DE3710081A1 - Motorsteuerungssystem mit hoehenabhaengiger kraftstoffeinspritzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorsteuerungssystem gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, die Kraftstoffeinspritzung bei Verbrennungsmotoren in Ab­ hängigkeit von der jeweiligen Betriebshöhe zu steuern. Je nach tatsächlicher Betriebshöhe über Normalnull wird eine sogenannte Höhenkorrektur vorgenommen, um so die jeweils zugeführte Kraftstoffmenge zur Aufrechterhal­ tung vorgegebener Mischungsanteile des Kraftstoffluft­ gemisches bei abnehmender Luftdichte entsprechend anzupassen, also ebenfalls zu reduzieren. Es wird da­ durch vermieden, daß einem Kraftfahrzeug, welches sich in unterschiedlichen Höhen bewegt, beispielsweise von der Ebene ausgehend eine Bergfahrt unternimmt, ein zu­ nehmend fetteres Gemisch zugeführt wird, was neben ei­ ner Verbrauchserhöhung auch eine Leistungsreduzierung bewirkt.

Bei Kraftstoffeinspritzanlagen sind zur Erfassung der dem Verbrennungsmotor tatsächlich zugeführten Luftmasse unterschiedliche Lastsensoren vorgesehen. Das vom Last­ sensor abgegebene Lastsignal wird üblicherweise mit weiteren betriebskennzeichnenden Parametern verknüpft und daraus die Einspritzdauer bzw. die Einspritzmenge für die Kraftstoffeinspritzung bestimmt. Um nun zur Vermeidung von Überfettungen eine höhenabhängige Redu­ zierung der Einspritzmenge vornehmen zu können, ist es bekannt im Kraftfahrzeug einen Höhenmesser anzuordnen und in Abhängigkeit von dessen Meßsignal die Kraftstoff-Einspritzmenge oder den Zündwinkel zu korrigieren. Eine derartige Höhenkorrektur erfordert einen zusätzlichen Höhengeber und damit einen entspre­ chenden Kostenmehraufwand.

Vorteile der Erfindung

Ein Motorsteuerungssystem mit den Merkmalen des Haupt­ anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß kein Hö­ henmesser benötigt wird, da indirekt über das maximale vom Lastsensor festgestellte Füllungssignal verschiede­ ne Betriebshöhen erkannt werden. Außerdem werden ver­ schiedenen Höhenwerten zugeordnete und in einen Spei­ cher abgelegte Kennlinien für das maximale Füllungs­ signal mit den Istwerten der maximalen Füllung bei Vollastsignal verglichen und sobald die Istwerte die zugehörigen Werte einer Kennlinie unterschreiten wird eine bestimmte Höhe erkannt. Dabei kann es sich bei­ spielsweise um eine Kennlinie handeln, die den Fül­ lungsverlauf in Abhängigkeit von der Drehzahl für eine Höhe von 1000 m über Normalnull angibt. Der Füllungs­ verlauf ist vom jeweiligen Motortyp abhängig, weshalb die Kennlinien für jeden Motortyp ermittelt werden müssen, um diese Kennlinien dann als motorspezifische Daten in einem Speicher ablegen zu können.

Um ein dauerndes Hin- und Herschalten zwischen ver­ schiedenen Höhen zu vermeiden, ist weiterhin vorgesehen, daß die Füllmengenbegrenzung erst nach ei­ ner Wartezeit nach dem Unterschreiten einer Kennlinie abzüglich eines Hysteresewertes auf diese Kennlinie um­ geschaltet wird. Das System erhält dadurch eine Hysterese, die ein "Schwingen" im Grenzbereich verhindert.

Eine Umschaltung auf eine höhere Kennlinie kann dann erfolgen, wenn die gemessenen Istwerte des Füllungs­ signals eine benachbarte höhere Kennlinie überschreiten.

Die bevorzugte Ausführungsform sieht weiterhin vor, daß ein unterer Drehzahlbereich festgelegt ist, innerhalb dessen eine Höhenumschaltung in Abhängigkeit des momen­ tanen Füllsignals unterbleibt. Bei niedrigeren Drehzah­ len treten nämlich Pulsationen auf, die einzelnen An­ saughüben des Motors entsprechen und zu einem hohen Füllungssignal führen. Daher kann man den unteren Dreh­ zahlbereich auch als Pulsations-Drehzahlbereich bezeichnen. Um hier eine Überfettung auch in der Höhe zu verhindern, wird nach erkannter Höhe eine für diesen Bereich spezielle Füllmengenbegrenzung vorgenommen, die geringfügig über den Werten der entsprechenden, abge­ speicherten Kennlinie liegt.

Eine Optimierung der Höhenkorrektur wird durch entspre­ chende höhenabhängige Zündwinkelkorrektur erreicht. Hierfür können ebenfalls höhenabhängige Zündwinkelkenn­ linien als motorspezifische Kennlinien abgespeichert sein, die dann in der jeweils erkannten Betriebshöhe zur Zündwinkeleinstellung verwendet werden. Gleicherma­ ßen können bei Systemen, bei denen keine höhenabhängige Gemischkorrektur erfolgt, z. B. bei Luftmengen- und Druck-Systemen ohne Lambdaregelung, in Abhängigkeit von der erkannten Höhe Korrekturfaktoren aufgerufen werden.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den drehzahlabhängigen Verlauf des Füllungs­ signals ohne höhenabhängige Kennlinien für maximale Füllung,

Fig. 2 den drehzahlabhängigen Verlauf des Füllungs­ signals und mehrere Kennlinien zur Erkennung von ver­ schiedenen Höhen,

Fig. 3 den drehzahlabhängigen Verlauf des Füllungs­ signals mit spezieller Füllungsbegrenzung im Pulsationsbereich,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Motorsteuerungssystems und

Fig. 5 ein Blockschaltbild zur höhenabhängigen Zündwinkeleinstellung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm ist der von der Drehzahl n abhängige Verlauf des Füllungssignals tL dargestellt. Das Füllungssignal tL stellt einen der Mo­ torfüllung entsprechenden Wert dar, der eine Grundein­ spritzzeit zur Bestimmung der Einspritzdauer darstellt, die durch verschiedene Faktoren korrigiert wird. Die Einspritzdauer und somit auch die Kraftstoff- Einspritzmenge sind linear von dem Füllungssignal tL abhängig.

Die Kennlinie tLmax(H 0) gibt die maximale Füllmenge auf Meereshöhe an. Die geringfügig über dieser Kennlinie tLmax(H 0) verlaufende unterbrochene Kennlinie stellt eine tLmax-Begrenzung dar. Die darunter angeordnete Kennlinie tLmax 1 (H 1)-Kennlinie gibt den drehzahlabhän­ gigen Verlauf der Istwerte für die Füllmenge in einer bestimmten Höhe an.

Durch Pulsationen oder Rückströmfehler können im Dreh­ zahlbereich n 1 bis n 2 Überfettungen des Luftgemisches auftreten, deren Überfettung durch schraffierte Flächen dargestellt ist.

In Fig. 2 ist eine drehzahlabhängige Kennlinie TLM angegeben, die geringfügig über der die auf Normalnull erreichten tLmax-Werte enthaltenden Kennlinie tLmax liegt. Die TLM-Kennlinie ist in einem Speicher des Mo­ torsteuerungssystems abgespeichert.

Um Motorstreuungen zu berücksichtigen, ist es erforderlich, daß ein gewisser Abstand zwischen den beiden Kennlinien TLM und tLmax eingehalten wird, der beispielsweise 0,5 ms betragen kann. Die Kennlinie TLm gibt somit die maximale Füllung auf Meereshöhe für vollgeöffnete Drosselklappe an, d. h. daß diese Kennli­ nie dann wirksam ist, wenn ein die Drosselklappenstel­ lung überwachender Vollastschalter geschlossen oder ein drehzahlabhängiger Winkel eines Drosselklappenpotentio­ meters überschritten ist.

Weiterhin sind Kennlinien TLH 1 und TLH 2 angegeben, die ebenfalls im Speicher des Motorsteuerungssystems abge­ legt sind. Die beiden Kennlinien TLH 1 und TLH 2 reprä­ sentieren den drehzahlabhängigen Verlauf der maximalen Füllung auf zwei verschiedene Höhen H 1 und H 2. Kommt das Fahrzeug in eine gewisse Höhe in der bei Vollast­ signal in einem Bereich n < n 1 oder n < n 2, beispiels­ weise bei einer Drehzahl n 3, nur noch die Füllung tL 2 erreicht wird, dann ist die Höhe H 2 erkannt. Entspre­ chendes gilt bei Unterschreiten der Kennlinie TLH 1 um einen Wert y. Dabei ist eine gewisse Wartezeit vorgesehen, mit der die Kennlinienumschaltung verzögert erfolgt. Dadurch ergibt sich eine Hysterese für das System, die ein Schwingen des Regelsystems verhindert. Eine Zurückschaltung auf die nächst größere Höhe er­ folgt erst dann wieder, wenn die Istwerte von TL im Be­ reich n < n 1 oder n < n 2 die Kennlinienwerte der gera­ de wirksamen Kennlinie TLH 2 bzw. TLH 1 bei Vollastsignal überschreiten.

Der Bereich n 1 < n < n 2 ist eingeführt, um bei Motoren mit starken Pulsationsfehlern ein fehlerhaftes Um­ schalten zu verhindern. In diesem Bereich wird bei er­ kannter Höhe H 1 oder H 2 auch bei Überschreiten der Wer­ te der Kennlinien TLH 1 und TLH 2 nicht auf die nächst niedrigere Höhe zurückgeschaltet. Für Normalhöhe wird im Pulsations-Drehzahlbereich n 1 bis n 2 durch die Kennli­ nie TLM die Füllmenge TL begrenzt und eine wesentliche Überfettung verhindert. Um nun hier eine Überfettung auch in der Höhe zu verhindern, wird nach erkannter Hö­ he H 1 bzw. H 2 die maximale Füllung tL auf den Wert TLH 1 + y 1 bzw. TLH 2 + y 2 begrenzt. y 1 und y 2 können da­ bei auch gleich groß und auch gleich Null sein. Ein entsprechendes Beispiel ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Funktion der Höhenkorrektur kann zeitlich so ablaufen, daß sie beim Öffnen des Vollastschalters ge­ speichert bleibt. Bei Bergfahrten mit häufigem Vollast­ betrieb würde eine Höhenanpassung erfolgen, die bei der anschließenden Talfahrt ohne Vollastbetrieb nicht zu­ rückkommen würde. Bei anschließendem Vollastbetrieb auf niedriger Höhe könnte dies zu unerwünschtem Klopfen führen. Daher ist hier insbesondere vorgesehen, die Hö­ henkorrektur nur für den jeweiligen Vollastbetrieb durchzuführen und nach dem Öffnen des Vollastschalters zunächst wieder auf Normalhöhe zurückzuschalten.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Motorsteuerungssystems. Die Istwerte des Füllungs­ signals tL werden einer Bereichserkennung B zugeführt, deren weitere Eingänge das Vollastsignal VS aus Vollastschalter oder Drosselklappenpotentiometer über­ wachen und Werte der Kennlinien TLM, TLH 1, TLH 2 und des Schwellwertes y erhalten. Auch die Drehzahl n wird einem Eingang der Bereichserkennung B zugeführt. Wei­ terhin ist eine Einrichtung E 1 vorgesehen, die für den Pulsationsbereich n 1 bis n 2 eine Beibehaltung der je­ weils erkannten Höhe vornimmt. Der Ausgang dieser Ein­ richtung E 1 ist mit dem Eingang einer tLmax-Begrenzung tB, einer Einrichtung E 2 und einer weiteren Einrichtung E 3 verbunden. Die Einrichtung E 2 bildet einen höhenab­ hängigen Faktor FH, der zusammen mit dem begrenzten tL- Wert einer Einrichtung E 4 zugeführt, die die Einspritz­ dauer ti aus den ihr zugeführten Faktoren bestimmt. Die weiteren die der Einrichtung E 4 zugeführten motorspezi­ fischen und gegebenenfalls drehzahlabhängigen Faktoren Fn werden aus der hier nicht näher dargestellten Ein­ richtung E 5 abgeleitet. Der den tL-Wert begrenzenden Einrichtung tB wird eingangsseitig außerdem der Wert y 1 und/oder y 2 zugeführt, der im Pulsationsbereich die Überfettung begrenzt.

