DE3810868A1

DE3810868A1 - Steuerungssystem fuer ein betaetigungsorgan eines kfz-motors

Info

Publication number: DE3810868A1
Application number: DE3810868A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Osano
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1988-10-13
Also published as: JPS63248947A; US4844042A; GB2203266A; GB8807706D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein Betätigungs organ eines Kfz-Motors nach dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.

Insbesondere handelt es sich dabei um ein System zum Steuern ei nes Betätigungsorgans für ein System, wie z. B. ein Kraftstoff einspritzsystem.

Bei einem herkömmlichen Motorsteuersystem werden die Kraftstoff- Einspritzmenge und der Zündzeitpunkt des Motors auf Grundlage des Einlaßluftstromes, der über ein Luftströmungsmesser fest gestellt wird, und auf Grundlage der Motordrehzahl festgelegt, die von einem Kurbelwinkelsensor abgetastet wird. Aus der ja panischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 59-1 83 038 ist ein System bekannt, bei welchem die Kraft stoffeinspritzmenge dahingehend gesteuert wird, daß das Kraftstoffluftgemisch angereichert wird, wenn die Maschine beschleunigt wird. Wenn, wie in der Fig. 6 gezeigt, die Drosselklappe schnell geöffnet wird, wie dies durch die Drosselklappenposition R dargestellt ist, gibt ein Luftströmungsmesser, das ein Hitzdraht-Anemometer oder einen Heizfilm umfaßt, ein Ausgangssignal ab, das der Luftmenge Qa an Einlaßluft entspricht. Die tatsächliche Menge Q von eingelassener Luft strömt jedoch mit einer Verzögerung in die Zylinder und zwar aufgrund des Volu mens des Einlaßsystems. Auf diese Weise wird die einzu spritzende Kraftstoffmenge, basierend auf der Einlaßluft menge, zu einem hohen Wert berechnet, verglichen mit der Menge an tatsächlich eingelassener Luft, so daß das Gemisch fett wird. Der Zündzeitpunkt wird nach früh verstellt. Dies hat zur Folge, daß die Motorleistung sich plötzlich ändert, was ein Ruckeln des Fahrzeuges und eine Beeinträch tigung der Emissionssteuerung mit sich bringt.

Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Fahrleistungen beim Beschleunigen des Kraftfahrzeuges verbessert und die Beschleunigung weicher gemacht werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Steuerungssystem für ein Be tätigungselement einer Kfz-Maschine gelöst, das ein Luft strömungsmesser zum Abgeben eines Luftströmungssignales in Abhängigkeit von eingelassener Luft, einen Beschleuni gungsfeststellkreis zum Feststellen der Beschleunigung der Maschine und zum Abgeben eines Beschleunigungssignales, einen Zeitgeber, der auf das Beschleunigungssignal hin für eine bestimmte Zeitdauer ein Zeitsignal abgibt, Korrektur mittel, die auf das Beschleunigungssignal und das Zeitge bersignal hin das Luftströmungssignal im Betrag reduzie ren und ein Korrekturmengensignal abgeben und Ausgangsmit tel umfaßt, die auf das Korrekturmengensignal hin ein Aus gangssignal zum Betreiben des Betätigungsorgans umfassen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Korrektursignal während der vorbestimmten Zeit graduell angehoben und das Betätigungsorgan ist ein Betätigungsor gan für eine Kraftstoffeinspritzung.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Einspritzsystems eines Kfz-Motors;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit, die hier Verwendung findet;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer anderen bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des erfin dungsgemäßen Verfahrens, das mit der erfin dungsgemäßen Steuerung durchgeführt werden kann;

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Verhaltens des Korrekturkoeffizienten über die Zeit; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Veränderung der Einlaßluftmenge und des Ausgangssignales eines Luftströmungsmessers.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Verbrennungsmotor 1 für ein Kraftfahrzeug mit Luft versorgt, die durch ein Luft filter 2, einen Einlaßkrümmer 3, eine Drosselklappe 4 und eine Drosselkammer 5 strömt. Ein Luftströmungsmesser 6 ist im Einlaßkrümmer 3 stromab des Luftfilters 2 angebracht, um die Menge an Einlaßluft im Einlaßkrümmer 3 festzustel len und ein Luftströmungssignal abzugeben. Der Luftströ mungsmesser 6 umfaßt einen Bypass 8, der am Hauptdurchlaß 7 des Einlaßkrümmers 3 vorbeiführt. Ein Hitzdraht 9 und ein kalter Draht 10 sind im Bypass 8 vorgesehen. Ein Aus gangssignal des Luftströmungsmessers 6 wird einer elektroni schen Steuereinheit 17 zugeführt, die einen Mikrocomputer umfaßt. Ein O₂-Sensor 13 und ein Katalysator 12 sind im Abgaskanal 11 vorgesehen. Ein Drosselklappenpositions sensor 14 ist bei der Drosselklappe 4 vorgesehen, um de ren Öffnungsgrad festzustellen. Ein Kühlmitteltemperatur sensor 15 ist am Wassermantel 1 a des Motors 1 angebracht. Ein Kurbelwinkelsensor 16 ist bei der Kurbelwelle 1 b des Motors 1 angebracht und stellt die Drehzahl N des Motors fest. Ausgangssignale von den Sensoren werden der Steuer einheit 17 zugeführt. Die Steuereinheit 17 bestimmt die Kraftstoffmenge, die von einer Einspritzdüse 18 einge spritzt wird, welche von einem Betätigungsorgan 18 a be tätigt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die elektronische Steuer einheit 17 eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 19, ein ROM 20 und einen Speicher RAM 21 mit wahlfreiem Zugriff. Die Steuereinheit 17 wird in Übereinstimmung mit einem Programm betrieben, das im ROM 20 gespeichert ist und das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebaut ist. Die CPU 19, das ROM 20 und das RAM 21 sind miteinander über Bus-Leitungen verbunden. Ein A/D-Wandler 22 ist mit der CPU 19 verbunden und wird mit Signalen aus dem Luft strömungsmesser 6, dem Drosselklappenpositionssensor 14 und dem Kühlmitteltemperatursensor 15 versorgt und wan delt diese Analogspannungs-Signale in Digitalsignale. Ein digitales Eingangsinterface 23 wird mit den Signalen vom O₂-Sensor und dem Kurbelwinkelsensor 16 versorgt. Das Ausgangssignal des Eingangsinterfaces 23 wird der CPU 19 zugeführt. Ein digitales Ausgangsinterface 24 gibt ein Pulssignal ab, um das Betätigungsorgan 18 a entsprechend einem Ausgangssignal der CPU 19 zu treiben. Ein Zeitgeber 25 ist vorgesehen, um eine Zeitspanne festzulegen, wäh rend derer das Ausgangssignal des Luftströmungsmessers 6 korrigiert wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt die Steuerungseinheit 17 einen Beschleunigungsfeststellkreis 30, dem das Drossel klappenpositionssignal R vom Drosselklappenpositionsfüh ler 14 zugeführt wird. Der Beschleunigungsfeststellkreis 30 gibt ein Beschleunigungssignal dann ab, wenn die Dros selklappen-Öffnungsrate d R/dt einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die Steuereinheit 17 umfaßt weiterhin ei nen Korrekturabschnitt 31 für die Eingangsluftmenge, dem das Luftströmungssignal Qa vom Luftströmungsmesser 6 zu geführt wird. Das Beschleunigungssignal wird dem Korrek turabschnitt 31 für die Einlaßluftmenge und dem Zeitgeber 25 zum Korrigieren der Einlaßluftmenge in Übereinstimmung mit dem Beschleunigungssignal aus dem Beschleunigungsfest stellkreis 30 zugeführt, wobei der Ausgang des Zeitgebers 25 wiederum dem Korrekturabschnitt 31 für die Einlaßluft menge zugeführt wird. Im stetigen Zustand des Motors wird das Luftströmungssignal Qa, das die Menge an Einlaßluft am Strömungsmesser 6 darstellt, einem Basiseinspritzpuls breitenrechner 32 ohne Korrektur zugeführt. Der Basisein spritzpulsbreitenrechner 32 wird weiterhin mit einem Mo tordrehzahlsignal N aus dem Kurbelwinkelsensor 16 versorgt, um eine Basiseinspritzpulsbreite Tp aufgrund folgender Gleichung zu berechnen:

Tp = k · Q/N (k = Konstante)

Das Ausgangssignal Tp wird einem Ausgangseinspritzpuls breitenrechner 33 zugeführt, in dem eine Ausgangseinspritz pulsbreite Ti berechnet wird und zwar durch Korrektur der Basiseinspritzpulsbreite Tp in Übereinstimmung mit Motor betriebsdaten. Um die Basiseinspritzpulsbreite Tp zu kor rigieren, wird das Ausgangssignal R aus dem Drosselklap penpositionssensor 14 und das Ausgangssignal TW aus dem Kühlmitteltemperatursensor 15 dem Rechner 33 zugeführt. Ein Rückkopplungskorrekturmengenrechner 34 ist vorgesehen, um einen Korrekturwert λ in Übereinstimmung mit einem Rück kopplungssignal aus dem O ₂-Sensor 13 zu berechnen. Das Korrekturmengensignal λ wird dem Rechner 33 zugeführt, um die Basiseinspritzpulsbreite Tp zu korrigieren. Die Ausgangseinspritzpulse Ti werden einem Betätigungsorgan 18 a der Einspritzdüse 18 zugeführt, um Kraftstoff in die Zylinder des Motors 1 einzuspritzen.

Wenn die Drosselklappenöffnungsrate, also die Änderungs geschwindigkeit d R/dt einen vorbestimmten Wert überschrei tet, so gibt der Beschleunigungsfeststellkreis 13 ein Be schleunigungssignal ab, das dem Zeitgeber 25 zugeführt wird. Der Zeitgeber 25 beginnt über eine vorbestimmte Zeitdauer d hinweg zu zählen und gibt ein Zeitgebersignal ab, das dem Korrekturabschnitt 31 zugeführt wird. Auf das Beschleunigungssignal vom Beschleunigungsfeststellkreis 30 korrigiert der Korrekturabschnitt 31 für die Einlaß luftmenge den Wert Qa für die Einlaßluftmenge durch Mul tiplikation mit einem Korrekturkoeffizienten K (0 < k < 1) während der vorbestimmten Zeitdauer t. Die Einlaßluft menge Q wird also über die Berechnung Q = K × Qa erhalten. Das korrigierte Mengensignal Q wird dem Rechner 32 zuge führt. Wenn die festgesetzte Zeitspanne t abgelaufen ist, so wird das vom Strömungsmesser 6 abgegebene Mengensignal Qa als Mengensignal Q weiterverwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der Fig. 4 erläutert, aus welcher die Wirkungsweise der zuvor be schriebenen Anordnung hervorgeht. In einem Schritt S 0 wird (z. B.) in Übereinstimmung mit der Drosselklappenän derungsrate d R/dt festgestellt, ob der Motor beschleunigt wird. Wenn der Motor nicht beschleunigt wird, so schreitet das Programm zu einem Schritt S 1 weiter, in welchem fest gestellt wird, ob eine Marke gesetzt ist oder zurückge setzt ist. Wenn im Schritt S 1 erkannt wurde, daß die Mar ke zurückgesetzt wurde, so schreitet das Programm zu ei nem Schritt S 2 fort, bei dem das Mengensignal Q dem Si gnal Qa der festgestellten Menge gleichgesetzt wird. Das Programm schreitet zu einem Schritt S 3 fort, bei dem die Marke zurückgesetzt wird. Wenn die Marke beim Schritt S 1 gesetzt ist, so schreitet das Programm zu einem Schritt S 5 fort.

Wenn im Schritt S 0 festgestellt wird, daß die Maschine be schleunigt wird, so schreitet das Programm (ebenfalls) zum Schritt S 4 fort, in welchem der Zeitgeber 25 gesetzt wird und dann die vorbestimmte Zeit t herunterzählt. In einem Schritt S 5 wird festgestellt, ob die gesetzte Zeit abgelaufen ist oder nicht. Wenn die gesetzte Zeit noch nicht abgelaufen ist, so schreitet das Programm zu einem Schritt S 6 weiter. Im Schritt S 6 wird die Berechnung Q = K × Qa durchgeführt. In einem Schritt S 7 wird die Marke gesetzt und das Programm endet. Wenn die Zählung T des Zeitgebers 25 denselben Wert erreicht, wie die vorbe stimmte Zeit t, so verzweigt das Programm im Schritt S 5 zum Schritt S 2.

Der Korrekturkoeffizient K ist nun so gewählt, daß er - wie in Fig. 5 gezeigt - mit der Zeit bis zum Wert "1" an wächst. Bevorzugt wird der Koeffizient K durch die Glei chung K = Ka × T + Kb errechnet, wobei Kb ein Anfangs- Korrekturkoeffizient (0 < Kb < 1) nach der Beschleunigung des Motors ist und Ka ein Inkrement des Korrekturkoeffizien ten K ist, der durch dK/dT repräsentiert wird. Das Inkre ment Ka wird zu einem solchen Wert gemacht, daß dann, wenn die Zählung T des Zeitgebers 25 den gesetzten Zeitraum t erreicht, K gleich eins (K = 1) wird, d. h. daß Q = Qa. Der Korrekturkoeffizient K wird angehoben, um die korrigierte Einlaßluftmenge Q zum Zeitpunkt t auf die festgestellte Einlaßluftmenge Qa konvergieren zu lassen. Während der vorbestimmten Zeitdauer nach dem Beschleunigen der Maschine wird das Einlaßluftmengensignal Qa dekrementiert, so daß das Signal so eingestellt wird, daß es die Einlaßluftmen ge darstellt, welche tatsächlich in den Motor einströmt, wodurch ein optimales Mischverhältnis erreicht wird. In diesem Fall kann das Inkrement Ka auf Null als Konstant wert von K = Kb gesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein Kraftstoffeinspritzsystem beschrieben. Es ist aber auch möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren den Zündzeit punkt eines Verbrennungsmotors zu steuern. Bei einem sol chen Zündzeitpunkt-Steuersystem werden die Rechner 32 und 33 zum Berechnen des Zündzeitpunktes verwendet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Menge an Einlaß luft während einer vorbestimmten Zeit nach dem Beschleuni gen eines Motors korrigiert, um eine korrekte Kraftstoff- Einspritzmenge sicherzustellen. Es ist weiterhin möglich, den Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit der korrigierten Einlaßluftmenge zu berechnen.

Claims

1. Steuerungssystem für ein Betätigungsorgan eines KfZ-Motors, gekennzeichnet durch
einen Luftströmungsmesser (6), der ein Luftströmungssignal in Abhängigkeit von der Menge angesaugter Luft abgibt,
einen Beschleunigungsfeststellkreis (30), der die Beschleu nigung des Motors feststellt und ein Beschleunigungssignal abgibt,
einen Zeitgeber (25), der auf das Beschleunigungssignal hin während einer vorbestimmten Zeitdauer ein Zeitgebersignal abgibt,
Korrekturmittel (31), die auf das Beschleunigungssignal und das Zeitgebersignal hin das Luftströmungsmengensi gnal in seinem Betrag verringern und ein korrigiertes Mengensignal abgeben, und
Ausgangsmittel (33), die auf das korrigierte Mengensi gnal hin ein Ausgangssignal abgeben, um das Betätigungs organ anzusteuern.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das korrigierte Signal während der vorbestimmten Zeitdauer graduell ansteigt.

3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan ein Betätigungsorgan für eine Kraftstoffeinspritzung ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan das Betätigungsorgan für die Einstellung des Zündzeitpunktes ist.