DE3734065A1

DE3734065A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der kraftstoffzufuhr zu einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3734065A1
Application number: DE19873734065
Authority: DE
Inventors: Shigeto Niitsuma; Mineo Kashiwaya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1988-04-21
Also published as: JPS6394039A; GB8723567D0; FR2605048A1; KR880005349A; GB2197091A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzuführung zu einer Brenn kraftmaschine, wobei die Menge des zugeführten Kraftstoffs in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl und der Öffnung der Drosselklappe gesteuert, sowie die Leerlauf drehzahl durch Steuerung der Menge der die Drosselklappe durch einen Luftbypass umgehenden Luftmenge mittels einer Leerlaufdrehzahlsteuereinheit geregelt wird.

Ein aus der JP-A-60-2 04 933 bekanntes Kraftstoffzuführungs steuerverfahren offenbart die Berechnung der Kraftstoff menge aufgrund eines Brennkraftmaschinendrehzahlsignals und eines Drosselklappenöffnungssignals mittels eines Mikrocomputers. Zur Steuerung der Menge des zugeführten Kraftstoffs wird ein Kraftstoffeinspritzventil gesteuert. Außerdem ist ein Verfahren üblich, die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine durch Steuerung der die Drosselklappe umgehenden Luftmenge zu steuern.

Bei einer in üblichen Systemen vorhandenen Verbindung der zuvor genannten Verfahren wird die Drosselklappe nicht be tätigt, weshalb auch ein Drosselklappenöffnungsfühler kein Ausgangssignal im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine erzeugt. Im Ergebnis haben diese Verfahren Nachteile darin, daß eine mit der Änderung der zugeführten Luftmenge über einstimmende Steuerung des zugeführten Kraftstoffs im Leer laufzustand der Brennkraftmaschine nicht möglich ist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs zu ermöglichen, wobei die Menge des Kraftstoffs in Übereinstimmung mit der Änderung der Menge der zugeführten Luft auch dann steuerbar sein soll, wenn sich ein Ausgangssignal eines Drosselklappenöffnungs fühlers nicht ändert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Ver fahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoff menge vorgeschlagen, wobei die Menge des zugeführten Kraft stoffs nach Maßgabe der Menge der Bypassluft im Leerlauf zustand der Brennkraftmaschine durch Erfassung des Leer laufbetriebs der Brennkraftmaschine korrigiert wird. Bei der vorgeschlagenen Erfindung wird die Menge des zugeführten Kraftstoffs in Übereinstimmung mit einem Bypassluftmengen signal und einem Brennkraftmaschinendrehzahlsignal im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine bestimmt und ermög licht dadurch eine genaue Steuerung der Kraftstoffmenge ohne Verwendung eines Drosselklappenöffnungssignals.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Brennkraftmaschinen steuersystems, das ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffmengensteuersystems aufweist;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das Einzelheiten des Steuer prozesses darstellt;

Fig. 3 und 4 jeweils Diagramme von Funktionsblöcken gemäß der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 erläutert. Die Menge der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft wird durch eine Drosselklappe 10 gesteuert. Der Öffnungswinkel der Drosselklappe 10 wird durch einen Drosselklappenöffnungswinkelfühler 2 erfaßt und nach Um setzung in eine Spannung einer Steuereinheit 7 zugeführt. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird mittels eines (nicht gezeigten) Kurbelwellenwinkelfühlers im Verteiler erfaßt und als Brennkraftmaschinendrehzahlsignal ebenfalls zur Steuereinheit 7 geführt. Nach Maßgabe des Öffnungs winkelsignals, das der Drosselklappenöffnungswinkelfühler 2 erzeugt und des Brennkraftmaschinendrehzahlsignals vom Verteiler 6 sowie eines Ausgangssignals eines Kraftstoff- Luftmengenverhältnisfühlers 5 berechnet die Steuereinheit 7 die Menge des zuzuführenden Kraftstoffs in einem geeigneten Luft-Kraftstoffmengenverhältnis und gibt ein Ansteuer signal an ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzven til 1, um dadurch die Kraftstoffmenge zu steuern.

