DE3139988C2

DE3139988C2 -

Info

Publication number: DE3139988C2
Application number: DE3139988A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. 7253 Renningen De Gloeckler; Dieter Ing.(Grad.) 7141 Murr De Guenther; Michael Dipl.-Ing. Horbelt (Fh), 7141 Schwieberdingen, De; Ulrich Ing.(Grad.) 7000 Stuttgart De Steinbrenner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1993-03-18
Also published as: JPS5867942A; US4449508A; DE3139988A1; JPH0472058B2; FR2514418B1; FR2514418A1

Description

Stand der Technik

Bei heutigen Kraftstoffzumeßsystemen bemüht man sich um die Einhaltung eines möglichst exakten stöchiometrischen Kraftstoff-Luftgemisches im Hinblick auf den Kraftstoff verbrauch sowie auf sauberes Abgas. Über alle Betriebs bereiche hinweg erweist sich das stöchiometrische Gemisch jedoch als nicht zweckmäßig. Beispielhaft sei hier der Vollastbetrieb genannt, bei dem die Abgabe eines möglichst hohen Drehmoments der Brennkraftmaschine vorrangig ist. Umfaßt das Kraftstoffzumeßsystem eine λ-Regeleinrichtung mit einem λ-Sensor im Abgasrohr, dann wird üblicherweise während des Vollastbetriebes die Regelung abgeschaltet und die Kraftstoffzumessung geht auf Steuerbetrieb über. Defi niert wird Vollastbetrieb in der Regel mit vollständig oder nahezu vollständig geöffneter Drosselklappe.

Je nach dem Verhalten des Fahrers eines mit dem genannten Kraftstoffzumeßsystem für die Brennkraftmaschine ausge statteten Fahrzeugs wird sehr oft dieser Vollastbetrieb angezeigt und entsprechend das Kraftstoffzumeßsystem von Regelung auf Steuerung geschaltet. Auf diese Weise ergibt sich über einen längeren Zeitraum gesehen ein ungünstiges Abgas aufgrund des zeitweise angereicherten Gemisches wäh rend der Vollastphasen.

Aufgrund der Tatsache, daß es sich bei diesen Vollastphasen u. a. um abgaskritische Phasen handelt, sind Maßnahmen wünschenswert, um sicherzustellen, daß auf Vollastbetrieb nur dann erkannt wird, wenn er tatsächlich gegeben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein System zu schaffen, mit dem der Betriebszustand der Vollast mit Sicherheit nur dann ange nommen wird, wenn die entsprechenden Bedingungen vorliegen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1.

Ergänzend sei noch auf die Offenbarung der US-PS 42 27 507 hinge wiesen. Sie behandelt ein Kraftstoff-Steuersystem, ausgehend von einem Drehzahlsignal sowie einem Luftmengensignal von einem Klappen luftmengenmesser. Dessen Klappe besitzt eine nicht vernachlässig bare Trägheit. Dadurch kann es gegen Ende von Beschleunigungsphasen mit einem damit verbundenen Öffnen der Drosselklappe zu einem Überschwingen der Klappe des Luftmengenmessers kommen. Dem Steuer gerät für die Kraftstoffzumessung wird auf diese Weise ein zu hoher Luftfluß signalisiert, was wiederum zu einer erhöhten Kraftstoff zumessung führt. Dieser an sich bekannte Effekt bei Einspritzsy stemen unter Verwendung eines Klappenluftmengenmessers wird nun nach der Lehre der US-PS 42 27 507 dadurch gemindert, daß zur Beherrschung von dynamischen Phasen ein weiteres Signal verarbeitet wird, das dem Luftfluß im Ansaugrohr zumindest annähernd entspricht, und mit dem ein Korrektursignal für das Klappenluftmengenmesser signal im dynamischen Betrieb gebildet wird. Während des eher statischen Betriebs der Vollast wirkt diese Korrekturmöglichkeit nicht mehr, weil nach der Lehre der US-PS ′507 auf die Bewegung der Klappe des Klappenluftmengenmessers reagiert (siehe Abstract, dritte Zeile), bzw. eine "overshoot characteristic of the flap" kompensiert werden soll.

Vorteile der Erfindung

Bei dem elektronisch gesteuerten oder geregelten Kraft stoffzumeßsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs wird hingegen sichergestellt, daß das Erzeugen eines Vollast signals nicht mehr ausschließlich von der Bedienungsperson des Fahrzeuges abhängt, sondern objektive Kriterien beim Erfassen des Vollastzustandes die dominierende Rolle spie len.

Weitere Vorteile der Erfindung und zweckmäßige Ausgestal tungen ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben und erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein grobes Übersichtsschaubild eines elektrisch gesteuerten oder geregelten Kraftstoff zumeßsystems bei einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Block schaltbild eines Einspritzsystems und

Fig. 3 ein Schaltbild zum erfindungswesentlichen Teil des Gegenstandes von Fig. 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die folgenden Beispiele betreffen als Kraftstoffzumeßsysteme Einspritzanlagen. Zur Darstellung der Erfindung ist jedoch die Art des Kraftstoffzumeßsystems ohne Belang.

In Fig. 1 ist grobschematisch eine Kraftstoffeinspritz anlage für eine Brennkraftmaschine 10 dargestellt, zu der ein Luftansaugrohr 11 führt und mit der ein Abgas rohr 12 gekoppelt ist. Im Luftansaugrohr findet sich hintereinander ein Luftmengenmesser 13 sowie eine Drossel klappe 14, deren Stellung von einem Fahrpedal 15 bestimmt wird und die einen nicht näher dargestellten Kontakt zur Signalabgabe bei völlig geöffneter Drosselklappe aufweist. Das entsprechende Signal kann an einem Ausgang 16 abge nommen werden. Das Einspritzsystem umfaßt ein Einspritz ventil 18, das aus einem Tank 19 mit Kraftstoff versorgt wird entsprechend der Erregung des nicht näher dargestellten Induktivsystems 20 des Magnetventils 18. Ein Steuergerät 21 liefert die Ansteuersignale für das Magnetventil. Es be sitzt vier Eingänge für ein Luftmengensignal 22, das Signal bezüglich der völlig geöffneten Drosselklappe 14 vom Aus gang 16 (23), einen Eingang 24 für ein Signal einer λ-Sonde 25 im Abgasrohr 12 und schließlich einen Eingang 26 für ein Drehzahlsignal eines Drehzahlmessers 27.

Die Grundstruktur des in Fig. 1 dargestellten Gegenstandes ist bekannt. Während des Regelungszustandes der Kraftstoff zumessung wird ausgehend von Luftdurchsatz-, Drehzahl- und λ-Sondensignal die Einspritzzeit des Magnetventils 18 bestimmt und bei völlig geöffneter Drosselklappe wird beim bekannten Kraftstoffzumeßsystem die Regelung ausgeschaltet, die Kraftstoffzumessung auf Steuerbetrieb umgeschaltet und dann die jeweiligen Einspritzzeiten abhängig von der Dreh zahl bestimmt. Selbstverständlich können im Steuergerät 21 noch weitere Betriebskenngrößen, wie z. B. die Temperatur, verarbeitet werden.

Fig. 2a zeigt im Blockschaltbild die wesentlichsten Kompo nenten des Steuergeräts 21 von Fig. 1. Es umfaßt ein Zeit glied 30, in dem ausgehend von Ausgangssignalen des Luft mengenmessers 13 und des Drehzahlmessers 27 noch zu korri gierende Grundeinspritzimpulse der Dauer tp erzeugt werden. Eine nachfolgende Korrekturstufe 31 ermöglicht die Be einflussung dieser Grundeinspritzimpulse abhängig von Signalen der λ-Sonde, des Drosselklappenstellungsgebers sowie einer Begrenzungsschaltungsanordnung für die einzel nen Einspritzimpulse. Korrigierte Einspritzimpulse der Dauer ti gelangen dann zum elektromagnetischen Einspritz ventil 18, 20. Die Korrekturstufe 31 ist in Fig. 2 drei geteilt gezeichnet, wobei selbstverständlich auch noch weitere Einflußgrößen eine Rolle spielen können. Die ein zelnen Kästchen in der dreigeteilt gezeichneten Korrektur stufe 31 enthalten Symbole für die jeweilige Korrekturart. Bezeichnet sind die einzelnen Korrekturstufenteile mit 32 bis 34.

In der Verbindungsleitung von λ-Sonde 25 zu dem Korrektur stufenteil 32 für die λ-Regelung liegt ein Schalter 35. Einem Steuereingang 36 dieses Schalters 35 ist ein UND-Gatter 37 vorgeschaltet. Ein Schwellwertschalter 38 erfaßt das Luftmengensignal vom Luftmengenmesser 13. Entsprechend kann einem Drosselklappenstellungsgeber 39 ein Schwellwertschalter 40 nachgeschaltet sein, sofern der Drosselklappenstellungs geber jegliche Position und nicht nur die völlig geöffnete Stellung der Drosselklappe erfaßt. Schließlich sind den beiden Korrekturstufenteilen 33 für die Vollastanreicherung und 34 für die Einspritzmengenbegrenzung je ein UND-Gatter 41 und 42 vorgeschaltet. Alle drei UND-Gatter 37, 41 und 42 erhalten Ausgangssignale des Schwellwertschalters 38 und ein Signal bezüglich einer geöffneten Drosselklappe entweder unmittelbar vom Ausgang 16 des Drosselklappenschalters oder vom Ausgang des dem Drosselklappenstellungsgeber 39 nachge schalteten Schwellwertschalters 40.

Wesentlich beim Gegenstand nach Fig. 2a ist nun, daß die λ-Regelung über den Schalter 35 nur dann ausgeschaltet wird, wenn sowohl die Drosselklappe in ihrer geöffneten Stellung steht als auch der Luftmengenmesser 13 ein be stimmtes Vollastvolumen anzeigt. Das gleiche gilt für die Vollastanreicherung. Sie kommt aufgrund der gegebenen Schaltungskonfiguration nur dann zum Tragen, wenn sowohl die Drosselklappe als auch der Luftmengenmesser einen hohen Lastzustand anzeigen. Über das UND-Gatter 42 schließlich ergibt sich eine geänderte Maximalbegrenzung für die jewei lige Einspritzmenge abhängig davon, ob tatsächlich Vollast betrieb vorliegt oder nicht. Würde man die normalerweise sehr schnell wirkende Begrenzung der Einspritzmenge bei al len Betriebsbedingungen wirken lassen und keine Umschaltung vornehmen, dann wäre beim schnellen Beschleunigen das Über schwingen der Klappe bei einem Klappenluftmengenmesser und die dadurch bewirkte Anfettung nicht wirksam. Durch das Um schalten auf einen höheren t_pmax-Wert ist eine gute soge nannte Gasannahme jedoch sichergestellt.

Gestrichelt gezeichnet ist in Fig. 2a noch eine getrennte Eingriffsleitung 44 vom Ausgang des Schwellwertschalters 38 zum Korrekturstufenteil 34 für die Mengenbegrenzung. Sie macht deutlich, daß diese Begrenzung auch allein vom Ausgangssignal des Luftmengenmessers 13 umgeschaltet werden kann.

Während beim Gegenstand von Fig. 2a das λ-Sondensignal als solches geschaltet wird, zeigt Fig. 2b eine dahingehend ge änderte Version, daß die Sondensignalauswertung beeinfluß bar ist. Dabei gelangt das Vollastsignal (VL) über einen luftmassendurchsatzabhängigen Schalter auf einen VL-Steu ereingang des λ-Regelungsteils der Korrekturstufe 31 und beeinflußt deren Ausgangssignal ti.

Bei den obengenannten logischen Verknüpfungen der Einzelsig nale zur Vollastbestimmung hat sich auch gezeigt, daß im vorgeschriebenen Fahrzyklus für den US-Abgastest mit seinen äußerst kurzen Beschleunigungsphasen die λ-Regelung stets eingeschaltet bleibt und somit ein optimales Abgas erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der wesentlichsten Teile von Fig. 2 ist in Fig. 3 in gleicher Numerierung dargestellt. In Ab weichung gegenüber dem Gegenstand von Fig. 2 wird jedoch bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 die t_pmax-Umschaltung lediglich abhängig vom Auftreten eines hohen Luftdurchflus ses im Ansaugrohr gewählt, so daß das UND-Gatter 42 entfällt, jedoch die Verbindungsleitung 44 zum Tragen kommt. Diese t_pmax-Umschaltung ist beim Gegenstand nach Fig. 3 mittels einer steuerbaren Stromquelle realisiert, welche dem ent sprechenden Korrekturstufenteil 34 zugeordnet ist. Die beiden UND-Gatter 37 und 41 sind aus Dioden-Widerstands- Kombinationen aufgebaut. Auch beim Gegenstand von Fig. 3 ist wesentlich, daß die Vollastanreicherung nur dann erfolgt und die Kraftstoffzumessung von Regelung auf Steue rung übergeht, wenn sowohl die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, als auch der Luftdurchsatz im Ansaugrohr einen bestimmten Wert überschreitet.

Als zweckmäßig hat sich auch herausgestellt, wenn die Schwellwerte der Schwellwertschalter 38 und/oder 40 betriebs kenngrößenabhängig (z. B. von den Temperaturen) sind.

Für manche Brennkraftmaschinentypen erweisen sich auch hysteresebehaftete Schwellwertschalter als vorteilhaft.

Claims

1. Elektronisch gesteuertes oder geregeltes Kraftstoffzumeßsystem für eine Brennkraftmaschine mit je einem Sensor für den Luftfluß im Ansaugrohr und die Drosselklappenposition, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung von Steuer- und Regelgrößen der Brennkraft maschine im Vollast-Fall ein Vollast-Signal über eine logische Verknüpfung von Signalen bezüglich einer geöffneten Drosselklappe und einen entsprechend hohen Luftfluß im Ansaugrohr bestimmt wird.

2. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Vollast-Signals die Lambda-Regelung und/oder die Vollast-Anreicherung und/oder die Kraftstoffmengenbegrenzung beein flußbar ist.

3. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Vollast-Fall die Kraftstoffmengenbegrenzung verzögert wirksam wird und eine Vollastanreicherung vorgesehen ist.

4. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen des Vollast-Signals die Lambda-Regelung ausge schaltet und bei der Kraftstoffzumessung auf Steuerung übergegangen wird.

5. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hohe Luftflußsignal über eine Schwellwertabfrage (Schwell wertschalter 38) erfaßt wird.

6. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionssignal der Drosselklappe über eine Schwellwert abfrage (Schwellwertschalter 40) erfaßt wird.

7. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens einer der Schwellwerte betriebskenngrößen abhängig ist.

8. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens einer der Schwellwerte hysteresebehaftet ist.