DE3825538A1 - System zur regelung der kraftstoffoerderung fuer einen kraftfahrzeugmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff­ abschalt-Regelung für einen Kraftfahrzeugmotor, insbeson­ dere auf ein System zur Verhinderung der Zunahme der Motor­ drehzahl bei Freigabe des Gaspedals und beim Auskuppeln.

Bei einem elektronischen Kraftstoff-Einspritzsystem wird die einem Motor zugeführte Kraftstoffmenge auf der Basis der in den Ansaugkanal angesaugten Luftmenge, der Motor­ drehzahl, und anderen Parametern errechnet. Die Kraft­ stoffeinspritzung ist kurzzeitig beim Leerlauffahren abge­ schaltet, wenn das Gaspedal freigegeben wird und wenn die Motordrehzahl derart hoch ist, daß der Motorbremseffekt, die Abgasentgiftung sowie der Kraftstoffverbrauch verbes­ sert werden. Es wurden zahlreiche Vorkehrungen zur Kraftstoff­ abschaltung und dem "Timing" dafür bei den verschiedensten Fahrbedingungen vorgeschlagen.

Zum Beispiel beschreibt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 54-20 230 ein System, bei dem die Kraftstofförderung nach einer vorbestimmten Zeit von einem Zeitpunkt an abgeschaltet wird, bei dem die Bedingungen für die Kraftstoffabschaltung erfüllt sind. Dadurch wird eine Drehmomentschwankung unterdrückt mit entsprechender Stoßunterdrückung.

Wenn andererseits eine Kupplung freigegeben wird, d. h. ausgekuppelt wird zum Schalten des Getriebes bei freigegebenem Gaspedal, wird die in den Ansaugkanal angesaugte Luftmenge reduziert. Kraftstoff, welcher noch an den Wänden des Ansaugkanals haf­ tet, wird jedoch verdampft mit dem Ergebnis einer entspre­ chenden Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Da ande­ rerseits die Menge des eingespritzten Kraftstoffs beim Schal­ ten in einem elektronischen Kraftstoff-Einspritzsystem ex­ trem gering wird, wird der Betrieb der Kraftstoffeinspritzung ungenau, so daß das Luft-Kraftstoffgemisch übermäßig mager wird.

Um zu verhindern, daß die Verbrennung als Ergebnis derarti­ ger irregulärer Verhältnisse des Luft-Kraftstoffgemisches abgedämpft wird, schlägt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 58-1 95 030 vor, den Kraftstoff dann abzuschalten, wenn die Änderung der in den Ansaugkanal angesaugten Luftmenge pro Umdrehung der Motorkurbelwelle unter einer vorbestimmten Menge während des Auskuppelns liegt.

