DE3546054C2

DE3546054C2 -

Info

Publication number: DE3546054C2
Application number: DE3546054A
Authority: DE
Inventors: Akimasa Tokio/Tokyo Jp 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: 1990-07-19
Also published as: JPH028130B2; GB2168753A; JPS61149535A; GB2168753B; DE3546054A1; GB8531724D0; US4702213A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 45 09 485 bekannt.

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 Maschinendrehzahl 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 Normaldruck, 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffzufuhrsteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader anzugeben, bei welchem die Antriebsfähigkeit in einem Durchgangsbetrieb der Maschine verbessert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.

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

Von den Figuren zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ganzen Kraftstoffzufuhrsteuersystems, 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 _EX.

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

Stromabwärts des Drosselventils 3 sind ein Absolutdrucksensor 9 bzw. P _BTC-Sensor und ein Absolutdrucksensor 9′ bzw. P _BNA-Sensor vorgesehen und mit dem Ansaugrohr 2 durch Leitungen 8 bzw. 8′ verbunden. Der P _BTC-Sensor 9 und der P _BNA-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 9′ erzeugen jeweils ein Signal, das den absoluten Druck in dem Ansaugrohr der ECU 5 anzeigt.

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 TDS-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. Diese TDC-Signal wird der ECU 5 zugeführt.

An dem Abgasrohr 10 ist durch eine Leitung 12 ein Abgasdrucksensor 13 bzw. P _EX-Sensor angebracht. Er erzeugt ein Abgasdrucksignal für die ECU 5.

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 5 a, 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 Analogensignalwert in einen Digitalsignalwert umwandelt, aus einer zentralen Verarbeitungseinheit 5 b, die im folgenden mit CPU bezeichnet wird, aus einer Speichereinrichtung 5 c, die verschiedene in der CPU 5 b auszuführende Betriebsprogramme und Betriebsergebnisse speichert, und aus einem Ausgabeschaltkreis 5 d, der ein Antriebssignal für das Kraftstoffeinspritzventil 6 erzeugt.

Die CPU 5 b berechnet eine Öffnungszeit T _OUT des Kraftstoffeinspritzventils 6 auf der Basis von Maschinenbetriebsparametersignalen, die von den verschiedenen Sensoren erzeugt und in den Eingabeschaltkreis 5 a 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 TDC-Signals durch den Ne-Sensor 11 ausgeführt.

Zuerst werden ein durch den Maschinendrehzahlsensor 11 erfaßter Maschinendrehzahlwert Ne, ein durch die Absolutdrucksensoren 9, 9′ erfaßter Ansaugrohrabsolutdruckwert P _BA und ein durch den Abgasdrucksensor 13 erfaßter Abgasdruckwert P _EX in die ECU 5 eingegeben und in der Speichereinrichtung 5 c gespeichert (Schritt 1). Dann wird eine Bezugsventilöffnungszeit Ti entsprechend Maschinenbetriebsparametern in bezug auf die Maschinenbelastung, d. h. der Maschinendrehzahl Ne und dem Ansaugrohrabsolutdruck P _BA, 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 _BA entsprechender Bezugsabgasdruckwert P _EXS aus einer in der Fig. 4 gezeigten P _EXS-Tabelle ausgelesen. Die in dieser P _EXS-Tabelle gezeigten Referenzwerte P _EXS stellen Abgasdruckwerte im Normalbetriebszustand dar, die durch Experiment entsprechend den Maschinendrehzahlwerten Ne und den Absolutdruckwerten P _BA im voraus gesetzt werden. Dann wird aus einem in Fig. 5 gezeigten C _EX-Diagramm ein Rückdruckkorrekturkoeffizient C _EX ausgelesen (Schritt 4). Der Korrekturkoeffizient C _EX wird für jede Maschinendrehzahl Ne durch die folgende Gleichung (1) berechnet:

in der (Ti/P _BA)_AVE einen Mittelwert des Verhältnisses zwischen der Bezugsventilöffnungszeit Ti und dem Absolutdruckwert P _BA, T_A eine Ansauglufttemperatur, T _EX eine Abgastemperatur und ε ein Maschinenkompressionsverhältnis bedeuten.