Es wird nun der Fall erläutert, wenn die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine unter Last (z.B. wenn eine Klima anlage im Kraftfahrzeug betätigt wird) erhöht wird. Dann betätigt der Fahrer einen Lastschalter 11, während das Öffnungssignal des Drosselklappenfühlers 2 den Leerlauf zustand angibt. Die Steuereinheit 7 erzeugt ein Ansteuer signal zu einem Elektromagnetventil 4, das die Stellung eines zugehörigen Ventils 4 a steuert, so daß ein Bypass einlaß 4 d auf eine Größe geöffnet wird, die dem Ansteuer signal entspricht. Auf diese Weise liefert ein Bypass auslaß 4 c Bypassluft. Synchron mit dieser Operation erzeugt die Steuereinheit 7 ein der erhöhten Last im Leerlaufzu stand entsprechendes Kraftstoffeinspritzsignal, indem die Steuereinheit 7 zu einem Kennfeld nach Maßgabe des Ansteuer stroms des Magnetventils 4, d.h. nach Maßgabe der Bypass luftmenge, zugreift. Auf diese Weise wird das Kraftstoff einspritzventil in Übereinstimmung mit demselben Signal gesteuert und dadurch zur Einspritzung einer korrigierten Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Bypassluftmenge veranlaßt.

Bei dem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel wird die zuge führte Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit der Verände rung der Bypassluftmenge aufgrund der Lastsituation im Leerlaufzustand korrigiert. Der Korrekturwert für die Kraftstoffmenge wird aus einem zuvor gesetzten Kennfeld geholt, und das Ansteuersignal auf der Basis des resultie renden Signals dem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritz ventil angelegt, mit dem Ergebnis, daß eine geeignete Kraft stoffmengensteuerung in Übereinstimmung mit der Lastsituation ohne Erzeugung eines Ausgangssignals vom Drosselklappen öffnungswinkelfühler durchgeführt wird.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm mit Einzelheiten des Steuer prozesses gemäß dem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel.

Schritt 101 entscheidet, ob der Lastschalter 11, der bei spielsweise ein Schalter, der die Klimaanlage oder das Fernlicht einschaltet, ist, an oder aus ist. Wenn der Last schalter 11 aus ist, wird der Steuerprozess beendet und ein weiterer Steuervorgang gestartet ohne die weiteren in Fig. 2 dargestellten Steuerschritte durchzuführen.

Falls dagegen der Lastschalter 11 eingeschaltet ist, ent scheidet Schritt 102, ob der Leerlaufschalter ein oder aus ist. Alternativ kann durch Vergleich des Ausgangs signals des Drosselklappenfühlers 10 mit einem vorgegebenen Öffnungssignal erfaßt werden, ob der Öffnungswinkel der Drosselklappe den Leerlaufzustand angibt oder nicht.

Im Auszustand des Leerlaufschalters wird keine Bypass luft zugeführt, auch wenn der Lastschalter eingeschaltet ist. Deshalb wird der Steuerprozess gemäß Fig. 2 beendet und ein anderer (nicht gezeigter) Steuervorgang begonnen.

Falls im Schritt 102 entschieden wird, daß der Leerlauf schalter eingeschaltet, d.h., daß die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand ist, holt Schritt 103 aus dem Kennfeld ein Öffnungswinkelsignal für das Magnetventil 4, das der benötigten Bypassluftmenge entspricht, um eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl einzustellen, und legt der Magnetspule des Magnetventils 4 einen entsprechenden Steuerstrom an.

Schritt 104 ermittelt ein Zeitimpulssignal, das die ge forderte Öffnungszeit des elektromagnetischen Kraftstoff einspritzventils und damit eine mit diesem Signal überein stimmende korrigierte Kraftstoffmenge angibt. Dadurch wird die Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit der Bypass luftmenge kompensiert.

Die Drosselklappe ist sowohl im Leerlaufzustand als auch während einer Verlangsamung geschlossen. In letzterer Situation braucht die eingespritzte Kraftstoffmenge nicht in Übereinstimmung mit der Bypassluftmenge korrigiert werden. Deshalb kann man diese Situation von dem echten Leerlauf durch Erfassung eines von einem Getriebeschalter 8 gelieferten Signals unterscheiden, das zeigt, ob das Getriebe in der neutralen Stellung oder nicht ist. Falls dann die Drosselklappe im Leerlaufzustand und das Getriebe nicht in der neutralen Position ist, wird die Kraftstoffmenge nicht wesentlich kompensiert.

Die zuvor beschriebene Erfindung wird nun anhand des Funktionsblockdiagramms in Fig. 3 näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffsteuersystem weist eine Rechenschaltung zur Berechnung der jedem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge aus einem die Drehzahl N der Brennkraftmaschine angebenden Signal und einem Signal, das die Öffnung der Drosselklappe angibt, auf. Ein Kraftstoffinjektor liefert dem Ansaugkrümmer eine vorgegebene Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal der Rechenschaltung (im allgemeinen ein Ventilöffnungsimpulssignal). Der Kraftstoffinjektor ist jedoch nicht auf einen Einpunkt-Einspritztyp beschränkt, der die Einspritzung, wie im Ausführungsbeispiel oberhalb der Drosselklappe, vornimmt, sondern kann auch in Form eines anderen Einpunkt-Injektors realisiert werden, der den Kraft stoff durch ein einziges Einspritzventil unterhalb der Drosselklappe einspritzt. Ferner kann auch eine Mehrpunkt- Einspritzung vorgesehen sein, bei der in jeder mit dem jeweiligen Zylinder verbundenen Abzweigung des Ansaug krümmers ein Einspritzventil vorgesehen ist. Weiterhin kann eine geteilte Einpunkt-Einspritzung erfolgen, bei der das Ansaugsystem in mehrere Gruppen unterhalb der Drosselklappe eingeteilt ist und bei der ein einzelnes Einspritzventil der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist.

Die Rechenschaltung für die zugeführte Kraftstoffmenge wird von einer Rechenschaltung für die korrigierte Kraft stoffmenge beeinflußt, so daß die Menge des zugeführten Kraftstoffs abhängig von drei Veränderlichen erhältlich ist, die ein Kraftstoffkompensationssignal X zusätzlich zu dem Drosselklappenöffnungssignal α und dem Brennkraft maschinendrehzahlsignal N enthalten. Als weitere Alterna tive kann die Grundkraftstoffmenge, die aus α und N ermittelt wird, zur korrigierten, getrennt davon ermittelten Kraftstoffmenge addiert oder davon subtrahiert werden. Die se korrigierte Kraftstoffmenge oder das Kraftstoffkompen sationssignal können in Übereinstimmung mit der Menge der durch den Bypass strömenden Luft erhalten werden.

Abhängig davon, ob die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand oder im Laufzustand ist, wird bestimmt, ob die Menge des zugeführten Kraftstoffs in Übereinstimmung mit der Bypass luftmenge kompensiert wird. Diese Bestimmung geschieht hauptsächlich durch Erfassung der Stellung eines Schalters, der schließt, sobald die Drosselklappe geschlossen wird. Die Entscheidung darüber, ob das Drehzahlsignal N im Leerlaufdrehzahlbereich, der zuvor gesetzt wird, enthalten ist und ob das Getriebe ein Neutralsignal liefert, kann außerdem eine Bedingung zur Unterscheidung vom Verlangsamungszustand bilden. Außerdem kann statt des Leerlaufschaltes die Größe des Drosselklappenöffnungs signals α zur Entscheidung, daß die Drosselklappe geschlos sen ist, sobald das betreffende Signal Null ist, verwendet werden.

Die Kompensationsmenge kann auch statt aufgrund der Bypass luftmenge aufgrund der Entscheidung, ob die Brennkraft maschine unter Last läuft, gesteuert werden. In diesem Fall wird zur Erfassung, ob eine Last, wie z.B. eine Wagen klimaanlage, mit der Batterie verbunden wird, ein Last schalter verwendet, und sobald eine Last anliegt, zusätzlich zu der aufgrund der Bypassluftmenge kompensierten Kraftstoff menge zur weiteren Kompensation eine vorgegebene Kraftstoff menge hinzugefügt.

Diesem Prinzip liegt der Gedanke zugrunde, die Kraftstoff menge beim Anlegen einer Last zu erhöhen, und, wenn die Einrichtungen so gestaltet sind, daß die Bypassluftmenge bei anliegender Last erhöht wird, führt eine Erhöhung der Menge der Bypassluft automatisch zur Vergrößerung der Kraftstoffmenge. In diesem Fall muß die Kompensationsmenge nicht direkt aufgrund der Stellung des Lastschalters be rechnet werden.

Außerdem ist es unnötig, die Kompensationskraftstoffmenge unabhängig von der Berechnung der gelieferten Kraftstoffmenge zu berechnen. Als Berechnungsfaktor des zugeführten Kraft stoffs kann ein Signal, das die Bypassluftmenge angibt, zur Rechenformel addiert werden, um die Kompensation der Kraftstoffmenge durchzuführen.

Angesichts der Tatsache, daß die Brennkraftmaschine in der anfänglichen Phase nach dem Startvorgang noch nicht warm genug ist, muß die Kraftstoffmenge zur Erzeugung eines genügend hohen Drehmoments erhöht werden. Dieses Prinzip läßt sich auch bei der vorliegenden Erfindung an wenden, wobei dann das Kraftstoffkompensationssignal wei terhin durch ein von der Kühlwassertemperatur erhaltenes Brennkraftmaschinentemperatursignal korrigiert wird.

In diesem Fall muß, falls die Bypassluftmenge in Überein stimmung mit der Maschinentemperatur erhöht wird, wie im Falle des Einschaltens des Lastschalters, die Kraftstoff menge nicht direkt aufgrund des Brennkraftmaschinentempe ratursignals erhöht werden.

Fig. 4 zeigt Funktionsblöcke gemäß der vorliegenden Er findung von einem anderen Standpunkt.

Ein die zugeführte Kraftstoffmenge angebendes Signal wird normalerweise als Funktion des Drosselklappenöffnungs signals α und der Brennkraftmaschinendrehzahl N berechnet oder aus einem in der Steuereinheit 7 gespeicherten Kenn feld ausgelesen. Im Leerlaufzustand wird die Kraftstoff menge vom Kompensationskraftstoffmengensignal als Funktion des Bypassluftmengensteuersignals berechnet oder aus dem Kennfeld ausgelesen. Zur Steuerung des Kraftstoffeinspritz ventils wird eines dieser Kraftstoffmengensignale durch den Betrieb eines von einer Leerlaufentscheidungsschaltung angesteuerten Schalterkreises ausgewählt.

Die vorangehende Beschreibung macht deutlich, daß erfindungs gemäß eine Kraftstoffmengenkompensation mittels eines Kraft stoffkompensationssignals abhängig von einem Bypassluft mengensteuersignal durchgeführt wird und unabhängig vom Ausgangssignal eines Drosselklappenöffnungswinkelfühlers ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil aufgrund des Kraftstoffmengenkompensationssignals angesteuert wird. Deshalb läßt sich auch während des Leerlaufzustands der Brennkraftmaschine bei unverändertem Drosselklappenöffnungs signal eine richtige Kraftstoffmengensteuerung durchführen.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffmenge einer Brenn kraftmaschine, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Steuerung der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraft stoffmenge abhängig von einem den Öffnungsgrad einer Drosselklappe angebenden Signal und einem die Drehzahl der Brennkraftmaschine angebenden Signal, und
- Steuerung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine durch Steuerung der an der Drosselklappe vorbeige führten Bypassluftmenge, wobei die Menge des zugeführten Kraftstoffs in Übereinstimmung mit der Menge der Bypassluft im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine gesteuert wird.

2. Vorrichtung zur Steuerung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge, gekennzeichnet durch
eine Recheneinrichtung (7), die die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge aufgrund eines Brennkraft maschinendrehzahlsignals und eines Öffnungswinkelsignals eines für die Steuerung der der Brennkraftmaschine zuge führten Luftmenge vorgesehenen Drosselventils (10) er mittelt,
eine Leerlaufzustandsentscheidungseinrichtung, die einen Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine erfaßt, und
eine Leerlaufdrehzahlsteuereinheit, die die Leerlaufdreh zahl durch Steuerung der das Drosselventil (10) umgehen den Luftmenge im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine steuert, wobei die Recheneinrichtung (7) eine Kompensationseinrichtung aufweist, die die Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit einem Steuersignal der Leerlaufdrehzahlsteuereinheit kom pensiert, wenn die Leerlaufzustandsentscheidungseinrich tung den Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine erfaßt.