DE3633671A1

DE3633671A1 - Method of fuel injection

Info

Publication number: DE3633671A1
Application number: DE19863633671
Authority: DE
Inventors: Thomas Hannewald
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1988-04-14
Also published as: JPS63100245A

Abstract

In a method for the injection of fuel in spark-ignition engines, the injection quantity being controlled by means of a lambda probe in the exhaust port, the output signal of the exhaust probe is sequentially analysed and the value of the output signal occurring during the respective time span is used to control the injection quantity of the particular injection valve which is assigned to that cylinder whose exhaust gases give rise to the output signal in the respective time span. At the same time, a mean injection quantity can be obtained by analysing an output signal in each case averaged over at least one working cycle of the spark-ignition engine and correction values determined by analysing the values of the output signal occurring in the individual time spans and these correction values superimposed on the value for the respective mean injection quantity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kraftstoff einspritzung bei Otto-Motoren, wobei mit Hilfe einer Lambdasonde im Abgaskanal die Regelung der Einspritz menge erfolgt.The invention relates to a method for fuel injection in Otto engines, with the help of a Lambda probe in the exhaust duct regulating the injection quantity done.

Bei bekannten Einspritzsystemen für Otto-Motoren, bei denen jeweils pro Zylinder ein Einspritzventil vorgesehen ist, wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Kraftstoffzumessung auf die Zylinder dadurch erreicht, daß bei der Fertigung der Ein spritzventile ein sehr hoher Aufwand getrieben wird, damit die Toleranzen der Ventile sehr eng gehalten werden. Eine gleichmäßige Kraftstoffzumessung auf die einzelnen Zylinder ist jedoch für niedrige Ab gas- und Verbrauchswerte wichtig.In known injection systems for Otto engines, with one injector per cylinder is provided is as uniform as possible Distribution of the fuel metering to the cylinders thereby achieved that in the manufacture of the A injection valves a very high effort is driven, thus the tolerances of the valves are kept very tight will. Uniform fuel metering on however, the individual cylinder is for low ab important gas and consumption values.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver fahren zur Kraftstoffeinspritzung bei Otto-Motoren anzugeben, bei welchem trotz Abweichungen der einzel nen Einspritzventile untereinander eine möglichst gleichmäßige Kraftstoffzumessung auf die einzelnen Zylinder erfolgt.The object of the present invention is a Ver drive for fuel injection in Otto engines to indicate at which, despite deviations, the individual NEN injectors as possible uniform fuel metering to the individual Cylinder.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, daß das Ausgangssignal der Abgassonde se quentiell ausgewertet wird und der während jeweils eines Zeitabschnitts auftretende Wert des Ausgangs signals zur Regelung der Einspritzmenge desjenigen Einspritzventils herangezogen wird, das demjenigen Zylinder zugeordnet ist, dessen Abgase das Ausgangs signal im jeweiligen Zeitabschnitt verursachen.The method according to the invention is thereby characterized records that the output signal of the exhaust gas probe se is evaluated quantitatively and during each value of the output occurring in a period signals for controlling the injection quantity of that Injector is used, the one Cylinder is assigned, the exhaust gases of which the output cause signal in the respective time period.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die sehr kur zen Ansprechzeiten moderner Lambdasonden ein Erken nen der Unterschiede in der Gemisch-Zusammensetzung der einzelnen Zylinder ermöglichen. Durch das erfin dungsgemäße Verfahren ist eine Verbilligung der Ein spritzventile möglich bei gleichzeitiger Gewährlei stung guter Abgas- und Verbrauchswerte.It turned out that the very short response times of modern lambda probes is a fact the differences in the mixture composition of the individual cylinders. By inventing The method according to the invention is a cheaper one spray valves possible with simultaneous warranty good exhaust and consumption values.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine mittlere Einspritzmenge durch Auswertung eines über jeweils mindestens einen Arbeitszyklus des Otto-Motors gemittelten Ausgangs signals gewonnen wird und daß durch Auswertung der in den einzelnen Zeitabschnitten auftretenden Werte des Ausgangssignals Korrekturwerte für die Einspritz mengen der einzelnen Einspritzventile ermittelt und dem Wert der jeweiligen mittleren Einspritzmenge überlagert werden.A further development of the method according to the invention is that an average injection quantity by evaluating one over at least one Work cycle of the Otto engine averaged output signals is obtained and that by evaluating the values occurring in the individual time periods of the output signal correction values for the injection quantities of the individual injection valves determined and the value of the respective average injection quantity be overlaid.

Diese Weiterbildung berücksichtigt in vorteilhafter Weise, daß bei den modernen Regelsystemen für die Kraftstoffeinspritzung bei Otto-Motoren mehrere Meß größen zur Ermittlung der optimalen Einspritzmenge verarbeitet werden. So werden beispielsweise bei be kannten Regelsystemen primär die angesaugte Luftmas se aber auch die Temperatur des Motors, die Gaspe dal- oder die Drosselklappenstellung (zur Beschleuni gungsanreicherung und zur Schubabschaltung) und wie eingangs erwähnt das Ausgangssignal der Abgassonde verwertet.This training takes into account in an advantageous manner Way that in modern control systems for Fuel injection in Otto engines several measurement sizes for determining the optimal injection quantity are processed. For example, be knew control systems primarily the sucked in air mass but also the temperature of the engine, the gaspe dal or the throttle valve position (for acceler enrichment and fuel cut-off) and how mentioned at the beginning the output signal of the exhaust gas probe recycled.

Zur Einsparung von Rechenzeit ist es daher vorteil haft, wenn gemäß dieser Weiterbildung in vergleich bar langen Zeiträumen von beispielsweise mehreren Kurbelwellenumdrehungen ein Wert für die Einspritz menge bzw. die Öffnungszeit der Einspritzventile errechnet wird und dem Steuersignal, welches dem jeweiligen Einspritzventil zugeführt wird, ein indi vidueller Korrekturwert überlagert wird.It is therefore advantageous to save computing time imprisoned if according to this training in comparison bar long periods of, for example, several Crankshaft revolutions a value for the injection quantity or the opening time of the injection valves is calculated and the control signal which the each injector is supplied, an indi visual correction value is superimposed.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Korrekturwerte ermittelt werden, wenn dafür günstige Betriebsbedingungen vorliegen, daß die Korrekturwerte gespeichert werden und daß zur Regelung der Einspritzmenge der jeweils über minde stens einen Arbeitszyklus gemittelte Wert des Aus gangssignals und die gespeicherten Korrekturwerte verwendet werden.Another development of the invention is included therein see that the correction values are determined when there are favorable operating conditions that the correction values are stored and that for Regulation of the injection quantity of each over min at least one duty cycle averaged value of the off output signal and the stored correction values be used.

Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß die Korrek turwerte möglichst genau ermittelt werden können. Sie können dann gemessen und gespeichert werden, wenn beispielsweise infolge niedriger Drehzahlen eine einwandfreie Zuordnung zwischen den Signalen der Abgassonde und dem jeweiligen Zylinder möglich ist.This training has the advantage that the correction can be determined as accurately as possible. They can then be measured and saved, if, for example, due to low speeds a correct assignment between the signals the exhaust gas probe and the respective cylinder is.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend be schrieben. Es zeigt:The invention allows numerous embodiments. One of them is shown schematically in the drawing shown several figures and below be wrote. It shows:

Fig. 1 eine Darstellung eines Kraftstoffeinspritz systems an einem Vier-Zylinder-Motor, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens geeignet ist, Fig. 1 is a representation of a fuel injection system of a four-cylinder engine that is suitable for performing the driving Ver according to the invention,

Fig. 2 das Zeitdiagramm der Abgassonde eines Vier- Zylinder-Motors mit von Zylinder zu Zylinder abweichenden Luft/Kraftstoffverhältnissen und Fig. 2 shows the timing diagram of the exhaust gas probe of a four-cylinder engine with different air / fuel ratios from cylinder to cylinder and

Fig. 3 zeigt Diagramme der den Einspritzventilen des Vier-Zylinder-Motors zugeführten Steuerspan nungen. Fig. 3 shows diagrams of the control voltages supplied to the injection valves of the four-cylinder engine.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Kraft stoffeinspritzsystemen ist jedem Zylinder des Motors 13 ein Einspritzventil 21, 22, 23, 24 zugeordnet. Die Einspritzventile sind Teile eines Kraftstoff kreislaufes, der in an sich bekannter Weise aus einem Tank 1, einer elektrischen Kraftstoffpumpe 2, einem Kraftstoffilter 3 und einem Druckregler 8 be steht, von dem über eine Leitung 15 der überschüssi ge Kraftstoff in den Tank 1 zurück befördert wird.In the fuel injection systems shown schematically in Fig. 1, an injection valve 21 , 22 , 23 , 24 is assigned to each cylinder of the engine 13 . The injectors are parts of a fuel circuit which, in a manner known per se, consists of a tank 1 , an electric fuel pump 2 , a fuel filter 3 and a pressure regulator 8 , from which the excess fuel is conveyed back into the tank 1 via a line 15 becomes.

Die Verbrennungsluft erhält der Motor 13 von einem nicht dargestellten Luftfilter über einen Luftmassen messer 6, eine Drosselklappe 5 und den Ansaugkanal 9. In einem Bypass zur Drosselklappe 5 befindet sich das Stellglied 4 eines Leerlaufreglers. The combustion air is received by the engine 13 from an air filter (not shown) via an air mass meter 6 , a throttle valve 5 and the intake duct 9 . The actuator 4 of an idle controller is located in a bypass to the throttle valve 5 .

Im Abgaskanal 14 des Motors 13 ist eine Abgassonde 11 angeordnet, deren elektrisches Ausgangssignal in an sich bekannter Weise vom Sauerstoffanteil der Abgase abhängt. Die Temperatur des Motors 13 wird von einem Temperatursensor 10 gemessen.An exhaust gas probe 11 is arranged in the exhaust gas duct 14 of the engine 13 , the electrical output signal of which, in a manner known per se, depends on the oxygen content of the exhaust gases. The temperature of the motor 13 is measured by a temperature sensor 10 .

Die Drosselklappenstellung, insbesondere die Leer laufstellung wird von einem Geber 7 zusätzlich zu den Signalen der bereits aufgeführten Sensoren dem Steuergerät 12 zugeführt. Derartige Steuergeräte sind an sich bekannt und brauchen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert zu werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch bei dem Steuergerät 12 jeweils für ein Einspritzventil 21 bis 24 eine getrennte Endstufe vorgesehen, über welche den einzelnen Ein spritzventilen miteinander unabhängige Steuersignale zugeführt werden können.The throttle valve position, in particular the idle position, is supplied to the control unit 12 by a transmitter 7 in addition to the signals from the sensors already listed. Such control devices are known per se and do not need to be explained in connection with the present invention. To carry out the method according to the invention, however, a separate output stage is provided in the control unit 12 for an injection valve 21 to 24 , via which the individual injection valves can be supplied with independent control signals.

Fig. 2 stellt den Verlauf der Ausgangsspannung Ua der Abgassonde während zweier Umdrehungen der Kurbel welle des Motors 13 (Fig. 1) dar. Der Mittelwert der Zylinder 1 bis 4 ist durch eine durchgezogene waag rechte Linie gekennzeichnet. Die parallelen gestri chelten Linien stellen ein Toleranzband dar, in dem Abweichungen sich nur unwesentlich auf die Abgas- und Verbrauchswerte des Motors auswirken. Abweichun gen nach oben bedeuten, daß das jeweilige Ventil zuviel Kraftstoff einspritzt, während Abweichungen nach unten eine zu geringe Kraftstoffmenge bedeuten. Fig. 2 shows the course of the output voltage Ua of the exhaust gas probe during two revolutions of the crankshaft of the engine 13 ( Fig. 1). The mean value of the cylinders 1 to 4 is characterized by a solid horizontal line on the right. The parallel dashed lines represent a tolerance band in which deviations have only an insignificant effect on the exhaust gas and consumption values of the engine. Deviations upwards mean that the respective valve injects too much fuel, while deviations downwards mean too little fuel.

In dem Steuergerät 12 (Fig. 1) wird nun für jeden der jeweils einem Zylinder entsprechenden Abschnitte ermittelt, in wieweit die Ausgangsspannung der Lamb dasonde vom Mittelwert abweicht. Dabei wird die Lauf zeit des Abgases von der Einspritzung bis zum Errei chen der Abgassonde und die Umdrehungszahl des Mo tors sowie der Einspritzzeitpunkt des jeweiligen Zylinders berücksichtigt, um eine richtige Zuordnung des Kurvenabschnitts zum Einspritzventil zu erhal ten.In the control device 12 ( FIG. 1), the extent to which the output voltage of the lambda probe deviates from the mean value is now determined for each of the sections corresponding to one cylinder. The running time of the exhaust gas from injection to reaching the exhaust gas probe and the number of revolutions of the engine and the injection timing of the respective cylinder are taken into account in order to obtain a correct assignment of the curve section to the injection valve.

Eine derartige Messung wird zweckmäßigerweise bei günstigen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei einer niedrigen Drehzahl, welche innerhalb einer vor gegebenen Zeit konstant ist, vorgenommen. Die ermit telten Korrekturwerte werden dann abgespeichert und können während der an sich in bekannter Weise arbei tenden Einspritzregelung den jeweils aufgrund der Luftmasse, des Mittelwertes des Ausgangssignals und anderer Kriterien ermittelten Einspritzmengen über lagert werden. Sobald wieder für die Messung der ein zelnen Abschnitte des Ausgangssignals der Abgassonde günstige Bedingungen vorliegen, werden wiederum Korrekturwerte gebildet und abgespeichert. Sofern zwischenzeitlich Änderungen eingetreten sind, bei spielsweise durch verschiedene Abnützungserscheinun gen der Einspritzventile oder durch Austausch eines oder mehrerer schadhaften Ventile, werden diese Korrekturwerte anders als die zuvor abgespeicherten sein. Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfah ren das Regelsystem automatisch an Änderungen der Einspritzventile angepaßt.Such a measurement is useful for favorable operating conditions, for example at a low speed, which is within a given time is made. The mitit Any correction values are then saved and can work in a manner known per se tendency injection control due to the Air mass, the mean value of the output signal and other criteria determined injection quantities over be stored. Once again for measuring the one individual sections of the output signal of the exhaust gas probe favorable conditions are available Correction values formed and saved. Provided changes have occurred in the meantime, at for example, by various signs of wear injector or by replacing one or more defective valves, they become Correction values different from those previously saved be. Thus, the procedure according to the invention the control system automatically changes to the Injectors adapted.

Fig. 3 zeigt die den Einspritzventilen 21 bis 24 zu geführten Steuersignale als Funktion der Zeit, wobei die Winkelstellungen der Kurbelwelle angedeutet sind. Durch die Berücksichtigung der Korrekturwerte ist die Breite der in Fig. 3 dargestellten Impulse verschieden groß, sofern nicht die Ventile innerhalb eines engen Toleranzbandes liegen. Fig. 3 shows the injection valves 21 to 24 to run control signals as a function of time, the angular positions of the crankshaft are indicated. By taking the correction values into account, the width of the pulses shown in FIG. 3 is of different sizes unless the valves are within a narrow tolerance band.

Claims

1. Method for fuel injection at Otto-Mo gates, with the aid of a lambda sensor in the Abgaska channel the control of the injection quantity takes place, characterized in that the output signal of the exhaust gas de is evaluated sequentially and the value of the output signal occurring during a period of time for controlling the Injection quantity of that injection valve is used, which is assigned to the cylinder whose exhaust gases cause the output signal in the respective time period.

2. The method according to claim 1, characterized in net that an average injection quantity by Auswer processing of at least one work cycle each Output signal averaged from the Otto engine is obtained and that by evaluating the in the values of the individual periods Output signal correction values for the injection menu determined against the individual injectors and the Overload the value of the respective average injection quantity be tied.

3. The method according to claim 2, characterized in net that the correction values are determined if there are favorable operating conditions that the correction values are stored and that for Regulation of the injection quantity of each over min at least one duty cycle averaged value of the off output signal and the stored correction values be used.