DE3124676A1

DE3124676A1 - Elektronisch gesteuertes kraftstoffzumesssystem

Info

Publication number: DE3124676A1
Application number: DE19813124676
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 7000 Stuttgart Auth; Gunter 7250 Leonberg Felger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1981-06-24
Publication date: 1983-01-13
Also published as: JPS57212334A; DE3124676C2; JPH0459461B2; US4442817A

Description

η. ⁷¹°9

1. 4. 1981 Mü/Do

ROHEET BOSCH GMBH, ?000 Stuttgart 1

Elektronisch gesteuertes Kraftatoffzumeßsyatem

Stand der Technik

Die Erfindung geht aue von einem elektronisch geateuerten Kraftstoffzumeßsystem nach der Gattung des Hauptanapruchs.. Ein derartiges System mit einer, einen Integrator umfassenden ein- und ausschaltbaren Gemischregeleinrichtung ist bereits "bekannt und dort wird z.. B. während des Schubbetriebes die· Gemischregeleinrichtung auf Steuerbetrieb umgeschaltet und gleichzeitig der Integrator auf einem bestimmten Ausgangswert festgehalten. Es hat sich nun gezeigt, daß das bekannte System nicht in allen Betriebszuständen zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern vermag, vor allem was die !Forderung nach sauberem Abgas und niederem Kraftstoffverbrauch anbelangt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemaße Kraftstoffzumeßsystem mit de a Merkmalen des Hauptanspruehs stellt einen fortlaufenden optimalen Betrieb der BrennkraftmascMn© sicher <=. Hiasu kommt, daß bei stationären Betriebszuständen eis F@tt-Mag©r->We easel des

Eraftstoff-Luft-Gemiseheg_? der imgruBde geaofflmen Yoraussetsung"für die A-Hegelung ist, ziamiadest ab einer bestimm·» tea Zeitdauer des stationären BsteiebestagtaEides vermieden ΐ-jerden kasaa· Somit ergeben sicfe, an,cfe k©ia© periodisch auftretenden scalecaten Abgaswerte ©.

Weiter© Torteile der Srfiodung ©rgeb©a siela, in Terbindung mit den ünteransprücbsn au© der n®ehfolgsnden Besctesibung

gestellt und in der nsehfolgsedea B@@efer©ibung näh©r erläutert o- Is zeigen Fig«. 1 ©in© priagipielle Darstellung eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffsüm®Biysteme für ©ine Brennkraftmaschine mit ©in©r GeaisjGäS'egeleinrie&.tun.gj Pig»* einen Ausschnitt in Blockdarstellung aus einem seebnergeeteuerten Steuersystem für fcaftstoffgumessung und Pig« 3 verschiedene Diagramme aur Erläuterung der erfindungsgemässen

Beschreibung der

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit einer

mit einer Sonde im Abgas der Br©nnkraftmaecMn,e beschrieben,. Es sei betont, daß die Erfindung unabhängig von der Art der Kraftstoff zumessung ist und prinzipiell auch unabhängig von

. 6.

der Erfassung eines Signals des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Das heißt, daß der Sensor zum Erfassen des Kraftstoff-Luft-Gemisches nicht auf die Verwertung eines Abgassignals beschränkt ist, sondern auch auf der Ansaugseite der Brennkraftmaschine lokalisiert sein kann»

In Fig» 1 ist mit 10 ein Zeitglied bezeichnet, das eingangs— seitig Signale von einem Drehzahlsensor 11 und einem Luftmengenmesser 12 erhält und ausgangsseitig ein nicht korrigiertes Einspritzsignal der Dauer tp abgibt. Dieses Signal wird in einer nachfolgenden Korrekturstufe 13 abhängig von Betriebskenngrößen wie z.. B. der Temperatur oder Beschleunigungsvorgängen korrigiert und letztlich bestimmt dieses korrigierte Einspritzsignal die Öffnungsdauer eines nicht näher dargestellten Einspritzventils 14. Die Korrekturstufe 13 weist einen weiteren Eingang 15 für ein Signal von einer λ -Sonde 16 auf zur Realisierung der Gemischregeleinrichtung.

