DE3415214C2

DE3415214C2 -

Info

Publication number: DE3415214C2
Application number: DE19843415214
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg De Jundt; Werner 7140 Ludwigsburg De Rosenzopf; Ulrich Ing. Steinbrenner (Grad.), 7000 Stuttgart, De; Paul 7120 Bietigheim De Valenta
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-04-21
Filing date: 1984-04-21
Publication date: 1993-09-09
Also published as: JPS60224955A; DE3415214A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrich tung nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vor richtungsanspruchs.

Bei insbesondere elektronisch gesteuerten Kraftstoffzumeßsystemen, Vergasern, Kraftstoffeinspritzanlagen u. dgl. für eine Brennkraft maschine ist es bekannt, ein Lastsignal als Istwert mit Bezug auf den tatsächlichen Lastzustand des Motors zu erstellen und für die Bestimmung beispielsweise eines Grundzumeßsignals (Einspritz wert) auszuwerten. Lastsignale können durch geeignete Mittel er zeugt werden, die im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine den Luft mengen- oder -massendurchsatz erfassen (Stauklappe, Hitzdraht sensor), wobei dann üblicherweise mittels eines Zeitglieds der Quotient aus gemessenem Luftdurchsatz und Drehzahl bestimmt und davon ausgehend und unter Einbeziehung weiterer Korrektur werte der aktuelle Grundeinspritzwert - bei einer Kraftstoffeinspritz anlage - erstellt wird.

Es ist ferner bekannt, einen ungleichmäßigen Lauf der Brennkraft maschine, der sich insbesondere in bestimmten Bereichen des Drehzahl-Last-Diagramms einer Brennkraftmaschine als uner wünschtes Ruckeln bemerkbar macht, dadurch zu begegnen, daß obere und untere Grenzwerte für ein jeweils nächstfolgendes Zumeß signal gebildet und bei zu großen Änderungen dann diese Grenzwerte eingesetzt werden.

Es hat sich gezeigt, daß ein solcher ungleichmäßiger Lauf der Brennkraftmaschine aber auch schon auf das bei der Bestimmung des jeweiligen Einspritzwertes oder Zumeßsignals zugrunde gelegte Lastsignal zurückgeführt werden könnte, beispielsweise wenn dieses nicht in der Lage ist, den Einfluß von Zylinderschwankungen hin reichend auszugleichen oder einfach deshalb nicht der aktuellen Motorlast entspricht, weil eine Bildung von einer Programmlauf zeit abhängt - letzteres trifft im verstärkten Maß auf solche Kraft stoffzumeßsysteme zu, bei denen programmgeführte Rechnersteue rungen zum Einsatz kommen. Die Bildung des Lastwertes oder dessen Errechnung erfolgt dann jeweils zu bestimmten Zeitpunkten je nach der abzuarbeitenden Programmschleife und daher allge mein asynchron zum Betrieb der Brennkraftmaschine.

Aus dem Artikel von A. D. Toelle, "Microprocessor Control of the Automobile Engine", in: SAE International Automotive Engineering Congress and Exposition, Detroit, Michigan, Feb. 28 - March 4, 1977, "Recent Advances in Automotive Electronics", S. 33-42, wird eine Brennkraftmaschinensteuerung beschrieben, bei der ein Lastsignal ab hängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfaßt wird.

In der EP-A3 00 54 112 wird ein Lastsignal abhängig von dem Be triebszustand der Brennkraftmaschine durch Mittelung bestimmt.

Es besteht daher Bedarf nach einem System, welches zur Erzielung eines gleichmäßigen Laufs der Brennkraftmaschine in der Lage ist, ein Lastsignal als Funktion des Lastzustands der Brennkraftma schine zur Bestimmung mindestens eines Grundzumeßwertes für Kraftstoff anzubieten, welches sicherstellt, daß nicht schon an die ser Stelle die Ursache für eine unzulässige Abweichung der aktuellen Zumeßsignale gelegt wird.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen System (Verfahren und Vorrichtung) zur Bestimmung eines aktuellen Lastzustandssignals für eine Brenn kraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs wird sichergestellt, daß auch bei kritischen Betriebszuständen gute Ergebnisse hinsichtlich des Fahr verhaltens (Unterdrückung von Drehmomentsprüngen) und insoweit auch der Abgaszusammensetzung erzielt werden. Der Erfindung ge lingt es schon bei der Bildung des Lastsignals, einen Ausgleich der Zylinderschwankungen der Brennkraftmaschine einzuführen und im übrigen die Erzeugung des Lastsignals drehzahlsynchron anzulegen, so daß bei gleichzeitiger Eliminierung von Programm laufzeiten bei rechnergesteuerten Kraftstoffzumeßsystemen Signale erstellt werden können, die tatsächlich der aktuellen Motorlast entsprechen.

Ferner führt die Erfindung eine gewichtete Mittelung des Lastsig nals (t_L*-Mittelung) ein, bei welcher ein jeweils neu gebildeter t_L*- Wert auf den bisher aktuellen letzten t_L*-Wert bezogen wird, ent weder im Sinne einer Gleichgewichtung (Mittelung 1:1) oder im Sinne einer stärker rückbezogenen Mittelung, bei welchem der letzte bisher aktuelle t_L*-Wert mit einem höheren Faktor, bei spielsweise mit Faktor 3 (Mittelung 1:3) einbezogen wird.

Da nicht auszuschließen ist, daß starke Minderungsgeschwindigkei ten des vom jeweils vorgesehenen Sensor erstellten Lastwerts auch auf gewollte Beschleunigungsvorgänge der Brennkraftmaschine zurück zuführen sind, wird bei solchen dynamischen Vorgängen die ge wichtete Mittelung des Lastwerts aufgehoben und der jeweils dreh zahlsynchron - vorzugsweise bei jeder Zündung - erstellte Lastwert unmittelbar als neuer aktueller Wert genommen und abgespeichert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungs gemäßen Systems möglich. Besonders vorteilhaft ist zur Erzielung eines gleichmäßigen Laufs der Brennkraftmaschine eine stärker rückwärts orientierte gewichtete Mittelung des jeweils aktuellen Lastwerts, beispielsweise auch dadurch, daß aus vorhergehenden Meßzyklen stammende Lastwerte gespeichert und, eventuell durch unterschiedliche Faktoren bewertet, in den Mittelungsvorgang ein bezogen werden. Hierzu können elektronische Bauelemente wie Schieberegister u. dgl. verwendet werden, bei denen im Durch schiebebetrieb ein jeweils neuester Wert gespeichert und der älteste hierbei verlorengeht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Bildung des aktuellen Last werts einer Brennkraftmaschine im Zusammenhang mit einer rech nergesteuerten Realisierung der Erfindung und Fig. 2 ein Block schaltbild als Beispiel für eine Hardware-Lösung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Ausführungsbeispiele betreffen die Erzeugung eines gewichteten t_L-Lastsignals als Funktion des Lastzustands einer Brennkraftma schine und Zuordnung zu einem dieser Brennkraftmaschine den Kraftstoff über impulsweise angesteuerte Einspritzventile zuführen den, elektrisch gesteuerten Kraftstoffzumeßsystem (Kraftstoffein spritzanlage), sind aber auf einen solchen Anwendungsfall nicht be schränkt.

Es versteht sich ferner, daß in beiden Fällen der dargestellten Aus führungsbeispiele (programmgeführte Rechnersteuerung für ein Kraftstoffzumeßsystem) oder die hardwaremäßige Realisierungs möglichkeit in Form eines Blockschaltbildes der Wirkungsablauf als reine Rechenfunktion im Falle des dargestellten Flußdiagramms oder als Realisierung spezieller Funktionen bezüglich des Block schaltbildes die Erfindung adäquat beschreibt und insofern auch den erfindungsgemäßen Rahmen darstellt.

Beim Flußdiagramm der Fig. 1 wird der Beginn jeder neuen Last signalbildung durch den Zündungsblock 10 bestimmt, der den nach geschalteten Block 11 dazu veranlaßt, den neuen t_L*-Lastwert zu erfassen. Hierzu kann, worauf zum besseren Verständnis sofort anhand der Darstellung der Fig. 2 eingegangen wird, als Hardware dem Ansaugrohr 20 einer bei 21 lediglich schematisiert darge stellten Brennkraftmaschine ein Hitzdrahtgeber 22 zugeordnet sein, dessen dem Lastzustand des Motors proportionale und insofern ana loge Hitzdrahtspannung von einem nachgeschalteten Spannungsfre quenzwandler 23 in ein frequenzmoduliertes digitales Signal umge wandelt wird. Das frequenzmodulierte Digitalsignal wird einem nach geschalteten Zähler 24 zugeführt, der eine Aufsummierung vor nimmt und dessen Zählerinhalt drehzahlsynchron, und zwar vorzugs weise mit jeder Zündung, wie durch den Pfeil 25 angedeutet, in einem (Übernahme-)Block 26 als t_L*-Lastsignal ausgewertet wird.

Die Erfassung des jeweils neuen Werts des t_L*-Lastsignals im Block 11 (Flußdiagramm der Fig. 1) wiederholt sich somit mit jeder Zündung, so daß zunächst sichergestellt wird, daß auch bei hoher und höchster Drehzahl das Lastsignal und damit die von die sem abgeleiteten Einspritzwerte der jeweils aktuellen Motorlast entsprechen. Die Abfrage im Block 12 dient der Beschleunigungs erkennung; überschreitet die Änderungsgeschwindigkeit des Last werts bei dynamischen Vorgängen eine vorgegebene (programmier bare) Änderungsgeschwindigkeit, dann wird unter Verzicht auf eine Mittelung als neuer Lastwert der jeweils neueste Wert genommen, entsprechend weitergeleitet - Block 13 - und verarbeitet. Zur Er fassung dieser Änderungsgeschwindigkeit kann beispielsweise auch eine spitzenwert-gleichgerichtete Änderungsgeschwindigkeit der Hitzdrahtspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert einer Änderungsgeschwindigkeit verglichen werden. Der Wert des aktuellen neuen Lastsignals zur Weiterverarbeitung ist dann der neu erfaßte Lastwert
t_L*_neu ⇒ t_L*_{akt neu}.

Ein Entscheidungsblock 14 dient dazu, das Ausmaß der gewichteten Mittelung zu bestimmen. Der Entscheidungsblock 14 entscheidet also darüber, ob gleichgewichtig im Verhältnis 1:1 mit dem je weils letzten aktuellen t_L*-Wert gemittelt wird, oder ob die Mitte lung stärker rückbezogen gewichtet wird, etwa im Verhältnis 1:3, wodurch dem jeweils letzten aktuellen t_L*-Wert ein proportional größerer Einfluß auf die Bildung des jeweils aktuellen Lastsignals eingeräumt wird. Die Entscheidungsschaltung 14 kann ihre Entschei dung davon abhängig machen, in welchen Bereichen des Drehzahl- Last-Diagramms die Brennkraftmaschine gerade arbeitet, ob also ein besonders kritischer, druckempfindlicher Bereich vorliegt, in welchem eine starker rückwärts gerichtete Gewichtung zur Erzie lung eines gleichmäßigen Laufs der Brennkraftmaschine angeraten ist, oder ob gleichgewichtet werden kann. Je nach Entscheidung werden nachgeschaltete Blöcke 15a oder 15b zur gleichgewichteten oder stärker zurückorientierten Gewichtung des Lastsignals ge schaltet.

Alternativ und in Ausgestaltung vorliegender Erfindung kann die Mittelwertbildung auch über eine vorgegebene Anzahl von letzten Lastwerten erfolgen, dann bevorzugt unter Verwendung von Schiebe registerfunktionen, in denen die Lastwerte in der Aufeinanderfolge gespeichert und im Durchschiebebetrieb bei Beaufschlagung mit dem jeweils neuesten Wert der älteste verlorengeht. Solche Maßnahmen sind bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Hardware- Realisierungsmöglichkeit sind aus Gründen einer besseren Über sicht die einzelnen Blöcke mit den schon aus Fig. 1 bezüglich ihrer Funktionen bekannten Bezugsziffern versehen, sofern sich überein stimmende Merkmale ergeben. Es versteht sich natürlich, daß die in Fig. 2 angegebenen Blöcke, Schaltungen und Logiken insoweit die Realisierung spezieller Funktionen darstellen.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 2 enthält, stark schematisiert, ein Zeitglied 30 zur Erzeugung der Ansteuer-Impulsdauer für die Ventile und erhält ein Drehzahlsignal von einem Drehzahl geber 31 zugeführt, dessen Ausgangssignal im übrigen ebenfalls, beispielsweise anstelle des Zündsignals 25, gegebenenfalls geführt über eine zusätzliche Impulsformerstufe 32, zur Auslösung oder Triggerung des jeweils neuen t_L*-Wertes be nutzt werden kann. Das Zeitglied 30 steuert, jedenfalls mittelbar, im Endeffekt die bei 33 angedeutete Ventilwicklung mindestens eines Einspritzventils an, wobei in der Regel in der Signalleitung noch Korrekturstufen liegen.

Es ist eine Auswahllogik 34 vorgesehen, der an ihrem Eingang A der jeweils neue t_L*-Wert, an ihrem Eingang B der gleichge wichtig gemittelte, aktuelle t_L*_{neu a}-Wert und am Eingang C der mit Bezug auf zuletzt aktuelle Lastwerte stärker gewichtete aktuelle Lastwert zugeführt ist. Die Auswahllogik 34 steht unter der Steue rung der Schwellwertstufe 12, die dynamische Vorgänge wie Be schleunigen oder Abbremsen (Schubbetrieb) erfaßt und die Mitte lung des Lastwerts aufhebt.

Schließlich kann, wie durch den Block 35 gestrichelt angedeutet, noch eine Korrekturschaltung für den jeweils aktuellen Lastwert oder auch den jeweils im Block 26 gebildeten neuen Lastwert vor gesehen sein, die dafür sorgt, daß wegen der bei dem verwendeten System nicht idealen Linearisierung der Hitzdrahtspannung eine Korrektur des Lastwerts mit einem Korrekturfaktor FGE vorge nommen wird; im Endeffekt ergibt sich daher als Größe für die Be stimmung des Einspritzwertes das Lastsignal
t_L = FGE(n, t_L*)·t_L*.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung eines den Lastzustand einer Brennkraft maschine angebenden Signals zur Bildung eines zur Kraftstoffzu messung verwendeten Lastsignals, wobei das Lastsignal synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt wird, dadurch gekennzeich net, daß zur Bildung des zur Kraftstoffzumessung verwendeten Last signals (t_L*_akt) das jeweils neu ermittelte Lastsignal (t_L*_neu) unter Berücksichtigung wenigstens eines vorhergehend ermittelten Lastsignalwertes (t_L*_alt) gewichtet gemittelt wird, wobei die Gewichtung abhängig von dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist oder die Gewichtung derart geschieht, daß das vorhergehend ermittelte Lastsignal (t_L*_alt) in einem vorgege benen, den vorhergehend ermittelten Lastsignalwert (t_L*_alt) mit einem bestimmten Faktor (n) stärker berücksichtigenden Ausmaß ge mittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge wichtung abhängig von der Drehzahl und/oder von der aktuellen Last der Brennkraftmaschine getätigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das neu ermittelte Lastsignal (t_L*_neu) mit dem vorhergehend ermittelten Lastsignalwertes (t_L*_neu) im Verhältnis 1:1 oder 3:1 gewichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dreh zahlsynchrone, vorzugsweise zu jedem Zündzeitpunkt neu gebildete Lastsignal (t_L*_neu) zum Ausgleich von Zylinderschwankungen mit wenigstens einem vorhergehend ermittelten Lastsignalwert (t_L*_alt) gewichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Lastzustand der Brennkraftmaschine proportionale Hitzedrahtspannung in ein frequenzmoduliertes digitales Signal umgewandelt, in einem Zähler aufsummiert und bei jeder Zündung als neuer Lastsignalwert (t_L*_neu) erfaßt und ausgewertet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Änderungsge schwindigkeit des jeweils neu gebildeten Lastsignals (t_L*_neu) dieses ohne Mittelung zur Bildung eines Kraftstoffzumeßsignals aus gewertet wird.

7. Vorrichtung zur Bestimmung eines den Lastzustand einer Brenn kraftmaschine angebenden Signals zur Bildung eines zur Kraftstoffzu messung verwendeten Lastsignals, wobei ein von einem Geber erzeugtes Lastsignal synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittelwertbildner (15a, 15b) vorgesehen sind, mittels der das zur Kraftstoffzumessung verwendete Lastsignal (t_L*_akt) derart gebildet wird, daß das jeweils neu ermittelte Lastsignal (t_L*_neu) unter Berücksichtigung wenigstens eines vor hergehend ermittelten Lastsignalwertes (t_L*_alt) gewichtet ge mittelt wird, wobei die Gewichtung abhängig ist von dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine oder die Gewichtung derart geschieht, daß das vorhergehend ermittelte Lastsignal (t_L*_alt) in einem vorgegebenen, den vorhergehend ermittelten Lastsignalwert (t_L*_alt) mit einem bestimmten Faktor (n) stärker berücksichti genden Ausmaß gemittelt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ge wichtet gemittelten Signale einer Auswahllogikschaltung (34) zuge führt werden, der über eine dynamische Vorgänge mit vorgegebener Änderungsgeschwindigkeit des Lastwerts erfassenden Schwellwert schaltung (12) der jeweils neu gebildete Lastwert auch zur unmittel baren Weiterleitung zugeführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Lastzustand der Brennkraftmaschine als proportionale Hitz drahtspannung durch Erfassung des Saugrohrluftmengen- oder -massen durchsatzes abbildender Geber (22) mit nachgeschaltetem Spannungs frequenzumsetzer (23) sowie die eingehenden Impulse des Spannungs frequenzumwandlers aufsummierender Zähler (24) vorgesehen ist, dessen Zählerstand, getriggert von jedem Zündimpuls, einer Über nahmeschaltung (26) zugeführt ist, an welcher sich der neue Lastwert (t_L*) ergibt.