DE3018573C2

DE3018573C2 - Verfahren zum Regeln der Treibstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3018573C2
Application number: DE3018573A
Authority: DE
Inventors: Masaharu Yokosuka Kanagawa Asano; Shoji Yokohama Kanagawa Furuhashi; Hideyuki Tamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-05-15
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1986-07-10
Also published as: US4359992A; DE3018573A1; JPS55153003A; JPS6338532B2

Description

— der Basiswert (B_x) vor demjenigen Puls (Ru+i) vom Kü-belwellensensor berechnet wird, der direkt au? das Berechnen des Änderungswertes (Ai), ausgelöst vom Puls Rn), folgt, und daß das Regelsignal (Q) direkt bei diesem Puls (Rn+\) an die Einrichtung für die Treibstoffzufuhr gegeben wird (F i g. 2).

2. Verfahren zum Regeln der Treibstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine, bei der ein Kurbelwellensensor Pulse (Rn), die von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine abhängen, in gleichen Abständen an eine Zentraleinheit abgibt, wobei die Zentraleinheit einen Änderungswert (Ai) zu einem Basiswert unter Berücksichtigung von aktuellen Motorparametern berechnet und sin Regelsignal (Q) an eine Einrichtung für die Treibsto: -!zufuhr abgibt, das der Summe des Basiswertes und des Änderungswertes entspricht und zum Regeln der Treibstoffmenge dient, wobei die Berechnung des Änderungswertes alle 360° erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß

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— der Kurbelwellensensor N Pulse (R_n) pro voller Umdrehung der Kurbelwelle abgibt, wobei

— nach einem ersten Puls (Rn) der Änderungswert (Ai) berechnet wird,

— nach dem direkt folgenden Puls (Rn+\) der Basiswert (Bi) berechnet wird und

— das Regelsignal (Q) direkt nach dem Berechnen des Basiswertes vor dem Auftreten des nächsten Pulses (Rn+2) an die Einrichtung für die Treibstoffzufuhr gegeben wird (F i g. 6).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Treibstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 2.

Die F i g. 1 der Zeichnung verdeutlicht in der graphischen Darstellung eines Zeitschaubildes ein herkömmliches Verfahren zur Treibstoffregeiung, bei dem ein Regel-Ausgangssignal errechnet wird, dessen Wert in dem dargestellten Fall der Menge an einzuspritzendem Treibstoff entspricht. Die Treibstoffeinspritzmenge wird durch Errechnung eines Basiswertes für die Treibstoffzufuhr, Tp = kA/N. aus grundsätzlichen Brennkraftmaschinen- Betriebsparameiern, der Strömungsmenge O an in die Brennkraftmaschine eingesaugter Luft, einer Konstanten k und der Drehzahl der Kurbelwelle N errechnet Dieser Basiswert wird entsprechend einem Änderungswert korrigiert, der vom Ausgangssignal eines nicht gezeigten Sauerstoffsensors abhängt, welcher die Sauerstoffkonzentration im Abgas sowie die öffnung einer nicht gezeigten Drosselklappe im Lufteinlaßkanal sowie die Brennkraftmaschinentemperatur berücksichtigt Die Treibstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine entsprechend dem endgültigen Re<»elausgangswert erfolgt jeweils einmal für jede Umdrehung der Kurbelwelle. Das Beispiel in Fig. 1 bezieht sich auf einen Sechszylindermotor. Nach je 120° Kurbelwellenumdrehung werden nacheinander Kurbelwellenwinkelsignale 10 in Form von Impulsen Ru Rt, Rz, Ra ■■■ erzeugt Für jede Kurbelwellenumdrehung wird während eines Zeitraumes A₁, A₂ ... ein Änderungswert errechnet Es werden fortlaufend Rechenstartsignale 12 in Form von Taktimpulsen Ti... Tu erzeugt; statt dessen könnte ein auf die Kurbelwellen-Winkelsignale synchronisiertes Signal verwendet werden. Mit Zugang jedes Impulses 7Ϊ, T₂... des Rechenstartsignals 12 beginnt die Errechnung der Basiswerte 13 für jedes Zeitintervall B\, B₂ ... Bu. Ferner wird mit jeder Kurbelwellenumdrehung ein Impuls Q; C₂ als Einspritzventil-Ansteuersignal 14 erzeugt Die jeweils in den Zeitintervallen Si und B₃ gewonnenen vollständigen Basiswerte werden nach Korrektur mit dem letzten Änderungswert zur Steuerung der Treibstoffzufuhr verwendet. So dient der bei Ai gewonnene Änderungswert zur Korrektur des Basiswertes 13 bei Bg.

Bei dem Verfahren gemäß F i g. 1 werden zur Vereinfachung der verwendeten Steuervorrichtung jeweils die Anfangszeitpunkte der Impulse bzw. Intervalle Ri. A_x und Ci zusammengelegt Ebenso wird die Taktung der Impulse R* und der Beginn der Intervalle A₂ und C₂ auf einen Zeitpunkt gelegt. Daraus resultiert bei dem Verfahren gemäß F i g. 1 der Nachteil, daß der für den Zeitraum Ai verwendete Änderungswert eine volle Kurbelwellenumdrehung vor dem Einsprirzzehpunkt C₂ errechnet wurde, wo er endlich zur Korrektur der Treibstoffeinspritzmenge zum Zeitpunkt C₂ nach dem Zeitintervall Bj mit Startimpuls Tg herangezogen wird. Somit ist der Änderungswert im Vergleich zu dem zu korrigierenden Basiswert bereits nicht mehr zutreffend. Bei mit im wesentlichen konstanter Drehzahl und konstanter Belastung laufender Brennkraftmaschine kann dieser Umstand vernachlässigt werden. Wenn sich jedoch die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine laufend verändern, bereitet es mit dem bekannten Verfahren Schwierigkeiten, das Luft/Treibstoffverhältnis auf einem korrekten konstanten Wert zu halten, insbesondere bei Verwendung einer rückgekoppelten Brennkraftmaschinensteuerung, bei der beispielsweise Informationen über die Abgaskomponenten verwendet werden.

Aus der DE-OS 27 55 015 ist ein weiteres Verfahren zum Regeln der Treibstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Kurbelwellensensor Pulse (Rn), die von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine abhängen, in gleichen Abständen an eine Zentraleinheit abgibt, wobei die Zentraleinheit einen Änderungswert (Ai) zu einem Basiswert unter Berücksichtigung von aktuellen Motorparametern berechnet und ein Regclsignal (Q) an einer Einrichtung für die Treibstoffzufuhr abgibt, das der Summe des Basiswertes und des Änderungswertes entspricht und zum Regeln der Treibsloffmenge dient, wobei die Berechnung des Änclcriingswerles alle 360° erfolgt.

Bei dem bekannten Verfahren werden sowohl der

Zündzeitpunkt als auch eine einzuspritzende Treibstoffmenge berechnet, wobei der Zündzeitpunkt ausgehend von einem Bezugssignal kurz vor dem oberen Totpunkt bestimmt wird. Das Berechnen der einzuspritzenden Treibstoffmenge erfolgt um eine Verzögerungszeit, die einem Drehwinkel von 81° entspricht, später. Die neu einzuspritzende Treibstoffmenge wird also direkt nach dem Zünden der zuvor eingespritzten Treibstoffmenge und damit um fast einen ganzen Zyklus vor dem eigentlichen Bedarf berechnet

Aus der DE-AS 25 39 113 ist ein Verfahren bekannt, bei dem alle 60° der Kurbelwellenumdrehung ein Basiswert für die Zündzeitpunkteinstellung und ein Änderungswert dafür berechnet werden. Dieses Verfahren ist sehr rechenzeitaufwendig, da in sehr kurzen Abständen alle Werte neu berechnet werden müssen. Der Rechner steht daher für keine weitere Aufgabe zur Verfugung. Ein Verfahren, zu welchen Zeitpunkten Treibstoffmengen am günstigsten zu berechnen sind, gibt die genannte Schrift nicht an.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Art zur Regelung der Treibstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine derart weiterzubilden, daß der Regelwert für die Treibstoffmenge auf der Grundlage von jeweils möglichst aktuellen Daten und in einem solchen Zeitraum bezogen auf eine Kurbelwellenumdrehung berechnet wird, daß ein möglichst großer zusammenhängender Zeitraum zur Durchführung anderer Rechenarbeiten verbleibt.

Eine Lösung der gestellten Aufgabe liegt darin, daß der Basiswert (B\) vor demjenigen Puls (Rn+\) vom Kurbelwellensensor berechnet wird, der direkt auf das Berechnen des Änderungswertes (A\), ausgelöst vom Puls (R_n). folgt, und daß das Regelsignal (Ci) direkt bei diesem Puls (Rn-h) an die Einrichtung für die Treibstoffzufuhr gegeben wird (Fig. 2).

Eine andere Lösung liegt darin, daß

— der Kui belwellensensor N Pulse (Rn) pro voller Umdrehung der Kurbelwelle abgibt, wobei

— nach einem ersten Puls (Rs) der Ändarungswert (Ai) berechnet wird,

— nach dem direkt folgenden Puls (Rn+\) der Basiswert (Bt) berechnet wird und

— das Regelsignal (Q) direkt nach dem Berechnen des Basiswertes vor dem Auftreten des nächsten Pulses (Rn+i) an die Einrichtung für die Treibstoffzufuhr gegeben wird (F i g. 6).

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, die auch Angaben zum Stand der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine bereits eingangs erläuterte graphische Darstellung zu einem bekannten Verfahren zur Treibstoffzufuhrregelung,

F i g. 2 eine ähnliche graphische Darstellung zu einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der vorliegenden Anmeldung,

Fig.3 ein die Ermittlung eines endgültigen Ausgangswertes betreffender Ausschnitt aus der graphischen Darstellung von F i g. 2,

Fig.4 ein Flußdiagramm zu dem Verfahren von Fig.2.

F i g. 5 ein Flußdiagramm eines Programms zur Änderungswertberechnung in u'en Verfahren gemäß F i g. 2,

Fig.6 ein Zeitablaufdiagramm zu einem zweiten

Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Anmeldung, F i g. 7 einen Ausschnitt in bezug auf die Erstellung

eines endgültigen Ausgangswertes in dem Verfahren gemäß F i g. 6 und

Fig.8 ein Flußdiagramm eines Programms zur Durchführung des Verfahrens gemäß F i g. 6.

Das Zeitablaufdiagramm von F i g. 2 bezieht sich auf ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des anmeldungsgemäßen Verfahrens. Zur Herausstellung der Unterschiede gegenüber dem in F i g. 1 graphisch dargestellten bekannten Verfahren werden für vergleichbare Signale oder Signalanteile gleiche Bezugszahien verwendet Das Beispiel bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern, die innerhalb jeder Kurbelwellenumdrehung nach jeweils 120° ein Kurbelwellenwinkelsignal 10 in Form von Impulsen R\ ... Rs ... abgibt Unabhängig davon werden die Rechenstartsignale 12 in Form von Taktimpulsen Ti... Tn erzeugt Zur Erzeugung der Einspritzventil-Ansteuersignale 14 in Form von Impulsen Q, Ci... mch jedem dritten Kurbelwellenwinkelsignal 10 wird te< nicht dargestellter Zähler zur entsprechenden Verarbeitung der Signale 10 verwendet Die Inhalte des Zählers können mit 3/?, 3/7 +1 oder 3n+2 definiert werden, worin η=0,1,2,... π sein kann. Nach dem vorliegenden Programm erfolgt eine Errechnung des Änderungswertes mit jedem Zählwert 3n. Der endgültige Ausgangswert wird vor jedem Zählwert (3/7+1) errechnet und auch das Einspritzventil wird bei jedem Zählwert (3n+1) betätigt. Ein aus zwei Bits bestehendes Statussignal, welches sich in der Folge »00«, »01«, »11«, »00« ... ändert, kann dazu benutzt werden, um den Änderungswert bei »00« zu errechnen und das Einspritzventil-Ansteuersignal 14 im Zustand »01« zu erzeugen.

Gemäß F i g. 2 erfolgt während des mit Ri beginnenden Zeitraumes A ι die Errechnung des Änderungswertes, der dann für die Erstellung eines korrigierten (Basis-) Ausgangswertes innerhalb der Zeitintervalle Βϊ und ßio herangezogen wird. Folglich wird für den endgültigen Einspritz-Ausgangswert in der Einspritzperiode Q der in Pa ermittelte neueste Ausgangswert benutzt, der auf dem in A\ errechneten Änderungswert beruht. In ähnlicher Weise wird für die nächste Einspritzperiode C2 der neueste Ausgangswert ß| 1 verwendet, welcher auf dem zuletzt im Zeitraum Ai ermittelten Änderungswert beruht.

Fig.3 enthält Einzelheiten über die Errechnung des Ausgangswertes in jedem Zeitintervall B. Zu einem Zeitpunkt 20 beendet das Programm die Analog/Digitalwandlung der Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit dem Taktimpuls des Rechenstartsignals 12. Wenn bei 21 die Errechnung der Ansaugiuftmenge beendet ist, wird bei 22 ein Basiswert für die Treibstoffeinspritzung unter Verwendung von Daten wie der Kurbelwellendrehzahl, der Ansaugluftmenge und dergleichen errechnet Die Kurbelwellendrehzahl wurde zuvor separat berechnet. Gleichzeitig mit der Beendigung der Berchnung dieses Basiswertes 22 wird zum Zeitpunkt 23 der

Änderungswert ht.-angezogen, und wenn unter Korrektur des Basiäwertes mit dem Änderungswert der endgültige Ausgangswert 24 errechnet worden ist wird er zum Zeitpunkt 25 als Endwert an eine nich· dargestellte Schnittstelle abgegeben. Aus F i g. 3 geht hervor, daß der Treibstoffeinspritz-Basiswert 22 unmittelbar nach Bestimmung der Ansüuglufimenge errechnet wird, d. h. unter Verwendung der neuesten verfügbaren Information.

Wenn sich die beiden unter A und B ablaufenden Rechenvorgänge überlappen, dann wird einem von beiden die Priorität zugeteilt, vorzugsweise dem zuerst begonnenen. In Fig.2 sind zur Verdeutlichung der Beschreibung die Zeiträume A\, B₂, ... überlappt dargestellt.

Die erwähnte Ausgangs-Schnittstelle erhält jeweils immer den neuesten Ausgangswert des Rechenvorgangs gemäß Fig.3 und liefert ihrerseits immer dann ein Ausgangssignal, wenn ihr einer der Impulse R₂ und Ri zugeführt wird.

F i g. 4 enthält ein Flußdiagramm zu dem Rechengang in F i g. 3. Wenn die A/D-Wandlung der Ansaugluftmenge abgeschlossen ist, erfolgt bei 26 eine Unterbrechung zwecks Durchführung einer Reihe von Berechnungen der Ansaugluftmenge bei 27, des Basiswertes bei 28, und der Korrektur des Basiswertes unter Benutzung des Änderungswertes bei 29.

F i g. 5 enthält ein. Flußdiagramm zum Starten eines Programms zur Errechnung des Änderungswertes. Beim speziellen Beispiel der F i g. 2 umfaßt das Kurbelwellenwinkelsignal 10 die sequentiell im Winkelabstand von 120° erzeugten Impulse /?i bis /?s, welche jeweils einer Unterbrechung 31 entsprechen, um einen nicht dargestellten Zähler in einem Schritt 32 des Programms zu starten. Beträgt die gezählte Anzahl der Impulse des Kurbelwellensignals 3n (worin η=0,1,2,... η sein kann), dann beginnt bei 33 die Errechnung des Änderungswertes. Sobald die gezählte Anzahl der Kurbelwellenimpulse (3λ+ 1) ist, werden die Inhalte des erwähnten externen Zählers 1, und dies führt zur Auslösung des Einspritzventil-Ansteuersignals 14, in F i g. 2 durch die Einspritzperiode Ci, C2 dargestellt. Der bei 33 in Fig.5 gewonnene Änderungswert wird zur Errechnung des Ausgangswertes bei 29 in F i g. 4 benutzt.

Das in Fig.6 als Zeitablaufdiagramm dargestellte zweite Ausführunesbeispiel des anmeldungsgemäßen Verfahrens wird auch durch einen Computer durchgeführt. Das Rechenstartsignal 12 wird durch die Impulse R\ ... Ri des Kurbelwellenwinkelsignals 40 gegeben; diese Impulse treten jeweils nach 120° auf, es werden jedoch keine Taktimpulssignale wie in F i g. 1 und 2 verwendet. Während der Zeiträume A\ und A2 werden die Änderungswerte, und während der Zeitintervalle B\ und Bi die Ausgangswerte errechnet. Das Einspritzventil-Ansteuersignal 43 umfaßt die Einspritzperioden Q und C₂. Die Berechnungszeiträume für den Änderungswert At und A2 werden durch die Impulssignale R₁ und Ra gestartet, welche jeweils mit einem vollen 360°-Kurbelwellenumlauf zusammenfallen. Die Errechnung der Ausgangswerte in Jen ZeitintervaHen B\ und B2 beginnt jeweils mit den Impulssignalen R₂ und R^ Unmittelbar danach wird in den Perioden Ci und C2 das Einspritzventil angesteuert

F i g. 7 enthält Einzelheiten zur Berechnung der Ausgangsdaten innerhalb der Zeitintervalle B\ und Bi in F i g. 6. Zum Zeitpunkt 45 in F i g. 7 beginnt die A/D-Wandlung der Ansaugluftmenge, und zwar jeweils gleichzeitig mit den Impulsen R2 und Rs des Kurbelwellenwinkelsignals. Unmittelbar nach diesem Zeitraum 45 wird bei 46 die Menge der Ansaugluft errechnet, und zum Zeitraum 47 wird ein Basiswert für die Treibstoffeinspritzung aus bestimmten Daten wie der Kurbelwellendrehzahl, der Ansaugluftmenge und dergleichen errechnet Zum Zeitpunkt 48 wird der unter A\ oder A₂ errechnete Änderungswert genommen und damit bei 49 der Basiswert in den endgültigen Ausgangswert umgesetzt Unmittelbar nach diesem Korrekturvorgang beginnt die Einspritzperiode Q oder C₂ des Einspritzventil-Ansteuersignals 43 zu einem Zeitpunkt 50. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Wiederholungen von Rechenvorgängen des Basiswertes relativ klein. Damit hat der Computer die Möglichkeit, zwischen den Impulsen Rj und R4 noch andere Steuerfunktionen durchzuführen.

F i g. 8 enthält ein Flußdiagramm eines Programms zu dem Zeitablaufdiagramm von F i g. 6. In Abständen von 120° jeder Kurbelwellenumdrehung, d. h. mit jedem Impuls R\ ... /?4 erfolgt in dem Computer bei 51 eine Unterbrechung. Dieses Unterbrechungssignal geht an einen nicht dargestellten ternären Zähler, welcher die Anzahl der Unterbrechungen bei 52 in bezug auf 3 klassifiziert. Ist die Anzahl 3/7 erreicht, dann wird in einem Schritt 53 der Änderungswert bei A ermittelt. Beträgt die Anzahl 3/7+ 1, dann erfolgt die Errechnung des Ausgangswertes im Zeitintervall B bei 54. Beträgt die Anzahl 3/7+2. dann können bei 55 andere, nicht auf die Treibstoffeinspritzung bezogene Steuerungsdaten errechnet werden. Der endgültige Ausgangswert wird bei 56 in einen nicht dargestellten Speicher eingegeben, und aus einem Block 54 dieses Speichers werden die endgültigen Steuerwerte unmittelbar für die Einspritzperioden Ci oder C₂ herangezogen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln der Treibstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine, bei der ein Kurbelwellensensor Pulse (Rn), die von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine abhängen, in gleichen Abständen an eine Zentraleinheit abgibt, wobei die Zentraleinheit einen Änderungswert (Ai) zu einem Basiswert unter Berücksichtigung von aktuellen Motor- Parametern berechnet und ein Regelsignal (Ci) an eine Einrichtung für die Treibstoffzufuhr abgibt, das der Summe des Basiswertes und des Änderungswertes entspricht und zum Regeln der Treibstoffmenge dient, wobei die Berechnung des Änderungswertes aile360° erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß