DE3810692A1 - Steuerungssystem fuer eine kraftstoffeinspritzung eines kraftfahrzeugmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für eine Kraftstoffeinspritzung eines Kfz-Motors nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Steuerung des Kraftstoff/Luftverhältnisses des Gemisches, das einem Kfz-Motor zugeführt wird, und zwar um ein Steuersystem zum Einspritzen von Kraftstoff während der Kraftstoff in herkömmlicher Weise eingespritzt wird, und zwar beim Beschleunigen, wobei gleichzeitig eine Klimaanlage benutzt wird.

Bei einem bekannten Kraftstoffeinspritzsystem für ein Kfz wird eine Basiseinspritzpulsbreite Tp in Abhängigkeit von der Luftströmung Q und der Maschinendrehzahl N berechnet (Tp = K×Q/N, wobei K eine Konstante ist). Die tatsächlich verwendete Einspritzpulsbreite Ti wird durch eine Korrektur der Basiseinspritzpulsbreite Tp in Übereinstimmung mit Motorbetriebsdaten, z. B. Leerlauf oder weit geöffnete Drosselklappe bestimmt.

Um eine Ansprechverzögerung eines Luftströmungsmessers zum Feststellen der Luftströmung bei Beschleunigung des Kraftfahrzeuges zu kompensieren, ist in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 60-17 247 ein Steuerungssystem aufgezeigt, bei dem ein Hilfskraftstoff eingespritzt wird, wenn eine Druckdifferenz im Einlaßkrümmer oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, was wiederum bedeutet, daß der Motor beschleunigt wird. Die Hilfskraftstoffeinspritzpulsbreite TACC zur Beschleunigung wird in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Korrekturkoeffizienten KACCL für die Beschleunigung und einer Korrekturkonstante TCONST (TACC = KACCL × Tp + TCONST) berechnet.

Der Korrekturkoeffizient KACCL und die Konstante TCONST werden jedoch so eingestellt, daß ein korrektes Treibstoff/ Luftverhältnis unter Betriebsbedingungen erzielt wird, die keine Last, wie z. B. eine Klimaanlage, umfassen. Die Leistung der Maschine nimmt also ab, wenn die Klimaanlage benutzt wird. Um dieselbe Leistung zu erzielen, tritt der Benutzer des Kraftfahrzeuges das Gaspedal tiefer, so daß der Öffnungsgrad der Drosselklappe steigt und mehr Luft zum Anheben der Motordrehzahl zugeführt wird. Das Ansteigen der Luftströmung Q bewirkt ein Ansteigen der Basiseinspritzpulsbreite Tp. Nachdem aber der Koeffizient KACCL und die Konstante TCONST unabhängig vom Betrieb einer Klimaanlage eingestellt sind, steigt auch die Hilfskraftstoffeinspritzpulsbreite TACC bei Ansteigen der Motorendrehzahl. Auf diese Weise wird das Treibstoffluftgemisch übermäßig fett, so daß die Verbrennungseffizienz sinkt. Dies wiederum bewirkt ein Stottern beim Start und bei der Beschleunigung des Kraftfahrzeuges, verschlechtert also die Fahreigenschaften.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem für eine Kraftstoffeinspritzung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß beim Beschleunigen unter gleichzeitiger Verwendung einer Klimaanlage die Verbrennungseffizienz und somit die Fahreigenschaften beim Start und Beschleunigen des Kraftfahrzeuges optimiert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerungssystem für eine Kraftstoffeinspritzung eines Kfz-Motors mit einer Klimaanlage und einem Kraftstoffeinspritzsystem weitergebildet, das ein Einspritzpulsbreitensignal in Abhängigkeit von Motorbetriebsdaten abgibt.

Das System umfaßt Detektormittel zum Feststellen der Beschleunigung des Motors und zum Abgeben eines Beschleunigungssignales; einen Klimaanlagenschalter zum Abgeben eines Klimaanlagensignales, wenn der Klimaanlagenschalter geschlossen ist; Hilfskraftstoffeinspritzmittel, die auf das Beschleunigungssignal und das Klimaanlagensignal ein erstes Hilfskraftstoffeinspritzpulsbreitensignal abgeben, das der Einspritzung dann zugrunde gelegt wird, wenn das Beschleunigungssignal festgestellt wurde. Das erste Hilfskraftstoffeinspritzpulsbreitensignal weist eine geringeren Wert als ein zweites Signal auf, wenn der Klimaanlagenschalter offen ist, wodurch dann die Hilfskraftstoffeinspritzpulsbreite verringert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das System weiterhin einen Neutralschalter zum Abgeben eines Neutralsignales, wenn das Getriebe des Kraftfahrzeuges im neutralen Zustand ist. Die Hilfskraftstoffeinspritzmittel sind so ausgebildet, daß sie weiterhin auf das Neutralsignal ansprechen und ein drittes Hilfskraftstoffeisnpritzpulsbreitensignal abgeben, das einen größeren Wert als das zweite Signal hat, wodurch die Hilfskraftstoffeinspritzpulsbreite vergrößert wird. Die Hilfskraftstoffeinspritzmittel umfassen Koeffizienten zum Korrigieren des Hilfskraftstoffeinspritzpulsbreitensignales, die in ihrem Betrag beim Ansteigen der Temperatur des Motorkühlmittels abnehmen.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Systems zur Steuerung des Betriebs eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2a und 2b Blockdiagramme einer Steuerungseinheit, wie sie im erfindungsgemäßen System Verwendung findet,

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen Beschleunigungskorrekturkoeffizient und Kühlmitteltemperatur,

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer Konstanten und der Kühlmitteltemperatur und

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Kfz-Motor 1 für ein Kraftfahrzeug mit Luft über einen Luftfilter 2, einen Einlaßkrümmer 3 und eine Drosselklappe 4 versorgt, wobei Kraftstoff zugemischt wird, der über eine Einspritzdüse 5 eingespritzt wird. Abgas aus dem Motor 1 wird über einen Auslaßkrümmer 6 und einen Katalysator 7 abgeführt. Ein Hitzdraht- Luftströmungsmesser 8 ist im Einlaßkrümmer 3 vorgesehen. Im Auslaßkrümmer 6 ist ein O₂-Sensor 11 angebracht. Ausgangssignale des Fühlers 8 und des Sensors 11 werden einer Steuereinheit 10 zugeführt. Der Steuereinheiet 10 werden weiterhin Ausgangssignale eines Kurbelwinkelfühlers 9, eines Drosselklappen-Stellungsfühlers 12, eines Kühlmittel- Temperaturfühlers 13, eines Klimaanlagenschalters 15 und eines Neutralschalters 14 zugeführt, der zum Feststellen des Neutralzustandes eines nicht gezeigten Getriebes dient. Die Steuereinheit 10 gibt ein Betätigungssignal für die Einspritzdüse 5 ab.

Wie in den Fig. 2a und 2b gezeigt, umfaßt die Steuereinheit 10 einen Drehzahlrechner 20, der die Motordrehzahl in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Kurbelwinkelfühlers 9 berechnet. Ein Basispulsbreitenrechner 21 ist vorgesehen, dem ein Motordrehzahlsignal N aus dem Drehzahlrechner 21 und ein Luftströmungssignal Q aus dem Luftströmungsfühler 8 zugeführt werden. Die Basiseinspritzpulsbreite Tp wird durch die folgende Gleichung erhalten:

Tp = K × Q/N (K = Konstante);

das Ausgangssignal Tp wird einem Einspritzpulsbreitenrechner 22 zugeführt, um eine Einspritzpulsbreite Ti über eine Korrektur der Basiseinspritzpulsbreite Tp in Übereinstimmung mit einem Signal vom O₂-Sensor 11, dem Kühlmitteltemperatursignal Tw aus dem Kühlmitteltemperaturfühler 13 und dem Drosselklappen-Winkelfühlersignal R des Drosselklappen- Winkelfühlers 12 herzuleiten. Die Einspritzpulsbreite Ti wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

Ti = Tp × COF × λ;

hier bedeutet COF ein Misch-Koeffizient, der verschiedene Korrektur- oder Kompensationskoeffizienten enthält, die aus Speichern abgeleitet werden, und zwar in Übereinstimmung mit der Kühlmitteltemperatur und dem Drosselklappenwinkel. Die Größe λ ist ein Korrekturkoeffizient, der vom Rückkopplungssignal aus dem O₂-Fühler 11 abgeleitet wird.

Die Steuereinheit 10 umfaßt weiterhin einen Beschleunigungsfeststellabschnitt 23 zum Feststellen einer Beschleunigung des Fahrzeuges, wenn das Drosselklappen-Winkelsignal λ, das den Öffnungsgrad der Drosselklappe wiedergibt, sich mit einer Geschwindigkeit ändert, die größer als ein vorbestimmter Wert ist. Ausgangssignale des Beschleunigungsfeststellabschnittes 23, des Neutralschalters 14, des Klimaanlagenschalters 15 und das Kühlmitteltemperatursignal Tw werden einem Koeffizienten- und Konstantenabschnitt 24 zugeleitet, der einen Beschleunigungskorrekturkoeffizientenspeicher 25 und einen Konstantenspeicher 26 umfaßt. Der Beschleunigungskorrekturkoeffizientenspeicher 25 umfaßt drei Nachschlagetabellen, in denen Beschleunigungskorrekturkoeffizienten KACCL 1, KACCL 2, KACCL 3 gespeichert sind. Der Konstantenspeicher 26 umfaßt drei Nachschlagetabellen, in denen Konstanten TCONST 1, TCONST 2 und TCONST 3 gespeichert sind. Die Koeffiziententabelle und die Konstantentabelle werden in Abhängigkeit von der Stellung des Neutralschalters 14 und des Klimaanlagenschalters 15 ausgewählt. Die Auswahl der Koeffiziententabelle und der Konstantentabelle erfolgt folgendermaßen:

Die Beziehung zwischen den Koeffizienten KACCL 1 bis KACCL 3 und den Konstanten TCONST 1 bis TCONST 2 sind folgendermaßen:

KACCL 1 < KACCL 3 < KACCL 2
TCONST 1 < TCONST 3 < TCONST 2

Ein Beschleunigungskorrekturkoeffizient KACCL 1 und eine Konstante TCONST werden jeweils aus der ausgewählten Tabelle in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur ausgelesen. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, nehmen die Koeffizienten KACCL und die Konstante TCONST mit ansteigender Kühlmitteltemperatur ab.

Der abgeleitete Korrekturkoeffizient KACCL und die Konstante TCONST werden einem Hilfseinspritzpulsbreitenrechner 27 zugeführt, dem die Basiseinspritzpulsbreite Tp und das Beschleunigungssignal aus dem Beschleunigungsfeststellabschnitt 23 zugeführt werden. Die Gleichung zur Herleitung der Hilfseinspritzpulsbreite TACC lautet:

TACC = KACCL × Tp + TCONST

Die Einspritzpulsbreiten Ti und TACC werden jeweils unabhängig der Einspritzdüse 5 zugeleitet.

Im folgenden wird die Erfindung, die also auch als Verfahren beschrieben werden kann, anhand des Flußdiagrammes nach Fig. 5 beschrieben.

In einem Schritt S 1 wird festgestellt, ob der Motor beschleunigt wird, was dann der Fall ist, wenn die Änderungsrate des Öffnungsgrades der Drosselklappe während einer vorbestimmten Zeitdauer, z. B. während 40 msec, oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Wenn eine Beschleunigung festgestellt wird, so schreitet das Programm zu einem Schritt S 2 fort, in welchem festgestellt wird, ob der Klimaanlagenschalter an oder aus ist. Wenn der Klimaanlagenschalter aus ist, so wird in einem Schritt S 3 festgestellt, ob der Neutralschalter an ist. Wenn der Neutralschalter aus ist, was bedeutet, daß das Fahrzeug beschleunigt wird, so wird ein Beschleunigungskorrekturkoeffizient KACCL 3 und eine Konstante TCONST 3 ausgelesen und in einem Schritt S 4 gesetzt.

Wenn andererseits im Schritt S 3 festgestellt wird, daß der Neutralschalter an ist, was bedeutet, daß das Gaspedal im Leerlauf niedergedrückt wird, so werden ein Korrekturkoeffizient KACCL 1 und eine Konstante TCONST 1 in einem Schritt S 5 gesetzt.

Wenn im Schritt S 2 festgestellt wird, daß der Klimaanlagenschalter an ist, so schreitet das Programm zu einem Schritt S 6 fort, in welchem ebenfalls festgestellt wird, ob der Neutralschalter an ist. Wenn der Neutralschalter an ist, so schreitet das Programm zum Schritt S 5 weiter. Wenn im Schritt S 6 festgestellt wird, daß der Neutralschalter aus ist, so werden der Beschleunigungskorrekturkoeffizient KACCL 2 und die Konstante TCONST 2 in einem Schritt S 7 gesetzt. In dem Schritt werden der Korrekturkoeffizient und die Konstante in Abhängigkeit mit dem Kühlmitteltemperatursignal Tw ausgelesen.

Nachdem die Werte des Koeffizienten KACCL 2 und der Konstanten TCONST 2 am kleinsten sind, wird die Hilfseinspritzpulsbreite TACC klein. Demzufolge wird beim Beschleunigen des Fahrzeuges und gleichzeitigem Betrieb der Klimaanlage, also dann, wenn der Neutralschalter aus und der Klimaanlagenschalter zu sind, eine übermäßige Anreicherung des Gemisches verhindert.

Wenn darüber hinaus die Kühlmitteltemperatur niedrig ist, so sind die Werte des Koeffizienten und der Konstanten groß, so daß die Hilfspulsbreite angehoben wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden also der Korrekturkoeffizient und die Konstante bei der Beschleunigung des Fahrzeuges bei gleichzeitigem Betrieb der Klimaanlage verringert. Aus diesem Grund wird die (eingespritzte) Kraftstoffmenge für eine vorbestimmte Zeitdauer auf denselben Wert festgelegt, wie in einem Zustand, bei dem keine Klimaanlage verwendet wird, und zwar unabhängig von einem Ansteigen der Basiseinspritzpulsbreite. Auf diese Weise wird eine übermäßige Anreicherung des Gemisches verhindert.

Claims (4)

1. Steuerungssystem für eine Kraftstoffeinspritzung eines Kfz- Motors mit einer Klimaanlage und einem Kraftstoffeinspritzssystem, das ein Einspritzpulsbreitensignal für eine Haupteinspritzung abgibt, gekennzeichnet durch Beschleunigungsfeststellmittel (23) zum Feststellen der Beschleunigung des Motors und zum Abgeben eines Beschleunigungssignales; einen Klimaanlagenschalter (15) zum Abgeben eines Klimaanlagensignales dann, wenn der Klimaanlagenschalter (15) geschlossen ist; Hilfseinspritzmittel (27), die auf das Beschleunigungssignal und das Klimaanlagensignal ein erstes Hilfseinspritzpulsbreitensignal abgeben, das unabhängig von dem Haupteinspritzsignal verwendet wird, wobei das erste Hilfseinspritzpulsbreitensignal einen geringeren Wert aufweist als ein zweites Signal, das dann vorliegt, wenn der Klimaanlagenschalter offen ist, wodurch die Hilfseinspritzpulsbreite verringert wird.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Neutralschalter (14) vorgesehen ist, der dann ein Neutralsignal abgibt, wenn das Getriebe des Fahrzeuges in einem Neutralzustand ist, wobei die Hilfseinspritzmittel (27) so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie weiterhin auf das Neutralsignal ansprechen und ein drittes Hilfseinspritzpulsbreitensignal mit einem größeren Wert als das zweite Signal abgeben, um die Hilfseinspritzpulsbreite zu vergrößern.

3. Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinspritzmittel so ausgebildet sind, daß Koeffizienten zur Korrektur des Hilfseinspritzpulsbreitensignales zuführbar sind.

4. Steuerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten derart auslesbar sind, daß ihr Betrag bei Ansteigen der Temperatur des Kühlmittels des Motors abnimmt.