DE3546054A1

DE3546054A1 - Kraftstoffzufuhrsteuerverfahren fuer eine brennkraftmaschine mit einem turbolader

Info

Publication number: DE3546054A1
Application number: DE19853546054
Authority: DE
Inventors: Akimasa Tokio/Tokyo Yasuoka
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-12-25
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPH028130B2; GB2168753A; JPS61149535A; GB2168753B; GB8531724D0; DE3546054C2; US4702213A

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffzufuhrsteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader, insbesondere ein Kraftstoffzufuhrsteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine, mit dem das Antriebsverhalten in einem Durchgangs- bzw. Übergangsbetriebszustand verbessert werden kann.

Generell wird bei einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung die Öffnungszeit eines Kraftstoffeinspritzventils durch Multiplizieren eines Bezugsöffnungszeitwertes Ti mit verschiedenen Korrekturkoeffizienten gesetzt, die entsprechend Betriebszuständen bestimmt werden, wobei der Bezugswert Ti entsprechend erfaßten Werten des absoluten Druckes in einem Ansaugrohr der Maschine und der Maschinendrehzahl aus einer grundlegenden Ti-Tabelle ausgelesen wird.

Wenn sich jedoch eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader in einem Durchgangsbetriebszustand befindet, nämlich in einem Beschleunigungs- oder Verzögerungszustand, variiert der Rückdruck in der Maschine aufgrund der Trägheit des Turboladers weit, und so ist es unmöglich, mit dem Absolutdruck im Ansaugrohr und der Maschinendrehzah^ allein eine optimale zuzuführende Kraftstoffmenge zu bestimmen. Insbesondere während der Beschleunigung verursacht die Trägheit der Turboladerturbine eine Verzögerung bei der Zunahme ihrer Drehzahl, so daß der Maschinenrückdruck höher wird, als bei Normalbetrieb, selbst wenn der Absolutdruck in dem Ansaugrohr und die Maschinendrehzahl beide die gleichen sind, wie im Normalbetrieb. Eine Folge davon ist, daß

die in eine Brennkammer in der Maschine eingebrachte Frischluftmenge abnimmt, so daß das Kraftstoffluftverhältnis des Gemisches, wenn die gleiche Kraftstoffmenge wie bei Normalbetrieb zugeführt wird, überreich oder zu fett wird, wodurch eine Zunahme des Kraftstoffverbrauchs, eine Verschlechterung der Abgascharakteristiken und folglich eine Reduzierung der Maschinenausgangsleistung verursacht wird. Andererseits verursacht die Trägheit der Turboladerturbine während der Verzögerung eine Verzögerung der Abnahme ihrer Drehzahl, so daß der Rückdruck viel niedriger wird, als im Normalbetrieb. Eine Folge davon ist, daß das Kraftstoffluftverhältnis des Gemisches, wenn die gleiche Kraftstoffmenge zugeführt wird, wie im Normalbetrieb, zu mager wird, wodurch Schwierigkeiten verursacht werden, beispielsweise die Verschlechterung der Abgascharakteristiken.

Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung solcher Probleme getätigt worden, und es ist ihre Aufgabe, ein Kraftstoffzufuhrsteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader anzugeben, bei welchem die Antriebsfähigkeit in einem Durchgangsbetrieb der Maschine verbessert werden kann.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Kraftstoff zufuhrsteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader zur Kontrolle der der Maschine zuzuführenden Kraftstoffmenge entsprechend Betriebszuständen der Maschine vorgesehen, das folgende Verfahrensschritte umfaßt: Es wird eine Maschinenbelastung erfaßt, es wird ein Abgasdruck erfaßt, es wird eine Basiskraftstoffmenge in einem Normalbetriebszustand der Maschine entsprechend dem erfaßten Wert der Maschinenbelastung bestimmt, es wird eine Korrekturkraftstoff menge entsprechend dem erfaßten Wert des Abgasdruckes bestimmt, es wird die Basiskraftstoffmenge mit der Korrekturkraftstoffmenge korrigiert, und es wird der Ma-

ORiGlNAL INSPECTED

3- -

-5-

maschine eine Kraftstoffmenge zugeführt, die auf der Basis der auf diese Weise korrigierten Basiskraftstoffmenge bestimmt wird, wobei auf diese Weise die der Maschine zugeführte Kraftstoffmenge gesteuert wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Figuren im folgenden beispielhaft beschrieben.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ganzen Kraftstoff Zufuhrsteuersystems, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren angewendet ist;

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Programms zur Bestimmung einer Ventilöffnungszeit eines Kraftstoffeinspritzventils entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Tabelle für eine Bezugsventilöffnungszeit Ti;

Fig. 4 eine Tabelle für einen Bezugsabgasdruckwert P_EXS; und

Fig. 5 ein Diagramm für einen Rückdruckkorrekturkoeffizienten C„_v.

