DE3714245A1 - Control unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzuführsystem einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control device for a fuel supply system an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Bekannte Regeleinrichtungen für Kraftstoffzuführsysteme von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, benötigen zur Bildung des Kraftstoffzumeßsignals neben der λ-Meßsonde und dem Drehzahl-Meßglied auch ein die Luftmenge erfassendes Meßglied.Known control devices for fuel supply systems of internal combustion engines, in particular of motor vehicles, require a measuring element which detects the amount of air in addition to the λ measuring probe and the speed measuring element in order to form the fuel metering signal.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den durch die Verwendung eines Luftmengen-Meßgliedes gegebenen Aufwand bei derartigen Kraftstoff- Regeleinrichtungen zu verringern.The object underlying the invention is that by the use of an air quantity measuring element given such fuel Reduce control devices.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale erreicht. Erfindungsgemäß wird also auf die Verwendung eines besonderen Luftmengen- Meßgliedes verzichtet und die für die Bestimmung des betriebszustandsabhängig festzulegenden Sollwertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erforderliche Luftmengen-Bezugsgröße unter Heranziehung des Istwertes des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses und des letzten Kraftstoffzumeßsignals ermittelt. Neben dem Verzicht auf ein besonderes Luftmengen-Meßglied wird zudem eine wesentlich genauere Kraftstoffzumessung erreicht, weil z. B. Störeinflüsse durch Lufttemperatur und Luftdruck durch die rechnerische Ermittlung der Luftmasse kompensiert werden. Außerdem kann das System durch einen Selbstlernalgerithmus ergänzt werden. Altersbedingte Drift der Charakteristik von Meßgliedern bzw. der Kennlinien von Meßgliedern kann durch das Rechenverfahren ausgeglichen werden. This object is achieved by the features listed in claim 1. According to the invention, the use of a special air volume Measuring element dispensed and dependent on the determination of the operating state required setpoint of the air-fuel ratio required Air quantity reference value using the actual value of the fuel Air ratio and the last fuel metering signal determined. Next the absence of a special air quantity measuring element is also essential more accurate fuel metering achieved because z. B. Interference caused by air temperature and air pressure by calculating the air mass be compensated. The system can also use a self-learning algorithm be supplemented. Age-related drift in the characteristics of measuring elements or the characteristics of measuring elements can be compensated for by the calculation method will.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Appropriate developments of the invention are specified in the subclaims.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in teils schematischer Darstellungsweise gezeigt. Dabei zeigenIn the drawing, an embodiment of the invention is partly schematic Presentation shown. Show
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, Fig. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine for a vehicle with the inventive control device,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung und Fig. 2 is a block diagram of the control device according to the invention and
Fig. 3 bis 5 Flußdiagramme zur rechnergesteuerten Realisierung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung. FIGS. 3 to 5 are flow charts for the computer-controlled realization of the control device according to the invention.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 eine als Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise für ein Personenkraftfahrzeug, vorgesehene Brennkraftmaschine angedeutet, der über ein Ansaugsystem 2 Luft aus der Umgebung über ein Luftfilter 5 zugeführt wird. In dem Ansaugsystem 2 ist ein beispielsweise aus einer Einspritzvorrichtung bestehendes Kraftstoffzuführsystem 3 sowie eine den Luftmengendurchsatz und damit die Leistung der Brennkraftmaschine steuernde Drosselklappe 4 angeordnet, die in bekannter Weise über ein hier nicht weiter gezeigtes Betätigungssystem von einem Fahrpedal willkürlich betätigbar ist. Mit 8 ist ein die Drehzahl der Brennkraftmaschine erfassendes Drehzahl-Meßglied und mit 6 ein Abgassystem angedeutet, in dem eine den Istwert des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses des in der Brennkraftmaschine 1 verbrannten Gemisches aus dem Restsauerstoffgehalt der Abgase bestimmende λ-Meßsonde angeordnet ist. Mit dem Pfeil 9 ist die Strömungsrichtung der Luft bzw. der Abgase durch die Brennkraftmaschine 1 angegeben, während 10 eine Regeleinrichtung zur Erzeugung eines des Kraftstoffzuführsystem 3 beaufschlagenden Kraftstoffzumeßsignals darstellt. Diese Regeleinrichtung ist über Signalleitungen mit dem Drehzahl- Meßglied 8 und der λ-Meßsonde 7 zur Entgegennahme der in diesen Meßgliedern erfaßten Meßsignale sowie mit dem Kraftstoffzumeßsystem 3 zur Abgabe der in Abhängigkeit von diesen Meßsignalen ermittelten Kraftstoffzumeßsignale verbunden.In FIG. 1 of the drawing, 1 denotes an internal combustion engine which is provided as a drive motor for a motor vehicle, for example for a passenger vehicle and which is supplied with air from the environment via an air filter 5 via an intake system 2 . Arranged in the intake system 2 is, for example, a fuel supply system 3 consisting of an injection device and a throttle valve 4 which controls the air volume throughput and thus the output of the internal combustion engine and which can be actuated arbitrarily in a known manner by an accelerator pedal via an actuation system (not shown further here). 