DE3039436A1 - Regeleinrichtung fuer ein kraftstoffzumesssystem einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

_R 8616

U. 10. 1980 Mü/Kn

ROBERT BOSCH. GMBH, 7000 STUTTGART 1

Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bekannt ist, für die sogenannte Ά. -Regelung einen PI-Regler zu verwenden, und diesen abhängig vom 'V -Sondenausgangssignal zu betreiben. Es hat sich nun gezeigt, daß dieser bekannte Regler nicht in allen Betriebszuständen exakt genug arbeitet und damit nicht immer zu einem sauberen Abgas der Brennkraftmaschine bei akzeptablem Fahrverhalten verhilft. Dies vor allem in Üb.erp;angsbereicheri wie z.B. Beschleunigung oder bei Schubbetrieb in den Randbereichen .

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber der bekannten Einrichtung den Vorteil, daß sich mit ihr die einzelnen Abgaskomponenten in allen Betriebspunkten den gewünschten Werten weitgehend anpassen lassen. Erreicht wird dies durch die passende Wahl

der Proportional- und Integralanteile "bezüglich der drehzahl-" und laVtäbh~ängi~g~<5Trr~Tcrt zeiten des Systems, die durch die Gaslaufzeiten und_ di_e Totzeit der Λ-Sonde gegeben sind.-

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die einzelnen Integral- und Proportialwerte unterschiedlich zu wählen und darüber hina\is die einzelnen Drehzahl- und/oder Lastbort».i.che un to racln pd.lieh fein über den ganzen Bereich abzu-R kufen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein grobes Blockschaltbild der Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine, Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Erklärung der Wirkungsweise des Gegenstandes von Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines einzelnen Last-Drehzahl-Ki¹Hn frl d c:; ΓΓιγ (Im.:; Bit'· i t ί·,ΐ'·Ί.] fii dci" P- oder T-Werte den Kegler», und l''if-ί. Ί ein grober. Blockncha'l tbild zur Arbeiteweise der Speicher mit den Kennfeldern.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Fig. 1 zeigt in grobem Blockschaltbild eine Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung. Die Brennkraftmaschine selbst ist mit 10 bezeichnet. Sie besitzt ein Luftansaugrohr 11 sowie eine Abgasleitung 12. Ein Zeitglied 13 bestimmt aus Drehzahl und Last, ein Grundeinnprit^-Zeitsignal der Dauer t , das in einer nachfolgenden Multiplizier stufe 1^ multiplikativ korrigiert, darüber hinaus zusätzlich je nach Betriebsbereich verändert und schließlich einem nicht näher dargestellten Kraftstoffzumeßventil im Bereich des Luftansaugrohrs 11 zugeleitet wird.

Der Korrekturfaktor F_ entstammt einem PI-Regler 16, dem

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Regelparameter-Kennfelder 1/« zugeordnet sind. Eingangsgrößen des PI-Reglers 16 sind Signale bezüglich Last, Drehzahl und Abgaszusammensetzung. Ein Vergleicher 17 liefert dieses Signal bezüglich der Gaszusammensetzung und in ihm wird ein Ά -Istwert ausgehend von einer Ti. -Sonde 18 mit einem 7l-Sollwert verglichen.

Die einzelnen in Fig. 1 gezeichneten Komponenten sind für sich bekannt. Die meisten von ihnen sind handelsübliche Bauteile. Der erwähnte PI-ReRÜer 16" läßt sich.rechnergesteuert per Programm realisieren. Seine Darstellung mit Einzelbausteinen könnte in der Art erfolgen, daß einem Zähler bestimmte Werte übertragen werden zur Bildung des P-Anteils, während für die Reali si erung des' "!"-Anteils diener Zähler mit einer bestimmten Zählfrequenz beaufschlagt wird.

Erklärt wird die Wirkungsweise des Gegenstandes von Fig. 1 zweckmäßigerweise anhand der in Fig. 2 dargestellten Kurvenzüge. Dort zeigt der Kurvenzug a das Ausgangssignal der

Λ -Sonde 18. In Fig. 2b ist das KomparatorausgangssignaQ dargestellt. Es steuert beim PI-Regler 16 den jeweiligen Umschaltpunkt (siehe Fig. l'c). Erkennba-r i si. aus dem dritten Kurvenzug von Fig. 2 ein jeweiliger Sprung im Reglerausgangssignal entsprechend dem P-Anteil, dem sich entsprechend dem Vorzeichen des Sprunges eine Treppenfunktion anschließt. Tm Ergebnis ergibt sich auf diese Weise ein PI-Verhalten.

Entsprechend der Darstellung von Fig. 2c besitzen die beiden P-Anteile unterschiedliche Werte, und darüber hinaus der I-Anteil unterschiedliche Steigungen, die z.B. mittels einer variablen Zählfrequenz je nach Zählrichtung realisierbar sind,

Um eine hohe Regelfrequenz zu erreichen, sollte der por.il. i ve und negative P-Anteil so gewählt sein, daß er mindesten:;; die Hälfte der momentanen Regelschwingung beträgt. In manchen

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I¹Ti. 1 1 i!H, i.. ft. nun Abgangrüriden, wird, man jedoch eine niedrige Frequenz im Kauf nehmen, um eine -gewünschte feinstufige Unsymmetrie darstellen zu können. Durch passende Wahl der Proportional- und Integralanteile kann die Regelung auf die drehzahl- und lastabhängigen Totzeiten des Systems, die durch die Gaslaufzeiten und die Totzeit der λ-Sonde gegeoen sind, abgestimmt werden.

