DE3628962A1

DE3628962A1 - Kraftstoffzumesseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit fremdzuendung

Info

Publication number: DE3628962A1
Application number: DE19863628962
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Cornelius
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-08-26
Filing date: 1986-08-26
Publication date: 1988-03-10
Also published as: WO1988001686A1; KR880701821A

Description

Stand der Technik

Bei Brennkraftmaschinen, die mit einem Einspritzsystem zur Kraft stoffzumessung ausgerüstet sind, wird die einzuspritzende Kraft stoffmenge im wesentlichen aus dem Quotienten der angesaugten Luft masse und der Drehzahl gebildet. Die Luftmasse wird dabei im Luftan saugrohr gemessen, und nicht direkt vor den Einlaßkrümmern des Zylin ders. Bei Saugrohrvolumen/Hubraum-Verhältnissen größer als zwei er gibt sich dabei häufig ein instabiler Leerlauf, der darauf zurückzu führen ist, daß die Luftmasse, die zur Bestimmung der einzusprit zenden Kraftstoffmenge dient, nicht der im Ansaugtakt tatsächlich zur Verfügung stehenden Luftmasse entspricht. Die Ursache hierfür liegt darin, daß die Luft eine endliche Zeit braucht, den Abstand zwischen Luftmassensensor und Einlaßventil zurückzulegen. Dieser Laufzeit effekt wirkt sich besonders im Leerlauf stark aus, da aufgrund der geringen angesaugten Luftmasse die Strömungsgeschwindigkeit klein ist.

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Gewinnung von Signalen für das Steuergerät einer elektronischen Kraftstoffeinspritzung. Aus der DE-OS 24 55 482 ist eine Anordnung bekannt, bei der die analogen Signale des Maschinendrehzahlsensors und der Luftmeßeinrichtung einer Glättungseinrichtung mit Tiefpaß-Charakter zugeführt werden, um die in den analogen Spannungssignalen infolge bedienungsfremder Einflüsse etwa auftretenden Wechselspannungsanteile zu dämpfen und zu glätten.

Die genannte Anordnung, die vor allem zur Dämpfung und Glättung von Wechselspannungsanteilen auf analogen Sensorsignalen dient, ist nicht in der Lage, größere Phasenverschiebungen bei Signalen dämpfungsfrei zu bewerkstelligen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die durch endliche Laufzeiten der Luft im Ansaugrohr entstehende Phasenverschiebung auszugleichen und deren Einfluß auf den Leerlauf der Brennkraftmaschine entgegenzuwirken.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffzumeßeinrichtung mit den kennzeich nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Stand der Tech nik den Vorteil, laufzeitbedingte Phasenverschiebungen nahezu belie biger Größe auszugleichen, ohne daß das Nutzsignal gedämpft wird, wo durch z.B. die Störanfälligkeit erhöht wird.

Bei den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen handelt es sich um vorteilhafte, teils einfachere Weiterbildungen der im Hauptan spruch angegebenen Kraftstoffzumeßeinrichtung.

Durch die im Nebenanspruch aufgeführten Maßnahmen wird die Möglich keit geboten, die erfindungsgemäße Einrichtung auch in bereits be stehenden Steuergeräten zu verwenden.

Zeichnung

Fig. 1 verdeutlicht schematisch den die Laufzeit der Luft verursa chenden Weg zwischen Luftmengen/Massen-Sensor im Ansaugrohr und dem Ansaugkrümmer, Fig. 2 zeigt das vom Luftmassensensor erzeugte Signal und ein der am Ansaugkrümmer vorhandenen Luftmasse entsprechendes Signal, Fig. 3 zeigt die für die Kompensation der Laufzeiteffekte erforderlichen Vorrichtungen im Steuergerät sowie einige mit dem Steuergerät verbundene Sensoren, Fig. 4 zeigt ein Ausführungs beispiel des Phasenschiebers mit Hilfe von Tiefpässen unterschied licher Anstiegszeit, Fig. 5 behandelt die Möglichkeit, Laufzeit effekte bei bereits vorhandenen Steuergeräten zu kompensieren.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist mit 10 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, mit 11 ein Ansaugkrümmer, durch den die durch das Ansaugrohr 14 angesaugte Luftmasse den Einlaßventilen der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Mit 12 wird ein Luftmassen/Mengen-Sensor bezeichnet. Im folgenden wird der Einfachheit halber nur noch der Begriff Luftmasse benutzt, auch stellvertretend für Luftmenge. Es ist allgemein bekannt, auf welche Weise aus einem Luftmengensignal das entsprechende Luftmas sensignal gewonnen wird.

Mit 13 ist der Weg bezeichnet, den die Luft zurücklegen muß, bevor sie vom Sensor 12 zum Ansaugkrümmer 11 gelangt. Die dazu erforder liche Laufzeit bewirkt eine Phasenverschiebung zwischen dem Signal des Sensors 12 und der tatsächlich am Ansaugkrümmer vorhandenen Luft masse. Diese Phasenverschiebung ist umso größer, je niedriger die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.

In Fig. 2 ist die Luftmasse Q_L über der Zeit t aufgetragen. 20 kennzeichnet das vom Luftmassensensor 12 abgegebene Luftmassensignal, während 21 ein dazu um die Zeit t _V (22) verschobenes Signal wieder gibt, welches der am Ansaugkrümmer vorhandenen Luftmasse entspricht. Da die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge Q _K aus dem Quotienten von Luftmasse und Drehzahl ermittelt wird, kann es durch aus vorkommen, daß aufgrund der zeitlichen Verzögerung einer großen Luftmasse eine kleine Kraftstoffmasse zugeordnet wird, so daß sich ein nicht mehr zündfähiges Gemisch einstellt. Das führt infolge von Drehmomentsprüngen zu einem sehr unruhigen Lauf der Maschine.

Eine Kompensation der Laufzeiteffekte ist mit Hilfe der Anordnung nach Fig. 3 möglich. Mit 30 ist ein Teil der in einem elektronischen Steuergerät realisierten Funktionen bezeichnet. In 31 wird aus dem Signal des Drehzahlgebers 34 das Signal 1/n gebildet. 32 kennzeichnet einen Phasenschieber, 33 eine Multiplikationsstufe und 35 den Luft massensensor. Die Sensoren 36 für die Maschinentemperatur und 37 für die Temperatur der angesaugten Luftmasse stehen stellvertretend für andere mögliche Sensoren. Mit 38 und 38 a sind Ausgangsleitungen der Multiplikationsstufe 33 gekennzeichnet, mit 39 die Ausgangsleitung des Phasenschiebers.

Die beschriebene Einrichtung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Dem Steuergerät 30 werden die Signale der Sensoren 34, 35, 36 und 37 zugeführt. Die Kompensation der Laufzeiteffekte betrifft in erster Linie das Luftmassensignal 35, kann aber auch auf das Drehzahlsignal angewandt werden.

Aus diesem Grunde bleibt die Verarbeitung der anderen Sensorsignale (36, 37) im folgenden außer Betracht. In der Einrichtung 31 wird aus dem Drehzahlsignal der Kehrwert gebildet. Das Luftmassensignal wird dem an sich bekannten Phasenschieber 32 zugeführt, der eine von der angesaugten Luftmasse abhängige Verzögerung dieses Signales bewirkt. Über die Leitung 39 gelangt das Ausgangssignal des Phasenschiebers auf die Multiplizierstufe 33, in der es mit dem Kehrwert des der Drehzahl entsprechenden Signales multipliziert wird. An der Leitung 38 steht ein Kraftstoffmengensignal zur Verfügung, mit dem eine Kraftstoffzumeßeinrichtung anzusteuern ist. Im Falle intermittierend arbeitender Kraftstoffeinspritzung ist auch ein Ausgangssignal in Form einer Einspritzdauer denkbar (Leitung 38 a).

Die hier anhand von einzelnen Blöcken dargestellte und beschriebene Funktionsweise der Laufzeitkompensation ist selbstverständlich nicht auf Steuergeräte mit analoger Signalverarbeitung beschränkt, sondern steht auch stellvertretend für jede digital arbeitende Version einer solchen Einrichtung.

In Fig. 4 gelangt über die Leitung 35 das vom Luftmassensensor 12 ermittelte Luftmassensignal auf eine Schwellwertstufe 43 und einen Schalter 44. Mit Hilfe des Schalters wird dieses Signal einmal auf einen Tiefpaß 41, das andere mal einen Tiefpaß 42 geschaltet. Schal ter 45 verbindet über die Leitung 39 das Ausgangssignal der Tiefpässe mit einem Multiplizierer 33, dessen Ausgangssignal einer Modulator stufe 46 zugeführt wird. An deren Ausgang steht eine einer Kraft stoffmenge entsprechende Einspritzdauer zur Verfügung. Die Schwell wertstufe 43 bringt die Schalter 44 und 45 bei einem Luftmassenfluß kleiner als beispielsweise 32 kg pro Stunde in eine solche Stellung, daß das Luftmassensignal den Tiefpaß 42, der beispielsweise eine An stiegszeit von 200 ms hat, zugeführt wird. Dieser Fall entspricht in etwa dem Leerlauf, bei dem große Störungen durch Laufzeiteffekte aus zugleichen sind. Bei höheren Drehzahlen und einem Luftmassenfluß größer als 32 kg pro Stunde wird auf den Tiefpaß 41 umgeschaltet, der z.B. eine Anstiegszeit kleiner als 5 ms aufweist.

In der Multiplizierstufe 33 wird das phasenverschobene Luftmassen signal mit dem Kehrwert 1/n des Drehzahlsignales multipliziert, wor aus sich ein Kraftstoffmengensignal ergibt. Bei intermittierend ar beitender Kraftstoffzufuhr wird dieses Signal dem Modulator 46 zuge führt, der es z.B. in eine pulslängenmodulierte Einspritzdauer umwan delt. Mit dem Ausgangssignal des Modulators 46 wird dann eine nicht näher bezeichnete Endstufe angesteuert, die den Strom zum Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (Magnetventile) liefert.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 handelt es sich um eine mit einfachen Mitteln hergestellte Realisierung eines vom Luftmassenfluß abhängigen Phasenschiebers.

In Fig. 5 gelangt über eine Leitung 51 eine aus den Signalen Dreh zahl und angesaugte Luftmasse ermittelte erste Einspritzdauer auf eine Multiplizierstufe 52. Dieses Signal, das unter Umständen mit störenden Laufzeiteffekten behaftet ist, wird durch Multiplikation mit der Drehzahl n in das ursprüngliche Luftmassensignal zurückver wandelt. Dieses Signal wird zur Kompensation der Laufzeiteffekte einem Phasenschieber 50 zugeführt. Durch Multiplikation des Ausgangs signales des Phasenschiebers mit 1/n in der Multiplizierstufe 53 wird eine zweite Einspritzdauer 54 ermittelt, die dann, wie bereits oben erwähnt weiterverarbeitet wird.

Für die Realisation des Phasenschiebers 32 nach Fig. 3 sei auf die jedem Fachmann bekannte Literatur zum Thema "Allpässe" verwiesen.

Darüber hinaus ist denkbar, das verzögerte Luftmassensignal auch für die Steuerung des Zündwinkels heranzuziehen.

Claims

1. Kraftstoffzumeßeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Fremd zündung, mit Sensoren für die Betriebskenngrößen Maschinendrehzahl (n) und angesaugte Luftmenge/Masse (QL 1) sowie Sensoren für weitere Betriebskenngrößen, mit einer die Signale der Sensoren verarbeitenden elektronischen Steuereinrichtung zur Bestimmung der der Brennkraft maschine zuzuführenden Kraftstoffmenge (QK), ferner mit Mitteln, der Brennkraftmaschine die von der Steuereinrichtung ermittelte Kraft stoffmenge zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Luft masse/Menge proportionales Signal zeitlich verzögert wird und die Kraftstoffmenge (QK) aus dem zeitlich verzögerten Signal bestimmt wird.

2. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Größe der zeitlichen Verzögerung zwischen den Signalen des Luftmassenmessers und dem Ausgangssignal der Verzöge rungseinrichtung von der angesaugten Luftmasse abhängt.

3. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung Tiefpaßcharak ter hat.

4. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß ein Schwellwert für den Luftmassenfluß existiert, oberhalb dessen die Verzögerungseinrichtung aus einem Tiefpass mit einer An stiegszeit kleiner als 5 ms, unterhalb dessen sie jedoch aus einem solchen mit einer Anstiegszeit von mindestens 200 ms besteht.

5. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall intermittierender Kraft stoffzufuhr aus dem Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung und dem Drehzahlsignal eine Einspritzzeit bestimmt wird.

6. Kraftstoffzumeßeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Fremd zündung, mit Sensoren für die Betriebskenngrößen Maschinendrehzahl (n) und angesaugte Luftmenge/Masse (QL 1) sowie Sensoren für weitere Betriebskenngrößen, mit einer aus den Signalen der Luftmenge/Masse und der Drehzahl eine Einspritzdauer berechnenden Steuereinrichtung, ferner mit wenigstens einer intermittierend arbeitenden Einspritzdüse zur Zufuhr von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine, dadurch gekenn zeichnet, daß in einem ersten Schritt das Produkt aus der berechneten Einspritzdauer und der Drehzahl gebildet wird, daß das so gewonnene Signal einer Verzögerungseinrichtung zugeführt wird, deren Ausgangs signal durch Multiplikation mit dem Kehrwert der Drehzahl eine zweite Einspritzdauer bilden. 7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Verzögerungs einrichtung zur Steuerung des Zündwinkels herangezogen wird. 8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeiten in einem wenigstens zweidimensionalen Kennfeld abgespeichert sind.