DE3805823C3

DE3805823C3 - Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3805823C3
Application number: DE3805823A
Authority: DE
Inventors: Ryoji Nishiyama; Satoru Ohkubo; Setsuhiro Shimomura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1988-02-25
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2008-02-26
Also published as: DE3805823A1; JPS63212740A; KR880010226A; US4909224A; KR900007818B1; DE3805823C2

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des allgemeinen Aufbaus einer elektronischen Steuerung für einen Verbrennungs motor, die zusammen mit einer schematischen Darstellung des grundlegenden Aufbaus des Verbrennungsmotors ge zeigt ist.

Zunächst wird ein Beispiel der herkömmlichen elektro nischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor, wie etwa die in JP-OS 59-96 446 beschriebene Vorrichtung, in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Verbrennungsmotor 1, ein mit dem Verbrennungsmotor 1 verbundenes Saugrohr 2 und ein in dem Saugrohr 2 angeordnetes Drosselventil 3.

Der Druck innerhalb des Saugrohres 2 wird von einem Drucksensor 4 ermittelt, und der ermittelte Druckwert wird einem Analog-/Digital-Wandler 91 zugeführt. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird von einem Dreh zahlsensor 5 als Impulsanzahl ermittelt, und das Aus gangssignal des Drehzahlsensors 5 wird einer Eingangs schaltung 92 übermittelt. Ein Injektor 6, der durch das Ausgangssignal einer Ausgangsschaltung 96 gesteuert wird, düst Kraftstoff in das Saugrohr 2. Mit dem Dros selventil 3 ist ein Drosselventilöffnungssensor 8 ver bunden, der den Öffnungsbetrag des Ventils ermittelt. Ein dem Drosselöffnungsbetrag entsprechendes Ausgangs signal wird dem Analog-/Digital-Wandler 91 zugeführt.

Ein Verteiler 11 ist zwischen den (nicht gezeigten) Zündkerzen und einer Zündspule 10 angeschlossen. Die Zündspule wird von einem Ausgangssignal einer Ausgangs schaltung 97 betätigt, so daß die Zünd-Zeitgebung des Motors 1 gesteuert erfolgt.

Eine Steuerung 9 errechnet die erforderliche Kraft stoffmenge aufgrund von Informationen von dem Drucksen sor 4, dem Drehzahlsensor 5, dem Drosselventilöffnungs sensor 8 u.d. und regelt die Steuerimpulsbreite des Injektors 6. Der Analog-/Digital-Wandler 91 in der Steuerung 9 wandelt Analogsignale vom Drosselventil öffnungssensor 8, dem Drucksensor 4 usw. in Digital werte um, welche einem Mikroprozessor (µ-P) 93 übermit telt werden. Die Eingangsschaltung 92 bewirkt eine Im pulshöhenumwandlung des Impulsausgangssignals des Dreh zahlsensors 5, und ein Ausgangssignal von der Eingangs schaltung 92 wird dem Mikroprozessor 93 übermittelt.

Der Mikroprozessor 93 errechnet die Kraftstoffzufuhr menge des Verbrennungsmotors 1 auf der Basis der von dem Analog-/Digital-Wandler 91 und der Eingangsschal tung 92 ausgegebenen Digitalimpulssignale und bestimmt dem errechneten Ergebnis entsprechend die Steuerimpuls breite des Injektors 6, um diesen Steuerimpuls auszuge ben. Der Steuerablauf und Daten für den Mikroprozessor 93 werden zuvor in einem ROM 94 gespeichert, und beim Rechenablauf anfallende Daten werden zeitweilig in einem RAM 95 gespeichert. Der Injektor 6 wird mittels der Ausgangsschaltung 96 dem Ausgangssignal vom Mikro prozessor 93 entsprechend gesteuert.

Im folgenden wird der Arbeitsablauf der beschriebenen herkömmlichen Schaltung im Zusammenhang mit dem in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramm erläutert.

Zunächst wird in Schritt 100 ein Impulssignal, d.h. die vom Drehzahlsensor 5 eingegebene Drehzahl Ne des Mo tors, in den Mikroprozessor 93 eingelesen. In Schritt 101 wird der vom Drucksensor 4 erhaltene Wert Pb des Ansaugdrucks (Absolutdruck) im Saugrohr 2 in den Mikro prozessor 93 eingelesen. In Schritt 102 wird die Grund- Steuerimpulsbreite τ₀ des Injektors 6 auf der Basis der eingelesenen Informationen errechnet.

Die Arbeitsgleichung für den genannten Rechenvorgang lautet

τ₀ = K × Pb × ηv,

wobei K eine Konstante ist; ηv drückt eine Ladeeffi zienz aus, welche zuvor entsprechend dem Ansaugdruck Pb innerhalb des Saugrohres 2 und der Drehzahl Ne des Mo tors 1 bestimmt wurde.

Anschließend geht der Ablauf über einen Schritt 103 periodisch auf einen Schritt 104, in dem festgestellt wird, ob eine Veränderung des Betrages des Ausgangs signals vom Drosselventilöffnungssensor 8 den vorbe stimmten Wert überschreitet oder nicht. Falls der Ab weichungsbetrag der Veränderung des Ausgangssignals vom Drosselventilöffnungssensor 8 den vorbestimmten Wert überschreitet, wird ein Beschleunigungszustand angenom men, und der Ablauf rückt auf Schritt 105 vor, in dem eine Ausdüsimpulsbreite τ_ACC errechnet wird, welche dem durch die Beschleunigung erzielten Zunahmebetrag ent spricht. Anschließend rückt der Ablauf auf Schritt 106 vor.

Auch falls in Schritt 103 und Schritt 104 die Antwort "Nein" erfolgt, geht der Ablauf auf Schritt 106.

In Schritt 106 wird festgestellt, ob ein Zeitpunkt zum Ausdüsen von Kraftstoff vorliegt oder nicht. Im Falle eines Kraftstoffausdüszeitpunktes wird in Schritt 107 die Kraftstoffausdüsimpulsbreite τ mittels der Glei chung τ = τ₀+τ_ACC errechnet, und in Schritt 108 wird das Ausdüsen von Kraftstoff durchgeführt. Der beschrie bene Ablauf wird wiederholt, um das Luft-Kraftstoff- Verhältnis auf einen vorbestimmten Wert zu steuern.

Der durch die Beschleunigung erzielte Zunahmebetrag, welcher in dem Rechenvorgang in Schritt 105 verwendet wurde, ist vorbestimmt, so daß sich ein in dem Motor erzieltes Drehmoment Schritt für Schritt erhöhen und dann konstant halten läßt, wenn die Beschleunigung ge mäß Fig. 3(A) zu einem Zeitpunkt t₀ erfolgt.

Bei der herkömmlichen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor wird die Abtriebskraft des Mo tors lediglich abrupt erhöht und anschließend konstant gehalten, ohne daß, wie oben beschrieben, die Entste hung von Vibration nach dem Feststellen der Beschleuni gung berücksichtigt wird, und folglich tritt das Pro blem auf, daß sich eine in Fig. 3(B) gezeigte störende Beschleunigungsvibration in Längsrichtung des Fahr zeugs, die durch ein Verbundvibrationssystem aufgrund der Verbindung des Motors mit dem Fahrzeug erzeugt wird, nicht unter allen verschiedenen Beschleunigungs bedingungen vollkommen unterdrücken läßt.

Bei einem bekannten Verfahren zur Ermittlung von motor betriebsoptimalen Zündzeitpunkten (DE-OS 31 16 593) wird der Motor dauernd von einem Klingelsensor auf klingelnde Verbrennung überwacht. Um charakteristische Betriebsgrößen des Motors in einem optimalen Betriebs punkt unterhalb der Klingelgrenze zu ermitteln, werden bestimmte Betriebsgrößen des Motors, wie Zündzeitpunkt und Kraftstoff-Luft-Verhältnis, in einem Korrekturfeld gespeichert. Die Betriebsgrößen werden permanent während des Motorbetriebs verändert, um den Motor kurz unterhalb der Klingelgrenze zu betreiben. Das bekannte Verfahren ist nicht dazu bestimmt, Betriebsgrößen des Motors während eines Beschleunigungsvorganges so zu verändern, daß Längsvibrationen des Fahrzeuges unter drückt werden.

Eine bekannte elektronische Steuerung (DE 33 24 677 A1) vergrößert die in den Verbrennungs motor eingespritzte Kraftstoffmenge während des Beschleunigungsvorganges in Abhängigkeit von der Aus lenkgeschwindigkeit des Fahrpedals, um eine Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu verhindern. Die Korrektur der von der Gemischbildungsanlage bemessenen Kraftstoffmenge erfolgt vor Einleitung des Beschleuni gungsvorganges durch Öffnen der Drosselklappe und beginnt mit der Auslenkung des Fahrpedals, die von einem Beschleunigungsaufnehmer erfaßt wird. Zum Zeit punkt der Auslenkung des Fahrpedals wird ein Zeitglied in Gang gesetzt und nach Ablauf einer durch das Zeit glied vorgegebenen Zeitspanne die Drosselklappen stellung verändert. Ferner weist das Steuersystem eine Zündzeitpunkt-Korrektur auf, die den Zündzeitpunkt während der Korrektur der Kraftstoffmenge verstellt. Die Verstellung des Zündzeitpunktes erfolgt, um den Verbrennungsmotor mit nahezu konstantem Kraftstoff- Luft-Verhältnis bei optimalem Emissionsausstoß be treiben zu können. Nach Einleitung eines plötzlichen Beschleunigungsvorganges ist das System aber nicht in der Lage, Längsvibrationen des Fahrzeuges, die kurz vor Beendigung des Beschleunigungsvorganges auftreten können, zu verhindern. Nachdem die Drosselklappe ihre Endstellung erreicht hat, wird sich die Beschleunigung des Fahrzeuges nicht kontinuierlich verringern, sondern in einem Schwingungsvorgang auf den Endwert einpendeln.

Eine Steuerung, von der der Oberbegriff des Patentan spruchs 1 ausgeht, ist bekannnt aus der DE-OS 29 06 782. Diese Steuerung dient dazu, die Ruckelschwingungen, die sich bei einer Fahrzeugbeschleunigung ergeben, zu dämpfen. Hierzu wird mit einem auf die Kurbelwellen umdrehungen reagierenden Drehzahlmesser zunächst die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt und durch Differen zierung wird der Beschleunigungsverlauf ermittelt. Bei Auftreten einer Beschleunigung wird das der Einspritz anlage zugeführte Signal eines Fahrpedalstellungsgebers in der Weise verändert, daß eine Verringerung der An triebskraft des Motors erzeugt wird. Eine Einschalt steuerstufe schaltet nach einer bestimmten Zeit nach Auftreten der Beschleunigung ein Dämpfungssignal zu, das für eine Korrekturzeit aufrechterhalten wird und die Antriebskraft des Motors verringert. Die bekannte Steuereinrichtung, bei der das der Einspritzpumpe zuzu führende Signal des Fahrpedalstellungsgebers durch die Korrektureinrichtung modifiziert wird, eignet sich zwar für Dieselmotoren, bei denen eine Direkteinspritzung erfolgt, es ist jedoch für selbstzündende Brennkraft maschinen ungeeignet, weil dort die Einspritzung in das Saugrohr erfolgt und erheblich größere Reaktionszeiten auftreten. Die Ermittlung des Beschleunigungssignals der Kurbelwelle führt dazu, daß das an der Kurbelwelle auftretende Schwingungssignal mit relativ hoher Fre quenz ausgewertet wird, was einen erheblichen elektro nischen Aufwand erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elek tronische Steuerung der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die nicht auf Motoren mit direkter Treibstoffeinspritzung beschränkt ist und deren Steuerung und Eingriffsmöglichkeiten ver einfacht sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird das Beschleu nigungssignal aus dem Signal eines Detektors zum Er mitteln des Öffnungsbetrages des Drosselventils oder aus dem Signal eines Detektors zum Ermitteln einer Druckveränderung in dem Saugrohr des Verbrennungsmotors gewonnen. Diese Detektorsignale sind keinen periodi schen Schwankungen unterworfen wie das von der Kurbel welle abgegriffene Drehzahlsignal, sondern sie sind weitgehend stationär und können daher zur störungs freien Ermittelung der Beschleunigung auf einfache Weise herangezogen werden. Die Korrektureinrichtung bewirkt eine Veränderung des Zündzeitpunktes bzw. des Zündwinkels, so daß die elektronische Steuerung für Motoren mit indirekter Einspritzung verwendbar ist, ohne daß Laufzeiten berücksichtigt werden müssen. Durch die Einwirkung der Korrektureinrichtung auf den Zünd zeitpunkt wird die Reaktionszeit verringert.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des allgemeinen Aufbaus eines Verbrennungsmotors und ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuerung für den Verbrennungsmotor;

Fig. 2 ein Flußdiagramm des Arbeitsablaufs einer herkömmlichen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 3 ein Zeitgebungsdiagramm der herkömmlichen Steuerung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Arbeitsablaufs der erfindungsgemäßen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 5 Diagramme der erfindungsgemäßen Steuerung; und

Fig. 6 Diagramme des Arbeitsablaufs einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit dem Flußdiagramm gemäß Fig. 4 erläu tert.

In Schritt 300 wird die Drehzahl Ne des Motors 1 ge lesen. In Schritt 302 wird der Grund-Zündzeitpunkt R₀ aus einer Karte entnommen, die zuvor anhand der Motoren drehzahl Ne und des Saugdrucks Pb bestimmt wurde. In Schritt 305 wird die Beschleunigung ermittelt.

Wenn in Schritt 305 die Antwort "Ja" erfolgt, rückt der Ablauf auf Schritt 306, in dem ein Schwingkorrekturwert R_s errechnet wird. Dieser Korrekturwert R_s wird zuvor durch eine der Veränderungsgröße des Ventils proportio nale Funktion bestimmt. Wenn jedoch in Schritt 305 die Antwort "Nein" erfolgt, wird der Schwingkorrekturwert R_s in Schritt 307 auf null rückgestellt.

Nach dem Errechnen des Schwingkorrekturwertes R_s in den Schritten 306, 307 wird in Schritt 308 ein Beschleuni gungskorrekturwert R_ACC errechnet. Anschließend wird der Zündzeitpunkt R in Schritt 309 anhand der folgenden Gleichung errechnet:

R = R + R_ACC + R_s.

In Schritt 310 wird festgestellt, ob es sich um einen Kraftstoffausdüszeitpunkt handelt oder nicht. Wenn ein Kraftstoffausdüszeitpunkt vorliegt, wird der Injektor 6 diesem Zündzeitpunkt R entsprechend betätigt, indem die Ausgangsschaltung 97 in Schritt 311 so gesteuert wird, daß sie das Kraftstoffausdüsen veranlaßt. Anschließend wird der Ablauf auf Schritt 300 rückgeführt. Wenn in Schritt 310 festgestellt wird, daß kein Zündzeitpunkt vorliegt, geht der Ablauf auf Schritt 300 zurück.

Fig. 5 zeigt den Betrieb für den Fall, daß eine Be schleunigung dem beschriebenen Flußdiagramm ent sprechend abläuft. Dabei wird der Zündwinkel R für die Zeit von t₁ bis t₂ vom Zeitpunkt des Starts der Be schleunigung (t₀) um R₀ verringert, und ein im Motor erzeugtes Drehmoment Tr wird um ΔTr verringert, um eine Negativbeschleunigung des Fahrzeugs zu bewirken. Folglich wird die in Fig. 3(B) gezeigte Beschleunigungs spitze A vermieden, und somit wird eine Beschleunigungs einwirkung auf die Fahrzeugkarosserie gemäß Fig. 5(C) erzielt, wodurch ein sanftes Beschleunigen unter Ver meidung von Schwingungen erfolgt.

Obwohl der Schwingkorrekturwert R_s bei der beschrie benen bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 5(A) be schaffen war, kann er auch gemäß Fig. 6(A) als Muster vorgesehen sein, das eine Funktion der seit der Be schleunigung verstrichenen Zeit ist. In diesem Fall nimmt das in dem Motor erzeugte Drehmoment Tr die in Fig. 6(B) gezeigten Werte an. Obwohl gemäß Fig. 4 anhand der Veränderung des Drosselventilöffnungsbe trages festgestellt wurde, ob ein Beschleunigungszu stand vorlag oder nicht, kann diese Feststellung auch anhand der Veränderung des Druckwertes innerhalb des Saugrohres getroffen werden.

Obwohl bei dieser Beschreibung eine Kraftstoffausdüs einrichtung mit geschwindigkeitsabhängiger Kraftstoff dichte verwendet wurde, können selbstverständlich auch eine Kraftstoffausdüseinrichtung mit einem Luftstrom sensor und ein System mit einem elektronisch gesteuer ten Vergaser verwendet werden.

Beschreibungsgemäß wird bei der Erfindung für die vor bestimmte Dauer nach dem Zeitpunkt des Feststellens des Beschleunigungszustandes der Zündzeitpunkt mit einem Winkel verzögert. Dadurch wird die Abtriebskraft des Motors verringert, so daß die Beschleunigung erfolgt, ohne störende Vibrationen zu verursachen. Somit läßt sich die Entstehung von Schwingungen verhindern, und bei Beschleunigung des Fahrzeugs wird ein sanftes Beschleunigungsgefühl vermittelt.

Claims

1. Elektronische Steuerung für die Veränderung der Antriebskraft eines Verbrennungsmotors zum Antreiben eines Fahrzeuges, mit
einer Steuereinrichtung (9), die die dem Verbren nungsmotor zugeführte Kraftstoffmenge und/oder den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Betriebs zustand des Motors steuert,
einem die Fahrzeugbeschleunigung feststellenden Beschleunigungsaufnehmer
einer Korrektureinrichtung für die Verringerung der Antriebskraft bei Vergrößerung des Signals des Beschleunigungsaufnehmers,
und einem Zeitglied, das zum Zeitpunkt der Fest stellung einer Beschleunigungszunahme des Fahr zeuges durch den Beschleunigungsaufnehmer den Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne in Gang setzt und nach Ablauf dieser Zeitspanne die An triebskraft für eine Korrekturzeit verringert,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Beschleunigungsaufnehmer ein Detektor (8) zum Ermitteln des Öffnungsbetrags des Drossel ventils (3) des Verbrennungsmotors oder ein Detektor (4) zum Ermitteln einer Druckveränderung in dem Saugrohr (2) des Verbrennungsmotors ist
und daß das Zeitglied nach Ablauf der Zeitspanne die Korrektureinrichtung zur Veränderung des Zünd zeitpunktes aktiviert.

2. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungs motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Antriebskraft des Verbrennungsmotors während der Korrektur um einen vorbestimmten konstanten Betrag verringert wird.

3. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungs motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft des Verbrennungsmotors während der Korrekturzeit laufend verringert und dann laufend erhöht wird.