Durch unsymetrische P- und I-Anteile, d. h. unterschiedliche Werte beim Übergang von magerem zu fettem oder fettem zu magerem Gfini.'ich, läß-t sich der Mittelwert von "Λ. definiert no verschieben, daß die einzelnen Abgaskomponenten in allen Betriebspunkten den gewünschten Werten weitgehend angepaßt werden. Die [ntegratorsteilheit des Reglers wird automatisch an die Drehzahl angepaßt, in dem je Umdrehung der Kurbelwelle der I-Regler um eine bestimmte Anzahl von t.-Inkrementen nachgestellt wird.

Im Hinblick auf eine genaue Anpassung der Regelung an den Motorbetrieb lassen sich die Regelparameter in Form von Kennfeldern frei wählen.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines derartigen Kennfelds, in dem sowohl die einzelnen-P- als auch die I-Anteile in Form von Stt'igungsvprten abspeicherbar sind. Bei diesem betreffenden Beispiel sind vier Drehzahlspalten A bis D und insgesamt acht Lastspalten 0 bis 7 vorgesehen. Der Lastbereich ist i.a. deshalb feinstufiger gewählt, weil die Lastabhängigheit stärker bei. der Kraftstoff zumessung zu berücksichtigen ist. So kann z.B. die Zeile 0 die einzelnen Werte für den Leerlauffall enthalten, und die restlichen Zeilen 1 bis 7 sind feinstufigen Teillastgebieten zugeordnet. Für Vollast ist hier deshalb keine Zeile vorgesehen, weil in diesem Betriebsbereich ohnehin die Tl -Regelung vorzugsweise ausgeschaltet ist, und die Kraftstoffzumessung mit Steuerung arbeitet.

Der weiteren Verdeutlichung des prinzipiellen Aufbaus des ΡΓ-Reglers dient KiR. h. Dort gelangt das Ausgangssignal vom

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Komparator 17 zu einer Abfragestelle 20 und je nach Kompnratorausgangnsigtial wird nun r-in ρ or. i i. i ve r oder rniRati vorsprung- und OteigungswerL für den PI-ReRÜ ff ausgf.'leycn. Die jeweils ausgelesenen Daten werden dann im eigentlichen PI-Regler 16 weiter verarbeitet.

Über die einzelnen gespeicherten Werte - die aus ermittelt werden und für einen speziellen Brennkraftmaschinentyp gelten - lassen sich die Regelparameter so wählen, daß sich für alle Komponenten des Abgases ein möglichst niedriger Wert ergibt. Genauso gut kann man jedoch die Regelung in einzelnen Punkten bewußt "verstimmen", um das Gesamtergebnis eines Tests bei einer gewünschten Komponente (z.B. NO, NOx) zu verringern. In Drehzahl-Lastpunkten, in denen eine hohe NO-, NOx-Emission vorliegt (etwa bei Beschleunigungen) kann man z.B. eine leichte Verschiebung nach'TO vornehmen, oder bei solchen mit hoher HC-Emission eine Verschiebung nach mager.

Für jeden Kennfeldpunkt läßt sich somit die Richtung der Verschiebung (fett oder mager) und ihre Größe individuell festlegen.

Dadurch, daß man die Integratorsteigung in Veränderung pro Zündung oder pro Umdrehung (beispielsweise i-Inkremente pro Umdrehung oder ein Inkrement pro Kurbelwellen-Umdrehungen) festlegt, wird automatisch eine Anpassung an die jeweilige Drehzahl erhalten.

Als Vorteile der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung sind somit zu nennen:

- Die Kennfeldstützstellen sind nach Anzahl und Abstufung in Last- und Drehzahlrichtung je nach Anforderung, z.B. bezüglich Testzyklus und Fahrzeugtyp, frei wählbar.

- Die Richtung einer gewollten Ti -Verschiebung und

- die Größe der Verschiebung sind für jeden Kennfeldpunkt unabhängig festzulegen.

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- Die Größe des Reg'elhulDes ist über die Größe der P-Anteile bzw. über die Integratorsteilheiten für jeden Kennfeldpunkt einzeln wählbar.

Daraus ergibt sich sowohl eine geringere Schadstoffemission als auch ein besseres Fahrverhalten.

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Claims (1)

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   Ik.10.1980 Mü/Kn

   ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

   Ansprüche

   1 .,) Regeleinrichtung für ein Kraft stoff zumeßsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Sonäe im Abgasrohr und einer Zumeßsignalerzeuger stufe, die einen PI-Regler umfaßt und abhängig von Betriebskenngrößen und Sondensignal Zumeßsignale bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Steuergrößen des PI-Reglers (16) abgespeichert und betriebskenngrößenabhängig abrufbar sind.

   2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen P-Anteile und Steigungswerte .für die T-Anteile für positive und/oder negative Signalvorltiufe abgespeichert sind.

   3· Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte für die P- und I-Anteile unsymmetrisch und/oder symmetrisch sind.

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   ϋ ί.· ι

   Ί. -Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Werte drehzahl- und lastabhängig abrufbar is .i ml.

   5. Regeleinrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß Drehzahl- und Lastwerte im Teillastgebiet relativ feinstufig abrufbar sind.