8 indicates a speed measuring element that detects the speed of the internal combustion engine, and 6 indicates an exhaust gas system in which a λ measuring probe determining the actual value of the fuel-air ratio of the mixture burned in the internal combustion engine 1 from the residual oxygen content of the exhaust gases is arranged. The direction of flow of the air or the exhaust gases through the internal combustion engine 1 is indicated by the arrow 9 , while 10 represents a control device for generating a fuel metering signal acting on the fuel supply system 3 . This control device is connected via signal lines to the speed measuring element 8 and the λ measuring probe 7 for receiving the measuring signals detected in these measuring elements, and to the fuel metering system 3 for emitting the fuel measuring signals determined as a function of these measuring signals.
Die Fig. 2 zeigt ein grobes Blockschaltbild der Regeleinrichtung 10, die im wesentlichen ein Rechenglied 11 zur Ermittlung eines Luftmengenwertes L aus dem Istwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses λ ist und dem rückgeführten Kraftstoffzumeßsignal T i aufweist. Dazu ist das Rechenglied 11 an einen Eingang 22 der Regeleinrichtung 10 angeschlossen, der seinerseits über eine Signalleitung mit der λ-Meßsonde 7 verbunden ist. Außerdem ist das Rechenglied 11 an den mit 23 bezeichneten Ausgang der Regeleinrichtung zur Rückführung des Kraftstoffzumeßsignals T i angeschlossen. Über eine weitere Signalleitung erhält das Rechenglied 11 aus einem Speicher 18 eine Information über den bei dem verwendeten Kraftstoff vorliegenden stöchiometrischen Luftbedarf L stöch .TheFig. 2 shows a rough block diagram of the control device10ththat essentially a computing element11 to determine an air volume value L from the Actual value of the air-fuel ratioλ is and the returned fuel metering signal T i having. This is the arithmetic element11 to an entrance22 the Control device10th connected, which in turn via a signal line theλ-Measuring probe7 connected is. In addition, the computing element11 to the with 23 designated output of the control device for feedback of the fuel metering signal T i connected. The computing element is received via a further signal line 11 from a store18th information about the one used Fuel present stoichiometric air requirementL stoch .
Die Regeleinrichtung 10 weist weiter ein dem Rechenglied 11 nachgeschaltetes Abfrageglied 12 auf, das mit einem zweiten Eingang 21 der Regeleinrichtung 10 verbunden ist, an dem eine von dem Drehzahl-Meßglied 8 kommende, die Drehzahlmeßwerte liefernde Signalleitung angeschlossen ist. Das Abfrageglied 12 ist mit einem Speicher 13 verbunden, in dem ein Kennfeld der Sollwerte des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses λ soll in Abhängigkeit von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine und der von dieser angesaugten Luftmasse m L abgelegt ist. Das Abfrageglied 12 erhält also aus dem Speicher 13 den für die vorliegenden Werte der Drehzahl n und der Luftmenge m L geltenden Sollwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses λ soll und gibt ihn an ein Korrekturglied 14 weiter, in dem dieser Sollwert in Abhängigkeit von der in einem Differenzglied 15 durchgeführten Ableitung des Istwertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach der Zeit d λ/dt korrigiert wird. Ist diese Ableitung ungleich 0, liegt also eine Änderung des Istwertes des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses üer der Zeit vor, so muß dies bei der Regelung der Kraftstoffmenge durch einen entsprechenden Vorhalt Δλ soll berücksichtigt werden soll.The regulating device 10 further comprises a the arithmetic unit 11 downstream retrieval section 12, which is connected to a second input 21 of the control device 10 to which an 8 coming from the speed-measuring device, the measured speed signal supplying line is connected. The retrieval section 12 is connected to a memory 13 in which a map of the target values of the fuel-air ratio λ to a function of the speed of the internal combustion engine and the inducted of this air mass m L n is stored. Thus, the retrieval section 12 receives from the memory 13 to n for the present values of the engine speed and the air amount m L applicable setpoint air-fuel ratio to λ of and outputs it to a correction element 14 is further in which this set value in dependence of in a derivative 15 of the actual value of the air-fuel ratio is corrected after the time d λ / dt . If this derivation is not equal to 0, if there is a change in the actual value of the air-fuel ratio over time, this must be taken into account when regulating the fuel quantity by means of a corresponding reserve Δλ target .
