DE3815544C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Kraftstoffeinspritzung, in eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (JP- Druckschrift "Toyota/Engine 4V-EU E-VG System, Troubleshooting Manual", 1978 - 11, S. 1-11) wird die grundlegende Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Last berechnet.

Wenn ein Kraftfahrzeug beschleunigt oder abgebremst wird, ergibt sich bezüglich der Menge der dem Motor zuzuführenden Luft eine Differenz zwischen einem tatsächlichen und einem gemessenen Wert. Insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt wird, ist die von einem Luftmassensensor (nachstehend AFS genannt) erfaßte Menge der angesaugten Luft A erheblich größer als die Menge der wirklich dem Motor zugeführten Luft, so daß das Luft-Kraftstoff- Gemisch fett wird. Auf der anderen Seite tritt das umgekehrte Phänomen auf, wenn das Kraftfahrzeug abgebremst wird. In diesem Fall wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch mager.

Beispielsweise ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 25 531/1983 eine Vorrichtung angegeben, mit welcher ungünstiges Fahrverhalten aufgrund zu fetten Luft-Kraftstoff-Gemischs während Beschleunigen des Kraftfahrzeuges oder zu mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs während Verzögern vermieden werden kann.

Gemäß dieser Veröffentlichung wird eine Pulsbreite für die grundlegende Kraftstoff-Einspritzmenge verringert, wobei die Begrenzung der Pulsbreite bei der Kraftstoff-Einspritzung in Übereinstimmung mit einem durch die Verringerung der Pulsbreite veränderten Wert bestimmt ist. Bei der Bestimmung der Obergrenze und der Untergrenze der Pulsbreite werden während einer Beschleunigung von 1 oder mehr ein Grenzwertkorrekturkoeffizient C₁ und während einer Abbremsung von 1 oder weniger ein Grenzwert­ korrekturkoeffizient C₂ verwendet. Wenn der Abschwächungswert T genannt wird, ergeben sich der obere Grenzwert zu C₁ × T und der untere Grenzwert zu C₂ × T.

Da der Grenzwertkorrekturkoeffizient C₁ für einen Grenzwert T′₁ (T′₁ = C₁ × T) und der Grenzwert­ korrekturkoeffizient C₂ für einen Grenzwert T′₂ (T′₂ = C₂ × T) konstant gehalten werden, ist es bei der beschriebenen herkömmlichen Kraftstoff- Einspritz-Regelvorrichtung schwierig, das Luft- Kraftstoff-Gemisch beim Beschleunigen oder beim Verzögern so einzustellen, daß den verschiedenen Fahrzeugtypen und den verschiedenen Fahrbedingungen Rechnung getragen wird. Angenommen, der Grenzwertkorrekturkoeffizient C₁ sei so bestimmt worden, daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch geeignet eingestellt ist: Wird das Kraftfahrzeug bei geringer Last oder bei geringer Drehzahl stark beschleunigt, so wird die Reaktion auf die Beschleunigung verzögert und es wird viel Kraftstoff benötigt, weshalb der Wert des Koeffizienten C₁ erhöht werden sollte, um den Grenzwert C₁ × T zu steigern. Im Gegensatz dazu ist die Reaktion bei geringer Beschleunigung schnell genug. Demzufolge ist es wünschenswert, daß der Koeffizient C₁ einen Wert nahe 1 annimmt. Wird jedoch das Luft-Kraftstoff-Gemisch unter Verwendung des Koeffizienten C₁ bei starker Beschleunigung geregelt, wird es fett und hat somit unerwünschte Auswirkungen.

Der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung einer Kraftstoff-Einspritzung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die jedem Beschleunigungs- oder Verzögerungszustand Rechnung trägt und schnell das optimale Luft-Kraftstoff- Gemisch bereitstellt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist in dem Unteranspruch unter Schutz gestellt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert:

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Motor mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das detailliert eine Ausführung der elektronischen Kraftstoff- Einspritz-Regelung nach Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Hauptzyklus entsprechend einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Unterbrechungszyklus unter Bezugnahme auf den Hauptzyklus;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines wichtigen Teils des Unterbrechungszyklus;

Fig. 6a und 6b die Abhängigkeit der für eine Ausführung der Erfindung verwendeten Grenzwert­ korrekturkoeffizienten von der Motordreh­ zahl und den Lastdaten; und

Fig. 7a und 7b die Abhängigkeit der Grenzwertkorrektur­ koeffizienten von den Lastdaten für eine andere Ausführung der Erfindung.

In den Zeichnungen sind einander entsprechende Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszahl 1 einen Motor, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, Bezugszahl 2 ein Luftfilter, Bezugszahl 3 einen Luftansaug­ stutzen und Bezugszahl 4 eine Drosselklappe.

Durch das Luftfilter 2, den Luftansaugstutzen 3 und die Drosselklappe 4 wird Luft in einen Ansaugluft­ verteiler 5 angesaugt, um die Verbrennung in dem Motor 1 zu unterstützen, und über einen Abgaskrümmer 6 und ein Auspuffrohr 7 an die Atmosphäre abgegeben.

In dem Ansaugstutzen 3 ist ein AFS 8 vorgesehen, ein Pulssignal mit einer Frequenz erzeugt, die proportional ist zu der Masse A der eingespeisten Luft, die als von dem Motor 1 angesaugt angenommen wird. Ein Temperatursensor für die angesaugte Luft 9 ist an dem Luftansaugstutzen 3 angebracht, um die Temperatur AT der angesaugten Luft zu erfassen und ein Signal entsprechender Größe proportional zu der Temperatur der angesaugten Luft zu erzeugen. Ein Kühlwassertemperatursensor 10 ist an dem Motor­ gehäuse angebracht und erfaßt die Temperatur des Kühlwassers WT, welches den Motor kühlt. Ein Motordreh­ zahlmesser 11 erfaßt die Drehzahl N der Kurbelwelle des Motors und erzeugt ein Pulssignal mit einer Frequenz, welche der Drehzahl N entspricht. Ferner ist ein Leerlaufschalter 12 an dem Luftansaugstutzten 3 angebracht, der erfaßt, ob der Öffnungsgrad der Drosselklappe 4 einen vorbestimmten Wert hat oder geringer ist. An jedem Zylinder des Motors 1 ist eine elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritz­ einrichtung 13 vorgesehen.

Bezugszahl 14 bezeichnet eine elektronische Über­ wachungseinheit (ECU) mit einem Lesespeicher (ROM, der die Programme entsprechend den Flußdiagrammen der Fig. 3 bis 5 gespeichert hat). Die ECU 14 empfängt Erfassungssignale von dem AFS 8, dem Tem­ peratursensor für die Ansaugluft 9, dem Temperatur­ sensor für die Kühlwassertemperatur des Motors 10, dem Drehzahlmesser 11 und dem Leerlaufschalter 12, und verarbeitet diese Signale, um eine Kraftstoff- Einspritzmenge usw. zu erhalten. Die ECU überwacht ferner die Öffnungszeit der elektromagnetischen Einspritzeinrichtung 13, um die Kraftstoff-Einspritz­ menge einzustellen. Eine Autobatterie 15 ist über ein Schaltschloß 16 mit der ECU 14 verbunden.

Fig. 2 zeigt detaillert den Aufbau der ECU 14.

Bezugszeichen 14A bezeichnet den beschriebenen ROM, 14B einen Zentralrechner (CPU) zum Ermitteln der Kraftstoff-Einspritzmenge, 14C einen Zähler zum Zählen der Umdrehungen N des Motors auf der Grundlage eines Signals von dem Drehzahlmesser 11. Bezugzeichen 14D bezeichnet einen Unterbrechungs­ regelungsabschnitt, der von einem Zähler für die Motorumdrehung 14C einen mit der Motorumdrehung synchronen Unterbrechungsbefehl empfängt und ein Unterbrechungssignal an die CPU 14B über einen Bus 14E abgibt. Bezugszeichen 14F bezeichnet einen digitalen Eingang, der die Pulssignale von dem AFS 8 zählt und ein Ansaugluftmassensignal entsprechend der Ansaugluftmenge A an die CPU 14B gibt. Der digitale Eingang 14F empfängt ferner ein Erfassungs­ signal von dem Leerlaufschalter 12. Bezugszeichen 14G bezeichnet einen analogen Eingang, der beispiels­ weise von einem analogen Multiplexer und einem A/D-Wandler gebildet wird, wobei der A/D-Wandler die Signale aus dem Temperatursensor für die Ansaugluft 9 und dem Temperatursensor für das Motorkühlwasser 10 umwandelt und nacheinander an die CPU 14B abgibt. Bezugszeichen 14H bezeichnet einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), wie den Arbeitsspeicher der CPU 14B. Bezugszeichen 14I bezeichnet einen Ausgangskreis, der die von der CPU 14B verarbeiteten digitalen Signale der Kraftstoff-Einspritzmenge in Pulssignale mit einer Breite wandelt, die eine Öffnungszeit für die elektromagnetischen Kraftstoff- Einspritzeinrichtungen 13 festlegt, so daß die Einrichtungen angesteuert werden. Bezugszeichen 14J bezeichnet einen Zeitgeber zum Messen einer Zeitspanne und zum Senden von Daten an die CPU 14B. Alle mit den Bezugszeichen 14A, 14C-14D und 14F-14J bezeichneten Elemente sind über den Bus 14E mit der CPU 14B verbunden. Bezugszeichen 14K bezeichnet einen Energieversorgungskreis, der die Spannung der Batterie 15 glättet, so daß eine Konstant­ spannungsquelle für die elektronische Regeleinheit 14 zur Verfügung steht.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm des von der CPU 14B ausgeführten Hauptzyklus; Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines von der CPU ausgeführten Unter­ brechungszyklus und Fig. 5 ein Flußdiagramm einer Korrektur der grundlegenden Einspritzmenge W.

Das Flußdiagramm in Fig. 5 entspricht einem her­ kömmlichen Korrekturvorgang, außer daß ein Grenzwert­ korrekturkoeffizient C variabel gemacht ist. Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit der Grenzwertkorrektur­ koeffizienten C⁺, C^- von Lastdaten A/N (Ansaug­ luftmenge A/ Drehzahl N) als Ordinate und Drehzahl N als Abszisse. Diese Daten werden in dem ROM 14A in Form einer Tabelle gespeichert. Gemäß Fig. 6a erreicht der Wert des Grenzwertkorrektur­ koeffizienten C⁺ während der Beschleunigung den Wert 1, ausgehend von einem Wert, der größer ist als 1, wenn die Drehzahl N oder die Lastdaten A/N groß werden. Gemäß Fig. 6b erreicht der Wert des Grenzwertkorrekturkoeffizienten C^- während der Abbremsung den Wert 1, ausgehend von einem Wert kleiner als 1, wenn die Drehzahl N oder die Lastdaten A/N groß werden. Somit nehmen die Grenzwertkorrektur­ koeffizienten C⁺, C^- Werte an, die den Werten der Drehzahl N oder den Lastdaten A/N entsprechen.

Nachstehend wird die Betriebsweise der beschriebenen Ausführung der Erfindung erläutert.

Wenn das Schaltschloß 16 eingeschaltet wird, so daß die Batterie 15 an den Spannungsversorgungskreis 14K angeschlossen wird, beginnt der Hauptzyklus gemäß Fig. 3.

Nach der Initialisierung in Schritt S1, werden die Parameter des Motors gelesen und nachfolgend eine vorbestimmte Verarbeitung ausgeführt. Dann werden die resultierenden Daten in Schritt S2 in dem RAM 14H abgelegt. Insbesondere liest der RAM 14H einen digitalen Wert entsprechend der Drehzahl N aus dem Umdrehungszähler des Motors 14C, einen digitalen Wert entsprechend der Ansaugluftmenge A von dem digitalen Eingang 14F und digitale Werte entsprechend der Ansauglufttemperatur AT und der Kühlwassertemperatur WT von dem analogen Eingang 14G. In Schritt S3 werden ein Kraftstoffkorrektur­ koeffizient K auf der Basis der Ansauglufttemperatur AT und der Kühlwassertemperatur WT errechnet und die errechneten Daten in dem RAM 14H abgelegt.

In Schritt S4 werden die Lastdaten A/N (Verhältnis der Ansaugluftmenge A zu der Drehzahl N, die in Schritt S2 gelesen worden sind) erzeugt. Entsprechend einer Tabelle gemäß Fig. 6a wird ein Grenzwert­ korrekturkoeffizient C (C⁺ ≧ 1 auf der Beschleunigungs­ seite, C^- ≦ 1 auf der Abbremsseite) durch den ROM 14A entsprechend den Lastdaten A/N und der Drehzahl N erhalten. Die resultierenden Daten werden in dem RAM 14H abgelegt. Wenn Schritt S4 abgeschlossen ist, wird zu S2 zurückgekehrt. Normalerweise werden die Schritte S2 bis S4 in Fig. 6 entsprechend einem Regelprogramm wiederholt.

Wenn ein Unterbrechungssignal von dem Unter­ brechungsregelungsabschnitt 14D empfangen wird, wird der Hauptzyklus unterbrochen, auch dann, wenn die Abarbeitung des Zyklus läuft, und es wird der Zyklus gemäß den Fig. 4 und 5 abgearbeitet.

In Schritt S5 wird ein die Drehzahl des Motors N darstellendes Signal gelesen, d.h. die Drehzahl von dem Umdrehungszähler 14C des Motors. In Schritt S6 wird ein Signal betreffend die Ansaugluftmenge A von dem digitalen Eingang 14F gelesen. In Schritt S7 wird eine grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge, d.h. eine Einspritzzeit W der elektromagnetischen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 13, die durch die Umdrehungszahl N, eine Ansaugluftmenge A und eine vorher festgelegte, in dem ROM 14A abgelegte Konstante B festgelegt ist, mittels Berechnung auf der Grundlage der Formel W = P × A/N ermittelt. In Schritt S8 wird ein gewichteter Durchschnitt berechnet. Ins­ besondere wird die grundlegende Kraftstoffeinspritz­ menge W entsprechend dem Flußdiagramm nach Fig. 5 durch Verwendung des Grenzwertkorrekturkoeffizienten C korrigiert, der in Schritt S4 in dem Hauptzyklus ermittelt worden ist. In Schritt S9 wird der Korrektur­ koeffizient für die Kraftstoff-Einspritzung K, der in dem Hauptzyklus gewonnen worden ist, von dem RAM 14H ausgelesen, um die Korrektur einer Einspritzmenge Wi zu berechnen und das Luft-Kraftstoff- Verhältnis zu bestimmen. In Schritt S10 werden die so durch die Berechnung der Korrektur gewonnenen Daten der Kraftstoffeinspritzung an den Ausgangskreis 14I gegeben. Ein Pulssignal mit einer diesen Daten entsprechenden Dauer wird von dem Ausgangskreis 14I an die elektromagnetischen Kraftstoff-Einspritz­ einrichtung 13 gegeben. In Schritt S11 wird von dem Unterbrechungszyklus in den Hauptzyklus zurückge­ kehrt, der unterbrochen gehalten worden ist. Bezug­ nehmend auf Fig. 5 wird nachstehend die Korrektur der grundlegenden Einspritzmenge gemäß Schritt S8 erläutert.

In Schritt S80 wird der gewichtete Durchschnitt der grundlegenden Einspritzmenge W unter Verwendung der folgenden Formel ermittelt:

Dabei steht J für eine Konstante als Koeffizient für die Abschwächung, T für einen Wert der gewichteten Durchschnittsermittlung, W für die grundlegende Einspritzmenge und n für ein Laufglied 0, 1, 2 ... Wenn der Abschwächungskoeffizient J relativ groß ist, ist die Abschwächung groß, und umgekehrt.

In Schritt S81 wird festgestellt, ob die grundlegende Einspritzmenge W größer oder kleiner ist als der gewichtete Durchschnittswert T.

Wenn W < T während der Beschleunigung, wird zu Schritt S83 übergegangen.

Wenn W = T bei konstanter Geschwindigkeit, wird zu Schritt S82 übergegangen.

Wenn W < T während der Abbremsung, wird zu Schritt S86 übergegangen.

In Schritt S82 wird der Wert der grundlegenden Einspritzmenge W durch eine Kraftstoff-Einspritzpulsbreite Wi ersetzt.

In Schritt S83 wird der gewichtete Durchschnittswert T dadurch korrigiert, daß der in Schritt S4 im Hauptzyklus gewonnene Grenzwertkorrekturkoeffizient C⁺ aus dem RAM 14H ausgelesen und der gewichtete Durchschnittswert T mit dem Korrekturkoeffizienten C⁺ multipliziert wird, um so einen Grenzwert T, zu erhalten.

In Schritt S84 wird die grundlegende Einspritzmenge W mit dem Grenzwert T′ verglichen. Wenn W < T′, wird mit Schritt S85 fortgefahren, wo T′ durch Wi ersetzt wird. Wenn W ≦ T′, wird mit Schritt S82 fortgefahren, wo W durch Wi ersetzt wird.

Nach Schritt S81 wird mit Schritt S86 fortgefahren, wenn W T, wo T dadurch korrigiert wird, daß der in Schritt S4 des Hauptzyklus gewonnene Grenzwert­ korrekturkoeffizient C^- aus dem RAM 14H ausgelesen und T mit dem Korrekturkoeffizienten C^- multipliziert wird, wodurch ein Grenzwert T′ erhalten wird.

In Schritt S87 wird W mit T′ verglichen. Wenn W < T′, wird mit Schritt S88 fortgefahren, wo T′ durch Wi ersetzt wird. Ist W ≧ T′, wird mit Schritt S82 fortgefahren, wo W durch Wi ersetzt wird. Somit ist die Korrektur der grundlegenden Einspritzmenge W ausgeführt.

Fig. 7 zeigt Diagramme betreffend eine andere Ausführung der Erfindung. In Fig. 7a sind auf der Abszisse Lastdaten und auf der Ordinate ein Grenzwertkorrekturkoeffizient C⁺ während der Be­ schleunigung aufgetragen. In Fig. 7b sind auf der Abszisse Lastdaten und auf der Ordinate ein Grenzwertkorrekturkoeffizient C^- während der Abbremsung aufgetragen. Die Werte aus Fig. 7 werden in dem ROM 14A abgelegt. Diese Ausführung entspricht der ersten, außer daß die Grenzwertkorrekturkoeffizienten C⁺, C^- entsprechend Fig. 7 durch Verwendung aus­ schließlich der in Schritt S4 in Fig. 3 gewonnenen Lastdaten A/N erhalten werden.

In den beschriebenen Ausführungen ist A/N als Lastdaten gemäß den Fig. 6 und 7 verwendet. Jedoch kann ein Ausgangssignal von einem Drucksensor, der einen Ansaugdruck stromabwärts der Drosselklappe 4 erfaßt, verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Verarbeitung für die grundlegende Einspritzmenge W auf der Grundlage der Lastdaten auszuführen.

Wie beschrieben, ist erfindungsgemäß die Begrenzung der Kraftstoff-Einspritz-Pulsbreite entsprechend einer mittels eines Grenzwertkorrekturkoeffizienten, der von den Lastbedingungen des Motors abhängt; veränderten Verringerung bestimmt. Demzufolge ist ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreichbar, das den Zuständen der Beschleunigung bzw. der Ab­ bremsung des Kraftfahrzeugs entspricht, wodurch eine exzellente Ausnutzung des Kraftstoffs erreicht werden kann.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombi­ nationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Überwachung einer Kraftstoffeinspritzung, in eine Brennkraftmaschine mit Lasterfassungemitteln (3, 8, 9, 10, 11, 12) zum Erfassen des Lastzustandes eines Motors (1) und zum Erzeugen eines Last-Signals, und einer Einrichtung (14) zum Ermitteln einer grundlegenden Einspritzmenge (W), die das Last-Signal derart verarbeitet, daß die Pulsbreite einer grundlegenden Kraftstoffeinspritzzeit für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (13) in Abhängigkeit vom Lastzustand erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Laständerung einer Brennkraftmaschine in der Einrichtung (14) ein gewichteter Durchschnittswert (T) der Einspritzmenge (W) durch Multiplizieren mit einem Grenzwertkorrekturkoeffizienten (C) gedämpft wird, welcher abhängig vom Lastzustand variabel ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasterfassungsmittel (3, 8, 9, 10, 11, 12) einen Sensor (11) zum Erfassen der Drehzahl (N) des Motors (1) umfassen und daß der Grenzwertkorrekturkoeffizient (C) zusätzlich mit der Drehzahl (N) des Motors (1) variiert.