Der in S¹Ig. 1 dargestellte Gegenstand ist seit langem Stand der Technik.. In neuerer Zeit werden die signalverarbeitenden Blöcke 10 und 13 zunehmend durch RechnerSteuerungen ersetzt, was ebenfalls prinzipiell bekannt ist.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem rechnergesteuerten System zusammen mit der erfindungsgemäßen Erweiterung, die zur besseren Erläuterung hier in Form getrennter Blöcke dargestellt ist. Im allgemeinen wird man sie innerhalb des Rechners in den Blöcken 18 und 20 realisieren. Mit 18 ist der Rechner selbst bezeichnet, der über einen Datenbus 19 mit wenigstens einer Speichereinheit 20 in Verbindung steht. Über den Datenbus gelangen auch die Eingangsdaten von einem Eingangskreis 21 in die Signalverarbeitung und entsprechend die errechneten Werte zu einem Ausgangskreis 22, der dem elektromagnetischen Einspritzventil 14 vorangeschaltet ist.

Ein. Xntegralregler ist ait 25 "be zeichne to Er steht ebenfalls mit dem Datenbus 19 ia Verbindung und darüber hinaus erhält er Steuersignale über ein UND-Gatter 26 aus einer Δ,-Abfrageeiaheit 27 und einem ÜbeirwachungssehaltJspeis für das Ausgangsaignal der λ-Boade 16. Bia ^-Abfrageeinheit 27 spricht auf Änderungen in dea AusgangsSignalen der Sensoren für Drehzahl 11, Luftnenge 12 und !Demperatua? 29 an und erlaubt somit das B©stism@ii von stationären und in— stationären Zuständen des¹ Br©nBtoaftmasehin@_e In dieser Einheit 27 werden bei Beginn ©ines stationären oder quasistationären Bereiehsdi© Wart© d©r Eingangsgrößen gespeichert.» und laufend mit den mom©D.taa anliegenden Werten verglichen® Sobald die Abweietoag Ä, für eine dieser Eingangsgrößen einen jeweils vorgegebenen Wert überschreitet, wird in d©r Einheit 27 derart--umgesehaltet, daß die jeweils anliegen&en Werte der Eiagangagrößen ia d©a Speicher übernommen werdea» Am Ausgang der heit 27 erscheint dann das Bigoal für einen nicht stationären Bereich, wodurch die Gsaiachregelung abgeschaltet uad smSZ Steuerbetriefe umgeschaltet wird_e Unabhängig davon werden jedoch weiterhin die Eiagangswest© auf ihr© Bestan— di^eit hin abgefragte, fesfeleinern sich die Abiftictangen wieder, dann erscheint am A-asgaag der Jk=Abfrag©®inheit 27 wieder das Signal für quaei-etationiren Betrieb₉ wodurch die Gemischregelung erneut

Beispielhaft erhält di© ü=°A1bfrag©©inh©it 27 in der Darstellung Ton Fig_e 2 drei Eingamgswarte _o Selbstverständlich liegt hier keine Beechräntoaag ¥or_s und die Eingangsgrößen können allgemein als Ei(ta) bezeichnet werden«. Unter anderem zur-Taktsteuerung sind die i^A.bfrageeinheit 27 und der Uberwachungsschaltkseis 28 für das Ausgangssignal der λ-Sonde 16 ebenfalls mit dem Datenbus 19 verbuadea_o

Pig« 3 aeigt verschiedene Diagraam® sur Erläuterung der Erfindung. Das Zeitdiagramm nach Figo 3 I gibt an, wann die ,4-Abfrageeinheit 27 wa Pig« 2 entsprechende Signale je nach Betriebszustand abgibt_o Dabei veranschaulicht ein Null-Signal einen stationären bzw. qussi-stationären Betrieb und ein

1-Signal das Vorliegen eines nicht-stationären oder Übergangsbetriebes .

Da die Gemischregeleirttichtung nur während stationären Betriebs zuständen arbeiten soll, wird die λ-Regeleinrichtung bei den Gegenständen nach Fig. 1 und 2 entsprechend der · Darstellung in Pig» 3 II eingeschaltet·

Pig· 3 III bis Pig. 3 V zeigt Einzelheiten bezüglich der Arbeitsweise der Gemischregeleinrichtung.

Wenn die λ-"Abfrageeinheit 27 und der Überwachungsschaltkreis 28 die X.-Regelung entsprechend Pig. 3 II aktivieren, dann läuft der Integralregler 25 von einem Korrekturwert Mull aus los, z- B.. in Richtung fett·. Die Steigung des Integrators ist proportional dem Luftdurchsatz im Ansaugrohr und dabei so gewählt, daß eine möglichst schnelle Annäherung an den Wert λ =» 1 erreicht wird, ohne daß im Regelkreis Probleme z. B.. hinsichtlich Schwingungen auftreten. Die Korrekturwerte K1 und K2 an den Umschaltpunkten des Integralreglers werden gespeichert* Anschließend findet eine Mittelwertbildung von jeweils zusammengehörenden Maxi mal-(Ki) und Minimal— werten (K2) statt. Die Mittelwertbildung erfolgt von 2 oder auch mehreren aufeinanderfolgenden Werten·. Die Gemischregelung arbeitet dann mit dem Mittelwert M und erst nach einer bestimmten Totzeit (At) läßt man den Integralregler von diesem Mittelwert aus wieder hochlaufen. Im Anschluß daran bildet der Rechner wieder den Mittelwert zwischen wenigstens zwei Umkehrpunkten, die Gemischzumessung orientiert sich am neuen Mittelwert zumindest für eine bestimmte neue Totzeit &t. Wesentlich ist nun, daß die einzelnen Korrekturzyklen mit einer unterschiedlichen, im vorliegenden Pail mit einer geringer werdenden Integratorsteigung durchlaufen werden.

Während im Diagramm nach Pig. 3 III für einen bestimmten Meßzyklus die gleichen Integratorsteigungen verwendet werden, gibt Pig. 3 IV eine Variante derart an, daß die Anfangs-

31 ik sJS

steigung des Integrators zwar luftmassendurchsatzabhängig gewählt wird, dann jedoch linear, stufenmäßig oder nach beliebiger Funktion verkleinert wird» Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Zeitdauer dieses Verkleinerns der Integratorzeitkonstante zu begrenzen und insbesondere variabel zu halten·. Außerdem empf iehlt es sich, den Endwert der Integratorsteigung betrieteskenngrößenabhängig zu wählen»

Ist die kleinste Integratorsteiguag erreicht, ohne daß die A>-Ab£rageeinheit 27 des Gegenstandes von Fig* 2 die Regelung abgeschaltet hat, dann arbeitet die Regelung mit dieser kleinsten Integratorsteiganfj, "bis ein nicht-stationärer Betrieb auftritt· Die Vorteile der Arbeitsweise mit den unterschiedlichen Integratorsteigungen geht aus IFig·. 3 III deutlich hervor·- Die Abweichungen, in der Gemiaehsusammensetaung von einem, konstanten Wert wataend des Regelvorgangs verkleinern sich und somit treten kein©- unerwünschten periodischen Abgasspitzen auf· ■ ··

Die in Verbindung mit Eig«. 3 III besetaieben© Regelung führt guaächst zu GemischverMltniesen von \ => 1» Werden Gemisch»-. werte ungleich 1 gewünscht, dasn wisd mit der obengenannten Method© zunächst ein. G-ruadwert ermittelt, der der korrigierten Kraftstoffeinspritzmeng© für \& 1 entspricht uad dieser Wert wird mit dem gewünschten \-Wart für einen speziellen Betriebspunkt multiplizierte Auf diese Weise läßt"sich jedem (stationären) . Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ein beliebiger X-Wert zuordnen^. Dargestellt ist dies in P-ig. "3 Y. Ersichtlich ist dort_? daß ein einmal gebildeter Mittelwert in seiner Höh© verändert wird, dieser geänderte Wert für eine bestimmte Zeitdauer gum Tragen kommt, und anschließend der neue Regelsyklus von diesem geänderten Wert aus beginnt.

In der Regel werden bei digital arbeitenden Kraftstoffzumeßsystemen die einzelnen Steuerwarte aus Speichern ausgelesen»

.JO-

Dabei werden die einzelnen gespeicherten Werte empirisch ermittelt- Darüber hinaus sind sogenannte lernende Regelsysteme prinzipiell bekannt, bei denen einmal gespeicherte Werte fortlaufend durch neue und korrigierte Werte ersetzt werden.. Für derartige lernende Regelsystem© hat sich auch die vorliegende Erfindung als besonders geeignet erwiesen, da hier für jeden stationären und quasi'-stationären Betriebszustand optimale Werte ermittelt werden, die - einmal abgespeichert - Ausgangspunkt von neuen Regelungen sein können.

Die oben näher beschriebene Erfindung besteht u. a. in der zeitlich unterschiedlichen Integrationskonstante des Integralreglers für die Gemischregeleinrichtung. Bei digitalen Systemen läßt sich ein derartiger Integrator z.. B- mittels eines Auf-Abwärtszählers realisieren. Für einen Fachmann auf dem Datenverarbeitungssektor ist bei Kenntnis der Impulsdiagramme von Fig» 3 die Aufstellung eines entsprechenden Regelprogrammes kein Problem.. Entsprechend verhält es sich bei der Realisierung der Erfindung mittels konkreter Bauelemente, da Integralregler mit definierter Integrator— Zeitkonstante, z.. B.. abhängig vom Luftmassendurchsatz im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine, hinlänglich bekannt sind.

Die folgenden Patentansprüche geben zusätzliche Besonderheiten zum System und seiner Wirkungsweise an.

Leerseite

Claims

•η 1 a U
1. 4. 1981 M/Do

EOEEE(E BOSCH GIiBE, Stuttgart

Elektronisch gesteuertes Kraftstoffauaeßsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer je nach Betriebszustand ein» und ausschaltfesren Gemiechregeleisrichtung, die einen Integrator mit umschaltbarer Integrationerichtung umfaßt5 dadurch gekennzeiclmet, daß die Gemischregelein— richtung während stationärer und gaagi-atationärer Betriebsaustände einschaltbar ist®.

Kraftstoffaumeßsystem nach Aasprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoraeitkonstant© des lategratore (im Segler 25) zeitabhängig ist«,.

3© Kraftstoffzumeßsystem nach Anspsuch 1 oder 2_? dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoraeitkonstante anhängig ■yom Ee gel zyklus änderbar ist_e

^o Kraftstoffaumeßsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis J» dadurch gekenn^eiehnet^ daß die Integratorzeitkonstante vom Luftdurchsatz im Ansaugrohr und von der Zeit abhängig ist«,

V :-; ::^:: ~\f\ 31 ^ZJS J 6 - 2 -

5* Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitabhängigkeit nur während einer bestimmten Gesamtzeitdauer gegeben ist.

6- Kraftstoffzumeßsystem nach wenigstens Anspruch 3, dadurch * gekennzeichnet, daß die Veränderbarkeit der Zeitkonstante nur für eine bestimmte Anzahl von Hegelzyklen gegeben ist·.

7·. Kraftstoffzumeßsystem nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet",, daß die Zeitkonstante im stationären Bereich verkleinert und im instationären Bereich vorzugsweise betriebskenngrößenabhängig wieder angehoben wird.

. 8·. Kraftstoff zurneßsystem nach einem, der vorangehenden. Ansprü che 1 bis 7ν dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante stetig und/oder unstetig änderbar ist·

9. Kraftstoffzumeßsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischzumessung über das arithmetische Mittel der Ausgangsgröße eines Integralreglers in zwei oder mehreren Schaltpunkten einer Sonde (16) bestimmbar ist.

10.. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede folgende Gemischänderung vom vorangegangenen arithmetischen Mittelwert ausgeht.

11. Kraftstoffzumeßsystem nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche 1 "bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aufeinanderfolgenden Regelzyklen und den Mittelwerfbildungen Sperrzeiten (^t) vorgesehen sind.

12. Kraftstoff zumeßsystem nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus den für λ = 1 ermittelten Werten die Gemischzumessuog für beliebige X-Werte "berechnet wird«,

13«, Kraftstoff zumeßsystem nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für Sondersteuerungen einzelne Werte der Gemischzumessung additiv und/oder multiplikativ änderbar sind Q?ig. 3 V)·

Kraftstoffzumeßsystem nach wenigstens einem der· vorangehenden Ansprüche I.bis 13«, dadurch gekennzeichnet, daß gespeicherte Steuerwerte mit Hilfe der Mittelwerte korri— ■ giert und an Stelle der alten Werte abgespeichert werden*.

1'5« Kraftstoffzumeßsystem nach wenigstens Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet«, daß die ermittelten Werte insbesondere des Leerlaufbereichs abspeicherbar und wieder aufrufbar sind.