DE3403392A1

DE3403392A1 - Kraftstoffgefuehrtes einspritzsystem

Info

Publication number: DE3403392A1
Application number: DE19843403392
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Bonse; Peter-Jürgen Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-02-01
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1985-08-01
Also published as: JPH0660594B2; US4651697A; IT8519233A0; IT1183304B; JPS60164641A; DE3403392C2

Description

INACHGEREIOHTJ

». 19132

28. Mai 1983 ch/dö

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Kraftstoffgeführtes Einspritzsystem

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Vor allem in Kraftfahrzeugen werden üblicherweise Brennkraftmaschinen verwendet, die nach dem Vergaserprinzip oder mit einem Einspritzsystem arbeiten. Diese üblichen Systeme sind luftgeführte Systeme. Die angesaugte und der Maschine zugeführte Luftmenge wird durch die Stellung der Drosselklappe und durch die Maschinendrehzahl vorgegeben. Die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff menge wird dann entsprechend der Luftmenge eingestellt. Für die Messung der Luftmenge und für die davon abhängige Zumessung der Kraftstoffmenge wird jeweils

R.

eine gewisse Zeit benötigt. Bei luftgeführten Systemen eilt deshalb die Kraftstoffmenge der Luftmenge zeitlich nach. Diese Zeitverzögerung übt einen nachteiligen Einfluß auf das Übergangsverhalten der Maschine bei einem Lastvrechsel aus.

Um diese Unzulänglichkeiten zu umgehen, sind andere Verfahren entwickelt worden, bei denen die Kraftstoffmenge mit dem Fahrpedal vorgegeben und die Luftraenge entsprechend nachgeführt wird. Ein solches Verfahren wird als kraftstoffgeführtes System bezeichnet. Kraftstoffgeführte Systeme konnten sich trotz aller Vorteile gegenüber luftgeführten Systemen nicht durchsetzen, weil sich die genaue Zumessung der benötigten Luftmenge nur mit großem Aufwand realisieren ließ.

Zum Verständnis der Erfindung sollen die beiden erwähnten Systeme mit den Nachteilen, die durch die Erfindung verbessert werden sollen, kurz vorgestellt werden.

Das Verhalten eines luftgeführten Systems im dynamischen Betrieb ist in Figur 1 der Zeichnung skizziert. Linien konstanter Kraftstoffmenge m„ sind gestrichelt, Linien konstanter Luftmenge nu mit ausgezogenen Linien angegeben. Soll beispielsweise der Nutzdruck P in einem Zylinder der Brennkraftmaschine von einem Punkt a nach einem Punkt b erhöht werden, so muß mit Hilfe des Fahrpedals die Drosselklappe um einen bestimmten Winkel geöffnet werden. Damit erhöht sich die angesaugte Luftmenge ihl . Infolge der Trägheit des Systems bleiben aber die Kraftstoffmenge m„ und die Maschinendrehzahl η im ersten Moment konstant. Das Ergebnis ist, daß der Nutzdruck P zunächst entlang der gestrichelten Kurve abnimmt und erst dann entlang der ausgezogenen Kurve auf den gewünschten Wert ansteigt.

CM O

Im Bereich eines fetten Gemischs bei einem Luftverhältnis von λ*0,9 j beispielsweise bei einer Erhöhung des Nutzdrucks P von d nach e,ist das Verhalten der

e '

Maschine etwas besser. Hier nimmt der Nutzdruck P wie

gewünscht stetig zu.

Nachteilig in beiden Fällen ist jedoch, daß eine vorübergehende Abmagerung des Gemischs eintritt. Während der Übergangszeit von a nach b oder d nach e entstehen im Abgas Magerspitzen, die zu einer Erhöhung der giftigen Anteile im Abgas führen. Es wird aber genau der umgekehrte Sachverhalt wünschenswert, die Benetzung des Saugrohrs mit Kraftstoff müßte in den genannten Fällen zunehmen.

Soll der Nutzdruck P abnehmen, beispielsweise von a nach c oder von d nach f, so wirkt sich beim luftgeführten System nachteilig aus, daß das "^misch r-nnötigerweise angefettet wird und dadurch ebenfalls im Abgas eine Schadstoffkonzentrationsspitze entsteht.

Luftgeführte Systeme weisen also besonders auf der mageren Gemischseite Nachteile in der Gemischanpassung auf. Außerdem ergeben sich in jedem Fall schädliche Abgasspitzen beim Übergang auf einen anderen Lastzustand.

Das Verhalten eines kraftstoffgeführten Systems im dynamischen Betrieb ist in Figur 2 der Zeichnung graphisch dargestellt. Auch hier ist wieder der Nutzdruck P in Abhängigkeit vom Luftverhältnis Λ für konstante Kraftstoffmengen m„ und konstante Luftmengen m gezeigt.

R.

Erfreulicherweise verhält sich ein kraftstoffgeführtes System auf der mageren Gemischseite wunschgemäß. Bei einer Erhöhung des Nutzdrucks P beim Beschleunigen,

beispielsweise von a nach b, wird das Gemisch fetter. Bei einer Absenkung des Nutzdrucks P_ß beim Verzögern, beispielsweise von a nach c, wird das Gemisch magerer. Das wirkt sich günstig auf die richtige Benetzung der Saugrohrwand aus. Damit wird auch das Abgasverhalten verbessert und die Schadstoffkonzentration vermindert.

Auf der fetten Gemischseite, etwa bei einem Luftverhältnis von λ λ. 0,9» ist die kurze Abnahme des Nutzdrucks P beim Beschleunigen von d nach e von Nachteil.

Ein kraftstoffgeführtes System ist also für eine Geinischanpassung auf der mageren Seite besonders gut geeignet. Die schädlichen Abgasspitzen bei Lastübergängen sind wesentlich geringer als bei luftgeführten Systemen. Wie oben schon erwähnt, ist das Realisieren von kraftstoff geführten Systemen im Vergleich zu luftgeführten Systemen aber sehr aufwendig.

Das Leistungsverhalten luftgeführter Systeme, seien sie nun vom Vergasertyp oder vom Einspritzertyp, ist in Figur 3 .der Zeichnung an einem Beispiel dargestellt. Über der Drehzahl η ist die Maschinenleistung N aufgetragen, und zwar in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung °<_DK· ^wi^{e raan} sieht, ergibt sich bei luftgeführten Systemen bei wechselndem Leistungsbedarf ein sehr unruhiges Fahrverhalten. Fährt man beispielsweise bei Teillast, also nicht mit Vollgas, eine Steigung an und fällt demzufolge auch die Drehzahl η ab, dann nimmt bei einer konstanten Drosselklappenöffnung (X £j„ die Leistung N ab.

*f A ♦■* ,λ

Bei kraftstoffgeführten Systemen gibt es im wesentlichen zwei Möglichkeiten, die Kraftstoffmenge über die Stellung des Fahrpedals zu bestimmen, nämlich entweder die Vorgabe von Kraftstoffmenge pro Hub oder die Vorgabe von Kraftstoffmenge pro Zeit. Da sich die Erfindung auf die erste Möglichkeit bezieht, soll nur deren Leistungskurve in Erinnerung gebracht werden·

Bei kraftstoffgeführten Systemen, bei denen die Kraftstoff menge pro Zeit vorgegeben wird, kann man mit Hilfe des Fahrpedals über einen Exzenterjden Mengenteiler-Kolben im System verstellen. Aus Figur k kann man entnehmen, daß bei einem solchen System die Leistung N mit zunehmender Drehzahl η abfällt. Das Kraftfahrzeug verhält sich dann etwa so, als ob ein automatischer Fahrgeschwindigkeitsregler eingebaut wäre.

Auch gemischte Systeme zur Brennstoffzumessung für Brennkraftmaschinen sind möglich. Ein solches System ist aus der DE-OS 2 OlA 633 (R 9826 der Anmelderin) bekannt geworden. Bei diesem System wird in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine gleichzeitig die Luftmenge und die Kraftstoffmenge gesteuert.

Ein kraftstoffgeführtes Einspritzsystem ist aus der DE-OS 2k 31 865 (R 2124 der Anmelderin) bekannt geworden. Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage wird mit dem Fahrpedal über einen Schlepphebel ein Exzenterkugellager am Mengenteilerkolben bewegt und damit die Einspritzung einer bestimmten Kraftstoffmenge gesteuert. Gleichzeitig wird diese Kraftstoffmenge über ein Potentiometer als Sollwert an einen Regelverstärker gemeldet. Der Regelverstärker

R.

Πίλο

steuert über einen Stellmotor die Drosselklappe so, daß der Luftmengenmesser einen gewünschten vorgegebenen Wert rückmeldet. Damit wird der vorgegebenen Kraftstoffmenge die richtige Luftmenge zugeordnet. Da aber die maximale Luftmenge auch von der Drehzahl des Motors abhängt, kann mit dem Fahrpedal bei dieser bekannten Anordnung nicht jede beliebige Kraftstoffmenge vorgegeben werden. Daher ist eine von der Drehzahl abhängige Begrenzung der vorgebbaren Kraftstoffmenge vorgesehen. Dies wird mit dem Schlepphebel erreicht, dessen Anschlag von einem drehzahlabhängigen Stellmotor gesteuert wird. Dieses System ist sehr aufwendig, besonders wegen der großen Zahl von Gebern und Stellern. Außerdem benötigt das System einen verhältnismäßig teueren Luftmengenmesser.

In einer ebenfalls bekannten etwas einfacheren Variante wird durch die Stellung des Fahrpedals die Einspritzzeit vorgegeben. Die Drosselklappe wird durch den Stellmotor so eingestellt, daß am Luftmengenmesser die dem Produkt aus der Drehzahl und der Einspritzzeit entsprechende Luftmenge rückgemeldet wird. Das Produkt muß im Steuergerät als Sollwert für den Regelkreis gebildet werden. Auch dieses System ist noch relativ aufwendig, nicht zuletzt wegen des Luftmengenmessers.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Einführung von Testzyklen ohne großen Aufwand eine feindosierte Regelung der Brennkraftmaschine erzielbar ist. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß ebenfalls ohne großen Aufwand eine Steuerung abhängig

R.

von einer Vielzahl von Parametern vorgenommen werden kann. Da zwischen der Bewegung des Fahrpedals einerseits und der zugemessenen Kraftstoffmenge und Luftmenge andererseits keine starre Kopplung liegt, kann die Wirkung der Parameter einzeln oder in Kombination unabhängig voneinander eingestellt werden. Schließlich ist von Vorteil, daß das erfindungsgemäße Verfahren einen Luftmengenmesser nicht benötigt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß je nach Wunsch auf eine maximale Maschinenleistung oder auf einen minimalen Kraftstoffverbrauch gesteuert werden kann.

Vorteilhaft ist die Zerlegung eines Testzyklus in eine Mehrzahl von Einzelschritten, dadurch ist das Überprüfen einer Vielzahl von Testvoraussetzungen möglich; bei einer unzulässigen Änderung eines Parameters kann außerdem der Testzyklus jederzeit abgebrochen werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können für das Steuergerät und das Regelgerät ein Mikrocomputer oder mehrere davon verwendet werden. Dadurch ergibt sich ein äußerst geringer Aufwand an Hardware. Mit Hilfe eines außerdem austauschbaren Programms lassen sich verschiedene Regelverfahren auf einfache Weise verwirklichen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 ist ein Diagramm zum Verhalten eines

» 1 Q --. -ι

κ. j _vy

luftgeführten Systems, Figur 2 ein Diagramm zum Verhalten eines kraftstoffgeführten Systems, Figur 5 zeigt Leistungskurven zu einem luftgeführten System, Figur k Leistungskurven zu einem kraftstoffgeführten System, Figur 5 eine Graphik zum Ablauf eines Testzyklus und Figur 6 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Diagramme sind in der Beschreibungseinleitung bereits erwähnt und erläutert worden. An dieser Stelle soll daher nicht mehr weiter darauf eingegangen werden.

Die Graphik in Figur 5 illustriert den Ablauf eines erfindungsgemäßen Test- und Steuerprogramms. In Figur 5a ist die Einspritzzeit t. über der Zeit t aufgetragen. Während einer bestimmten Testsignalzeit TS wird die Einspritzzeit t. um einen kleinen Betrag At. erhöht. Weiter ist in Figur 5a die ungefähre Dauer eines Abtastintervalls Al, die Dauer eines Testzyklus TZ und die Dauer eines Zeitintervalls ZI, das ist der Abstand vom Beginn eines Testzyklus TZ zum Beginn des nächstfolgenden Testzyklus TZ angegeben. Die in Figur 5a eingetragenen Zeiten gelten auch für die Teilfiguren 5b bis 5e.

In Figur 5b ist der Verlauf des Maschinendrehmoments M in Abhängigkeit von der Zeit t gezeigt. Die Erhöhung und das Zurückgehen des Drehmoments M eilt der Erhöhung der Einspritzzeit t. etwas nach.

R. M*

Figur 5c zeigt den Verlauf der Maschinendrehzahl η über der Zeit t. Wie weiter unten noch geschildert -wird, ■wird die Ausgangsspannung eines Drehzahlgebers zunächst gefiltert, der Verlauf in Figur 5 ist bereits die gefilterte Ausgangsspannung. Zu einem Zeitpunkt NFA₁ der erst hinter dem Zeitpunkt der Erhöhung des Maschinendrehmoments liegt, steigt die Drehzahl η an. Zu einem Zeitpunkt NFM, der hinter dem Zeitpunkt des Abklingens des erhöhten Maschinendrehmoments M liegt, hat die Drehzahl N ihren Höchstwert erreicht. Sie klingt daraufhin bis zum Zeitpunkt NFE wieder auf einen stationären Wert ab. Der ganze Zeitraum von NFA bis NFE ist mit dem Buchstaben A bezeichnet.

In Figur 5d sind Schrittnummern SN des gesamten Zeitintervalls ZI angegeben. Ihre Bedeutung ist weiter unten in der Beschreibung im einzelnen erläutert.

In Figur 5e schließlich ist die Schrittdauer SD der in Figur 5d angegebenen Schritte benannt. Die Zeitdauer des Schritts O ist mit B bezeichnet, die Zeitdauer der Schritte 1 bis 4: mit D, die Zeitdauer der Schritte O bis k mit C; zu Ende des Schritts k findet ein Vorgang E statt.

Figur 6 zeigt in Form eines Blockschaltbilds eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Einer Brennkraftmaschine BM ist in bekannter Weise ein Eingangskreis mit einer Drosselklappe DK und einem Luftfilter LF vorgeschaltet. Weiter sind (iinspritzventile ED und ein Drehzahlgeber DG vorgesehen. Den Einspritzventilen ED wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank KT zugeführt. Die Drosselklappe ist mit Hilfe eines Verstellmotors MO steuerbar. Weiter dient zur Steuerung der Brennkraftmaschine BM ein von einem Denutzer zxi betätigendes Fahrpedal FP.

- 10 -

Die Stellung des Fahrpedals FP wird abgetastet und als Steuergröße O< __, den Kennfeldern KFl und KF2 sowie einem Regler RE zugeleitet. Die Ausgangsspannung η des Drehzahlgebers DG wird über ein Filter FI geleitet und dann dem Regler RE, dem Kennfeldgeber KFl und einem Kennfeldgeber KF2 zugeleitet.

Der Ausgang des ersten Kennfeldgebers KFl führt den die Einspritzzeit t. bestimmenden Digitalwert, dieser Wert wird einem Eingang eines ersten Summierers SUl zugeführt. Der zweite Eingang des ersten Summierers SUl ist mit einem Ausgang des Reglers RE verbunden, der denjenigen Digitalwert führt, der die Erhöhung At. der Einspritzzeit t. bestimmt. Vom Ausgang des ersten Summierers SUl geht eine Leitung über einen ersten Verstärker VEl zu den Einspritzventilen ED. Der Ausgang des zweiten Kennfeldgebers ist mit dem Eingang eines zweiten Summierers SU2 verbunden, diese Verbindungsleitung· führt einen Digitalwert, der die Stellung CX _K der Drosselklappe DK mit bestimmt. Der andere Eingang des zweiten Summierers SU2 ist mit dem zweiten Ausgang des Reglers RE verbunden, diese Verbindungsleitung führt den Digitalwert Ä , der zum Ändern der Drosselklappen-

IJXV.

stellung benötigt wird. Vom Ausgang des zweiten Summierers SU2 geht eine Leitung über einen zweiten Verstärker VE2 zum Verstellmotor MO. Selbstverständlich ist vor dem Verstärker noch ein Zahlen/Zeit-Wandler angeordnet, der den Digitalwert in eine Einspritzzeit umwandelt. Vor VE2 befindet sich ein D/A-Umsetzer, der den Digitalwert in eine Spannung umwandelt.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand der Figuren 5 und 6 im einzelnen beschrieben.

- 10 a -

i A

. i ö

Der im Blockschaltbild Figur 6 eingezeichnete Regler RE erzeugt Testsignale zum Wobbein der Luftzuführung oder der Kraftstoff-Einspritzzeit. Der Regler RE erkennt die

- 11 -

A η .-· .■->

Änderung des Maschinendrehmoments M aufgrund der Änderung der Maschinendrehzahl n. Abhängig von der Änderung des Drehmoments M können mit Hilfe des Reglers die Kennfelder KFl und KF2 beeinflußt werden. Das erste Kennfeld ; KFl stellt an seinem Ausgang eine Funktion

t_± = f <<X_pp, n)

zur Verfügung, das zweite Kennfeld KF2 liefert an seinem Ausgang die Funktion

«DK = ^{f (}«FP' ⁿ⁾ *

Auf diese Art können verschiedene Regelverfahren realisiert werden, beispielsweise eine Regelung der Drehzahl im Leerlauf, eine Regelung auf Verbrauchsminimum im Teillastbereich und - bei maximalem Luftdurchsatz - eine Regelung auf maximale Leistung bei Vollast. Wie schon erwähnt, ist auch eine automatische Geschwindigkeitsregelung verwirklichbar.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine im Prinzip bekannte Extremwertregelung. Die Regelung läuft in einzelnen Testzyklen ab. In Figur 5 ist ein solcher Testzyklus für eine Regelung auf maximale Maschinenleistung dargestellt.

Für eine Regelung auf minimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch gilt im Prinzip der gleiche Ablauf wie bei der in Figur 5 dargestellten Regelung auf maximale Leistung. Der Unterschied besteht nur darin, daß im

- 12 -

zweiten Fall das Testsignal TS nicht der Einspritzzeit t. - wie in Figur 5b dargestellt - , sondern der Drosselklappenöffnung OCr₁₁,- auf geschaltet wird. Bei der Auswertung E muß statt einer Anfettung eine Abmagerung stattfinden und umgekehrt.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun anhand einer Regelung auf maximale Maschinenleistung beschrieben werden.

Die Schrittdauer SD - in Figur 5e dargestellt - ist jeweils ein ganzzahliges Vielfaches eines Grund-Abtastintervalls AI, das wiederum ein ganzzahliges Vielfaches entweder der Maschinenumlaufdauer oder eines festen ZeitIntervalls von beispielsweise zehn Millisekunden ist. Die Schrittdauer WZO ist für die Prüfzeit B vorgesehen. Die Schrittdauer WZl ist eine Verzugszeit oder Totzeit. Die Schrittzeit WZ2 ist gleich der Testsignaldauer TS. Die Schrittdauer WZ3 umfaßt die üinschwingzeit nach einem Regeleingriff und die Wartezeit bis zum nächsten Testzyklus TZ.

Während des in Figur 5c angegebenen Zeitraums A werden die gefilterten Drehzahlwerte NFA, NFM und NFE erfaßt. Alternativ kann auch die UmIaufdauer als Kehrwert der Drehzahl η zur Erfassung verwendet werden. Die Auswertung ist dann entsprechend zu gestalten·

Die Maschinendrehzahl η muß gefiltert werden, um stochastische Störungen zu unterdrücken. Als Filter FT - siehe Figur 6 - eignet sich beispielsweise ein digitales Tiefpaßfilter zweiter Ordnung mit einer Dämpfung von 0,7 bis 1,0. Die Eckfrequenz des Filters sollte der Drehzahl η umgekehrt proportional sein, wie auch das Abtastintervall

- 13 -

R.

fS ή Λ A

AI proportional zur Umlaufdauer der Maschine ist. Weiter sollte die Eckfrequenz des Filters FI im Leerlauf bei etwa 1 Hertz liegen.

Die Regelung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nur dann zulässig, wenn die gefilterte Drehzahl annähernd konstant ist oder sich mit einer konstanten nicht zu großen Beschleunigung oder Verzögerung linear ändert. In der Prüfzeit B während der Schrittdauer WZO beim Schritt Nummer SNO werden daher drei aufeinanderfolgende Drehzahlwerte gemessen und die zugehörigen Differenzen gebildet und ausgewertet. Im Abstand je eines Grund-Abtastintervalls AI wird ein erster Drehzahlwert NFl, ein zweiter Drehzahlwert NF2 und ein dritter Drehzahlwert NF3 gemessen. Dann wird die Differenz NFl = NF2 - NFl und NF2 = NF3 - NF2 gebildet. Beide Differenzen dürfen einen zugehörigen Grenzwert nicht überschreiten, wobei die beiden Grenzwerte für sich in einem vorgegebenen geringen Maß voneinander abweichen können. Die genannten Grenzwerte können drehzahlabhängig und/oder lastabhängig sein. Wenn wenigstens einer der Grenzwerte überschritten ist, wird der Testzyklus TZ nicht begonnen.

Eine Regelung ist weiterhin nur möglich oder zulässig dann, wenn kein Eingriff von Seiten des Fahrzeugfahrers durch eine Änderung der Fahrpedalstellung Oi~p erfolgt. Während des gesamten Zeitraums C wird daher überprüft, ob während des Testzyklus TZ ein solcher Eingriff erfolgt. Dazu wird die Differenz zu Beginn des Testzyklus TZ die Anfangsstellung des Fahrpedals 0^_Fpi und während des gesamten Zeitraums C im Testzyklus TZ die jeweils momentane Fahrpedalstellung 0C__, gemessen. Die Differenz zwischen der momentanen Fahrpedalstellung K und der Anfangsfahrpedalstellung (Χ_ρρι darf einen vorgegebenen

- Ik -

R. I Ό : j /

Grenzwert nicht überschreiten. Wird diese Bedingung verletzt, wird der Testzyklus TZ sofort abgebrochen.

Damit eine eindeutige Zuordnung zwischen der Testsignaländerung Δι. - bei einer Regelung auf minimalen Verbrauch einer Testsignaländerung Δ CX _.„ - und der Dreh-Zahländerung Δη möglich ist, müssen alle anderen Stellgrößen, die die Drehzahl η beeinflussen könnten, konstant gehalten werden. Bei diesen anderen Stellgrößen handelt es sich insbesondere um den Grundwert der Einspritzzeit

t. - dem das Testsignal AtI überlagert werden soll -, den Drosselklappenwinkel #_ηκ· - dem gegebenenfalls das

Testsignal & Oi. _nv. überlagert werden soll - und den Zündwinkel (X-. Alle diese Stellgrößen werden während

Cl

des Zeitraums D konstant gehalten.

Zum Zeitpunkt E erfolgt die Auswertung des Testzyklus TZ und gegebenenfalls ein Regeleingriff. Zunächst wird die Drehzahländerung festgestellt nach der Formel

NFM = NFM - NFA + NFM - NFE

1st das Auswertungsergebnis ^NFM ^ 0, so erfolgt bei der Regelung auf maximale Leistung eine Abmagerung, der Grundwert der Einspritzzeit t. wird also verkleinert. Zweckmäßigerweise erfolgt diese Verkleinerung von t. proportional zur Drehzahländerung NFM. Ist die Drehzahländerung Δ NFM it 0, so erfolgt eine Anfettung, also eine Vergrößerung des Grundwerts von t.. Auch diese Anfettung erfolgt zweckmäßigerweise proportional zur Drehzahländerung

- 15 -

R.

In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, nicht direkt auf eine maximale Leistung, sondern auf ein etwas nach mager verschobenes Gemisch zu regeln. Dies kann dadurch geschehen, daß bei jedem Regeleingriff, unabhängig von dessen Richtung und Stärke, zusätzlich um ein gewisses konstantes Maß abgemagert wird. Man kann hier von einer Zwangsabmagerung sprechen» Vor allem bei einer Regelung auf einen minimalen Verbrauch kann man dementsprechend eine Zwangsanfettung durchführen. Zusammenfassend wird das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer
Regelung auf maximale Leistung noch in einem Flußdiagramm dargestellt.

Die Anfangsbedingungen liegen beim Schritt O zu Beginn der Schrittdauer WZO vor, zu dieser Zeit ist das Testsignal ^t. =0. Ein Testzyklus TZ wird im Takt des
Grund-Abtastintervalls AI aufgerufen.

Im folgenden ist ein Flußdiagramm zu dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

/ΊΛλ/v

,- 16 -

- Leerseite -

. 2k.

Regelung im momentanen Kennfeldpunkt möglich?

R.

Schritt O nexn

0( pp speichern für Prüfung der Oi- -Voraussetzung (C)

-► ENDE

evtl. Grenzwerte für Prüfung der NF-Voraussetzungen berechnen

Prüfung der Δ NF-Voraussetzungen (B)

DAUER = DAUER -1

DAUER = O?

nein

ENDE

Stellgrößen Einspritzzeit t. (Grundwert), Drosselklappenwinkel 0<_. ~ und Zündwinkel 0<- auf momentanen viert blockieren (D)

Testsignal At. aktivieren

SCHRITT = 1 DAUER = WZl

-►ENDE

- 17 -

	t ss DAUER I	Z?'	nein ,	3403392
I I t	^DAUER - O?^	>
iCTsCHRITT - 1?	-1	Schritt 1
ja DAUER
	► ENDE

gefilterten Drehzahlmeßwert NFA erfassen und speichern

SCHRITT = 2 DAUER = WZ2 - WZl

■> ENDE

SCHRITT = 2 ^J τ

DAUER = DAUER -1

L_

DAUER = O?

Schritt 2

ENDE

Testsignal At. rücksetzen (At. = O)

SCHRITT = 3 DAUER = WZl

■> ENDE

- 18 -

R.

SCHRITT =3?

DAUER = DAUER -1

DAUER = O?

nein

• gefilterten Drehzahlmeßwert NFM erfassen und speichern

SCHRITT = 4 DAUER = WZ2

-►ENDE

SCHRITT =4?

ja

DAUER = DAUER -1 I

DAUER = 0?

nein

9 1 f? o

Schritt

-► ENDE

Schritt

->ENDE

Stellgrößen t., &_.„. und O^ freigeben

gefilterten Drehzahlmeßwert NFS erfassen und speichern

Auswertung der durch das Testsignal verursachten Drehzahländerungen, Regeleingriff:

NFM = NFM - NFA + NFM - NFE

- 19 -

R.

NFM Z O?

nein

Abmagerung, d. h. Verkleinerung des Grundwertes von t., proportional zu

L ^

Anfettung, proportional zu Δ NFM

zusätzlich evtl. "Zwangsabmagerung" oder "Zwangsanfettung" (E)

SCHRITT = 5 DAUER = WZ3

-►ENDE

DAUER = DAUER -1 L_

DAUER = O?

nexn

SCEIRITT = 0 DAUER = WZO

ENDE

Schritt 5

ENDE

Claims

28. Mai 1983 ch/dö

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Kraftstoffgeführtes Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen

Ansprüche

( l.j Verfahren zum Steuern und/oder Regeln der Kraftstoff zufuhr zu einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoffeinspritzung, bei dem die Kraftstoffmenge (m ) abhängig von wenigstens zwei Parametern, insbesondere der Fahrpedalstellung ( W „_) und der Drehzahl (n) geführt und die Luftmenge (m ) insbesondere durch eine Drosselklappe (DK) nachgeführt und dazu die Einspritzzeit (t.) in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung ( O^ _„) und Maschinendrehzahl (n) verstellt

Γ Jr

wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- nach Maßgabe von vorher festgelegten Zeitintervallen (ZI) wird ein Testzyklus (TZ) aufgerufen,

R.

1 .ν 1 Λ

- im wesentlichen zu Beginn des Testzyklus (TZ) wird die Einspritzzeit (t.) für eine vorgegebene Testsignalzeit (TS) um einen vorgewählten Betrag (Testsignal At.) erhöht,

- im Verlauf des Testzyklus (TZ) wird die Maschinendrehzahl (n) im wesentlichen zu Anfang (NFA), in der Mitte (NFM) und zu Ende (NFE) des Testzyklus (TZ) gemessen,

- abhängig von der Drehzahländerung ( Δ NFM) im wesentlichen nach/Beendigung (E) des Testzyklus (TZ)

die Einspritzzeit (t.) verstellt. ^Beendigung der Testsig^alzeit (TS) wird nach

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Einspritzzeit (t.) die Drosselklappenöffnung ( 0( _nv) verstellt wird.

Dft.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verstellung der Einspj Maschinenleistung gesteuert wird.

daß mit der Verstellung der Einspritzzeit (t.) die

k. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verstellung der Drosselklappenöffnung ( C^ _DR) der Kraftstoffverbrauch (A_R) gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitintervall (ZI) ein Vielfaches einer Maschinenumdrehung gewählt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitintervall (ZI) ein Bruchteil der Maschinendrehzahl (n) gewählt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitintervall (ZI) eine feste Zeitspanne vorgegeben ist.

^R· tv i ο2

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzzeit (t.) nach Beendigung der Messung (NFE) der Maschinendrehzahl (n) zu Ende des Testzyklus (TZ) verstellt wird.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Steuerungsvorgänge in Abtastintervallen (AI) vorgenommen werden, die ein
natürlicher Bruch des Zeitintervalls (ZI) sind.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Unterdrücken stochastischer Störungen die Meßspannung der Drehzahl (n) gefiltert wird (FI).

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Testzyklus (TZ) in einem Vorschritt (WZO) vor Beginn der Testsignalzeit (TS) eine Prüfzeit (B) zum Prüfen momentaner Betriebswerte des Maschinensystems vorgesehen ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Testsignalzeit (TS) vor der Messung der Anfangs-Maschinendrehzahl (NFA) eine Verzugszeit (WSl) eingeräumt wird.

13· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ende der Testsignalzeit (TS) vor der Messung der Mitte-Maschinendrehzahl (NFM) eine ^erzugszeit (WSl) eingeräumt wird.

. Verfahren na".h einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der End-Maschinendrehzahl (NFE) in einem Abstand (WZ2) von .der Messung der Mitte-Maschinendrehzahl (NFM) erfolgt, der gleich der Testsignalzeit (TS) ist.

15· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Testzyklus (TZ) eine Wartezeit (WZ3) bis zum Beginn des nächstfolgenden Testzyklus (TZ) eingeräumt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- in der Prüfzeit (B) wird die annähernde Konstanz der Maschinendrehzahl (n) geprüft,

- dazu werden kurz aufeinanderfolgend drei Messungen der Drehzahl (NFl, NF2, NF3) vorgenommen,

- es werden die Differenzen ( Δ NFl, AnF2) zweier in je einem Abtastintervall (AI) aufeinanderfolgender Meßwerte (NF2 - NFl und NF3 - NF2) gebildet,

- das Testsignal (TS) wird nur dann ausgelöst, wenn die Meßwerte'differenzen ( AnFI, &NF2) ein vorgegebenes Maß nicht übersteigen.

17· Verfahren nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß das zulässige Maß für die Meßwertedifferenzen (AnFI, /^NF2) von der Maschinendrehzahl (n) abhängig gemacht ist.

l8o Verfahren nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß das zulässige Maß für die Meßwertedifferenzen (jÄ von der Maschinenlast (Binspritzzeit t.) abhängig

gemacht ist.

19· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Testzyklus (TZ) nur dann begonnen und/oder aufrecht erhalten wird, wenn die Fahrpedalstellung (Οίπ-r,) im wesentlichen beibehalten wird.

r tr

20. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- zu Beginn des Testzyklus (TZ) im Vorschritt (WZO) wird die Anfangsstellung des Fahrpedals ( 0(Pp₁) gemessen,

- in einem Zeitraum (C) des Testzyklus (TZ) wird die momentane Fahrpedalstellung (&„._) gemessen,

r Jr

- es wird fortlaufend die Differenz ( Δ<χ = ^ρ_Ρ1 - ^pp^ der momentanen Fahrpedalstellung zur Anfangs-Fahrpedalstellung gemessen,

- der Testzyklus (TZ) wird sofort abgebrochen, wenn der Betrag der Differenz ( Δ# ) einen vorgebbaren Höchstwert überschreitet.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Testzyklus (TZ) in einem für die Auswertung maßgeblichen Zeitraum (D) der Grundwert der Einspritzzeit (t.) - ohne den überlagerten Test signalbetrag (A^.) - konstant gehalten wird.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Testzyklus (TZ) in einem für die Auswertung maßgeblichen Zeitraum (D) der Drosselklappenwinkel (&<„„) - ohne den über-

Ulv

lagerten Testsignalbetrag ( ^ 0<_..) - konstant gehalten

UlS.

23- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Testzyklus (TZ) in einem für die Auswertung maßgeblichen Zeitraum (D) der Zünd-winkel ( &„) konstant gehalten wird.

24. Verfahren nach-einem der Ansprüche 11 bis 23, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- in der Prüf zeit (B) des Vorschritts (WZO) tvird die Maschinenlast (repräsentiert durch t.) gemessen,

- es wird das Vorliegen einer Steuerungsfähigkeit geprüft (t. » 0),

- im Fall einer Steuerungsunfähigkeit (t. «0) wird der Testzyklus (TZ) abgebrochen.

25· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Auswertung des Testergebnisses und gegebenenfalls zu einem Regeleingriff:

- Feststellen, ob eine signifikante Drehzahländerung (AnFM = NFM - NFA + NFM - NFE φ θ) erfolgt ist,

- gegebenenfalls Feststellen des Vorzeichens (>0/<0) einer Drehzahländerung (Δ NFM),

- gegebenenfalls entsprechend dem Vorzeichen der Drehzahländerung (Δ NFM) Anfetten/Abmagern des Kraftstoff-Luft-Gemischs .

26. Verfahren nach Anspruch 2k, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfetten/Abmagern des Gemischs durch eine Verstellung (Vergrößerung/Verkleinerung) des Grundwerts der Einspritzzeit (t.)/Drosselklappenöffnung ( 0( ) proportional zur Drehzahländerung (Δ NFM) erfolgt.

27· Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Regeleingriff unabhängig von dessen Richtung und Stärke zusätzlich um einen vorgegebenen Betrag (± ^t. / ± Δ OC-.-/) angefettet/abgemagert wird.

X Dft.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß zum Filtern der Maschinendrehzahl

(n) ein digitales Tiefpassfilter (FI) zweiter Ordnung mit einer mittleren Dämpfung unter 1,0 und einer der Drehzahl (n) umgekehrt proportionalen Eckfrequenz gewählt wird.

29· Verfahren für eine Brennkraftmaschine zur Beeinflussung der Gemischzusammensetzung, bei dem die Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von wenigstens zwei Parametern der Brennkraftmaschine, insbesondere die Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung ( (X __) und der Drehzahl (n) vorgegeben und die Luftmenge mittels eines Stellglieds, beispielsweise einer Drosselklappe, nachgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffmenge und die Luftmenge jeweils über ein Kennfeld vorgesteuert, wenigstens einem dieser Steuerwerte (Q_T, Q~) ein Testsignal zum Wobbein überlagert, die durch das Testsignal verursachte Drehmomentänderung überwacht und der betreffende Kennfeldwert entsprechend der registrierten Drehmomentänderung zur Erzielung eines optimalen Drehmoments verändert wird.

50. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß das Kennfeld für die Kraftstoffmenge von den Größen Drehzahl (n) und Fahrpedalstellung ( 0( „_p) und das Kennfeld für die Luftmenge zumindest von einem Wert proportional der zuzumessenden Kraftstoffmenge angesteuert wird.

19 1 -ι ο

31. Verfahren nach Ansprxich 30» dadurch gekennzeichnet, daß das Kennfeld für die Luftmenge durch den Parameter Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine angesteuert wird.