Der auf diese Weise korrigierte Sollwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses λ soll wird anschließend in einem Soll-Istwert-Vergleichsglied 16 mit dem von der λ-Meßsonde 9 gelieferten Istwert des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses λ ist verglichen und ein Differenzwert Δλ gebildet, in Abhängigkeit von dem in einem Signalerzeugungsglied 17 das Kraftstoffzumeßsignal T i aus in einem Speicher 18 abgelegten Tabellen ermittelt wird. Dieses durch die Einspritzzeit des Einspritzventils gegebene Kraftstoffzumeßsignal T i wird dann dem Ausgang 23 der Regeleinrichtung 10 zwecks Weiterleitung beispielsweise an ein mit 20 angedeutetes Einspritzventil zugeführt und gleichzeitig über eine Signalrückführungsleitung auf das Rechenglied 11 zurückgeführt.The thus corrected setpoint air-fuel ratio to λ of the subsequently λ in a set-actual value comparison element 16 with the signal supplied by the λ -Meßsonde 9 actual value of the fuel-air ratio is compared and a difference value Δλ formed in Dependent on the fuel metering signal T i determined in a signal generating element 17 from tables stored in a memory 18 . This fuel metering signal T i , given by the injection time of the injection valve, is then fed to the output 23 of the control device 10 for the purpose of forwarding, for example, to an injection valve indicated by 20 and, at the same time, fed back to the computing element 11 via a signal feedback line.
In der Fig. 3 ist in einem schematischen Flußdiagramm die Startroutine für die erfindunsgemäße Regeleinrichtung angegeben. Danach wird beim Starten der Brennkraftmaschine zunächst ein Kraftstoffzumeßsignal in Form einer dem Einspritzventil zuzuführenden Start Einspritzzeit T start erzeugt, die einen sicheren Lauf der Brennkraftmaschine bei Leerlauf und für den Fall der Verwendung von Benzin als Kraftstoff ermöglicht. Für den Fall, daß tatsächlich ein Kraftstoff verwendet wird, der einen geringeren Heizwert als Benzin aufweist, wird dieses Kraftstoffzumeßsignal jedoch für ein Anspringen der Brennkraftmaschine noch nicht ausreichen. Das Anspringen des Motors kann dabei durch Überprüfen der Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt werden, die nach dem Anspringen größer sein muß, als ein vorgegebener Wert von beispielsweise 400 U/min. Das Start-Kraftstoff- Zumeßsignal wird nun kontinuierlich mit jedem Durchlaufen der Startroutine um einen konstanten Differenzwert T i vergrößert, bis der Motor angesprungen ist und die Regelung von der Startroutine auf die in der Fig. 4 angedeutete Kalibrierungs-Routine übergehen kann.In the Fig. 3 in a schematic flow diagram of the start routine is specified for the erfindunsgemäße control device. Thereafter, when the internal combustion engine is started, a fuel metering signal is first generated in the form of a start injection time T start to be fed to the injection valve, which enables the internal combustion engine to run safely when idling and when gasoline is used as fuel. In the event that a fuel is actually used which has a lower calorific value than gasoline, this fuel metering signal will not be sufficient for the internal combustion engine to start. The starting of the engine can be determined by checking the speed of the internal combustion engine, which after starting has to be greater than a predetermined value of, for example, 400 rpm. The start fuel metering signal is now continuously increased by a constant difference value T i each time the start routine is run through, until the engine has started and the control can pass from the start routine to the calibration routine indicated in FIG. 4.
In dieser Routine wird zunächst der Istwert des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses bei einem runden Motorlauf mit konstanter Drehzahl erfaßt und anschließend mit dem sich nach einer Anfettung durch Zuführen einer konstanten, vorgegebenen Kraftstoffmehrmenge bei der gleichen Drehzahl ergebenden Istwert des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses verglichen. Die Größe des sich einstellenden Differenzwertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses Δλ ist , bei der vorgegebenen Kraftstoffmehrmenge Δ T i ist dann ein charakteristisches Maß für den verwendeten Kraftstoff, so daß sich anhand von vorgegebenen Tabellen, die beispielsweise in dem in der Fig. 2 angedeuteten Speicher 18 abgelegt sein können, der tatsächliche stöchiometrische Luftbedarf L stöch ermitteln läßt. Mit diesem Wert des kraftstoffabhängigen stöchiometrischen Luftbedarfs, der dem Rechenglied 11 zuzuführen ist, kann dann der genaue Luftmengenwert unter Heranziehung des Istwertes des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses λ ist und des Kraftstoffzumeßsignals T i bzw. eines zu diesem gehörigen Kraftstoffmengenwertes errechnet werden nach der FormelIn this routine, the actual value of the air-fuel ratio in a round engine run at a constant speed is first detected and then compared with the actual value of the air-fuel ratio resulting from an enrichment by supplying a constant, predetermined additional fuel quantity at the same speed. The size of the autogenous differential value of the fuel-air ratio Δλ is at the predetermined additional fuel amount Δ T i is then a characteristic measure for the fuel used, so that based on predetermined tables, for example, indicated in the in the Fig. 2 Memory 18 can be stored, the actual stoichiometric air requirement L stöch can be determined. With this value of the fuel-dependent stoichiometric air consumption to be supplied to the arithmetic unit 11, the exact air quantity value can then by reference to the actual value of the fuel-air ratio is λ and the fuel-metering T i and a fuel quantity value corresponding to this be calculated according to the formula
L = λ ist · L stöch · BR , L =λ is ·L stoch · BR ,
wobei L stöch der stöchiometrische Luftbedarf des jeweiligen Kraftstoffes und BR die Brennstoffmenge je Zeiteinheit darstellt, die dem von der Regeleinrichtung gelieferten Kraftstoffzumeßsignal T i proportional ist und aus diesem ermittelt werden kann.in whichL stoch the stoichiometric air requirement of the respective fuel and BR represents the amount of fuel per unit time, that of the control device supplied fuel metering signalT i is proportional and determined from this can be.
Die Fig. 5 zeigt schließlich die nach Abschluß der Kalibrierroutine durchführbare Regelroutine, bei der mit dem in der Kalibrierroutine gefundenen stöchiometrischen Luftbedarf L stöch und den zugeführten Werten des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses λ ist und des Kraftstoffzumeßsignals T i die von der Brennkraftmaschine 1 durch die Ansaugleitung 2 angesaugte Luftmenge L ermittelt wird. Mit diesem Luftmengenwert m L und dem von dem Drehzahl-Meßglied zugeführten Drehzahlmeßwert n kann dann aus dem im Speicher 13 abgelegten Kennfeld der Sollwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses λ soll ermittelt werden. Dieser Sollwert wird für den Fall, daß der Istwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses sich über der Zeit verändert, das heißt daß die Ableitung d λ ist / dt größer oder kleiner als Null ist, korrigiert. Diese Korrektur in Form eines positiven oder negativen Vorhaltes braucht dagegen nicht vernommen zu werden, wenn keine Änderung des Istwertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zwischen zwei Regelvorgängen festgestellt wird, d λ ist /dt also 0 ist. Der gegebenenfalls korrigierte Sollwert des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses λ soll wird dann mit dem Istwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses λ ist verglichen und in Abhängigkeit von diesem Soll-Ist- Vergleich ein neues Kraftstoffzumeßsignal T i ermittelt, das am Ausgang der Regeleinrichtung erscheint und dem Einspritzventil zugeführt wird. Gleichzeitig wird dieses Kraftstoffzumeßsignal zu dem Rechenglied 11 zurückgeführt, um in einem nachfolgenden Rechenvorgang zur Bildung des Luftmengenwertes L verwendet zu werden.TheFig. 5 finally shows that which can be carried out after the calibration routine has been completed Control routine in which the stoichiometric one found in the calibration routine Air requirementL stoch and the supplied values of the fuel Air ratio λ is and the fuel metering signalT i that of the internal combustion engine1 by the suction pipe2nd air intake L is determined. With this air volume value m L and the measured speed value supplied by the speed measuring element n can then from the in memory13 stored map the setpoint of the Air-fuel ratioλ should be determined. This setpoint is for the case that the actual value of the air-fuel ratio varies over time changed, that is, the derivatived λ is / German is greater or less than zero, corrected. This correction in the form of a positive or negative lead needs on the other hand not to be heard if there is no change in the actual value of the Air-fuel ratio between two control processes is determined, d λ is /German so is 0. The possibly corrected setpoint of the fuel-air Ratioλ should then with the actual value of the air-fuel ratio λ is compared and depending on this target-actual Compare a new one Fuel metering signalT i determined that appears at the output of the control device and the injector is supplied. At the same time, this fuel metering signal to the computing element11 returned to in a subsequent arithmetic operation to form the air volume value L to be used.