DE3705586C2 - Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzumeßeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Bei Kraftfahrzeugen tritt im Leerlauf des öfteren im unteren Dreh­ zahlbereich ein niederfrequentes Schwingen des gesamten Fahrzeugs auf. Dieses Schwingen wird dadurch verursacht, daß die in jedem ein­ zelnen Zylinder pro Arbeitstakt erzeugte mechanische Energie Abwei­ chungen von der über eine Nockenwellenperiode gemittelten mechani­ schen Energie pro Zylinder und Arbeitstakt aufweist, hervorgerufen z. B. durch zylinderbezogene Zumeßfehler oder/und unterschiedliche Zylinderwirkungsgrade.

Dadurch entstehen Drehmomentschwankungen mit einer der Nockenwellen­ periode entsprechenden Grundwelle, die über die Motoraufhängung das gesamte Fahrzeug zu Schwingungen um die Längsachse anregen.

Dieser "Schütteln" genannte Effekt tritt in der Praxis meist mit Nockenwellenfrequenz auf.

Aus der DE-OS 33 36 028 ist eine Einrichtung bekannt, die dem an Kraftfahrzeugen beobachteten Schütteln entgegenwirken soll. Dazu wird zunächst aus einem auf der Kurbelwelle angebrachten Segmentrad ein Signal abgeleitet, aus dem der auf den Zylinder der Brennkraft­ maschine bezogene Kraftstoffmengenzumeßfehler ermittelt werden kann. Durch gezielte Beeinflussung der den Zylindern zuzuführenden Kraft­ stoffmenge soll das Schütteln vermindert werden. Die Kraftstoffmen­ gen, die den einzelnen Zylindern zugeführt werden, werden an einen gemeinsamen Mittelwert angeglichen. Die dazu erforderlichen Korrek­ tursignale müssen mittelwertfrei sein. Mittelwertfreie Korrektur­ signale stellen sicher, daß die Korrektureinrichtung die Grundmen­ genregelung nicht beeinflußt. Da die Kraftstoffzufuhr zu jedem ein­ zelnen Zylinder korrigiert wird, ist die bekannte Einrichtung auf­ wendig und kostspielig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung bereitzustellen, mit der dem Schütteln auf einfachere und billigere Weise abgeholfen wer­ den kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung mit der Merkmalskombination des Hauptanspruches.

Vorteile der Erfindung

Die im folgenden beschriebene elektronisch gesteuerte Kraftstoff­ zumeßeinrichtung für eine Brennkraftmaschine hat gegenüber dem ge­ nannten Stand der Technik den Vorteil, daß die Kraftstoffzumessung zu den einzelnen Zylindern nicht für jeden einzelnen Zylinder, son­ dern global für alle Zylinder korrigiert wird. Die Wahl geeigneter Korrektursignale garantiert deren Mittelwertfreiheit. Bei richtiger Phase und Amplitude des Korrektursignales, die gegebenenfalls ite­ rativ ermittelt werden müssen, läßt sich dem Schütteln entgegen­ wirken.

Zeichnung

Die nachfolgende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung. In der nachfolgenden Beschreibung wird dieses Ausführungsbei­ spiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 gibt die den einzelnen Zylin­ dern zugeführte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Zeit wieder, in Fig. 3 ist ein Korrektursignal dargestellt, Fig. 4 zeigt die korrigierte Kraftstoffmenge abhängig von der Zeit.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist mit 10 eine Kurbel- oder Nockenwelle bezeichnet, mit 11 einer von mehreren auf der Kurbelwelle angebrachten Zähnen. Mit 12 sind zwei dicht hintereinander stehende Zähne bezeichnet. 13 kennzeichnet einen Sensor zur Erfassung eines Drehzahl- oder Lauf­ ruhesignals, der mit einem Block 14 verbunden ist. Das Ausgangs­ signal des Blockes 14 wird einerseits einem Block 15, andererseits einem Block 18 zugeführt. Das Ausgangssignal des Blockes 18 steht mit einem Block 19 in Verbindung, dessen Ausgangssignal einem Gene­ rator 20 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Blockes 15 wird einem Kennfeld 16 und über die Leitung 23 ebenfalls dem Generator 20 zugeführt. Das Generatorsignal wird auf den Block 21 gegeben. Ein mit 22 gekennzeichneter Block steht über 25 mit dem Block 19 und über 24 mit dem Block 21 in Verbindung. Mit 17 sind weitere Einfluß­ größen gekennzeichnet, die im Kennfeld 16 mit berücksichtigt werden. Im Summenpunkt 26 kommen die Signale des Kennfeldes 16 und des Bloc­ kes 21 zusammen und bilden zusammen ein korrigiertes Kraftstoffmen­ gensignal, das dem Stellwerk 27 zugeführt wird. Das Stellwerk 27 be­ einflußt die Kraftstoffpumpe 28, die über 29 den einzelnen Brenn­ räumen der Brennkraftmaschine den Kraftstoff zuführt.

Die Wirkungsweise der dem Blockschaltbild nach Fig. 1 entsprechende Einrichtung wird anhand der Fig. 2, 3 und 4 näher erläutert. Bei Drehung der Kurbelwelle 10 erzeugen die mit 11 oder 12 gekennzeich­ neten Zähne auf der Kurbelwelle im Sensor 13 Impulse. Die mit 14 gekennzeichnete Einrichtung dient dazu, die Zeit zwischen jeweils zwei Impulsen zu erfassen. Abhängig von der den einzelnen Zylindern zugeführten Kraftstoffmengen schwankt die zwischen den einzelnen Im­ pulsen verstreichende Zeit. Aus diesen Zeiten wird im Block 15 ein Drehzahlsignal abgeleitet. Im Block 18, dem ebenfalls das Signal des Blockes 14 zugeführt wird, wird ein Laufunruhesignal gebildet. Die Ermittlung des Laufunruhesignales ist aus der DE-OS 33 86 028 be­ kannt und wird hier nicht näher erläutert. Aus dem Laufunruhesignal kann ein äquivalenter Kraftstoffzumeßfehler pro Arbeitstakt und Zy­ linder abgeleitet werden. Fig. 2 zeigt beispielhaft den Einspritz­ mengenverlauf für eine Vierzylindermaschine.

Mit 40 ist der Zylinder gekennzeichnet, dem die größte Kraftstoff­ menge zugeführt wurde. Diesem mit 40 gekennzeichneten Kraftstoff­ mengenwert kommt besondere Bedeutung zu. Die in Fig. 1 mit 19 ge­ kennzeichnete Stufe hat die Aufgabe, die Phase des mit 20 gekenn­ zeichneten Generators so zu beeinflussen, daß das Generatorsignal dann seinen Minimalwert annimmt, wenn das Kraftstoffmengensignal seinen Maximalwert hat. Die Frequenz des Generators 20, der entweder ein Sinus-, ein Dreieck- oder Rechtecksignal abgibt, wird über 23 von der Drehzahl n beeinflußt. Da das Schütteln des Kraftfahrzeuges von der Nockenwellenfrequenz angeregt wird und das Kraftfahrzeug mit Nockenwellenfrequenz schüttelt, soll der Generator ein Signal mit Nockenwellenfrequenz abgeben. Aus der Drehzahl n und anderen Ein­ flußgrößen, wie z. B. der Fahrpedalstellung, der Außenlufttemperatur und des Luftdruckes wird im Kennfeld 16 ein Kraftstoffmengensignal Q_K erzeugt. Dieses Kraftstoffmengensignal wird dem Summenpunkt 26 zugeführt. Gleichzeitig wird dem Summenpunkt 26 über einen Ver­ stärker 21 das Generatorsignal des Generators 20 zugeführt. Am Aus­ gang des Summenpunktes erscheint die Überlagerung von Q_K und dem Korrektursignal. Mit diesem Signal wird das Stellwerk 27 ange­ steuert, welches die Kraftstoffmenge für die Pumpe 28 bereitstellt. Mit 22 ist eine Einrichtung gekennzeichnet, die abhängig von der Drehzahl und vom Laufruhesignal dazu dient, die Laufunruhe so gering wie möglich zu machen. Die Einrichtung 22 dient mit anderen Worten dazu, eine Phasensuchstrategie auszuführen, deren Wirkungsweise im folgenden behandelt wird. In Kraftfahrzeugen, die mit einen mikro­ prozessorgesteuerten Steuergerät ausgestattet sind, wird die Phasen­ suchstrategie im allgemeinen als Programm realisiert sein.

Wie bereits erwähnt, wird die Phase des Signales des Generators 20 so gewählt, daß Minimalwerte des Generatorsignales und Maximalwerte der Kraftstoffmenge zusammenfallen. Daran anschließend wird mit Hil­ fe der Einrichtung 22 die Amplitude des Generatorsignales so verän­ dert, daß das Laufunruhesignal seinen Minimalwert annimmt. Sollte sich dabei eine Veränderung der Phasenlage ergeben, wird auf die neue Phasenlage abgeglichen und anschließend die Amplitude abge­ stimmt. Die Folge dieser Schritte kann im Prinzip beliebig oft wie­ derholt werden. In Fig. 3 ist ein Korrektursignal dargestellt, mit dessen Hilfe sich die großen Abweichungen nach Fig. 2 korrigieren lassen. Zu beachten ist, daß das Korrektursignal mittelwertfrei ist, um die Grundeinstellung des Kraftstoffmengenreglers nicht zu beein­ flussen. Jedes mittelwertfreie Signal mit Nockenwellenfrequenz ist zur Kompensation geeignet. Fig. 4 zeigt schließlich den Einspritz­ mengenverlauf nach der Korrektur. Es ist deutlich zu erkennen, daß die Schwankungen der den Zylindern zugeführten Kraftstoffmenge abge­ nommen haben. Aufgrund der Einfachheit der beschriebenen Einrichtung ist es nicht möglich, die Kraftstoffmenge jedes einzelnen Zylinders exakt auf den Mittelwert einzustellen. Jedoch wird durch eine deut­ liche Verringerung der Laufunruhe (unterschiedliche Kraftstoffmengen in den einzelnen Zylindern) die Anregung und damit das Schütteln des Kraftfahrzeugs deutlich vermindert.

Claims (5)

1. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzumeßeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem elektronischen Steuerge­ rät, das betriebskenngrößenabhängige Kraftstoffmengensignale (QK) erzeugt, das weiterhin aus einem Motordrehzahlsignal ein Laufruhesignal (SQ) ermittelt und daraus einen äquiva­ lenten Kraftstoffzumeßfehler pro Arbeitstakt und Zylinder ableitet und dem Kraftstoffmengensignal (QK) ein entspre­ chendes Korrektursignal (SK) überlagert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Periode des Korrektursignals (SK) einer Nockenwellenumdrehung entspricht, und daß sich die Phasenlage des Korrektursignals am Zylinder mit der größten Kraft­ stoffmengenabweichung oberhalb des Mittelwerts orientiert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (SK) mittelwertfrei ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (SK) sinus-, rechteck- oder dreieckför­ mig ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Korrektursignals (SK) bei bekannter, fester Phasenlage abstimmbar ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Amplitude und Phasenlage des Korrektursignals (SK) mit einer Suchstrategie in mehreren Iterationsschritten ermittelt werden.