DE3422754C2

DE3422754C2 -

Info

Publication number: DE3422754C2
Application number: DE3422754A
Authority: DE
Inventors: Akihiro Shiki Saitama Jp Yamato
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1990-05-23
Also published as: DE3422754A1; GB2142744B; JPS603448A; US4548180A; JPH0575902B2; FR2548273B1; GB8415301D0; FR2548273A1; GB2142744A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Kraft stoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten Verfahren zur Steuerung der Kraftstoff einspritzung (DE-OS 31 43 191) wird in Abhängigkeit von vor her festgelegten Kurbelwellenwinkeln der Unterdruckwert im Lufteinlaß abgetastet. Durch die Festlegung des Kurbelwellen winkels können Abtastwerte erreicht werden, die eine geringe Streuung aufweisen. Pulsiert jedoch der Luftstrom im Einlaß und damit der Unterdruck im Lufteinlaß sehr stark, was bei spielsweise im unteren Drehzahlbereich des Motorbetriebes auftreten kann, da aufgrund der relativ niedrigen Motordreh zahl die Abtastzeitpunkte verhältnismäßig große zeitliche Ab stände zueinander aufweisen, so kann bei diesem bekannten Verfahren trotzdem eine relativ große Streuung der Abtastwerte auftreten. Die Folge davon ist eine nicht optimale Steuer größe für die Länge der Kraftstoffeinspritzzeit.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung (DE-OS 28 45 351) werden dem Luft durchsatz einer Brennkraftmaschine entsprechende Abtastwerte ermittelt und gespeichert. Die Ermittlung und Speicherung ge schieht dabei in Abhängigkeit von festgelegten Zeitintervallen. Aus den gespeicherten Werten wird dann ein Mittelwert gebildet, der zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine dient.

Die hier durchführende asynchrone Abtastung mit nachfolgen der Mittelwertbildung hat den Nachteil, daß die Qualität der zur Steuerung verwendeten Mittelwerte mit zunehmender Motor drehzahl abnimmt, da bei hohen Motordrehzahlen immer weniger Meßwerte pro Motorumdrehung vorliegen, so daß ein gleich mäßig guter Lauf der Brennkraftmaschine über den gesamten Drehzahlbereich nicht mehr gewährleistet ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver fahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Erfassung der Steuer größe stets synchron mit der Kurbelwellenstellung der Brenn kraftmaschine erfolgt und ein stabiler Betrieb der Brenn kraftmaschine über ihren gesamten Drehzahlbereich auch dann sichergestellt werden kann, wenn der Unterdruck im Luftein laßsystem pulsiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Kombination einer ersten periodi schen mit der Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sychronisierten Abtastung mit einer zweiten Abtastung höhe rer Frequenz, aus deren Abtastwerten ein Durchschnittswert gebildet wird, sowie durch die Auswahl zwischen einem der ersten Abtastwerte und dem Durchschnittswert, die in Abhän gigkeit vom Leerlauf- oder Nicht-Leerlauf-Zustand der Maschine erfolgt, wird erreicht, daß die einzuspritzende Kraft stoffmenge in Abhängigkeit von einem Wert erfolgen kann, der synchron zur Kurbelwellenstellung erfaßt wurde. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise sicher erreicht, daß sowohl bei niedrigen Drehzahlen im Leerlauf als auch bei relativ hohen Drehzahlen im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine stets ein geeigneter Wert für die Bestimmung der einzu spritzenden Kraftstoffmenge erhalten wird, um einen störungs freien Lauf der Brennkraftmaschine sicherzustellen.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, daß der Durchschnitts wert der durch die Mittelwertbildung der asynchronen Ab tastung erhalten wird, ebenfalls synchron zur Kurbelwellen drehung der Brennkraftmaschine bestimmt wird.

Hierfür kann auch die Zusammenschau der beiden eingangs er läuterten bekannten Verfahren keine Anregung geben, da es weder nahelag, die beiden bekannten Verfahren miteinander zu kombinieren noch bei einer gleichzeitigen Verwendung der bei den Verfahren so in Abhängigkeit vom Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine zwischen ihnen auszuwählen, daß auch der aus asynchron abgetasteten Unterdruckwerten ermittelte Durch schnittswert jeweils synchron zur Kurbelwellenstellung er faßt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispiels weise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektronisch ge steuerten Kraftstoffzufuhrsystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles des Aufbaus der Steuerschaltung aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Zeitablaufdarstellung des Betriebs der Steuer schaltung,

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Steuerverfahrens,

Fig. 5 ein weiteres Flußdiagramm des Steuerverfahrens und

Fig. 6 ein weiteres Flußdiagramm des Steuerverfahrens.

Es wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen in der eine schema tische Darstellung eines Luftansaug- und Kraftstoffzufuhrsystems einer Brennkraftmaschine oder -motors, gezeigt ist. Die durch einen Luftfilter 1 ankommende Ansaugluft wird über einen Lufteinlaß 2 einem Motor 3 zugeführt. Die Menge der durch den Lufteinlaß 2 strömenden An saugluft wird durch eine Drosselklappe 4 im Lufteinlaß 2 gesteu ert. Die Drosselklappe 4 ist mit einem Drosselklappen-Öffnungs fühler oder Drosselklappen-Stellungsfühler 5 versehen, der bei spielsweise aus einem Potentiometer bestehen kann und ein Aus gangssignal erzeugt, dessen Spannungspegel für den Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 bezeichnend ist. Ein Ansaugluft-Unterdruck fühler 6 ist im Lufteinlaß 2 vorgesehen, um ein Ausgangssignal abzugeben, dessen Spannungspegel für den Unter druck im Lufteinlaß 2 hinter der Drosselklappe 4 bezeichnend ist. Weiter ist der Motor 3 mit einem Motorkühlmitteltemperaturfühler 7 ver sehen, der ein Ausgangssignal abgibt, dessen Spannungspegel der Kühlmitteltemperatur des Motors 3 proportional ist, und mit einem Kurbelwellen-Stellungsfühlers 8, der ein Ausgangs-Impulssignal er zeugt, welches hinfort als TDC-Signal bezeichnet wird, wenn die (nicht dargestellte) Kurbelwelle sich in einer vorbestimmten Winkelstellung kurz vor dem mechanischen oberen Totpunkt (top dead center = TDC) befindet. Das Abgas vom Motor 3 wird durch einen Abgassammler 9 abgelassen, in welchem ein Dreiwege-Kataly sator 10 angebracht ist. Der Kraftstoff wird dem Motor 3 durch einen Injektor 11 zugeführt, der jeweils in einem Exemplar für jeden Zylinder vorgesehen ist und im Luft einlaß 2 in der Nähe des Lufteinlaßventils angeordnet ist; er gibt Kraftstoff für den Motor 3 in einer Menge ab, die proportional zur Länge eines anliegenden Eingangs-Impuls signals ist. Die Ausgangssignale des Drosselstellungsfühlers 5, des Ansaugluft-Unterdruckfühlers 6, des Motorkühlmittel-Tempe raturfühlers 7 und des Kurbelwellen-Stellungsfühlers 8 werden einer Steuerschaltung 12 zugeführt.

Die Steuerschaltung 12 besteht beispielsweise aus einem sog. Mikrocomputer und führt die Berechnungen entsprechend einem vorbestimmten Programm aus, das später beschrieben wird. Die Berechnung wird so ausgeführt, daß eine Grund-Einspritzzeit Ti und eine Einspritzzeit Tout bestimmt wird, die sich durch Multiplizieren der Grund- Einspritzzeit Ti mit einem Zunahme- oder Abnahme korrektionswert ergibt, wobei die Einspritzzeit Tout, der Menge des einzuspritzenden Kraftstoff entspricht.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, in dem Einzelheiten des Auf baus der Steuerschaltung 12 gegeben werden. Wie gezeigt, enthält die Steuerschaltung 12 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 13, die einen digitalen Be rechnungsvorgang entsprechend einem später zu beschreibenden Programm ausführt. Eine an die CPU 13 angeschlossene Eingangs/ Ausgangs-Sammelleitung 14 führt Daten- und Adreßsignale zu den einzelnen Bestandteilen der Steuerschaltung 12. An die Sammel leitung 14 sind ein A/D-Wandler 15, ein Multiplexer (MPX) 16, ein Zähler 17, ein Festwertspeicher (ROM) 18 und ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 19 sowie eine Ansteuerschaltung 20 an geschlossen. Der MPX 16 ist ein Schalter, welcher wahlweise eines der Ausgangssignale durchläßt, die vom Drosselstellungs fühler 5, vom Unterdruckfühler 6 oder vom Temperaturfühler 7 über eine Pegelwandlerschaltung 21 abgegeben werden, entspre chend einem Befehl von der CPU 13, und sie an den A/D-Wandler 15 anlegt. Der Zähler 17 ist so ausgelegt, daß er Taktimpulse zählt, die jeweils zwischen aufeinanderfolgenden Impulssigna len auftreten, welche der Kurbelwellenstellungsfühler 8 über eine Wellenformerschaltung 22 abgibt.

Die Reihenfolge der auszuführenden Steuerbe tätigungen werden anhand der Zeitlauf-Darstellung in Fig. 3 mit Bezug auf die Flußdiagramme in den Fig. 4 und 5 wei ter erläutert. In Fig. 4 wird das dem Absolutwert des Unter drucks P _BA im Lufteinlaß 2 entsprechende Fühlersignal, der durch den Ansaugluft-Unterdruckfühler 6 erfaßt wird, in der Steuer schaltung 12 mit einer Frequenz (nachfolgend als Synchron-Frequenz bezeichnet) abgetastet, die durch das TDC-Signal erzeugt wird, welches von dem Kurbelwellenstellungsfühler 8 stammt und mit der Motordrehung sychronisiert ist, so daß der zuletzt gekommene Unterdruckwert P _BAn im Schritt S 1 gelesen und im RAM 19 der Steuerschaltung 12 im Schritt S 2 gespeichert wird.

Wie Fig. 5 zeigt, wird durch die Steuerschaltung 12 in einem Schritt S 3 beurteilt, ob die erfaßte Motordrehzahl niedriger als eine vorbestimmte Bezugsmotordrehzahl NeO z. B. 1500 min^-1 ist oder nicht. Falls die Motordreh zahl unter der Bezugsmotordrehzahl liegt, tastet die Steuerschaltung 12 das Ausgangssignal des Unterdruckfühlers 6 mit einer Freuquenz ab (Fig. 3D), die höher als die der Syn chron-Frequenz (Fig. 3B) ist und einfach als höhere Frequenz bezeichnet wird. Wie Fig. 5 zeigt, liest die Steuer schaltung 12 den zuletzt abgetasteten Wert P _BAn im Schritt S 4 und speichert den erfaßten Wert P _BAn im Ram 19 (Schritt S 5). Die Steuerschaltung 12 errechnet in einem Schritt S 6 den Durchschnittswert P _BAVEn der Abtastwerte.

Der Durchschnittswert P _BAVEn wird aus Werten abgeleitet, die in einer vorbestimmten Anzahl mit der höheren Frequenz während eines Zeitraumes erfaßt wurden, der unmittelbar vor der Erzeugung des TDC-Signals liegt. Die Rechnung wird nach der folgenden Gleichung ausgeführt:

P _BAVEn = { P _BAn + (n-1) × P _BAVEn-1 } n (1)

wobei P _BAVEn-1 ein vorher errechneter Durchschnittswert ist und n die Anzahl der Ablesungen.

Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Ablesen von mehr als zehn Werten möglich ist, falls die Motordrehzahl Ne unter 1000 min^-1 liegt.

Die Steuerschaltung 12 verarbeitet den abgetasteten Wert P _BA, einen Wert von einem Byte als einen Zweibyte-Wert. Wenn bei spielsweise P _BA=2A, wird dieser Wert als P _BA= 2A00 ver arbeitet. Dann speichert die Steuerschaltung 12 zeitweilig den errechneten Durchschnittswert P _BAVEn im Ram 19 bis auf die zweite Dezimalstelle.

Gemäß Fig. 4 wird nach dem Speichern des zuletzt erfaßten Wer tes P _BAn beurteilt, ob der Motor 3 im Leerlauf arbeitet oder nicht (S 8). Falls der Motor 3 nicht im Leerlauf arbeitet, werden in einem Schritt S 9 der zuletzt abgetastete Wert P _BAn und der vorhergehend abgetastete Wert P _BAn-1 aus dem RAM 19 ausgelesen. Es wird der Unterschied zwischen den beiden Werten P _BAn und P _BAn-1 errechnet und der Absolutwert dieses Unterschie des mit einem vorbestimmten Wert P _BAG im Schritt 10 verglichen; dabei ist P _BAG ein "Schwellwert", der dadurch erhalten wird, daß die kleinste Auflösung des zu messenden Unterdrucks mit einer vorbestimmten Zahl, die auch 1 sein kann, multipliziert wird.

Falls |P _BAn-P _BAn-1|Δ P _BAG, wird der zuletzt erfaßte Wert P _BAn im Schritt S 11 zu einem Wert P _BAn+ϕ₂ (P _BAn-P _BAn-1) korrigiert. Bei der angeführten Gleichung ist ϕ₂ eine Konstante, die mit Bezug auf den Unterschied zwi schen dem durch den Unterdruckfühler 6 erfaßten Unterdruckwert und dem Unterdruckwert bestimmt wird, der zu dem Zeitpunkt herrscht, wenn das Rechenergebnis benutzt wird. Aufgrund dieses korrigierten Werten wird die Grund- Einspritzzeit Ti aus einer in dem ROM 18 gespeicherten Tabelle bestimmt. Die Tabellen- Nachschau wird synchron mit dem TDC-Signal ausgeführt.

Falls |P _BAn-P _BAn-1|< Δ P _BAG, dann wird der zuletzt abgeta stete Wert nicht korrigiert (S 12) und bei der Bestimmung der Grund-Einspritzzeit Ti benutzt.

Wenn andererseits der Motor 3 im Leerlauf arbeitet, wird im Schritt S 13 bestimmt, ob die Erfassung von P _BA beim synchronen Abtastzeitpunkt zum ersten Mal auftritt oder nicht. Falls es sich um die erste Erfassung handelt, folgt die Berechnung wie vorher beschrieben mit Schritt S 9, bei der die Grund- Einspritzzeit entsprechend dem zuletzt aufgenommenen Wert P _BAn erfolgt. Wenn andererseits die Abtastung zum zweiten oder zu einem weiteren Mal erfolgt, werden der zuletzt erhaltene Durchschnittswert P _BAVEn und der vorher entsprechend dem Fluß diagramm in Fig. 5 errechnete Durchschnittswert P _BAVEn-1, die im RAM 19 gespeichert sind, aus diesem RAM 19 im Schritt S 14 ausgelesen. Ein Unterschied der beiden Durchschnittswerte wird errechnet und dieser Unterschied wird dann im Schritt S 15 mit dem Schwellenwert P _BAG verglichen.

Falls |P _BAVEn-P _BAVEn-1| Δ P _BAG, dann wird in einem Schritt S 16 der zuletzt errechnete Durchschnittswert so korrigiert, daß er P _BAVEn+ϕ₁ (P _BAVEn-P _BAVEn-1) beträgt, und die Grund- Einspritzzeit Ti wird bei jedem synchronen Abtastzeitpunkt durch Nachsehen in der ROM 18 gespeicherten Tabelle bestimmt auf grund des so korrigierten Durchschnittswertes. Bei dieser Glei chung ist ϕ₁ eine Konstante, deren Wert ebenso wie der der Konstanten ϕ₂ mit Bezug auf den Unterschied zwischen dem erfaßten Druckwert und dem Druckwert bestimmt wird, der zu dem Zeitpunkt herrscht, wenn das errech nete Ergebnis benutzt wird, und zwar so, daß die Beziehung ϕ₁<ϕ₂ besteht. Bei den letzten beiden Stellen des Zweibyte-Wertes wird nach dem Korrekturvorgang eine Größe zwischen 00 und 7F weggelassen und eine Größe zwischen 80 und FF auf die nächste Einheit angehoben. Zusätzlich wird, falls |P_BAVEn-P _BAVEn-1| < P _BAG der neueste der zuletzt errech neten Durchschnittswerte überhaupt nicht korrigiert (S 17) und nur der Bruchteil des Durchschnittswertes in der gleichen Weise wie vorher beschrieben behandelt und bei der Bestimmung der Grund-Einspritzzeit Ti bei jedem synchronen Abtastzeitpunkt benutzt.

Die Beurteilung, ob der Motor 3 im Leerlauf arbeitet oder nicht, wird in den Schritten S 18 und S 19 im Flußdiagramm Fig. 6 vorge nommen. Als Leerlaufzustand wird ein solcher angesehen, bei dem die Motordrehzahl Ne unter einer vorbestimmten Drehzahl, z. B. 1000 min^-1 liegt und gleichzeitig der bei jedem synchronen Abtast zeitpunkt erfaßte Wert P _BAn unter einem vorbestimmten Wert P _BIDL liegt. Andererseits wird als ein Motorbetrieb außerhalb des Leerlaufs angesehen, wenn die Motordrehzahl den vorbestimmten Pegel überschreitet oder wenn der abgetastete Wert P _BAn den vor bestimmten Wert P _BIDL überschreitet, auch dann, wenn die Motor drehzahl Ne unter dem vorbestimmten Wert N _IDL liegt.

Das Abtasten mit höherer Frequenz kann auch dadurch ausgeführt werden, daß die Zeitdauer der beschriebenen Hintergrundroutineab läufe verkürzt wird oder daß mit einer durch einen Zeitgeber bestimmten Frequenz abgetastet wird.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem in einem Lufteinlaß in Strömungsrichtung hinter einer Drosselklappe erfaßten Unterdruckwert,
- mit einer ersten, periodischen, mit der Drehung der Kurbelwelle der Maschine synchronisierten Abtastung des Unterdruckwertes,
gekennzeichnet durch
- eine zweite periodische Abtastung des Unterdruckwertes, die mit einer Frequenz erfolgt, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Frequenz der ersten Abtastung,
- eine Mitteilung der Abtastwerte des Unterdrucks, die innerhalb einer Periode der ersten Abtastung durch die zweite Abtastung erhalten worden sind, um einen Durch schnittswert zu bilden,
- eine Auswahl zwischen einem der ersten Abtastwerte und dem Durchschnittswert, wobei das Auswahlkriterium ein Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine ist, und im Leerlauf der Durchschnittswert ausgewählt wird, und
- eine Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge in Abhängigkeit vom ausgewählten Wert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Leerlaufzustand in Abhängigkeit von der Kurbel wellendrehzahl und vom Unterdruckwert bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß das Auswahlkriterium synchron mit der Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzuspritzende Kraftstoffmenge zu jedem der ersten Abtastzeitpunkte bestimmt wird.