Soweit es T _A und T _EX betrifft, so werden repräsentative Werte durch Experiment im voraus gesetzt. Falls ein Ansauglufttemperatursensor und ein Abgastemperatursensor an der Maschine angebracht sind, kann der Korrekturkoeffizient C _EX gemäß der obigen Gleichung (1) auf der Basis 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 in Normalbetrieb, nämlich eine Rückdruck korrigierte Ventilöffnungszeit Ti _EX, durch die folgende Gleichung (2) berechnet, und das Programm schreitet zum Schritt 6 weiter:

Ti _EX = C _EX × (P _EX - P _EXS) (2)

In dieser Gleichung bedeuten C _EX den beim Schritt 4 bestimmten Rückdruckkorrekturkoeffizienten, P _EX den beim Schritt 1 eingegebenen und gespeicherten erfaßten Wert des Abgasdruckes und P _EXS den beim Schritt 3 bestimmten Bezugswert des Abgasdruckes.

Gemäß Gleichung (2) wird während der Beschleunigung, während welcher der Abgasdruck ansteigt, der Wert Ti _EX ein Wert mit positivem Vorzeichen, weil der erfaßte Wert P _EX größer wird, als der Bezugswert P _EXS, während er während 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 K₂ bestimmt. Der Koeffizient K₁ und die Variable K₂ 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 _OUT des Kraftstoffeinspritzventils 6 durch folgende Gleichung (3) bestimmt wird:

T _OUT = (Ti - Ti _EX) × K₁ + K₂ (3)

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

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffmenge (T _OUT), die einer einen Lader (7) aufweisenden Brennkraftmaschine (1) zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Belastung (N _E, P_BA) der Brennkraftmaschine (1) und dem Druck (P _EX) in einer Abgasleitung (10) der Brennkraftmaschine (1), bei dem eine der Belastung (N _E, P_BA) der Brennkraftmaschine (1) entsprechende Basiskraftstoffmenge (Ti) bestimmt wird, bei dem eine dem Druck (P _EX) in der Abgasleitung (10) der Brennkraftmaschine (1) entsprechende Korrekturbrennstoffmenge (Ti _EX) bestimmt wird, bei dem der Brennkraftmaschine (1) eine durch die Basiskraftstoffmenge (Ti) und die Korrekturkraftstoffmenge (Ti _EX) bestimmte Kraftstoffmenge (T _OUT) zugeführt wird, wobei die Korrekturkraftstoffmenge (Ti _EX) als Funktion des Drucks (P _EX) in der Abgasleitung (10) der Brennkraftmaschine (1) und eines der Belastung (N _E, P_BA) der Brennkraftmaschine (1) entsprechenden Druckes bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkraftstoffmenge (Ti _EX) als Funktion der Differenz (P _EX - P_EXS) zwischen dem Druck (P _EX) in der Abgasleitung (10) und der Belastung der Brennkraftmaschine (1) entsprechenden Bezugsdruck (P _EXS) bestimmt wird und daß Korrekturkraftstoffmenge (Ti _EX) als Funktion eines Produkts (C _EX, (P_EX - P_EXS)) aus der Differenz (P _EX - P_EXS) und einem von der Drehzahl (Ne) der Brennkraftmaschine (1) abhängigen Korrektur-Koeffizienten (C _EX) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung (N _E, P_BA) der Brennkraftmaschine (1) durch Messung des absoluten Drucks (P _BA) in einer Ansaugleitung (2) der Brennkraftmaschine (1) stromabwärts einer Drossel (3) und/oder durch Messung der Drehzahl (Ne) der Brennkraftmaschine (1) bestimmt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Brennkraftmaschine (1) zugeführte Kraftstoffmenge (T _OUT) der Formel T _OUT = (Ti - Ti _EX) · K₁ + K₂genügt, in der
Ti die Basiskraftstoffmenge
Ti _EX die Korrekturkraftstoffmenge
K₁ einen vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) abhängigen ersten Korrekturkoeffizienten
K₂ einen vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) abhängigen zweiten Korrekturkoeffizienten
bedeutet.