DE3807175A1 - Verfahren und system zum steuern der brennstoffeinspritzrate in einer brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren und system zum steuern der brennstoffeinspritzrate in einer brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung
zum Steuern der Brennstoffeinspritzrate in einer
Brennkraftmaschine. Im einzelnen betrifft die Erfindung ein
Verfahren und ein System zur Brennstoffeinspritzratensteuerung
in einer Brennkraftmaschine gemäß einer Grundeinspritzdauer,
die aus dem Ansaugdruck und der Maschinendrehzahl
ermittelt wird.
Auf dem Gebiet von Einspritzungs-Brennkraftmaschinen sind
Brennstoffeinspritzraten-Steuersysteme bekannt, in denen der
Ansaugdruck und die Maschinendrehzahl ermittelt wird, aus dem
Ansaugdruck und der Maschinendrehzahl eine Grundeinspritzdauer
berechnet wird, die Einspritzdauer durch Korrigieren
der Grundeinspritzdauer mit Faktoren wie der Ansauglufttemperatur,
der Kühlwassertemperatur und dergleichen ermittelt
wird und die Einspritzventile jeweils über eine Zeitdauer
geöffnet werden, die gleich der auf diese Weise bestimmten
Einspritzdauer ist.
Bei diesem bekannte System wird der Ansaugdruck mittels
eines Membran-Drucksensors aufgenommen, der an dem Ansaugrohr
der Maschine angebracht ist. Das Ausgangssignal des Drucksensors
wird mittels eines Filters mit einer Zeitkonstante von
3 bis 5 ms für das Ausschalten der durch den Maschinenbetrieb
verursachten Impulskomponente des Ansaugdrucks aufbereitet.
Die Grundeinspritzdauer wird aus dem auf diese Weise erfaßten
Ansaugdruck und der Maschinendrehzahl berechnet, die mittels
eines geeigneten Drehzahlsensors erfaßt wird.
Dieses bekannte System hat den Nachteil, daß während einer
Übergangsperiode des Maschinenbetriebs wie beispielsweise
einer Beschleunigung die erfaßte Änderung des Ansaugdrucks
infolge der Ansprechverzögerung der Membran des Drucksensors
und der auf die Zeitkonstante des Filters zurückzuführenden
Ansprechverzögerung gegenüber der tatsächlichen Ansaugdruckänderung
um eine bestimmte Zeit verzögert ist. Wenn beispielsweise
die Maschine durch schnelles Öffnen des Drosselventils
in Verbindung mit einem plötzlichen Anstieg des Ansaugluftdrucks
schnell beschleunigt wird, steigt der erfaßte
Ansaugdruck ziemlich langsam an, wodurch die Grundeinspritzdauer
gemäß einem Ansaugdruck berechnet wird, der niedriger
als der tatsächliche Ansaugdruck ist. Infolgedessen wird das
der Maschine zugeführte Luft/Brennstoff-Gemisch zu mager, was
zur Folge hat, daß das Ansprechen der Maschine auf die Beschleunigungsforderung
verschlechtert ist und die Menge
schädlicher Abgase erhöht ist. Wenn im Gegensatz dazu durch
das schnelle Schließen des Drosselventils in Verbindung mit
einer plötzlichen Verringerung des Ansaugdrucks die Maschine
gebremst werden soll, wird die Grundeinspritzdauer gemäß dem
Ansaugdruck berechnet, der höher als der tatsächliche Ansaugdruck
ist, was zur Folge hat, daß wegen des Zuführens eines
zu fetten Luft/Brennstoff-Gemisches die Steuerbarkeit der
Maschine verschlechtert sowie auch die Abgabe schädlicher
Abgase erhöht ist. Zum Lösen dieser der Erzeugung eines zu
fetten oder zu mageren Gemisches zuzuschreibenden Probleme
werden verschiedenartige Korrekturen vorgenommen, beispielsweise
durch eine stufenweise Beschleunigungssteigerung oder
Verlangsamungsverminderung der Brennstoffzufuhr. Tatsächlich
war es jedoch wegen der vorangehend beschriebenen zeitlichen
Verzögerung bei der Erfassung des Ansaugdrucks in Übergangsperioden
des Maschinenbetriebs unmöglich, über den ganzen
Bereich der Maschinenbetriebszustände hinweg das Luft/Brennstoff-
Verhältnis des Gemisches auf Sollwerte einzuregeln.
Zum Ausschalten irgendwelcher Zeitverzögerung bei der Erfassung
wird in der JP-OS 28 031/1984 vorgeschlagen, als Parameter
für die Bestimmung der Grundeinspritzdauer den Öffnungsgrad
des Drosselventils der Maschine heranzuziehen, der von
Natur aus keinerlei Zeitverzögerung gegenüber der Änderung
des Ansaugdrucks hat. Somit wird in einem Brennstoffeinspritzraten-
Steuersystem gemäß diesem Stand der Technik die
Grundeinspritzdauer aus dem Drosselöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl
berechnet.
Nach einem weiteren, aus der JP-OS 39 948/1984 bekannten
Brennstoffeinspritzraten-Steuerverfahren werden Werte des
Ansaugdrucks im Zusammenhang mit der Drosselöffnung und der
Maschinendrehzahl in einer Tabelle gespeichert, wobei der aus
der Tabelle ausgelesene Ansaugdruck nach einer Korrektur zur
Berücksichtigung von Teildrücken der Abgase bei der Abgasrückführung
entsprechend einem aus einem Drucksensor abgeleiteten
Signal als Basis für die Berechnung der Brennstoffeinspritzrate
bzw. Brennstoffeinspritzmenge je Arbeitstakt herangezogen
wird.
Es ist ersichtlich, daß ein Drosselventil üblicherweise
stromauf des Drucksensors und selbstverständlich stromauf der
Brennkammer der Maschine angeordnet ist. Infolgedessen wird
unvermeidbar eine zeitliche Verzögerung hervorgerufen, da das
Strömen des Luft/Brennstoff-Gemisches von der Stelle des
Drosselventils bis zu der Stelle des Drucksensors und bis zu
der Brennkammer jeweils eine gewisse Zeit erfordert. Es ist
ferner auch ersichtlich, daß infolge des Rauminhalts in dem
Ansaugrohr zwischen dem Drosselventil und dem Einlaßventil
der Maschine die Phase der Drosselventilbetätigung vor der
Phase der Änderung bei dem tatsächlichen Ansaugen des Gemisches
durch die Maschine liegt. Infolgedessen eilt gemäß Fig.
3 die Phase eines aus dem Drosselöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl
bestimmten Ansaugdrucks P(TA, NE) der Phase eines
tatsächlichen Ansaugdrucks P vor. Zugleich ist auch gemäß der
Darstellung in Fig. 4 eine durch den Drosselöffnungsgrad und
die Maschinendrehzahl bestimmte Grund-Einspritzrate TP(TA, NE)
höher als die tatsächlich erforderliche Einspritzrate, da die
Änderung des Drosselöffnungsausmaßes hinsichtlich der Phase
der Änderung der Geschwindigkeit der Gemischzufuhr zur Maschine
voreilt. Wenn daher die Brennstoffeinspritzrate auf
dem Drosselöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl beruhend
gesteuert wird, übersteigt während der Beschleunigung die
tatsächliche Einspritzrate die erforderliche Einspritzrate,
so daß das Gemisch übermäßig fett wird. Im Gegensatz dazu
wird während der Verlangsamung die tatsächliche Einspritzrate
geringer als die erforderliche Einspritzrate, so daß das
Gemisch übermäßig mager wird. Wenn eine Beschleunigungsaufstufung
der Brennstoffzufuhr vorgenommen wird, wird die
Brennstoffzufuhrrate gemäß der strichlierten Darstellung in
Fig. 4 erhöht, wobei die durch die vorstehend beschriebene
Phasenvoreilung verursachte unerwünschte Wirkung nicht unterdrückt
werden kann.
Der Erfindung liegt infolgedessen die Aufgabe zugrunde, zur
Steuerung der Brennstoffeinspritzrate in einer Brennkraftmaschine
ein Verfahren und ein System zu schaffen, bei denen
der tatsächliche gegenwärtige Ansaugdruck ohne irgendwelche
Voreilung oder Phasenverzögerung dadurch vorausgesagt wird,
daß der Drosselöffnungsgrad erfaßt wird, der von Natur aus
keinerlei Verzögerung gegenüber der Änderung des Ansaugdrucks
hat; dadurch wird es ermöglicht, über das Brennstoffeinspritzventil
den Brennstoff genau in der von der Maschine
benötigten Rate einzuspritzen, wodurch die vorangehend beschriebenen
Probleme des Stand der Technik ausgeschaltet
werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß
einem Ausführungsbeispiel mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten
Merkmalen gelöst.
Nachstehend wird das bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens angewandte Prinzip beschrieben. Fig.
1 zeigt schematisch ein Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine.
Das Ansaugsystem führt von einem Drosselventil Th über
einen Beruhigungsbehälter S zu dem Einlaßventil einer Maschine
E. Zur Steuerung werden Parameter wie der Luftdruck P im
Ansaugsystem bzw. Ansaugrohr-Absolutdruck (mmHg absolut), der
Rauminhalt V (l) des Ansaugsystems, das Gewicht Q (g) der Luft
in dem Ansaugsystem, die absolute Temperatur T (°K) der Luft
in dem Ansaugsystem und der atmosphärische bzw. Umgebungsluftdruck
Pc (mmHg absolut) herangezogen. Es werden auch Werte
wie das Gewicht Δ Q₁ (g/s) der in der Brennkammer der Maschine
E je Zeiteinheit aus dem Ansaugsystem eingeführten Luft und
das Gewicht Δ Q₂ (g/s) der über das Drosselventil Th je Zeiteinheit
in das Ansaugsystem eingeleiteten Luft verwendet. Es
wird ferner angenommen, daß sich das Gewicht der Luft in dem
Ansaugsystem in einer unendlich kurzen Zeit Δ t um (Δ Q₂-Δ Q₁)
Δ t ändert. Ferner wird angenommen, daß sich in der unendlich
kurzen Zeitspanne der Druck in dem Ansaugdurchlaß um Δ P
ändert. Durch das Anwenden des Boyle-Charles-Gesetzes an der
Luft in dem Ansaugsystem ergibt sich folgende Gleichung:
(P + Δ P) V = {Q + (Δ Q₂ - Δ Q₁) Δ t}RT (1)
wobei R eine Gaskonstante ist.
Da andererseits die Bedingung PV=QRT erfüllt ist, ergibt
sich durch Umformung der Gleichung (1) die folgende Gleichung:
Bezeichnet man den Strömungsgeschwindigkeitskoeffizienten mit
ψ und die Öffungsfläche bzw. den Drosselöffnungsgrad mit A,
so ist das Gewicht Δ Q₂ der je Zeiteinheit durch das Drosselventil
hindurchströmenden Luft durch folgende Gleichung gegeben:
Bezeichnet man den Hubraum mit Vs, die Maschinendrehzahl mit
NE (Umdrehungen je Minute) und den Saugwirkungsgrad mit η, so
ergibt sich das Gewicht Δ Q₁ der der Maschine je Zeiteinheit
zugeführten Luft aus folgender Gleichung:
Das Einsetzen der Gleichungen (3) und (4) in die Gleichung
(2) ergibt folgende Gleichung:
Die Grenzbedingung Δ t → 0 führt zu folgender Gleichung:
Es wird nun die Ansprechcharakteristik in dem Bereich nahe
dem Druck P₀(≠Pc) betrachtet. Es sei angenommen, daß sich
der Druck von P₀ auf P₀+P geändert hat. Durch das Einsetzen
von P₀+P, wobei P eine unendlich kleine Größe ist, anstelle
von P in der Gleichung (6) wird folgende Gleichung abgeleitet:
Da die durch die folgende Gleichung (8) ausgedrückte Bedingung
besteht, kann die Gleichung (7) in die folgende Gleichung
(9) umgesetzt werden:
Unter den Bedingungen der folgenden Gleichung (10) und (11)
kann die Gleichung (9) in die nachstehende Gleichung (12) umgesetzt
werden:
Die Gleichung (12) wird in die folgende Gleichung (13)
transformiert, deren beide Seiten mit einer Integrationskonstante
C integriert werden, so daß die nachstehende Gleichung
(14) abgeleitet wird:
Zu dem Zeitpunkt t=0 ist der Anfangswert des Drucks P durch
P₀ gegeben, so daß die Integrationskonstante folgendermaßen
festgelegt ist:
Der Druck P wird dann aus den Gleichungen (14) und (15) folgendermaßen
abgeleitet:
wobei e die Basis der natürlichen Logarithmen ist.
Es ist daher möglich, den tatsächlichen Ansaugdruck P aus der
Gleichung (16) dadurch zu bestimmen, daß die Drosselöffnungsfläche
bzw. der Drosselöffnungsgrad TA, die Maschinendrehzahl
NE und die Zeitdauer t nach einer Änderung des Drosselöffnungsgrades
gemessen werden und diese Werte in die Gleichung
(16) eingesetzt werden.
Danach wird die Grundeinspritzdauer TP beispielsweise durch
folgende Berechnung ermittelt:
wobei K eine Konstante ist; die Grundeinspritzdauer TP wird
entsprechend variablen Faktoren wie der Ansauglufttemperatur
und der Kühlwassertemperatur korrigiert. Dann wird die Brennstoffeinspritzvorrichtung
zur Öffnung über eine Zeitdauer
gesteuert, die dieser korrigierten Einspritzdauer entspricht,
wodurch der Brennstoff in der von der Maschine benötigten
Rate bzw. Menge je Arbeitstakt eingespritzt wird.
Der Ansaugdruck P gemäß der Gleichung (16) ist grafisch in
Fig. 2 dargestellt. Der Druck P entspricht dem Ausgangssignal
eines Zeitverzögerungselements erster Ordnung, das die Bedingung
P=P₀ zum Zeitpunkt t=0 und P=b/a als Ansaugdruck
bei dem gleichmäßigen Maschinenbetrieb bei der Bedingung t→∞
für den gleichmäßigen bzw. beständigen Maschinenbetrieb
erfüllt.
Der tatsächliche Ansaugdruck kann daher dadurch ermittelt
werden, daß aus dem Drosselöffnungsgrad TA und der Maschinendrehzahl
NE der bei gleichmäßigem Maschinenbetrieb herrschende
Ansaugdruck PMTA berechnet wird und der Ansaugdruck PMTA
für den gleichmäßigen Maschinenlauf mittels eines Verzögerungselements
erster Ordnung verarbeitet wird, dessen Übertragungsfunktion
folgendem Ausdruck entspricht:
wobei s der Operator der Laplace-Transformation ist, während
T eine Zeitkonstante ist.
Daher wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß
diesem Ausführungsbeispiel der Ansaugdruck für den gleichmäßigen
Maschinenbetrieb aus dem Drosselöffnungsgrad und der
Maschinendrehzahl berechnet und der auf diese Weise berechnete
Ansaugdruck für den gleichmäßigen Maschinenlauf mittels
eines Zeitverzögerungselements erster Ordnung aufbereitet,
wodurch der Ansaugdruck unter Einsetzen der vorangehend genannten
Zeit nach der Änderung des Drosselöffnungsgrads als
Rechenvariable bestimmt wird.
Auf diese Weise wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
gemäß einem Ausführungsbeispiel die Brennstoffeinspritzrate
entsprechend der Maschinendrehzahl und dem auf die vorstehend
beschriebene Weise vorausgesagten Ansaugdruck gesteuert,
wodurch die Brennstoffeinspritzrate dermaßen gesteuert werden
kann, daß sie der tatsächlichen Ansaugluft-Strömungsrate bzw.
dem tatsächlichen Ansaugluftdurchsatz entspricht, wodurch das
Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gemisches genau auf den Sollwert
gesteuert und dadurch verhindert wird, daß das Gemisch
zu fett oder zu mager wird.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß mit einem System
gemäß einem Ausführungsbeispiel mit den in dem Patentanspruch
8 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die grundlegende Funktion des erfindungsgemäßen Systems gemäß
diesem Ausführungsbeispiel wird nun anhand der in Fig. 6
gezeigten Blockdarstellung beschrieben. Zuerst wird mittels
einer Ansaugdruck-Recheneinrichtung A aus dem mittels einer
Drosselöffnungsgrad-Detektorvorrichtung erfaßten Drosselöffnungsgrad
TA und der mittels einer Maschinendrehzahl-Detektorvorrichtung
erfaßten Maschinendrehzahl NE der Ansaugdruck
PMTA für den gleichmäßigen Maschinenbetrieb berechnet. Dieser
mittels der Ansaugdruck-Recheneinrichtung A berechnete Maschinengleichlauf-
Ansaugdruck PMTA wird mittels einer Korrektureinrichtung
B derart verarbeitet, daß irgendein auf die
Verzögerung des Ansaugdrucks in der Übergangsperiode des
Maschinenbetriebs zurückführender Faktor ausgeschaltet
wird. Die Korrektureinrichtung kann durch ein Zeitverzögerungselement
erster Ordnung gebildet sein. Der Ansaugdruck
wird nach der Korrektur in der Korrektureinrichtung B in eine
Grundeinspritzdauer-Recheneinrichtung C eingegeben, die aus
dem korrigierten Ansaugdruck und der gleichfalls von der
Recheneinrichtung C aufgenommenen Maschinendrehzahl NE die
Grundeinspritzdauer TP berechnet. Danach wird von einer Einspritzraten-
Steuereinrichtung die Brennstoffeinspritzrate
entsprechend der auf diese Weise bestimmten Grundeinspritzdauer
gesteuert.
Mit dem erfindungsgemäßen System gemäß einem Ausführungsbeispiel
kann mit einer einfachen Anordnung der tatsächliche
Ansaugdruck auf genaue Weise vorausgesagt werden, da irgendwelche
verzögernden Elemente wie ein Drucksensor oder ein
Filter weggelassen sind, wodurch die Brennstoffeinspritzvorrichtung
den Brennstoff genau in der von der Maschine benötigten
Rate bzw. Menge einspritzen kann.
Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren
gemäß einer besonderen Ausführungsform mit den in dem
Patentanspruch 4 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Nachstehend wird das bei dem Verfahren gemäß dieser besonderen
Ausführungsform angewandte Prinzip beschrieben. Ein Zeitverzögerungselement
erster Ordnung ist in Fig. 5 dargestellt.
Der Zusammenhang zwischen einem Eingangssignal x(t) und einem
Ausgangssignal y(t) dieses Elements ist bei einer Zeitkonstante
T durch folgende Gleichungen darzustellen:
Bezeichnet man den gegenwärtigen Rechenzeitpunkt mit t₂ und
den vorangehenden Rechenzeitpunkt mit t₁, so ergibt sich
folgende Gleichung:
In dieser Gleichung (21) entspricht x(t₂) dem Ansaugdruck
PMTA bei gleichmäßigem Betrieb, während y(t₂) einem tatsächlichen
gegenwärtigen Ansaugdruck PMSM i entspricht, y(t₁)
einem tatsächlichen vorangehenden Ansaugdruck PMSM i-1 entspricht
und t₂-t₁ die Rechenperiode darstellt. Damit kann
die Gleichung (21) folgendermaßen umgeschrieben werden:
Durch das Ersetzen von T/Δ t durch n wird die Gleichung (22)
folgendermaßen umgewandelt:
Die Gleichung (23) zeigt, daß sich der tatsächliche gegenwärtige
Ansaugdruck PMSM i durch das Berechnen eines bewerteten Mittelwerts
mit einer Bewertung (n-1) für den tatsächlichen
vorangehenden Ansaugdruck PMSM i-1 und einer Bewertung "1" für
den Ansaugdruck PMTA bei dem gleichmäßigen Maschinenbetrieb
ergibt. Der Koeffizient n für die Bewertung wird als Verhältnis
zwischen der Zeitkonstante T und der Rechenperiode Δ t
bestimmt.
Damit kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dieser
besonderen Ausführungsform der tatsächliche gegenwärtige
Ansaugdruck dadurch ermittelt werden, daß in einem vorbestimmten
Zeitabstand Δ t (mit einer vorbestimmten Frequenz) der
Ansaugdruck PMTA für den gleichmäßigen Maschinenbetrieb aus
dem Drosselöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl berechnet
wird, der die Gewichtung betreffende Bewertungskoeffizient n
aus der Zeitkonstante T einer Änderung des Ansaugdrucks in
einer Übergangsperiode und aus dem vorbestimmten Zeitabstand
Δ t berechnet wird und der gegenwärtige bewertete Ansaugdruck-
Mittelwert PMSM i aus dem vorangehend berechneten Ansaugdruck-
Mittelwert PMSM i-1, dem für den gleichmäßigen Betriebszustand
berechneten Ansaugdruck PMTA und dem Bewertungskoeffizienten
n berechnet wird, wodurch anstelle des zuvor berechneten
bewerteten Ansaugdruck-Mittelwerts PMSM i-1 ein größerer
Wert eingesetzt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in
dieser Ausführungsform wird die Brennstoffeinspritzrate aufgrund
einer Grundeinspritzrate gesteuert, die gemäß dem auf
die vorstehend beschriebene Weise ermittelten bewerteten
Mittelwert, nämlich dem tatsächlichen gegenwärtigen Ansaugdruck
und gemäß der Maschinendrehzahl bestimmt wird.
Aus den Gleichungen (10) und (16) ist ersichtlich, daß die
Zeitkonstante T=1/a klein wird, sobald die Maschinendrehzahl
NE ansteigt und dadurch sobald der Drosselöffnungsgrad
größer wird. Daher stellt die Zeitkonstante eine Funktion des
Drosselöffnungsgrads TA und der Maschinendrehzahl NE dar. Bei
konstanter Rechenperiode Δ t kann daher der Bewertungskoeffizient
n als eine Funktion des Drosselöffnungsgrads TA und der
Maschinendrehzahl NE bestimmt werden. Da der Ansaugdruck PMTA
bei gleichmäßigem Maschinenbetrieb zuverlässig aus dem Drosselöffnungsgrad
TA und der Maschinendrehzahl NE ermittelt
werden kann, kann der Bewertungskoeffizient n entsprechend
der Kombination aus dem Ansaugdruck PMTA bei dem gleichmäßigen
Maschinenbetrieb und der Maschinendrehzahl NE statt entsprechend
der Kombination aus dem Drosselöffnungsgrad TA und
der Maschinendrehzahl NE ermittelt werden.
Die tatsächlich der Brennkammer zugeführte Luftmenge liegt
zuverlässig erst nach dem Ende des Ansaughubs, nämlich erst
nach dem Schließen des Einlaßventils fest. Tatsächlich hat
jedoch die Berechnung der gewünschten Brennstoffeinspritzrate
nach dem Schließen des Einlaßventils offensichtlich eine
Verzögerung gegenüber dem tatsächlichen Maschinenbetriebsvorgang,
da eine bestimmte Zeitdauer für den Rechenvorgang
selbst sowie für das Befördern des eingespritzten Brennstoffs
in die Brennkammer verstreicht. Aus diesem Grund war es in
der Praxis allgemein üblich, die Grundeinspritzdauer gemäß
dem Ausmaß des Ansaugdrucks vor dem sicheren Ermitteln der
der Brennkammer zugeführten Luftmenge zu berechnen. Bei diesem
praktischen Vorgehen entspricht häufig die Brennstoffeinspritzrate
nicht der tatsächlich der Maschine zugeführten
Luftmenge. Im einzelnen wird bei einer Beschleunigung der
Maschine die Brennstoffeinspritzrate gemäß einem Ansaugdruck
gesteuert, der niedriger als der durch die Ansaugluftmenge
bestimmte Ansaugdruck ist, so daß daher das Luft/Brennstoff-
Gemisch zu mager ist. Im Gegensatz dazu wird bei einer
Verlangsamung die Brennstoffeinspritzrate gemäß einem Ansaugdruck
gesteuert, der höher als der durch die Ansaugluftmenge
bestimmte Ansaugdruck ist, so daß das Luft/Brennstoff-Gemisch
zu fett wird.
Es sei hier angenommen, daß in der vorstehenden Gleichung
(23) der Drosselöffnungsgrad TA und die Maschinendrehzahl NE
festgelegt sind. In diesem Fall wird der Ansaugdruck PMTA
über die Zeit vom Zeitpunkt der Berechnung des bewerteten
Mittelwerts bis zu dem Zeitpunkt für die Bestimmung der
Ansaugluft-Strömungsrate bzw. Ansaugluftmenge konstant gehalten,
nämlich über eine vorbestimmte Zeitdauer vom Berechnen
des bewerteten Mittelswerts an. Es ist daher möglich, durch
wiederholtes Ausführen der Berechnung des bewerteten Mittelwerts
nach Gleichung (23) den tatsächlichen Ansaugdruck vorauszusagen,
der zum Zeitpunkt der Festlegung der Ansaugluftmenge
erreicht wird.
Daher wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in dieser
besonderen Ausführungsform die Brennstoffeinspritzrate auf
vorteilhafte Weise durch die Voraussage des tatsächlichen
Ansaugdrucks gesteuert, der zu dem Zeitpunkt erreicht wird,
an dem die der Maschine zugeführte Luftmenge endgültig feststeht;
d. h., der bewertete Mittelwert wird zu dem Zeitpunkt
erzielt, an dem das bestimmte Festlegen der der Maschine
zugeführten Luftmenge eingeplant ist. Dies kann dadurch erreicht
werden, daß durch das Bestimmen der erforderlichen
Anzahl von Rechenzyklen, die durch das Teilen durch die
Rechenperiode Δ t festgelegt ist, die Zeitdauer von dem Zeitpunkt,
an dem der Ansaugdruck berechnet wird, bis zu dem
Zeitpunkt festgelegt wird, an dem die der Maschine zugeführte
Luftmenge definitiv festgelegt ist. Die Berechnung nach Gleichung
(23) wird in einer Anzahl wiederholt, die gleich der
vorstehend genannten Anzahl von Rechenzyklen ist.
Die vorstehende Beschreibung des Funktionsprinzips beruht auf
der Voraussetzung, daß der Drosselöffnungsgrad und die Maschinendrehzahl
während der Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt,
an dem die Brennstoffeinspritzrate berechnet wird, und dem
Zeitpunkt konstant gehalten werden, an dem die der Maschine
zugeführte Luftmenge endgültig festgelegt ist.
Wenn sich der Drosselöffnungsgrad und/oder die Maschinendrehzahl
ändert, kann der tatsächliche Ansaugdruck mit einer
höheren Genauigkeit dadurch vorausgesagt werden, daß der
Drosselöffnungsgrad und/oder die Maschinendrehzahl, der bzw.
die zum Zeitpunkt der nächsten Brennstoffeinspritzratenberechnung
zu erwarten ist, durch Heranziehen des Differentials
des Drosselöffnungsgrads und/oder der Maschinendrehzahl zum
Zeitpunkt der ersten Einspritzratenberechnung vorausgesagt
wird, der bei gleichmäßigem Betrieb entstehende Ansaugdruck
vorausgesagt wird, der erreicht werden sollte, wenn die der
Maschine zugeführte Ansaugluftmenge endgültig festgelegt ist,
und dann wiederholt der bewertete Mittelwert berechnet wird,
um damit den tatsächlichen Ansaugdruck vorauszusagen.
Bekanntermaßen bleibt in Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung
ein beträchtlicher Teil des eingespritzten
Brennstoffs unvermeidbar an Wandflächen des Ansaugsystems,
beispielsweise an der Wandung eines Einlaßverteilers haften.
Daher kann nicht der gesamte eingespritzte Brennstoff die
Maschine direkt erreichen. Die Steuerung der Brennstoffeinspritzrate
erfolgt daher vorzugsweise unter Einberechnung der
an der Wandung des Ansaugsystems haftenden Brennstoffmenge.
Allgemein ist die an der Wandung des Ansaugsystems haftende
Brennstoffmenge in gewisser Weise von dem Ansaugdruck abhängig.
Das heißt, die an der Wandung haftende Brennstoffmenge ist
bei verringertem Ansaugdruck geringer, da die Verdampfung
gefördert ist, und bei ansteigendem Ansaugdruck größer, da
die Verdampfung gehemmt ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird daher das Ausmaß
der Änderung der an der Wandung haftenden Brennstoffmenge aus
dem berechneten tatsächlichen bewerteten Ansaugdruck-Mittelwert
vorausgesagt und die Brennstoffeinspritzrate derart
gesteuert, daß sie den tatsächlichen Ansaugluftdurchsatz
unter Berücksichtigung auch der Änderung der an der Wandung
haftenden Brennstoffmenge angepaßt ist. Die an der Wandung
haftende Brennstoffmenge ändert sich auch entsprechend der
Maschinentemperatur oder der Maschinendrehzahl. Somit ist
auch die an der Wandung des Ansaugssystems haftende Brennstoffmenge
von anderen Faktoren wie der Maschinentemperatur
und der Maschinendrehzahl abhängig. Das heißt, durch eine höhere
Maschinentemperatur wird die Verdampfung gefördert, so daß
die haftende Brennstoffmenge geringer ist. Ferner ist die an
der Wandung haftende Brennstoffmenge auch bei erhöhter Maschinendrehzahl
geringer, da durch die höhere Geschwindigkeit
der durch das Ansaugsystem strömenden Ansaugluft die Verdampfung
gefördert ist; die Änderung der an der Wandung haftenden
Brennstoffmenge kann daher als eine Funktion der Maschinentemperatur
oder der Maschinendrehzahl bestimmt werden. Die an
der Wandung haftende Brennstoffmenge kann jedoch nicht in
Echtzeit festgestellt werden. Daher ist die Größe zur Korrektur
der Brennstoffeinspritzrate zeitlich derart zu versetzen,
daß die gegenwärtig eingespritzte und auf die Wandung aufgebrachte
Brennstoffmenge als ein Faktor für die Steuerung der
Brennstoffeinspritzrate bei der nächsten Brennstoffeinspritzung
herangezogen wird.
Gemäß der vorangehenden Beschreibung wird erfindungsgemäß der
tatsächliche Ansaugdruck durch das Berechnen des bewerteten
Mittelwerts in der vorbestimmten Periode bzw. mit der vorbestimmten
Frequenz vorausgesagt, so daß der tatsächliche Ansaugdruck
vorausgesetzt werden kann, ohne die Zeit von der
Änderung des Drosselöffnungsgrads an zu messen. Dies ermöglicht
die richtige Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
auf den befohlenen Sollwert, so daß daher verschiedenerlei
Mängel wie eine schlechte Steuerbarkeit bzw. Laufeigenschaft
und eine erhöhte Abgabe von schädlichem Abgas ausgeschaltet
werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung
des bei dem Steuerverfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
angewandten Prinzips.
Fig. 2 ist eine grafische Darstellung der zeitlichen
Änderung eines tatsächlichen Ansaugdrucks.
Fig. 3 ist eine grafische Darstellung, die die
Differenz zwischen dem tatsächlichen Ansaugdruck und dem nach
dem herkömmlichen Verfahren aus dem Drosselöffnungsgrad und
der Maschinendrehzahl ermittelten Ansaugdruck zeigt.
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, die die
Differenz zwischen der von einer Maschine tatsächlich beanspruchten
Brennstoffeinspritzrate und der nach dem herkömmlichen
Verfahren aus dem Drosselöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl
bestimmten Brennstoffeinspritzrate zeigt.
Fig. 5 ist eine Blockdarstellung, die das bei einer
bestimmten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
angewandte Prinzip veranschaulicht.
Fig. 6 ist eine Blockdarstellung zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Steuersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer
Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffeinspritzsystem, in
dem das Steuersystem gemäß dem Ausführungsbeispiel eingesetzt
ist.
Fig. 8 zeigt eine Äquivalenzschaltung eines Drosselöffnungssensors.
Fig. 9 ist ein ausführliches Blockschaltbild einer
in Fig. 7 gezeigten Steuerschaltung.
Fig. 10 zeigt eine Tabelle, die Daten für den
Ansaugdruck bei gleichmäßigem Maschinenbetrieb enthält.
Fig. 11 zeigt eine Tabelle, die Daten für einen
Bewertungskoeffizienten zur Berechnung eines bewerteten Mittelwerts
enthält.
Fig. 12 zeigt eine Tabelle, die Daten für eine
Grundeinspritzdauer enthält.
Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm einer Routine zur
Berechnung der Brennstoffeinspritzrate bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 14 ist ein Ablaufdiagramm einer Routine zur
Berechnung eines Zündpunktvorstellwinkels bei diesem Ausführungsbeispiel.
Fig. 15(1) und 15(2) sind grafische Darstellungen,
die die Änderung des Ansaugdruckes bei einem herkömmlichen
System bzw. die Änderung des Ansaugdruckes bei dem Steuersystem
gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigen.
Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm einer Routine zum
Berechnen eines Voraussagewerts für den Ansaugdruck bei einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 17 ist ein Ablaufdiagramm einer Routine zum
Berechnen einer Einspritzdauer bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 18 und 19 sind grafische Darstellungen, die
das Schema der Änderung des Voraussagewerts für den Ansaugdruck
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulichen.
Fig. 20 ist ein Ablaufdiagramm einer Routine zum
Berechnen der Einspritzdauer in dem Steuersystem bzw. nach
dem Steuerverfahren.
Fig. 21 ist eine grafische Darstellung, die die
Dicke eines an der Ansaugsystemwandung haftenden Brennstoffilms
in bezug auf den Ansaugdruck zeigt.
Fig. 22 und 23 sind grafische Darstellungen einer
Tabelle, die Daten für eine Größe zur Korrektur der Brennstoffeinspritzrate
enthält.
Fig. 24 ist eine grafische Darstellung, die den
Verlauf einer Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses bei
einem dritten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu demjenigen
in einem herkömmlichen System zeigt.
Fig. 25 ist ein Ablaufdiagramm einer Routine zum
Berechnen der Brennstoffeinspritzrate bei dem dritten Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 7 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 20, die
mit einem Brennstoffeinspritzraten-Steuersystem gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist.
Die Maschine hat ein Ansaugsystem mit einem (nicht gezeigten)
Luftfilter und einem stromab des Luftfilters angeordneten
Drosselventil 8. Ein an dem Drosselventil 8 angebrachter
Drosselöffnungssensor 10 erfaßt das Ausmaß der Öffnung des
Drosselventils 8. Gemäß der in Fig. 8 gezeigten Äquivalenzschaltung
hat der Drosselöffnungssensor 10 einen an der Achse
des Drosselventils 8 befestigten Schleifkontakt 10 B und einen
Regelwiderstand 10 A, der mit einem Ende an eine Stromquelle
angeschlossen ist und an dem anderen Ende mit Masse verbunden
ist. Der Kontaktzustand zwischen dem Schleifkontakt 10 B und
dem Regelwiderstand 10 A ändert sich entsprechend einer Änderung
des Öffnungsgrads des Drosselventils 8, wodurch an dem
Schleifkontakt 10 B eine Spannung erzielt wird, die dem Öffnungsgrad
des Drosselventils 8 entspricht. Ein durch einen
Thermistor gebildeter Temperatursensor 14 ist an der Wand des
Ansaugrohrs stromauf des Drosselventils 8 angebracht. Dieser
Temperatursensor 14 mißt die Temperatur der Ansaugluft. Ein
stromab des Drosselventils 8 angeordneter Beruhigungsbehälter
12 steht mit einer Brennkammer 25 der Maschine 20 über einen
Einlaßverteiler 18, einen Einlaßkanal 22 und ein Einlaßventil
23 in Verbindung. Der Einlaßverteiler 18 hat Zweigrohre, die
an die jeweiligen Zylinder der Maschine angeschlossen und
jeweils mit Brennstoffeinspritzvorrichtungen bzw. Einspritzdüsen
24 versehen sind. Die Einspritzdüsen 24 spritzen den
Brennstoff unabhängig voneinander oder abwechselnd ein, wobei
die Einspritzdüsen in mehrere Gruppen derart unterteilt sind,
daß die Einspritzdüsen einer Gruppe gleichzeitig einspritzen
können oder alle Einspritzdüsen den Brennstoff zugleich einspritzen.
Die Brennkammer 25 steht über ein Auslaßventil 27, einen
Auslaßkanal 26 und einen Abgassammler 28 mit einer (nicht
gezeigten) Katalysatoreinheit in Verbindung, die einen Dreifachkatalysator
enthält. In dem Abgassammler 28 ist ein O₂-
bzw. Sauerstoffsensor 30 zum Messen der Restsauerstoffkonzentration
in dem Abgas und zum Erzeugen eines Signals angebracht,
das an einem Schwellenwert umgeschaltet wird, der dem
stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis entspricht.
Ein Zylinderblock 32 hat einen Kühlwasser-Temperatursensor
34, der beispielsweise durch einen Thermistor gebildet ist,
der in einen Wassermantel ragt und zum Messen der Kühlwassertemperatur
als Anzeige der Maschinentemperatur dient. An
einem Zylinderkopf 36 sind Zündkerzen 38 angebracht, die in
die jeweiligen Brennkammern 25 ragen. Die Zündkerzen 38 sind
jeweils über einen Verteiler 40 und eine Zündanlage 42 mit
einer Zündspule an eine Steuerschaltung 44 angeschlossen, die
beispielsweise durch einen Mikrocomputer gebildet ist. Der
Verteiler 40 hat einen an der Verteilerwelle befestigten
Signalrotor und an dem Verteilergehäuse befestigte Abnehmer,
die in Verbindung einen Zylinderunterscheidungssensor 46 und
einen Drehwinkelsensor 48 bilden. Der Zylinderunterscheidungssensor
46 erzeugt bei jedem Kurbelwellenwinkel CA von
720°C ein Zylinderunterscheidungssignal, während der Drehwinkelsensor
48 bei jedem Kurbelwellenwinkel CA von 30° ein
Drehwinkelsignal erzeugt. Aus der Periode bzw. Frequenz des
Drehwinkelsignal kann die Maschinendrehzahl berechnet werden.
Die durch den Mikrocomputer gebildete Steuerschaltung 44
enthält gemäß Fig. 9 eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 60,
einen Festspeicher (ROM) 62, einen Schreib/Lesespeicher (RAM)
64, einen Datensicherungs-Schreib/Lesespeicher (BU-RAM) 66,
eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 68, eine Eingabeeinheit 70,
Ausgabeeinheiten 72 und 74 sowie Sammelleitungen 75 wie eine
Datensammelleitung und eine Steuersammelleitung zur gegenseitigen
Verbindung der vorgenannten Einheiten. An die Eingabe/
Ausgabe-Einheit 68 sind nacheinander ein Analog/Digital-
Wandler 78 und ein Multiplexer 80 angeschlossen. An den
Multiplexer 80 ist über einen Puffer 88 der Ansaugluft-
Temperatursensor 14 angeschlossen. Ferner sind an den Mulitplexer
80 über Puffer 84 und 85 jeweils der Kühlwasser-
Temperatursensor 34 und der Drosselöffnungssensor 10 angeschlossen.
Die Eingabe/Ausgabe-Einheit 68 ist mit dem Analog/
Digital-Wandler 78 und dem Multiplexer 80 derart verbunden,
daß entsprechend Steuersignalen aus der Mikroprozessoreinheit
an den Analog/Digital-Wandler aufeinanderfolgend die Ausgangssignale
des Ansaugluft-Temperatursensors 14, des Kühlwasser-
Temperatursensors 34 und des Drosselöffnungssensors 10
abgegeben werden.
An die Eingabeeinheit 70 ist ein Vergleicher 88 angeschlossen.
An den Vergleicher 88 ist über einen Puffer 86 der
Sauerstoffsensor 30 angeschlossen. Ferner sind an die Eingabeeinheit
70 über eine Impulsformerschaltung 90 der Zylinderunterscheidungssensor
46 und der Drehwinkelsensor 48 angeschlossen.
An die Ausgabeeinheit 72 ist über eine Treiberschaltung
92 die Zündanlage 42 angeschlossen, während an die
Ausgabeeinheit 74 über eine Treiberschaltung 94 die Einspritzvorrichtung
mit den Einspritzventilen und den Einspritzdüsen
24 angeschlossen ist.
Nachstehend wird das Brennstoffeinspritzraten-Steuersystem
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, das in
der Brennkraftmaschine mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau
eingesetzt ist. In dem Festspeicher 62 sind im voraus
folgende Daten gespeichert: ein Programm der Steuerroutine
des nachstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels,
eine Tabelle nach Fig. 10, die Werte für den Ansaugdruck PMTA
bei gleichmäßigem Maschinenbetrieb mit dem Drosselöffnungsgrad
TA und der Maschinendrehzahl NE als Parameter enthält,
eine Tabelle nach Fig. 11, die Werte von Bewertungskoeffizienten
n mit der Maschinendrehzahl NE und dem Konstantlauf-
Ansaugdruck PMTA bei gleichmäßigem Maschinenbetrieb (oder dem
Drosselöffnungsgrad TA) als Parameter enthält, und eine Tabelle,
die Werte für die Grundeinspritzdauer TP mit der
Maschinendrehzahl NE und dem tatsächlichen bzw. Ist-Ansaugdruck
PMSM als Parameter enthält. Die in Fig. 10 gezeigte
Tabelle zur Speicherung der Werte des Konstantlauf-Ansaugdrucks
PMTA bei gleichmäßigem Maschinenbetrieb kann dadurch
gebildet werden, daß der Drosselöffnungsgrad TA und die Maschinendrehzahl
NE eingestellt werden, der denselben entsprechende
Ansaugdruck gemessen und der Wert des Ansaugdrucks
nach dessen Beruhigung eingesetzt wird. Die in Fig. 11 gezeigte
Tabelle mit den Werten des Bewertungskoeffizienten n
wird dadurch gebildet, daß in bezug auf die Maschinendrehzahl
NE und den Ansaugdruck PMTA (oder den Drosselöffnungsgrad TA)
die Zeitkonstante T des Ansprechens bzw. der Schrittanwort
des Ansaugdrucks auf einen stufenförmigen Anstieg des Öffnungsgrads
des Drosselventils gemessen wird und mit der Periode
Δ t(s) der Ausführung der in Fig. 13 gezeigten Rechenroutine
der Wert T/Δ t ermittelt wird. Die in Fig. 12 gezeigte
Tabelle mit den Werten für die Grundeinspritzdauer TP kann
dadurch gebildet werden, daß die Maschinendrehzahl und der
Ansaugdruck eingestellt werden und die Grundeinspritzdauer TP
gemessen wird, die ein den eingestellten Werten der Maschinendrehzahl
des Ansaugdrucks entsprechendes befohlenes bzw.
Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis ergibt.
Nachstehend wird anhand der Fig. 13 die Routine zum Berechnen
der Brennstoffeinspritzperiode bzw. Einspritzdauer beschrieben.
Diese Routine wird in vorbestimmten Zeitabständen von
beispielsweise 8 ms ausgeführt. Bei einem Schritt 100 nimmt
die Mikroprozessoreinheit den (beispielsweise in Zeitabständen
von 8 ms) der Analog/Digital-Umsetzung unterzogenen Drosselöffnungsgrad
TA sowie die Maschinendrehzahl NE auf. Bei
einem Schritt 102 wird der Konstantlauf-Ansaugdruck PMTA bei
dem gleichmäßigen Maschinenbetrieb entsprechend dem Drosselöffnungsgrad
TA und der Maschinendrehzahl NE aus der in Fig.
10 gezeigten Tabelle ermittelt. Bei einem Schritt 104 wird
aus dem Inhalt der in Fig. 11 gezeigten Tabelle der Bewertungskoeffizient
n für die Werte des bei dem Schritt 102
berechneten Ansaugdrucks PMTA und der bei dem Schritt 100
aufgenommenen Maschinendrehzahl NE ermittelt. Wenn die Tabelle
mit den Bewertungskoeffizienten n in bezug auf den Drosselöffnungsgrad
und die Maschinendrehzahl aufgestellt wird,
kann der Routineablauf in der Weise abgewandelt werden, daß
der Bewertungskoeffizient n bei dem Schritt 104 aus dem
Drosselöffnungsgrad TA und der Maschinendrehzahl NE ermittelt
wird. Bei einem Schritt 106 wird eine Berechnung gemäß Gleichung
(23) unter Verwendung des bei dem Schritt 102 berechneten
Einlaßdruckes PMTA, des bei dem Schritt 104 ermittelten
Bewertungskoeffizienten n und des bei dem Schritt 106 in dem
vorangehenden Rechenzyklus berechneten vorangehenden bewerteten
Mittelwerts PMSM i-1 ausgeführt, wodurch der gegenwärtige
bewertete Mittelwert PMSM i ermittelt wird. Bei einem Schritt
108 wird aus der in Fig. 12 gezeigten Tabelle die dem gegenwärtigen
bewerteten Mittelwert PMSM i und der Maschinendrehzahl
NE entsprechende Grundeinspritzdauer TP ermittelt. Bei
einem Schritt 110 wird die Grundeinspritzdauer TP mit einem
Korrekturkoeffizienten FK multipliziert, der nach Faktoren
wie der Ansauglufttemperatur und der Kühlwassertemperatur
bestimmt wird, wodurch eine korrigierte Einspritzdauer TAU
ermittelt wird. Wenn in einer nicht gezeigten Steuerroutine
ein vorbestimmter Kurbelwellenwinkel erreicht ist, wird das
Brennstoffeinspritzventil über eine Zeitdauer geöffnet, die
der Einspritzdauer TAU entspricht, wobei dadurch die Brennstoffeinspritzung
erfolgt.
Die Fig. 14 zeigt eine Routine für das Berechnen eines Zündpunktvorstellwinkels
R durch Programmunterbrechung für jeden
Kurbelwellenwinkel. In der Fig. 14 sind für die Bezeichnung
gleicher Schritte wie die in Fig. 13 gezeigten die gleichen
Bezugszeichen verwendet, wobei deren Beschreibung weggelassen
ist. Bei einem Schritt 112 wird ein Grund-Zündverstellungswinkel
R BASE berechnet, der dem gegenwärtigen berechneten
bewerteten Mittelwert PMSM i und der Maschinendrehzahl NE
entspricht. Der Grund-Zündverstellungswinkel R BASE kann nach
einer geeigneten Gleichung berechnet werden oder in einer
Tabelle gespeichert werden, aus der wie bei der Bestimmung
der Grundeinspritzdauer ausgelesen wird. Bei einem Schritt
114 wird der Grund-Zündverstellungswinkel R BASE mit einem
Korrekturfaktor IK multipliziert, der durch die Ansauglufttemperatur
und die Kühlwassertemperatur bestimmt ist, wobei
dadurch ein korrigierter Zündpunktverstellwinkel R ermittelt
wird. Danach erfolgt mittels einer nicht dargestellten Zündzeitpunkt-
Steuerroutine das Zünden durch das Abschalten der
Zündspule zu einem Zeitpunkt, der dem korrigierten Zündpunktvorstellwinkel
R entspricht.
Die Fig. 15(1) und 15(2) zeigen, wie das Luft/Brennstoff-
Verhältnis des Gemisches bei einer Beschleunigung unter
Steuerung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit dem
erfindungsgemäßen System im Vergleich zu dem Fall gesteuert
wird, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf herkömmliche
Weise gesteuert wird, sowie den Unterschied zwischen dem bei
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel herangezogenen bewerteten
Ansaugdruck-Mittelwert PMSM und dem bei der herkömmlichen
Steuerung herangezogenen Ansaugdruck PM. Aus der Fig. 15 ist
ersichtlich, daß bei der herkömmlichen Steuerung das Luft/
Brennstoff-Verhältnis eine Spitze zur mageren Seite hin
zeigt, wogegen es bei der Steuerung gemäß dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel im wesentlichen flach verläuft.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch
die Voraussage des tatsächlichen bzw. wirksamen Ansaugdrucks
und die Steuerung der Brennstoffeinspritzrate und des Zündzeitpunkts
gemäß dem vorausgesagten tatsächlichen Ansaugdruck
die Brennstoffeinspritzrate und der Zündzeitpunkt mit hoher
Genauigkeit gesteuert werden, ohne daß irgendein Drucksensor
oder Filter verwendet wird.
Nachstehend wird ein Steuersystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben, das in der gleichen Maschine wie
das erste Ausführungsbeispiel eingesetzt wird. Die Merkmale
des zweiten Ausführungsbeispiels bestehen darin, daß der
Rechenvorgang für das Bestimmen des bewerteten Mittelwerts
über eine vorbestimmte Zeit wiederholt ausgeführt wird, um
damit den tatsächlichen Ansaugdruck vorauszusagen, der zu dem
Zeitpunkt der endgültigen Festlegung der zugeführten Ansaugluftmenge
erreicht werden wird, nämlich der Ansaugdruck, der
erreicht worden ist, wenn das Einlaßventil völlig geschlossen
ist; die Brennstoffeinspritzrate wird gemäß diesem vorausgesagten
Ansaugdruck gesteuert. Die Fig. 16 zeigt eine Routine,
die periodisch in vorbestimmten Zeitabständen (von 8 ms bei
diesem Ausführungsbeispiel) zum Berechnen eines vorausgesagten
Werts PMSM 2 für den Ansaugdruck ausgeführt wird, der zum
Zeitpunkt der endgültigen Festlegung der Einlaßluftmenge
erreicht werden soll. Bei einem Schritt 200 nimmt die Mikroprozessoreinheit
60 die Maschinendrehzahl NE auf und führt
die Analog/Digital-Umsetzung des Drosselöffnungsgrads TA
herbei, wodurch dieser aufgenommen wird. Bei einem Schritt
202 wird aus der in Fig. 10 gezeigten Tabelle der der Maschinendrehzahl
NE und dem Drosselöffnungsgrad TA entsprechende
Ansaugdruck PMTA bei dem gleichmäßigen Maschinenbetrieb ermittelt.
Darauffolgend wird bei einem Schritt 204 aus der in
Fig. 11 gezeigten Tabelle der Bewertungskoeffizient n entnommen.
Danach werden in Schritten 206 und 208 der in einem
Register PMSM 1 gespeicherte, vorangehend berechnete bewertete
Mittelwert PMSM i-1 aus dem Schreib/Lesespeicher RAM ausgelesen
und die Berechnung gemäß der Gleichung (23) zur Bestimmung
des gegenwärtigen bewerteten Mittelwerts PMSM i ausgeführt.
Der auf diese Weise berechnete bewertete Mittelwert
PMSM i wird bei einem Schritt 210 in das Register PMSM 1 eingespeichert.
Bei einem Schritt 212 wird die Zeit T (ms) von dem
gegenwärtigen Moment bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Ansaugdruck
vorhergesagt ist, durch die Rechenperiode Δ t (=8 ms)
geteilt, um dadurch die Anzahl T/Δ t der Rechenzyklen zu
ermitteln. Die Voraussagezeit T (in ms) kann die Zeit von dem
gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu der endgültigen Festlegung der
der Maschine zugeführten Ansaugluftmenge, nämlich bis zu dem
Schließen des Einlaßventils sein. Falls die Maschine nicht
Einspritzdüsen für die einzelnen Zylinder hat, wird die Voraussagezeit
T (in ms) auch unter Berücksichtigung der Einspritzdüse
für die jeweiligen Brennkammern bestimmt, nämlich
als Zeit, während der der Brennstoff bis zu den Zylindern
gelangt. Die Voraussagezeit T wird bei gesteigerter Maschinendrehzahl
kurz, selbst wenn die Zeitdauer zwischen dem
gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt des Erreichens
des angestrebten Zustands im Hinblick auf den Kurbelwellenwinkel
konstant ist. Es ist daher vorzuziehen, die Voraussagezeit
entsprechend Bedingungen wie der Maschinendrehzahl zu
verändern. Beispielsweise wird bei einem Anstieg der Maschinendrehzahl
eine kurze Voraussagezeit eingestellt.
Bei einem Schritt 214 wird T/Δ t-malig wiederholt die Berechnung
gemäß Gleichung (23) ausgeführt, wonach bei einem
Schritt 216 der auf diese Weise berechnete Wert als Voraussagewert
PMSM 2 für den Ansaugdruck eingesetzt wird. Durch die
beschriebene Wiederholung der Berechnung des bewerteten Mittelwerts
wird der aktuellste Wert des berechneten bewerteten
Mittelwerts dem Ansaugdruck bei dem gleichmäßigen Maschinenbetrieb
angenähert. Daher ist es durch das Wählen der Anzahl
der Zyklen der Rechenvorgänge für das Berechnen des bewerteten
Mittelwerts auf die beschriebene Weise möglich, den
Ansaugdruck zu einem zukünftigen Zeitpunkt vorauszusagen, der
um T ms nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt kommt, nämlich den
Ansaugdruck bei einem Zustand, der dem gleichmäßigen Zustand
näherkommt als der gegenwärtige Zustand.
Die Fig. 17 zeigt eine Routine für das Berechnen der Einspritzdauer
TAU für einen jeden vorbestimmten Kurbelwellenwinkel
von beispielsweise 120°. In dieser Routine wird die
Grundeinspritzdauer TP aus der in Fig. 12 gezeigten Tabelle
entsprechend der Maschinendrehzahl NE und dem bei dem Schritt
216 erhaltenen Voraussagewert PMSM 2 für den Ansaugdruck ermittelt.
Danach wird wie bei dem Schritt 110 bei dem ersten
Ausführungsbeispiel bei einem Schritt 220 die Einspritzdauer
TAU berechnet.
Zu einem zukünftigen Zeitpunkt, der um T ms nach dem gegenwärtigen
Zeitpunkt folgt, kann der Drosselöffnungsgrad und/
oder die Maschinendrehzahl verändert sein. Daher ist es nutzvoll,
den Drosselöffnungsgrad und/oder die Maschinendrehzahl
zu dem um T ms nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt folgenden
zukünftigen Zeitpunkt dadurch vorauszusagen, daß die Differentiale
des Drosselöffnungsgrads und/oder der Maschinendrehzahl
herangezogen werden und die Berechnung des bewerteten
Mittelwerts unter Anwendung dieser Differentiale wiederholt
wird, so daß dadurch die Genauigkeit der Steuerung weiter
verbessert wird.
Der auf die vorstehend beschriebene Weise berechnete bewertete
Mittelwert und der Voraussagewert PMSM 2, dessen Erreichen
zu dem Zeitpunkt T ms nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt
zu erwarten ist, sind in den Fig. 18 und 19 gezeigt. Die Fig.
18 zeigt den Voraussagewert und einen theoretischen Wert, der
zu einem zukünftigen Zeitpunkt 16 ms nach dem gegenwärtigen
Zeitpunkt erreicht werden sollte. Es ist ersichtlich, daß der
Voraussagewert im wesentlichen gleich dem theoretischen Wert
ist. Der Zeitpunkt der Analog/Digital-Umsetzung des Drosselöffnungsgrads
fällt manchmal mit dem Zeitpunkt der Berechnung
der Einspritzdauer zusammen, kann aber gegenüber dem Zeitpunkt
der Berechnung der Brennstoffeinspritzrate versetzt
werden. Das Ausmaß der Versetzung ist höchstens Δ t. Die
mittlere Versetzungszeit kann daher als (0+Δ t)/2 angesetzt
werden. Bei dem beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel
kann daher die Voraussage des Ansaugdrucks ausgeführt werden,
der zu einem Zeitpunkt T+Δ t/2 erreicht wird.
Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das dritte Ausführungsbeispiel hat das Merkmal, daß die
Brennstoffeinspritzrate gemäß einer vorausgesagten, an der
Wandung des Ansaugsystems der Maschine haftenden Brennstoffmenge
korrigiert wird.
Die Brennstoffmenge, die an der Wandung des Ansaugsystems
haftet und dort verbleibt, ohne der Maschine zugeführt zu
werden, ist durch den bei geöffnetem Einlaßventil der Maschine
in dem Einlaßrohr herrschenden Ansaugdruck bestimmt. Es
sei hier angenommen, daß sich infolge der Beschleunigung der
Maschine der Ansaugdruck von PM 1 bis PM 2 ändert und auch
dementsprechend der Film aus dem in flüssigen Zustand an der
Wand des Ansaugsystems haftenden Brennstoffs jeweils die
Dicke T 1 und T 2 hat. Die Brennstoffmenge, die der Wandfläche
zum Erhöhen der Filmdicke von T 1 auf T 2 zuzuführen ist, liegt
unabhängig von Faktoren wie der Drosselöffnungsgeschwindigkeit
und der Anzahl der Einspritzzyklen fest. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird daher in Form einer in Fig. 22
dargestellten Tabelle in einem Festspeicher die gesamte Menge
an der Wandfläche zugeführten Brennstoff gespeichert, die
erforderlich ist, wenn der Ansaugdruck von einem bestimmten
Bezugs-Ansaugdruck weg auf verschiedene Werte erhöht wird.
Die Fig. 20 zeigt eine Brennstoffeinspritzraten-Rechenroutine,
die bei diesem Ausführungsbeispiel bei einem jeden vorbestimmten
Kurbelwinkel ausgeführt wird (nämlich beim dargestellten
Fall bei 360°). Bei einem Schritt 230 wird auf
gleiche Weise wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
aus dem bei der in Fig. 16 gezeigten Routine
berechneten Voraussagewert PMSM 2 für den Ansaugdruck die
Grundeinspritzdauer TP berechnet. Bei einem Schritt 232 wird
der Korrekturfaktor FK für die Brennstoffeinspritzrate berechnet,
der durch Faktoren wie die Ansauglufttemperatur und
die Kühlwassertemperatur bestimmt ist. Bei einem Schritt 234
wird eine Ermittlung aus der Tabelle gemäß Fig. 22 in der
Weise vorgenommen, daß eine dem vorausgesagten Ansaugdruck
PMSM 2 entsprechende Menge FMWET des an der Ansaugsystemwand
haftenden Brennstoffs berechnet wird. In einem nachfolgenden
Schritt 236 wird die Grundeinspritzdauer mit dem Korrekturfaktor
FK multipliziert, während zugleich eine Einspritzdauer
TAU dadurch festgelegt wird, daß dem Multiplikationsergebnis
ein Korrekturwert hinzugefügt wird. Dieser Korrekturwert ist
ein Wert, der das Ausmaß der Änderung der an der Ansaugsystemwandung
haftenden Brennstoffmenge darstellt und der dadurch
ermittelt wird, daß eine zuvor bestimmte Menge FMWET OLD
des an der Ansaugsystemwandung haftenden Brennstoffs von der
gegenwärtig bestimmten Menge FMWET des an der Ansaugsystemwand
haftenden Brennstoffs subtrahiert wird. Bei einem
Schritt 238 wird dann die gerade bestimmte Menge FMWET des an
der Ansaugsystemwand haftenden Brennstoffs in den Schreib/Lesespeicher
RAM eingespeichert, um bei dem nächsten Rechenzyklus
als vorangehend bestimmte Menge FMWET OLD herangezogen zu
werden.
Durch die vorstehend beschriebene Steuerung wird die Brennstoffeinspritzrate
um eine Größe erhöht, die dem strichlierten
Bereich in Fig. 21 entspricht. Diese Abstufung der
Brennstoffeinspritzrate ist hinsichtlich der Erhöhung der an
der Ansaugsystemwand haftenden Brennstoffmenge kompensiert,
so daß infolge der zusätzlichen Korrektur der Einspritzrate
der Maschine der Brennstoff genau in der erforderlichen Menge
zugeführt werden kann. Die Fig. 24 zeigt jeweils die Änderungen
des Drosselöffnungsgrads, des vorausgesagten Ansaugdrucks
und des Luft/Brennstoff-Verhältnisses. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Abweichungen des Luft/Brennstoff-
Verhältnisses im Vergleich mit dem herkömmlichen Fall unterdrückt,
der durch gestrichelte Linien dargestellt ist und bei
dem Spitzen eines mageren Gemisches auftreten.
Nachstehend wird ein viertes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Korrektur für
das Kompensieren der Änderung der an der Ansaugsystemwand
haftenden Brennstoffmenge bei jedem Einspritzzyklus vorgenommen.
Im Gegensatz dazu wird bei dem nachstehend beschriebenen
vierten Ausführungsbeispiel eine zeitliche Abschwächung der
zusätzlichen Korrektur bei jedem Einspritzzyklus angewandt,
und zwar in Anbetracht des Umstands, daß das Anhaften des
Brennstoffs an der Wandung nicht sofort bzw. übergangslos
gleichmäßig wird. Das heißt, es wird eine zeitliche Abschwächung
der Korrekturgröße vorgenommen, so daß das Ergebnis der Korrektur
auf wirkungsvolle Weise nicht nur bei dem gegenwärtigen
Einspritzzyklus, sondern auch bei einer Vielzahl nachfolgender
Zyklen herangezogen wird, wodurch ein größeres Ausmaß
an Gleichförmigkeit zwischen der tatsächlichen Brennstoffeinspritzrate
und der von der Maschine benötigten Rate erzielt
wird. Die Fig. 25 veranschaulicht eine Routine zur Berechnung
der Brennstoffeinspritzrate bei diesem vierten Ausführungsbeispiel.
Diese Routine wird bei einem jeden vorbestimmten
Kurbelwinkel ausgeführt, der beispielsweise in diesem Fall
360° beträgt. In der Fig. 25 sind gleiche Bezugszeichen für
die Bezeichnung gleicher Schritte nach Fig. 20 verwendet,
deren ausführliche Beschreibung weggelassen ist.
Nach dem Berechnen der an der Ansaugsystemwand haftenden
Brennstoffmenge FMWET wird ein Schritt 240 zum Bestimmen
einer Korrekturzusatzgröße FAE nach folgender Gleichung ausgeführt:
FAE = 0,2 · FAE OLD + FMWET - FMWET OLD (24)
wobei FAE OLD eine vorangehend berechnete Korrekturzusatzgröße
darstellt, während FMWET OLD die vorangehend berechnete, an
der Wand haftende Brennstoffmenge ist.
Auf diese Weise wird die zuvor berechnete Korrekturzusatzgröße
FAE OLD mit 0,2 multipliziert. Dies bedeutet, daß die
vorangehende Korrekturzuwachsgröße um 80% verringert wird, so
daß für die Bestimmung der gegenwärtigen Korrekturzuwachsgröße
20% der vorangehenden Korrekturzuwachsgröße herangezogen
werden. Das beschriebene Verfahren der zeitlichen Abschwächung
stellt nur ein Beispiel dar, so daß abhängig von
der Art der Maschine verschiedenerlei andere Verfahren anwendbar
sind. Beispielsweise kann die Abschwächung um eine
vorbestimmte Größe in einer jeden vorbestimmten Periode statt
wie bei dem beschriebenen Beispiel bei jedem vorbestimmten
Kurbelwellenwinkel von beispielsweise 360° herbeigeführt
werden.
Bei einem Schritt 242 wird die Einspritzdauer TAU wie bei dem
vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel unter Einsetzen
der Grundeinspritzdauer, des Korrekturfaktors FK und der
Korrekturzusatzgröße FAE berechnet. Bei einem Schritt 244
wird die Korrekturzusatzgröße FAE zur Benutzung als vorangehende
Korrekturzusatzgröße FAE OLD bei dem nächsten Rechenzyklus
in den Schreib/Lesespeicher RAM eingespeichert. Gleichermaßen
wird die Menge FMWET zur Benutzung als vorangehende
Menge FMWET OLD bei dem nächsten Rechenzyklus in den Schreib/
Lesespeicher eingespeichert.
In der vorstehenden Beschreibung anhand der Fig. 22 ist die
an der Wand des Ansaugsystems entsprechend dem Ansaugdruck
haftende Brennstoffmenge unter der Voraussetzung bestimmt,
daß das Einlaßventil völlig geschlossen ist. Tatsächlich
ändert sich jedoch die an der Ansaugsystemwand haftende
Brennstoffmenge auch in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl.
Eine Tabelle zum Ermitteln der anhaftenden Brennstoffmenge
kann daher gemäß Fig. 23 durch das Einsetzen zweier
Parameter, nämlich des Ansaugdrucks und der Maschinendrehzahl
gebildet werden. Ferner ist die anhaftende Brennstoffmenge
von der Maschinentemperatur abhängig. Daher kann die Tabelle
weiter durch das Einsetzen der Maschinentemperatur als Variable
modifiziert werden.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zwar die
Voraussage des Ansaugdrucks von dem bewerteten Mittelwert
abhängig, jedoch kann die Voraussage auch nach der Gleichung
(16) getroffen oder dadurch vorgenommen werden, daß der Konstantlauf-
Ansaugdruck bei gleichmäßigem Maschinenbetrieb mittels
eines Zeitverzögerungselements erster Ordnung aufbereitet
wird.
Es wird ein Verfahren zum Steuern der Brennstoffeinspritzrate
in einer Brennkraftmaschine gemäß dem Ansaugdruck und der
Maschinendrehzahl beschrieben. Das Verfahren umfaßt das Ermitteln
des Ansaugdrucks unter Anwendung der Zeitdauer nach
einer Änderung der Drosselöffnung als Variable und das Berechnen
einer Grundeinspritzdauer gemäß dem auf diese Weise
berechneten Ansaugdruck und der Maschinendrehzahl. Die Brennstoffeinspritzung
erfolgt mittels eines Systems gemäß diesem
Verfahren. In dem System wird der Ansaugdruck bei gleichmäßigem
Maschinenbetriebszustand aus dem Drosselöffnungsgrad und
der Maschinendrehzahl ermittelt, der auf diese Weise bestimmte
Ansaugdruck unter Einberechnung einer Ansprechverzögerung
des Ansaugdrucks in einer Übergangsperiode korrigiert und die
Grundeinspritzdauer aus dem korrigierten Ansaugdruck und der
Maschinendrehzahl bestimmt. Nach diesem Verfahren bzw. mit
diesem System kann die Brennstoffeinspritzrate in sehr genauer
Übereinstimmung mit der von der Maschine benötigten
Einspritzrate gesteuert werden, da die Einspritzrate gemäß
der Maschinendrehzahl und dem tatsächlichen Ansaugdruck festgelegt
wird, der mit hoher Genauigkeit vorausbestimmt werden
kann.
Claims (14)
1. Verfahren zum Steuern der Brennstoffeinspritzrate in einer
Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet,
daß entsprechend einem gegenwärtigen Drosselöffnungsgrad und einer gegenwärtigen Maschinendrehzahl ein durch eine Funktion einer Variablen M mit einem Anfangswert I dargestellter gegenwärtiger Ansaugdruck berechnet wird, wobei M die Zeitdauer nach einer Änderung des Drosselöffnungsgrades ist und I der Ansaugdruck zum Zeitpunkt der Änderung des Drosselöffnungsgrades ist,
daß eine Grundeinspritzdauer gemäß dem berechneten Ansaugdruck und der Maschinendrehzahl berechnet wird und
daß die Brennstoffeinspritzrate entsprechend der berechneten Grundeinspritzdauer gesteuert wird.
daß entsprechend einem gegenwärtigen Drosselöffnungsgrad und einer gegenwärtigen Maschinendrehzahl ein durch eine Funktion einer Variablen M mit einem Anfangswert I dargestellter gegenwärtiger Ansaugdruck berechnet wird, wobei M die Zeitdauer nach einer Änderung des Drosselöffnungsgrades ist und I der Ansaugdruck zum Zeitpunkt der Änderung des Drosselöffnungsgrades ist,
daß eine Grundeinspritzdauer gemäß dem berechneten Ansaugdruck und der Maschinendrehzahl berechnet wird und
daß die Brennstoffeinspritzrate entsprechend der berechneten Grundeinspritzdauer gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
gegenwärtige Ansaugdruck durch das Berechnen des Ansaugdrucks
während des gleichmäßigen Maschinenbetriebs entsprechend dem
Drosselöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl und das Verarbeiten
des auf diese Weise berechneten Ansaugdrucks während
des gleichmäßigen Maschinenbetriebs mit einem Verzögerungselement
erster Ordnung ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
gegenwärtige Ansaugdruck mit der Gleichung
berechnet wird, wobei P der tatsächliche Ansaugdruck ist,
gilt,
gilt, t die Zeitdauer nach einer Änderung des Drosselöffnungsgrades
ist, V das Volumen der Luft in dem Ansaugsystem
von dem Drosselventil bis zu dem Einlaßventil der Maschine
ist, V s der Hubraum der Maschine ist, NE die Maschinendrehzahl
ist, η der Saugwirkungsgrad der Maschine ist, R eine
Gaskonstante ist, T die Absoluttemperatur der Luft im Ansaugsystem
ist, ψ ein Strömungsgeschwindigkeitskoeffizient ist, A
die Öffnungsfläche des Drosselventils ist, Pc der Umgebungsluftdruck
ist und P₀ der Ansaugdruck zu einem Zeitpunkt t=0
ist.
4. Verfahren zum Steuern der Brennstoffeinspritzrate in einer
Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet,
daß mit einer vorbestimmten Frequenz der Ansaugdruck während des gleichmäßigen Maschinenbetriebs entsprechend dem Drosselöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl berechnet wird,
daß aus einer Zeitkonstante der Ansaugdruckänderung während einer Übergangszeit und der vorbestimmten Frequenz ein Bewertungskoeffizient berechnet wird,
daß aus einem vorangehend berechneten bewerteten Ansaugdruck- Mittelwert, dem während des gleichmäßigen Maschinenbetriebs berechneten Ansaugdruck und dem Bewertungskoeffizienten ein gegenwärtiger bewerteter Ansaugdruck-Mittelwert berechnet wird, wodurch für den vorangehend berechneten bewerteten Ansaugdruck-Mittelwert ein höherer Wert eingesetzt wird,
daß aus dem bei dem vorangehenden Schritt berechneten gegenwärtigen bewerteten Ansaugdruck-Mittelwert und der Maschinendrehzahl eine Grundeinspritzdauer berechnet wird und daß die Brennstoffeinspritzrate entsprechend der berechneten Grundeinspritzdauer gesteuert wird.
daß mit einer vorbestimmten Frequenz der Ansaugdruck während des gleichmäßigen Maschinenbetriebs entsprechend dem Drosselöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl berechnet wird,
daß aus einer Zeitkonstante der Ansaugdruckänderung während einer Übergangszeit und der vorbestimmten Frequenz ein Bewertungskoeffizient berechnet wird,
daß aus einem vorangehend berechneten bewerteten Ansaugdruck- Mittelwert, dem während des gleichmäßigen Maschinenbetriebs berechneten Ansaugdruck und dem Bewertungskoeffizienten ein gegenwärtiger bewerteter Ansaugdruck-Mittelwert berechnet wird, wodurch für den vorangehend berechneten bewerteten Ansaugdruck-Mittelwert ein höherer Wert eingesetzt wird,
daß aus dem bei dem vorangehenden Schritt berechneten gegenwärtigen bewerteten Ansaugdruck-Mittelwert und der Maschinendrehzahl eine Grundeinspritzdauer berechnet wird und daß die Brennstoffeinspritzrate entsprechend der berechneten Grundeinspritzdauer gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
gegenwärtige bewertete Ansaugdruck-Mittelwert nach der Gleichung
berechnet wird, wobei PMSM i der gegenwärtige bewertete Ansaugdruck-
Mittelwert ist, PMSM i-1 der vorangehend berechnete
bewertete Ansaugdruck-Mittelwert ist, PMTA der Ansaugdruck
während des gleichmäßigen Maschinenbetriebs ist und n der
Bewertungskoeffizient ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bewertungskoeffizient durch Bestimmen des Verhältnisses
zwischen der Zeitkonstante und der vorbestimmten Frequenz
berechnet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitkonstante durch eine Funktion bestimmt
wird, in der der Drosselöffnungsgrad und die Maschinendrehzahl
als Variable eingesetzt sind.
8. System zum Steuern der Brennstoffeinspritzrate in einer
Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Drosselöffnungsgrad-
Detektorvorrichtung (10) zum Erfassen des Drosselöffnungsgrades
(TA), eine Maschinendrehzahl-Detektorvorrichtung
(48), eine Ansaugdruck-Recheneinrichtung (A) zum Berechnen
des Ansaugdrucks (PMTA) während des gleichmäßigen
Maschinenbetriebs aus dem erfaßten Drosselöffnungsgrad und
der erfaßten Maschinendrehzahl (NE) in vorbestimmter Frequenz,
eine Ansaugdruck-Korrektureinrichtung (B) zum Korrigieren
des berechneten Ansaugdrucks während des gleichmäßigen
Maschinenbetriebs durch Heranziehen einer Ansprechverzögerung
des Ansaugdrucks in der Übergangsperiode, eine Grundeinspritzdauer-
Recheneinrichtung (C) zum Berechnen der Grundeinspritzdauer
gemäß dem korrigierten Ansaugdruck und der erfaßten
Maschinendrehzahl und eine Einspritzraten-Steuereinrichtung
zum Steuern der Brennstoffeinspritzrate zumindest gemäß
der Grundeinspritzdauer.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ansaugdruck-Korrektureinrichtung (B) eine Einrichtung zum
Verarbeiten des Ausgangssignals der Ansaugdruck-Recheneinrichtung
(A) mit einem Verzögerungselement erster Ordnung
aufweist.
10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ansaugdruck-Korrektureinrichtung (B) eine Bewertungskoeffizienten-
Recheneinrichtung zum Berechnen eines Bewertungskoeffizienten
aus einer Zeitkonstante der Änderung des Ansaugdrucks
während einer Übergangsperiode und aus der Rechenfrequenz
der Berechnung durch die Ansaugdruck-Recheneinrichtung
(A) und eine Bewertungsmittelwert-Recheneinrichtung zum Berechnen
eines gegenwärtigen bewerteten Ansaugdruck-Mittelwerts
aus einem vorangehend berechneten bewerteten Ansaugdruck-
Mittelwert, dem Ansaugdruck bei dem gleichmäßigen Maschinenbetrieb
und dem von der Bewertungskoeffizienten-Recheneinrichtung
berechneten Bewertungskoeffizienten aufweist,
wodurch statt des vorangehend berechneten bewerteten Ansaugdruck-
Mittelwerts ein höherer Wert eingesetzt wird, wobei die
Grundeinspritzdauer-Recheneinrichtung (C) die Grundeinspritzdauer
entsprechend dem von der Bewertungsmittelwert-Recheneinrichtung
berechneten bewerteten Ansaugdruck-Mittelwert und
der erfaßten Maschinendrehzahl berechnet.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für
die Voraussage des Ausmaßes einer Änderung der an einer
Maschinenwandung haftenden Brennstoffmenge aus dem von der
Bewertungsmittelwert-Recheneinrichtung berechneten gegenwärtigen
bewerteten Ansaugdruck-Mittelwert eine Voraussageeinrichtung
vorgesehen ist und daß die Einspritzraten-Steuereinrichtung
die Brennstoffeinspritzrate entsprechend der Grundeinspritzdauer
und dem Ausmaß der Änderung hinsichtlich der
an der Maschinenwandung haftenden Brennstoffmenge steuert.
12. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Tabelleneinrichtung,
die eine erste Tabelle für den Ansaugdruck
(PMTA) während des gleichmäßigen Maschinenbetriebs im Zusammenhang
mit dem Drosselöffnungsgrad (TA) und der Maschinendrehzahl
(NE), eine zweite Tabelle für den Bewertungskoeffizienten
im Zusammenhang mit der Maschinendrehzahl und jeweils
dem Drosselöffnungsgrad oder dem Ansaugdruck während des
gleichmäßigen Maschinenbetriebs und eine dritte Tabelle für
die Grundeinspritzdauer im Zusammenhang mit der Maschinendrehzahl
und dem gegenwärtigen Ansaugdruck enthält, wobei die
erste Tabelle zur Berechnung mittels der Ansaugdruck-Recheneinrichtung
(A) dient, die zweite Tabelle zur Berechnung
mittels der Bewertungskoeffizienten-Recheneinrichtung dient
und die dritte Tabelle zur Berechnung mittels der Grundeinspritzdauer-
Recheneinrichtung (C) dient.
13. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß von
der Ansaugdruck-Korrektureinrichtung (B) durch das Heranziehen
einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen der Berechnung des
bewerteten Ansaugdruck-Mittelwerts mittels der Bewertungsmittelwert-
Recheneinrichtung der Ansaugdruck voraussagbar ist,
der erreicht wird, wenn der Ansaugluft-Strömungsdurchsatz
beständig wird.
14. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
zum Berechnen des Ausmaßes der Änderung der an der
Maschinenwandung haftenden Brennstoffmenge als eine Funktion
der Maschinentemperatur und/oder der Maschinendrehzahl.
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Date | Code | Title | Description |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: TIEDTKE, H., DIPL.-ING. BUEHLING, G., DIPL.-CHEM. |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |