DE3134991A1

DE3134991A1 - Verfahren zum betrieb und einrichtung fuer ein kraftstoffsteuersystem einer brennkraftmaschine bei schubbetrieb

Info

Publication number: DE3134991A1
Application number: DE19813134991
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing.(FH) 7141 Schwieberdingen Horbelt; Hans 7121 Walheim Schnürle; Peter Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Strauß; Peter Dipl.-Ing. 7135 Wiernsheim Werner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-09-04
Filing date: 1981-09-04
Publication date: 1983-03-17
Also published as: DE3269398D1; EP0074540A1; EP0074540B1; JPS5847128A; US4549519A; AU548765B2; BR8205214A; AU8707982A; JPH0321739B2

Description

ε. 7230

17-7.1981 Mü/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Verfahren zum Betrieb und Einrichtung für ein Kraftstoffsteuer syst em einer Brennkraftmaschine bei Schubbetrieb

Stand der Technik

Von Schubbetrieb spricht man dann, wenn eine Brennkraftmaschine eine höhere Drehzahl aufweist, als dies der Stellung der Drosselklappe bei einem Ottomotor oder der eingespritzten Kraftstoffmenge bei einer Diesel-Brennkraftmaschine entspricht. Der einfachste Sonderfall des Schubbetriebs herrscht bei in Ruhestellung befindlichem Fahrpedal und einer Drehzahl oberhalb eines bestimmten Wertes. Im Schubbetrieb ist eine Arbeitsleistung der Brennkraftmaschine nicht erwünscht. Zu diesem Zweck wird die zugemessene Kraftstoffmenge reduziert und gegebenenfalls der Zündzeitpunkt zurückgestellt.

Im Hinblick auf die immer vordringlicher werdende Kraftstoff einsparung sind schon sehr früh Einrichtungen entwikkelt worden, um die Kraftstoffversorgung während der Schubbetriebsphase auszuschalten. Man nimmt dann jedoch eine gewisse Auskühlung der Brennkraftmaschine, damit verbunden im Anschluß an das Ende des Schubbetriebs für eine gewisse Zeit eine Abgasverschlechterung sowie unter Umständen eine gewisse Einbuße an Fahrkomfort beim Übergang vom Schubbetrieb in den Normalbetrieb in Kauf.

Beim Schubabschneiden, auch. Abschneiden im. Schiebebetrieb genannt, muß sichergestellt werden, daß die Brennkraftmaschine infolge zwangsläufig auftretenden Drehzahlabfalls nicht unterhalb einen bestimmten Drehzahlwert abfällt und dann abstirbt. Entsprechende Schaltungsanordnungen sind bereits vielfältig bekannt geworden bei Vergaseranlagen und Einspritzsystemen.

Im praktischen Betrieb hat es sich als nicht einfach erwiesen, eine genaue Einstellung der Schubabschneidung -vorzunehmen, sodaß die bekannten Systeme bei gewissen Betriebsbedingungen, wie z.B. bei kalter Brennkraftmaschine nicht unproblematisch sind.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb und der entsprechenden Einrichtung für ein Kraftstoffsteuersystem bei Schubbetrieb einer Brennkraftmaschine lassen sich auch in der Regel schwierig zu handhabende Betriebsbereiche einer Brennkraftmaschine sicher steuern. Dadurch wird eine hohe Kraftstoffeinsparung bei weitgehend gesichertem Fahrkomfort und Laufsicherheit der Brennkraftmaschine gewährleistet. Weitere Vorteile der Erfindung sowie zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Figur 1 eine grobschematische Blockdarstellung eines Einspritzsystems bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, Figur 2 ein Signaldiagramm zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 3 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise dieses Verfahrens und Figur k ein hardware-mäßiges Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Ausführungsbeispiele "betreffen entsprechende Steuereinrichtungen "bei einer Otto-Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung. Die grundlegenden Elemente eines Einspritzsystems sind in Figur 1 dargelegt. Mit 10 bis 13 sind Sensoren für die durchfließende Luftmasse im Ansaugrohr, die Drehzahl, die Temperatur sowie für den Leerlauffall bezeichnet. 1k markiert ein Zeitglied, in dem luftmassendurchsatz- und drehzahlabhängig Grundeinspritzimpulse der Dauer tp gebildet werden. Es folgt eine Verknüpfungsstufe 15 für die Ausgangssignale des Zeitgliedes lh und einer Schubabschaltstufe 16. Diese Schubabschaltstufe 16 verarbeitet Signale vom Drehzahlsensor, dem Temperatursensor und Leerlauf sensor und gibt ausgangsseitig ein Abschneidesignal ab. Der Verknüpfungsstufe 15 folgt schließlich eine Multiplizier stufe zur wenigstens temperaturabhängigen Korrektur der Einspritzsignale und gibt sie letztlich an Einspritzventile 18 ab.

Figur 1 zeigt an sich nichts Neues; sie dient lediglich dazu, das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb und die entsprechende Einrichtung für ein Kraft stoffSteuer systern bei Schubbetrieb in das Gesamtsystem einordnen zu können.

Figur 2 zeigt Signalbilder, nach denen das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet. Aufgetragen über der Zeit ist einmal ein Drosselklappenschaltersignal, das mit a bezeichnet ist. Der höhere Wert dieses Signals kennzeichnet den Zustand einer geschlossenen Drosselklappe, was im speziellen Fall als eine der Voraussetzungen für den Schubbetrieb gelten soll

Mit klein b ist ein zeitlich konstanter Drehzahlwert nabr "bezeichnet. Ferner findet sich in Figur 2 eine Kennlinie c, die bis zu einem Zeitpunkt to auf hohem. Wert liegt, dann absinkt und schließlich auf einem, unteren Schwellwert verharrt. Der obere Grenzwert dieser Kennlinie c ist nweo bezeichnet, der fallende Teil mit nwe(t) und schließlich der untere Grenzwert mit n¥e1. Gestrichelt gezeichnet ist ein Ist-Drehzahlverlauf d, der die Linie b zum Zeitpunkt to, die Linie nwe(t) zu den Zeitpunkten t ein und t ab kreuzt und schließlich die Grenzlinie ntrei zum Zeitpunkt ti unterschreitet und danach wieder überschreitet. Bei einer bestimmten Brennkraftmaschine haben sich für den nwe1-Wert 700 - 1000 Umdrehungen pro Minute als geeignet erwiesen. Für einen günstigen Abstand zwischen den Werten nweO und nwe1 sind U00 - 800 Umdrehungen pro Minute angegeben und schließlich eignen sich als Abstand der Linie b von nweO 50 - 150.

Zum Zeitpunkt tx wird der Drosselklappenschalter geschlossen und damit der Schubbetrieb eingeleitet. Infolgedessen sinkt die Drehzahl ab und unterschreitet zum Zeitpunkt t0 die Linie b, die für eine sogenannte Abregeldrehzahl nabr steht. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Abregelung der Linie c nach der Funktion nwe(t). Aufgrund der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zu Beginn des Schubbetriebs zum Zeitpunkt tx sinkt die Drehzahl weiter ab und erreicht zum Zeitpunkt ti die zeitlich abgeregelte Wiedereinsetz-Drehzahl nwe(t). Wie schon der Name sagt wird bei Unterschreiten dieser Linie nwe(t) das Schubabschneiden beendet und die Kraftstoffzufuhr setzt wieder ein, (wenn auch auf geringem Niveau.) Infolgedessen verlangsamt sich der Drehzahlabfall und überschreitet die Wiedereinsetz-Kennlinie c zum Zeitpunkt t ab wieder mit dem Ergebnis, daß erneut die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird. Dauert der Schubbetrieb wie im genannten Beispiel weiter an, dann unterschreitet die Istdrehzahl zum Zeitpunkt ti den Dreh—

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zahlwert nwe1, was ein Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr mit sich "bringt. Die Istdrehzahl steigt in diesem Fall erneut an und überschreitet die Linie c. Es hat sich nun als sinnvoll erwiesen, ein erneutes Abschneiden wenigstens bis zum Erreichen einer bestimmten Drehzahl nwe2 nicht zuzulassen, um ein "Sägen" der Brennkraftmaschine zu vermeiden.

Die Darstellung von Figur 2 .verdeutlicht die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei kalter Brennkraftmaschine kann es aufgrund der relativ hohen Reibungswerte zu sehr steilen Drehzahlabfällen kommen, so daß ein vorzeitiges Gegensteuern erforderlich ist. Wie das Beispiel von Figur 2 zeigt, erfolgt ein Abfangen des Drehzahlabfalls bereits bei Drehzahlwerten zu einem Zeitpunkt t ein₃ bei dem die Wahrscheinlichkeit des Ausgehens der Brennkraftmaschine gering ist. Der Drehzahlgradient zum Zeitpunkt ti ist dann wesentlich geringer, so daß sich das Gesamtsystem beim Unterschreiten dieser Grenzdrehzahl nwe1 wesentlich leichter fangen und einregeln läßt. Diese Grenzlinie nwe1 orientiert sich an den Erforder- ■ nissen der Mindestdrehzahl für einen sicheren und ruhigen Lauf. Die Zeitfunktion im Kurvenverlauf c muß selbstverständlich auf den jeweiligen Brennkraftmaschinentyp angepaßt sein und sie stellt einen Kompromiß dar zwischen sicherem Abfangen und möglichst nicht allzu häufigem Ab- und Anschalten der Kraftstoffzumessung im normalen Fahrbetrieb .

Das Signalbild nach Figur 2 läßt sich sowohl mit digitaler, als auch mit analoger Signalverarbeitung erzielen. Da zunehmend Rechner für Steuerungen von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, ist in Figur 3 ein Beispiel eines Flußdiagramms dargestellt, nach dem ein Programmablauf bei einem Rechnersystem gestaltet werden kann.

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Beim Flußdiagramm, nach. Figur 3 ist mit 20 eine Drosselklappenstellungs-Abfrage "bezeichnet. Ist das Ergebnis positiv, dann erfolgt eine Drehzahlabfrage 21 auf drei Werte in den Blöcken 22, 23 und 2k-. In Block 22 wird ermittelt, ob die Drehzahl den Wert der Linie b nach Figur 2 unterschritten hat oder nicht. Im Falle eines höheren Wertes kommt unmittelbar die Schubabschneidung zum Tragen, die mittels des Blocks 25 gekennzeichnet ist. Hat die Augen— blicksdrehzahl den Drehzahlwert nabr bereits unterschritten, dann erfolgtdie Abregelung der Linie c von Figur 2 nach der Funktion nwe(t) und im Block 23 wird dann abgefragt, ob dieser zeitabhängige WiedereinsetzeDitehzahlwert über- oder unterschritten ist. Solange er darüber liegt kommt die Signalleitung 26 zum Block 25 des Schubabschneidens zum Tragen. Liegt die Istdrehzahl unterhalb von nwe(t), dann setzt die Kraftstoffzufuhr wieder ein, was durch einen Block 27 symbolisch dargestellt ist. Schließlich ermittelt die Abfrage 2U die Lage der Istdrehzahl bezüglich der absoluten unteren Drehzahlschwelle nwel. Wird sie unterschritten, dann wird die Kraftstoffzufuhr ebenfalls wieder eingeschaltet und bleibt in diesem Zustand

mittels eines Halteblocks 28 "^ois zum Erreichen des Drehzahlwertes nwe2.

Ausgangsleitungen der Blöcke 25 und 27 für das Schubabschneiden und Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr führen zu einem Schaltblock 29, dessen Ausgangsleitung 30 zu einem symbolisch dargestellten Schalter 31 in Reihe zu einem Einspritzventil 32 führt. Beidseitig des Schaltblocks 29 sind Pfeile eingezeichnet, die die entsprechende Position des Schalters 31 bei den jeweiligen Eingangssignalen angeben.

Bei Kenntnis des Flußdiagramms nach Figur 3 stellt es für einen Fachmann auf dem Datenverarbeitungssektor kein Problem dar, ein entsprechendes Programm zur Realisierung der

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in Figur 2 gezeigten Kurrenzüge zu erstellen.

Eine Lösungmöglichkeit in analoger Schaltungstechnik zur Realisierung der Schubbetriebssteuereinrichtung nach Figur 2 zeigt Figur h.

Hauptbestandteil der in Figur h dargestellten Schaltungsanordnung ist eine Drehzahlsignalwandlerstufe 1*0 sowie drei ala Komparatoren arbeitende Operationsverstärker H 1 , 1*2 und 1*3.

Die Drehzahlsignalwandlerstufe IiO besteht aus einer zwischen Eingang und Ausgang angeordneten Reihenschaltung von Diode 1*1* und Widerstand 1*5 sowie einem vom Ausgangsanschluß gegen eine Plusleitung liegenden Widerstand 1*6 und einem gegen Masse liegenden Kondensator 1*7. Ausgangsseitig ist die Drehzahlsignalwandlerstufe 1*0 über einen Widerstand 1*8 mit dem Minus-Eingang des Operationsverstärkers 1*1 und über je einen Widerstand 1*9 und 50 mit den Plus-Eingängen der Operationsverstärker 1*2 und 1*3. Der Temperatursensor 12 ist über einen Widerstand 51 ebenfalls mit dem Minus-Eingang des Operationsverstärkers 1*1 gekoppelt. An dessen Plus-Eingang gelangt ein Signal über eine Parallelschaltung von Widerstand 52 und Kondensator 53 von dem Drosselklappenstellungssensor 13, dessen Ausgangssignal zusätzlich an einen an Masse liegenden Widerstand 5l* gelegt wird. Vom Plus-Eingang des Operationsverstärkers 1*1 liegt ferner ein Widerstand 55 gegen Masse und eine Reihenschaltung aus Diode 56 und Widerstand 57 zu dessen Ausgang. Dieser Ausgang des Operationsverstärker 1*1 steht über einen Widerstand 58 mit einer Plusleitung in Verbindung, ferner über eine Diode 59 mit dem Plus-Eingang des Operationsverstärkers 1*2 und schließlich über eine Reihenschaltung aus Diode βθ und Widerstand 61 mit dem Minus-Eingang des Operationsverstärkers 1*3. Ein dreistufiger Spannungsteiler zwischen

den Betriebsspannungsanschlüssen besitzt die Widerstände 63 bis 66. Während der Verbindungspunkt der beiden Widerstände 63 und 6k am Minus-Eingang des Operationsverstärkers k-3 liegt, führt vom Verbindungspunkt der Widerstände 6h und 65 eine Leitung βΤ zum Minus-Eingang des Operationsverstärkers k2. Dessen Ausgang ist mittels eines Widerstandes 68 und einer Diode 69 auf den Plus-Eingang zurückgeführt und er steht ferner über eine Diode 70 mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 65 und 66 in Verbindung, von dem zusätzlich ein Kondensator 71 zu einer an Masse liegenden Parallelschaltung von Widerstand 72 und Diode 73 führt. Auch der Operationsverstärker It-3 ist mittels einer Dioden-Widerstands-Kombination 75 und 76 mitgekoppelt und sein Ausgang führt entsprechend der Schaltungsanordnung von Figur 1 zu einem der Eingänge der Verknüpfungsstufe 15.

Die Drehzahl-Signalwandlerstufe kO liefert eine zur_ Augenblicksdrehzahl der Brennkraftmaschine umgekehrt proportionale Ausgangsspannung. Erreicht der Drehzahlwert den auf der Leitung 67 herrschenden Signalpegel, der durch das Widerstandverhältnis der vier Widerstände 63 bis 66 bestimmt ist, dann ist der Zeitpunkt tO der Darstellung von Figur 2 erreicht und der Komparator mit dem Operationsverstärker k2. schaltet von tiefem auf hohes Potential. Die zuvor&Leitende Diode 70 sperrt dadurch und der Ladevorgang im Kondensator 71 kann beginnen. Dies wiederum bewirkt die Abregelung der Kurve c von Figur 2. Der Aufladevorgang beeinflußt auch das Potential am Minuseingang des Operationsverstärkers ^3, sodaß entsprechend dem Augenblicksdrehzahlwert dieser Operationsverstärker schaltet oder nicht und infolgedessen auch die Kraftstoff zufuhr sperrt oder wieder einschaltet.

Wesentlich für die untere Drehzahlschwelle nwe1 von Figur 2 ist die äußere Beschaltung des Operationsverstärkers h1. Wird dessen Schaltschwelle erreicht,

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dann bleibt dessen Schaltzustand aufgrund der Mitkopplung über den Widerstand 57 und die Diode 56 aufrecht erhalten und das Ausgangssignal· auf diesem Potential·. Bei diesem Signalzustand wird das Potential der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 63 und 6k über die Diode 60 und den Widerstand 6i nach unten gezogen der nachfol·gende Operations-verstärker k-3 weist infol·ge dessen einen hohen Ausgangspegel· auf und sorgt für eine Kraftstoffzumessung. Da das Potential· am Minus-Eingang des Operationsverstärkers 1+3 auf niedrigem Wert bl·eibt, wird Kraftstoff auch weiterhin unabhängig von auftretenden Drehzahlwerten zugemessen.

Im praktischen Betrieb hat sich das nach Figur 2 arbeitenden Zumeßsystem einer Brennkraftmaschine al·s äußerst brauchbar erwiesen. Dies desha^, weil· sich mit ihm die verbrauchsmindernde Schubabschneidung bei gl·eichzeitig sichergestelltem Fahrkomfort und äußerster Betriebssicherheit relativ einfach realisieren l·äßt.

Leerseite

Claims

κ. s Z B Q

1T. 7· 1981 Mü/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

1„ Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine im Sehub"betrieb abhängig von der Augenblicksdrehzahl und einer Wiedereinsetzdrehzahlschwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedereinsetzdrehzahl bei einer bestimmten Istdrehzahl (nabr) von einem Ausgangsschwellwert (nweO) nach einer Zeitfunktion (nwe(t)) auf einen Endwert (nwei) zurückgenommen wird und bei Drehzahlen oberhalb dieser Wiedereinsetzdrehzahl die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine unterbrochen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Überschreiten der Drehzahl des unteren Wiedereinsetzdrehzahlengrenzwerts (nwei) im Anschluß an eine Phase der Kraftstoffzumessung ein erneutes Abschneiden zumindest bis zum Erreichen eines bestimmten

(nwe2)
Drehzahlwertes unterbleibt.

— U- Lf

-Z-
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Grenzwerte und Grenzwertfunktionen für die Wiedereinsetzdrehzahl wenigstens temperaturabhängig sind.
h. Steuereinrichtung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine im Schubbetrieb mit einem Drosselklappenstellungssensor, einer Drehzahlvergleichsstufe und einer Vergleichsauswerteschaltungsanordnung zum Bestimmen eines Abschneide- oder Zumeßsignals, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der Drehzahlvergleichsstufe drehzahl- und zeitabhängig einstellbar ist.
5- Steuereinrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schubbetrieb der Sollwert für die Fiedereinsetzdrehzahl ausgehend von einem oberen Wert bei Unterschreiten einer Drehzahlschwelle nach bestimmter Funktion nwe(t) zurückgenommen wird.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch k oder 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schwellwerte und der zeitliche Verlauf der Wiedereinsetzdrehzahl temperaturabhängig ist.