Zur drehzahlabhängigen und höhenabhängigen Einstellung des Zündwinkels bei Vollast ist die Einrichtung E 3 vorgesehen, die ausführlicher in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Einrichtung E 3 besteht aus einer Schaltungsanord­ nung 1 zur Bestimmung des Vollast-Zündwinkels a Vn, der von der Drehzahl n abhängig ist. Weiterhin wird mittels einer Schaltungsanordnung 2 in Abhängigkeit von der je­ weiligen Höhe H die den Höhenwert H 0, H 1 oder H 2 bei­ spielsweise haben kann, eine vorzugsweise drehzahlab­ hängige Winkelkorrektur Δα n bestimmt, die in einer weiteren Schaltungsanordnung 3 mit dem Zündwinkel α Vn bei Vollast zum Vollastzündwinkel α z verknüpft wird.

Eine Erweiterung des Systems bei Lastsignalen, die kei­ ne Pulsationsfehler enthalten, kann darin bestehen, daß statt der beschriebenen zwei erkennbaren Höhen H 1 und H 2 kontinuierlich die Höhe ermittelt wird. Die Korrektur-Zündwinkel bzw. die entsprechenden Korrektur­ faktoren können dann ebenfalls kontinuierliche Kennli­ nien bzw. Kennfelder in Abhängigkeit von der Höhe und/oder der Drehzahl sein.

Claims (9)

1. Motorsteuerungssystem mit höhenabhängiger Kraftstoffeinspritzung, das einen die Motorfüllung feststellenden Lastsensor und einen Drehzahlgeber umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehzahlabhängige, die maximale Füllmenge repräsentie­ rende Kennlinie (TLM) abgespeichert ist, deren drehzahl­ abhängige Werte geringfügig über den tatsächlich auf Meereshöhe (HO) erreichten Werten (tLmax) liegen; daß weitere, anderen Höhen (H 1, H 2) zugeordnete Kennlinien (TLH 1, TLH 2) für die maximale Motorfüllung abgespei­ chert sind; und daß der bei Vollast gemessene Istwert des Lastsignals mit den abgespeicherten Kennlinien (TLM, TLH 1, TLH 2) verglichen und bei Unterschreiten einzelner Kennlinien (TLH 1, TLH 2) die momentane Höhe (H 1, H 2) erkannt wird.

2. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erst nach einer Wartezeit, während der das Füllungssignal bei Vollast um einen Hysterese­ wert (y) unter den einzelnen Kennlinien (TLH 1, TLH 2) liegt, ein Übergang von einer auf eine andere Höhe (H 1, H 2) erfolgt.

3. Motorsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalten auf eine größere Höhe (H 0, H 1) nach Überschreiten der be­ nachbarten niederwertigeren Kennlinie (TLH 1, TLH 2) erfolgt.

4. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer Drehzahlbereich (n 1 bis n 2) festgelegt ist, innerhalb dessen eine Höhenumschaltung in Abhängigkeit des momen­ tanen Füllungssignals unterbleibt.

5. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unteren Drehzahlbereich (n 1 bis n 2) bei Überschreitung der Kennlinien (TLH 1, TLH 2) durch das Füllungssignal eine geringfügig über deren Werte liegende Füllmengenbegrenzung erfolgt.

6. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den erkannten Höhenwerten (H 0, H 1, H 2) bei Über- oder Unterschreitung der verschiedenen Kennlinien (TLM, TLH 1, TLH 2) eine Umschaltung auf jeweils zugeordnete Zündwinkelkennlinien (α z) erfolgt.

7. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von unterschiedlichen Höhen eine Zugschaltung eines Hö­ henkorrekturfaktors (FHK 1, FHK 2) erfolgt.

8. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für ein System ohne Pulsationsfehler eine kontinuierliche Höhenkorrek­ tur erfolgt.

9. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Drosselklappenpotentiometers als Vollastsignalge­ ber ein drehzahlabhängiger Winkel für die Erzeugung des Vollastsignals eingestellt wird.