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung besteht also darin, daß unter Verwendung des Istwertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und des Brennstoffzumeßsignals der korrekte Luftmengenwert ermittelt und mit diesem dann das Kraftstoffzumeßsignal für die nächste Einspritzung bestimmt wird. Der Verzicht auf den Einsatz eines sonst üblichen Luftmengenmeßgliedes verringert ganz entscheidend den Aufwand für die Regeleinrichtung. Darüberhinaus wird gegenüber herkömmlichen Anordnungen die Genauigkeit der Regelung größer, weil Störeinflüsse durch Änderung der Umgebungsbedingungen selbsttätig kompensiert werden. Wenn vorzugsweise nach jedem neuen Startvorgang der Brennkraftmaschine eine Selbstkalibrierung der Regeleinrichtung durchgeführt wird, bei der nach dem Anspringen der Brennkraftmaschine und vorzugsweise bei einem runden Motorlauf bei konstanter Drehzahl die zu einer festen Kraftstoffmehrmenge gehörende Veränderung des Istwertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses bestimmt und in Abhängigkeit davon der zu dem tatsächlich benutzten Kraftstoff bzw. Kraftstoffgemisch gehörige stöchiometrische Luftbedarf bestimmt wird, wird es möglich, für das mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ausgerüstete Kraftstoffzumeßsystem ohne eine Veränderung an dem System verschiedenste Kraftstoffe zu verwenden. Diese Vielstoffeigenschaft der mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ausgerüsteten Brennkraftmaschinen bezieht sich dabei auf Kraftstoffe mit unterschiedlichen Heizwerten, die zum Antrieb von nach dem Otto-Verfahren arbeitenden fremdgezündeten, gemischverdichtenden Motoren geeignet sind, wie z. B. Benzin, Die Regeleinrichtung ist ferner in der Lage, etwa durch mechanischen Verschleiß der Einspritzdüsen oder dgl. verursachte Veränderungen der Zuordnung zwischen dem Kraftstoffzumeßsignal und dem Kraftstoffluftverhältnis festzustellen und diese Veränderungen gegebenenfalls abzuspeichern.The main advantage of the control device according to the invention is therefore in that using the actual value of the air-fuel ratio and the correct air quantity value of the fuel metering signal is determined and with this then the fuel metering signal is determined for the next injection. The Avoiding the use of an otherwise usual air quantity measuring element very crucial the effort for the control device. Furthermore, the accuracy of the control is greater compared to conventional arrangements, because interference is automatically compensated for by changing the ambient conditions will. If preferably after each new start of the internal combustion engine a self-calibration of the control device is carried out, after which Starting of the internal combustion engine and preferably with a round engine run at constant speed, the change belonging to a fixed quantity of fuel the actual value of the air-fuel ratio determined and dependent of which the fuel or fuel mixture actually used proper stoichiometric air demand is determined, it becomes possible for that equipped with the control device according to the invention fuel metering system without using a variety of fuels in the system. This multi-substance property of those equipped with the control device according to the invention Internal combustion engines refer to different fuels Calorific values that drive the Otto process spark-ignition, mixture-compressing engines are suitable, e.g. B. petrol, The control device is also able, for example by mechanical means wear of the injectors or the like caused changes in the association between determine the fuel metering signal and the fuel air ratio and save these changes if necessary.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873714245 DE3714245A1 (en) | 1986-05-10 | 1987-04-29 | Control unit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3615814 | 1986-05-10 | ||
| DE19873714245 DE3714245A1 (en) | 1986-05-10 | 1987-04-29 | Control unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3714245A1 true DE3714245A1 (en) | 1987-11-12 |
Family
ID=25843659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19873714245 Withdrawn DE3714245A1 (en) | 1986-05-10 | 1987-04-29 | Control unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3714245A1 (en) |
Cited By (3)
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1987
- 1987-04-29 DE DE19873714245 patent/DE3714245A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |