motorsteuerung berücksichtigt werden.

In einer konkreten Ausführungsform wird nach Anspruch 10 die adaptierte Kraftstoffmenge als Beschleunigungsanreicherung oder Verzögerungsabma­ gerung durch einen relativ großen, innerhalb relativ kurzer Zeit glockenförmi­ gen Kurzzeitanteil und einen überlagerten, relativ kleineren, bis zum Ende der Adaptierzeit relativ langsam abregelbaren Langzeitanteil bestimmt. Mit der er­ findungsgemäßen Korrekturmehrmenge wird hier der Langzeitanteil beein­ flusst, da innerhalb der kurzen Zeit eines geeigneten Kurzzeitanteils eine über ein "mager"-Lambdasignal erfassbare Reaktion auf eine Laständerung regel­ mäßig noch nicht vorliegt.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

In der einzigen Figur ist schematisch in einem Diagramm a) die adaptierte Kraftstoffmenge über der Zeit aufgetragen, wobei mit dem Plus-Zeichen eine Kraftstoffmehrmenge und mit dem Minus-Zeichen eine Kraftstoffmindermenge bezeichnet ist. Unterhalb des Diagramms a) ist ein dem Diagramm a) zugeord­ netes Diagramm b) gezeigt, in dem das Lambdasignal einer vorzugsweise als O₂-Sonde ausgebildeten Lambdasonde über der Zeit aufgetragen ist.

Im Diagramm a) ist mit B die Adaptierzeit bei einer Beschleunigung mit einer Beschleunigungsanreicherung dargestellt. Die adaptierte Kraftstoffmenge 1 ist im Diagramm a) mit einer durchgezogenen Linie dargestellt und ist durch einen relativ großen, innerhalb einer relativ kurzen Zeit glockenförmigen Kurzzeitan­ teil 2 und einen überlagerten, relativ kleineren, bis zum Ende der Adaptierzeit B relativ langsam abregelbaren Langzeitanteil 3 bestimmt.

Beim Vorliegen eines "mager"-Lambdasignals an der Lambda-Sonde entspre­ chend dem Diagramm b) der Fig. 1 wird die adaptierte Kraftstoffmenge 1 um eine vorgebbare Korrekturmehrmenge 4 zusätzlich adaptiert. Wie dies der Fig. 1 durch einen Vergleich der beiden Diagramme a) und b)entnommen wer­ den kann, erfolgt die Adaption mittels der Korrekturmehrmenge 4 lediglich so lange, bis an der Lambda-Sonde kein "mager"-Lambdasignal mehr vorliegt.

Der Kurvenverlauf der adaptierten Kraftstoffmenge 1 ohne eine derartige Kor­ rektur ist im Diagramm a) der Fig. 1 strichliert eingezeichnet.

Die Korrekturmehrmenge 4 kann hier beispielsweise beim Vorliegen des "ma­ ger"-Lambdasignals durch eine Multiplikation der gerade aktuell adaptierten Kraftstoffmenge 1, d. h. der Kraftstoffmehrmenge im Fall der hier gerade be­ trachteten Beschleunigungsanreicherung, mit einem Faktor größer 1 bestimmt werden. Dieser Faktor größer 1 kann wiederum als eine Funktion weiterer Pa­ rameter, wie beispielsweise der Temperatur und/oder dem Lastwechselgrad, berechnet und vorgegeben werden.

Auf der rechten Seite des Diagramms a) der Fig. 1 und dadurch entsprechend auf der rechten Seite des Diagramms b) der Fig. 1 ist der umgekehrte Fall einer Verzögerungsabmagerung bei einer Verzögerung während einer Adap­ tierzeit V dargestellt. Entsprechend der eben in Verbindung mit der Beschleu­ nigungsanreicherung beschriebenen Korrektur wird auch hier beim Vorliegen eines "mager"-Lambdasignals innerhalb der Adaptierzeit V eine adaptierte Kraftstoffmenge 6 entsprechend einer Kraftstoffmindermenge bei der hier vor­ liegenden Verzögerungsabmagerung um eine vorgebbare Korrekturmehrmen­ ge 5 zusätzlich adaptiert. Auch hier wird die zusätzliche Adaption mittels der Korrekturmehrmenge 5 gestoppt, sobald kein "mager"-Lambdasignal an der Lambda-Sonde mehr vorliegt. Entsprechend der Beschleunigungsanreiche­ rung kann die Korrekturmehrmenge 5 beispielsweise auch hier beim Vorliegen des "mager"-Lambdasignals durch eine Multiplikation der Kraftstoffmindermen­ ge mit einem Faktor größer 1 bestimmt werden, wobei auch dieser Faktor größer 1 wiederum als Funktion weiterer Parameter, wie z. B. der Temperatur und/oder dem Lastwechselgrad, berechnet und vorgegeben sein kann.

Die Lambda-Sonde ist hier vorzugsweise als Zweipunktsonde mit einem digi­ talen Ausgang für ein "mager"-Lambdasignal und ein "fett"-Lambdasignal aus­ gebildet. Diese Lambda-Sonde ist mit den elektronischen Bauteilen einer Kraftstoffmengen-Adaptiereinrichtung und/oder einer Korrektureinheit, die in einer elektronischen Motorsteuereinheit integriert sind, gekoppelt, wobei die Lambda-Sonde im Abgasstrom der Brennkraftmaschine ein mageres Gemisch sensieren kann.

Mit der erfindungsgemäßen Korrekturmehrmenge 4, 5 wird hier der Langzeit­ anteil 3 der adaptierten Kraftstoffmenge 1 beeinflusst, da innerhalb der kurzen Zeit eines geeigneten Kurzzeitanteils 2 eine über ein "mager"-Lambdasignal erfassbare Reaktion auf eine Laständerung in der Regel noch nicht vorliegt.

Claims (10)

1. Elektronische Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine,
zur parameterabhängigen Steuerung einer Grund-Gemischmenge eines für den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine geeigneten Kraftstoff-Luft-Gemisches zwischen einem bezogen auf die aktuelle Verbrennungssituation mageren Gemisch mit weniger Kraftstoffanteil und einem fetten Gemisch mit höherem Kraftstoffanteil sowie zur Steuerung weiterer Funktionen, insbesondere der Zündfunktion,
mit einer Kraftstoffmengen-Adaptiereinrichtung mittels der eine vorbe­ stimmbare Kraftstoffmenge als Kraftstoffmehrmenge für eine Beschleuni­ gungsanreicherung oder als Kraftstoffmindermenge für eine Verzöge­ rungsabmagerung zur durch die Motorsteuerung vorgegebenen Grund- Gemischmenge adaptierbar und innerhalb einer bestimmten Zeit wieder abbaubar ist, und
mit einer Lambda-Sonde als O₂-Sonde im Abgasstrom der Brennkraftma­ schine mittels der unter Abgabe eines "mager"-Lambdasignals ein mage­ res Gemisch sensierbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass mittels einer mit der Lambda-Sonde und der Kraftstoffmengen- Adaptiereinrichtung verbunden Korrektureinheit beim Vorliegen eines "mager"-Lambdasignals innerhalb einer Zeit (B, V) die adaptierte Kraftstoffmenge (1, 6) um eine vorgebbare Korrekturmehrmenge (4, 5) zusätzlich sowohl bei einer Beschleunigungsanreicherung als auch einer Verzögerungsabmagerung adaptierbar ist.

2. Elektronische Motorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine Saugrohr-Brennkraftmaschine ist.

3. Elektronische Motorsteuerung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile der Kraftstoff­ mengen-Adaptiereinrichtung und/oder die elektronischen Bauteile der Korrektureinheit in einer elektronischen Motorsteuereinheit integriert sind.

4. Elektronische Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass die Lambda-Sonde eine Zweipunktsonde mit einem digitalen Ausgang für ein "mager"-Lambdasignal und ein "fett"- Lambdasignal ist.

5. Elektronische Motorsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturmehrmenge (4, 5) beim Vorliegen des "mager"-Lamb­ dasignals durch eine Multiplikation der aktuell adaptierten Kraftstoffmenge (1, 6) mit einem Faktor größer 1 bestimmbar ist.

6. Elektronische Motorsteuerung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, dass die Korrekturmehrmenge (4, 5) beim Vorlie­ gen des "mager"-Lambdasignals durch eine Addition der adaptierten Kraftstoffmenge (1, 6) mit einem vorgebbaren Korrekturbetrag in der Art einer Niveauverschiebung bestimmbar ist.

7. Elektronische Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass die Korrekturmehrmenge (4, 5) beim Vorlie­ gen des "mager"-Lambdasignals durch Umschalten auf ein abgelegtes Korrektur-Kennfeld bestimmbar ist.

8. Elektronische Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet,
dass die Lambda-Sonde einen kontinuierlichen Ausgang als "mager"- Lambdasignal aufweist entsprechend dem aktuellen "mager"-Grad des Kraftstoff-Luft-Gemisches, und
dass die Korrekturmehrmenge beim Vorliegen des kontinuierlich verän­ derbaren "mager"-Sondensignals durch eine zugeordnete, stetige Anpas­ sung bestimmbar ist.

9. Elektronische Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass die adaptierbare Kraftstoffmenge (1, 6) und/oder die Adaptierzeit (B, V) und/oder die Korrekturmehrmenge (4, 5) unter Berücksichtigung von Einflussgrößen, vorzugsweise von Tempera­ tur und Lastwechselgrad bestimmbar ist.

10. Elektronische Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet,
dass die adaptierte Kraftstoffmenge (1, 6) durch einen relativ großen, in­ nerhalb relativ kurzer Zeit glockenförmigen Kurzzeitanteil (2) und einen überlagerten, relativ kleineren, bis zum Ende der Adaptierzeit (B, V) relativ langsam abregelbaren Langzeitanteil (3) bestimmt ist, und
dass mit der Korrekturmehrmenge (4, 5) der Langzeitanteil (3) beeinfluss­ bar ist.