In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine mit beispielsweise vier Zylindern. Mit der Maschine 1 ist ein Ansaugrohr 2 verbunden. Außerdem ist in dem Ansaugrohr ein Drosselventil 3 vorgesehen, mit dem ein Drosselventilöffnungssensor 4 verbunden ist, wobei die Drosselventilöffnung mit θ _mu bezeichnet ist und der Sensor

In

4 eine Ventilöffnung des Drosselventils 3 in ein elektrisches Signal umwandelt und das Signal an eine elektronische Steuereinheit 5, im folgenden mit ECU bezeichnet, sendet. Darüber hinaus ist in dem Ansaugrohr 2 ein Kraftstoffeinspritzventil 6 angeordnet, das elektrisch mit der ECU 5 verbunden ist, so daß die Ventilöffnungszeit für die Kraftstoffeinspritzung entsprechend einem von der ECU 5 erzeugten Signal gesteuert wird.

In einem Abgasrohr 10 der Maschine ist eine Turbine 7a eines Turboladers 7 angeordnet. Die Turbine 7a wird durch einen Abgasdruck von der Maschine 1 angetrieben und durch ihre Rotation wird ein Kompressor 7b angetrieben, der in dem Ansaugrohr 2 stromaufwärts des Drosselventils 3 angeordnet und mit der Turbine 7a durch eine Welle 7c verbunden ist.

Stromabwärts des Drosselventils 3 sind ein Absolutdrucksensor 9 bzw. P -Sensor und ein Absolutdrucksensor 9¹ bzw. P₁ -Sensor vorgesehen und mit dem Ansaugrohr 2 durch Leitungen 8 bzw. 8' verbunden. Der P-,„^-Sensor 9 und der Ρ_ηκτΛ-Sensor 9' sind jeweils zur Turboladerdruckmessung (Hochdruckmessung) und zur Niedrigdruckmessung vorgesehen, um den inneren Druck des Ansaugrohres 2 genau zu messen, weil der Druck der Ansaugluft aufgrund des Vorhandenseins des Turboladers 7 der Maschine 1 in einem weiten Bereich variiert. Die Sensoren 9 und 9¹ erzeugen jeweils ein Signal, das den absoluten Druck in dem Ansaugrohr der ECU 5 anzeigt.

-7-

In den Körper bzw. Rumpf der Maschine 1 ist ein Drehzahlsensor 11 bzw. Ne-Sensor um die Nockenwelle oder die nicht dargestellte Kurbelwelle der Maschine herum befestigt. Der Maschinendrehzahlsensor 11 gibt ein Kurbelwinkelpositionssignal - im folgenden mit TDC-Signal bezeichnet - bei einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition bei jeder 180°-Drehung der Maschinenkurbelwelle ab, nämlich in einer Kurbelwinkelposition vor einem vorbestimmten Kurbelwinkel in Bezug auf den oberen Totpunkt TDC beim Start des Ansaugtaktes in jedem Zylinder. Dieses TDC-Signal wird der ECU 5 zugeführt.

An dem Abgasrohr 10 ist durch eine Leitung 12 ein Abgasdrucksensor 13 bzw. P₁-^-Sensor ι

JiX

drucksignal für die ECU 5.

sensor 13 bzw. P_nv-Sensor angebracht. Er erzeugt ein Abgas-

JiX

Mit der ECU 5 sind auch andere Maschinenbetriebsparametersensoren 14 verbunden, beispielsweise ein Maschinenwassertemperatursensor und ein Atmosphärendrucksensor. Die anderen Parametersensoren 14 liefern abgetastete Signale an die ECU 5.

Die ECU 5 setzt sich zusammen aus einem Eingabeschaltkreis 5a, der so funktioniert, daß er für einige der eingegebenen Signale, die von den verschiedenen Sensoren erzeugt werden, eine Wellenformung bewirkt, um den Spannungspegel der anderen eingegebenen Signale auf einen vorbestimmten Pegel zu korrigieren oder einen Analogsignalwert in einen Digitalsignalwert umwandelt, aus einer zentralen Verarbeitungseinheit 5b, die im folgenden mit CPU bezeichnet wird, aus einer Speichereinrichtung 5c, die verschiedene in der CPU 5b auszuführende Betriebsprogramme und Betriebsergebnisse speichert, und aus einem Ausgabeschaltkreis 5d, der ein Antriebssignal für das Kraftstoffeinspritzventil 6 erzeugt.

Die CPU 5b berechnet eine Öffnungszeit T des Kraftstoffeinspritzventils 6 auf der Basis von Maschinenbetriebsparametersignalen, die von den verschiedenen Sensoren erzeugt und in den Eingabeschaltkreis 5a eingegeben werden, und entsprechend einem Programm, das in der Fig. 2 als Flußdiagramm dargestellt ist und im folgenden beschrieben wird;·

Die Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Programms, das benutzt wird, wenn durch die ECU 5 eine Steuerung für die Öffnungszeit des Kraftstoffeinspritzventils gemacht wird. Dieses Programm wird bei jeder Erzeugung des EDC-Signals durch den Ne-Sensor 11 ausgeführt.

Zuerst werden ein durch den Maschinendrehzahlsensor 11 erfaßter Maschinendrehzahlwert Ne, ein durch die Absolutdrucksensoren 9, 9¹ erfaßter Ansaugrohrabsolutdruckwert P_. und ein durch den Abgasdrucksensor 13 erfaßter Abgasdruckwert P„„ in die ECU 5 eingegeben und in der Speichereinrichtung

5c gespeichert (Schritt 1). Dann wird eine Bezugsventilöffnungszeit Ti entsprechend Maschinenbetriebsparametern in Bezug auf die Maschinenbelastung, d.h. der Maschinendrehzahl Ne und dem Ansaugrohrabsolutdruck P_n,, aus einer in Fig. 3 gezeigten Ti-Tabelle ausgelesen (Schritt 2), und das Programm schreitet zum Schritt 3 vor.

Beim Schritt 3 wird ein der Maschinendrehzahl Ne und dem Absolutdruckwert P entsprechender Bezugsabgasdruckwert

£j A

P^. aus einer in der Fig. 4 gezeigten P__vc,-Tabelle ausgelesen. Die in dieser P„„_q-Tabelle gezeigten Referenzwerte P„_vc, stellen Abgasdruckwerte im Normalbetriebszustand

CiAb

dar, die durch Experiment entsprechend den Maschinendrehzahlwerten Ne und den Absolutdruckwerten P_n. im voraus

XjA

gesetzt werden. Dann wird aus einem in Fig. 5 gezeigten C -Diagramm ein Rückdruckkorrekturkoeffizient C _v ausge-

lesen (Schritt 4). Der Korrekturkoeffizient C„_v wird für jede Maschinendrehzahl Ne durch die folgende Gleichung (1) berechnet:

χ — χ

\ Ti \ ^TA

p / AVE ^PBA /

in der (Ti/P ) einen Mittelwert des Verhältnisses zwischen der Bezugsventilöffnungszeit Ti und dem Absolutdruckwert P_n,, T eine Ansauglufttemperatur, T„_v eine

.DA A .CiA

Abgastemperatur und £ ein Maschinenkompressionsverhältnis bedeuten.

Soweit es T und T _v betrifft, so werden repräsentative

A Ei Λ

Werte durch Experiment im voraus gesetzt. Falls ein Ansauglufttemperatursensor und ein Abgastemperatursensor an der Maschine angebracht sind, kann der Korrekturkoeffizient C„ gemäß der obigen Gleichung (1) auf der Basis

.LjA

erfaßter Werte bestimmt werden, die von diesen Sensoren erzeugt werden.

Dann schreitet das Programm zum Schritt 5 weiter, in dem eine Kraftstoffmenge entsprechend einer Variation der in die Brennkammer eingebrachten Frischluftmenge im Übergangsbetrieb von der in Normalbetrieb, verursacht, wodurch eine Änderung des Rückdruckes im Übergangsbetrieb von dem im Normalbetrieb, nämlich eine Rückdruck korrigierte Ventilöffnungszeit Ti„_v, durch die folgende Gleichung (2) berechnet, und das Programm schreitet zum Schritt 6 weiter:

^TiEX ^s ^CEX * <^pEX - PexS> (2)

- 8f -

In dieser Gleichung bedeuten C den beim Schritt 4 bestimmten Rückdruckkorrekturkoeffizienten, P„_v den beim Schritt 1 eingegebenen und gespeicherten erfaßten Wert des Abgasdruckes und P_EX<5 den beim Schritt 3 bestimmten Bezugswert des Abgasdruckes.

Gemäß Gleichung (2) wird während der Beschleunigung, während welcher der Abgasdruck ansteigt, der Wert Τϊ_ρχ ein Wert mit positivem Vorzeichen, weil der erfaßte Wert P„_v größer wird, als der Bezugswert P„_ve, während er wäh-

ΓιΛ ΓιΛ Ο

rend einer Verzögerung, während welcher der Abgasdruck abfällt, ein Wert mit negativem Vorzeichen wird.

Beim Schritt 6 werden entsprechend den von den verschiedenen Sensoren erzeugten vorausgegangenen Maschinenbetriebsparametern ein Korrekturkoeffizient K₁ und eine Korrekturvariable K_ bestimmt. Der Koeffizient K₁ und die Variable K„ werden auf der Basis vorbestimmter arithmetischer Ausdrücke berechnet, so daß sich entsprechend den Betriebszuständen der Maschine ein optimaler Kraftstoffverbrauch 'und optimale Abgascharakteristiken ergeben.

Dann schreitet das Programm zum Schritt 7 weiter, in dem eine Öffnungszeit T_0UT des Kraftstoffeinspritzventils 6 durch folgende Gleichung (3) bestimmt wird:

T₀UT - <^Ti - ^TiEX> X Kl + K2 (3)

Entsprechend der auf diese Weise bestimmten Ventilöffnungszeit T erzeugt der Ausgabeschaltkreis 5d in der ECU 5 ein Antriebssignal für das Kraftstoffeinspritzventil 6 zur Steuerung der Öffnungszeit des Ventils (Schritt 8).

Das erfindungsgemäße Kraftstoffzufuhrsteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Turbolader (7) umfaßt folgende Verfahrensschritte: Es wird eine Maschinenbelastung erfaßt (Sensoren 9, 9', 11), es wird ein Abgasdruck erfaßt (Sensor 13), es wird eine Basiskraftstoffmenge in einem Normalbetriebszustand der Maschine entsprechend den erfaßten Werten der Maschinenbelastung bestimmt, es wird entsprechend dem erfaßten Wert des Abgasdruckes eine Korrekturkraftstoffmenge bestimmt, es wird die Basiskraftstoffmenge mit der Korrekturkraftstoffmenge korrigiert und der Maschine eine auf der Basis der auf diese Weise korrigierten Basiskraftstoffmenge bestimmte Kraftstoffmenge zugeführt (Ventil 6), wodurch die Steuerung der der Maschine zugeführten Kraftstoffmenge in einem Übergangsbetriebszustand, der anders als der Normalbetriebszustand der Maschine ist, erfolgt. Dadurch kann die Antriebsleistung bei Übergangsbetrieben, nämlich bei Beschleunigung und Verzögerung verbessert werden.

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Claims

Patentanwälte Dipl -Ing. H. Ψειοκμ^νν. Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weick^ann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Preghtel

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D/20

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Kraftstoffzufuhrsteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine

mit einem Turbolader

Patentansprüche

1J Kraftstoffzufuhrsteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine (1), mit einem Auflader (7) zur Steuerung der der Maschine entsprechend ihren Betriebszuständen zuzuführenden Kraftstoff menge, dadurch gekennzeichnet', daß eine Maschinenbelastung (Ne, P) erfaßt wird, daß ein Abgasdruck (Ρ_Εχ) erfaßt wird, daß in einem Normalbetriebszustand der Maschine eine dem erfaßten Wert der Maschinenbelastung entsprechende Basiskraftstoff menge bestimmt wird,· daß eine den erfaßten Wert des Abgasdruckes entsprechende Korrekturkraftstoffmenge bestimmt wird, daß die Basiskraftstoffmenge mit der Korrekturkraftstoffmenge korrigiert wird, und daß der Maschine eine auf der Basis der auf diese Weise korrigierten Basiskraftstoffmenge bestimmte Kraft-

stoffmenge zugeführt und auf diese Weise die der Maschine zugeführte Kraftstoffmenge gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Korrekturkraftstoffmenge auf der Basis der Differenz zwischen einem Bezugswert (P„_vc%) des Abgasdruckes bei Normalbetrieb und einem

Xj Λ ο

tatsächlich erfaßten Wert (P₁.,.,) des Abgasdruckes bestimmt wird, wobei der Bezugswert des Abgasdruckes entsprechend einem erfaßten Wert eines vorbestimmten Betriebsparameters im Normalbetrieb der Maschine bestimmt wird.·
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der vorbestimmte Betriebsparameter den absoluten Druck (P_na) in einem Ansaugkanal (2) der Maschine und die Maschinendrehzahl (Ne) umfaßt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Maschinenbelastung wenigstens von dem absoluten Druck (P_na) in einem Ansaugkanal (2) der Maschine erfaßt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Korrekturkraftstoffmenge außerdem entsprechend der Maschinendrehzahl (Ne) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,· dadurch gekennzeichnet , daß die Korrektur der Basiskraftstoffmenge durch Addition oder -Subtraktion der Korrekturkraftstoffmenge zu oder von der Basiskraftstoffmenge ausgeführt wird.