Jedoch bei einem Motor mit einem großen Ansaugkrümmervolumen stromab bzw. hinter der Drosselklappe reduziert sich die in eine Verbrennungskammer eingeleitete Luftmenge nicht sofort nach Freigabe des Gaspedals. Insbesondere wird bei einem elektronischen Kraftstoff-Einspritzsystem, bei dem die Kraft­ stoffmenge in Abhängigkeit vom Druck im Ansaugkanal bestimmt wird, die Verringerung des zugeführten Kraftstoffs verzögert, und zwar entsprechend der verzögerten Reduzierung der in die Verbrennungskammer eingeleiteten Luft, wobei die Abnahme des Drehmoments entsprechend verzögert wird. Dementsprechend nimmt, wenn die Kupplung unmittelbar nach Schnellerschließung der Drosselklappe freigegeben wird, die Motordrehzahl schnell und übermäßig stark zu aufgrund der Nichtlast-Bedingung. Ob­ wohl die Kraftstoffzufuhr für ein Leerlauffahren bei hoher Motordrehzahl abgeschaltet ist, ist keines der oben genann­ ten Systeme in der Lage, ein Hochfahren des Motors zu verhin­ dern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Regelung der Kraftstofförderung, insbesondere eine Kraftstoffabschalt-Regelung zu schaffen, bei der ein Hochfah­ ren des Motors bzw. die Zunahme der Motordrehzahl verhindert wird, die sich normalerweise beim Auskuppeln einstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System zur Rege­ lung der Kraftstofförderung für einen Kraftfahrzeugmotor ge­ löst, welches eine Kraftstoffördereinrichtung und ein Gaspe­ dal aufweist, und welches gekennzeichnet ist durch einen Leer­ laufschalter, der auf die Freigabe des Gaspedals anspricht unter Erzeugung eines Leerlaufsignals, einen Fühler zur Fest­ stellung der Motordrehzahl und Erzeugung eines Motordrehzahl­ signals, einen Detektor zur Feststellung eines schnellen An­ stiegs der Motordrehzahl nach Erzeugung des Leerlaufsignals und zur Erzeugung eines Motordrehzahl-Anstiegsignals, wobei der Wert desselben abhängig von der Größe des Anstiegs, und eine Entscheidungseinrichtung zum Vergleich des Wertes des Motordrehzahl-Anstiegsignals mit einem vorbestimmten Wert und zur Erzeugung eines verzögerten Abschaltsignals, wenn der Wert kleiner ist als der vorbestimmte Wert, und zur Erzeugung eines sofort wirksamen Abschaltsignals, wenn der Wert größer ist als der vorbestimmte Wert, sowie eine Kraftstoffabschalt­ einrichtung, die sowohl auf das verzögerte Abschaltsignal zur Unterbrechung des Betriebs der Kraftstoffördereinrichtung nach einer vorbestimmten Zeit, als auch auf das sofort wirksame Abschaltsignal zur sofortigen Unterbrechung des Betriebs der Kraftstoffeinrichtung reagiert, so daß die Kraftstofförde­ rung unverzüglich abgeschaltet ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Detektor einen Rechner zur Errechnung des "inkrementalen" Anstiegs der Motordrehzahl.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehen­ den Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beige­ fügten Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm unter Darstellung des er­ findungsgemäßen Systems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Regelsystems gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Funktion des er­ findungsgemäßen Regelsystems; und

Fig. 4a bis 4d Kurvenbilder unter Darstellung der Verände­ rung des Drosselklappen-Öffnungsgrades, des Motordreh­ moments, der Motordrehzahl und der Kraftstoffeinsprit­ zung bei verzögerter Abschaltung und bei sofortiger Abschaltung der Kraftstofförderung.

Nach Fig. 1 weist ein Motor 7 einen Drosselklappenkörper 1 mit einer Drosselklappe 2 auf, die mit einem Ansaugrohr 3 kommuniziert. In dem Ansaugsystem sind ein Luftreiniger- bzw. Filter 4 und ein Ansaugluft-Temperatursensor 5 angeordnet.

Der Drosselklappenkörper steht ferner in Verbindung mit einem Ansaugkrümmer 6, welcher wiederum in Verbindung steht mit einer Verbrennungskammer eines jeden Zylinders (nicht darge­ stellt) des Motors 7. In einer Auspuffleitung 17 ist ein O₂-Sensor 13 vorgesehen. Kraftstoff wird zu einer Kraftstoff­ einspritzdüse 8 gefördert, und zwar aus einem Kraftstofftank 9 mittels einer Kraftstoffpumpe 10, und zurückgeführt zum Tank 9 durch eine Leitung 12 und einen Druckregulator 11, wel­ cher durch den Ansaugkrümmerdruck, der durch eine Rohrleitung 12 a hindurch wirksam ist, geöffnet wird. Ein Ansaugkrümmer- Drucksensor 14 ist im Drosselklappenkörper 1 zur Feststel­ lung des Ansaugkrümmerdrucks P vorgesehen. Ein Kühlmitteltem­ peratursensor 16 ist am Motor 7 angeordnet zur Feststellung der Temperatur des Kühlmittels, insbesondere Kühlwassers. Der Kühlmitteltemperatursensor 16 erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Spannung abhängig ist von der Temperatur. Die Ausgangs­ signale der Sensoren 5, 13, 14 und 16 werden an eine Steuer- und Regeleinheit 15 abgegeben zur Steuerung und Regelung der Einspritzdüsen 8. Die Steuer- und Regeleinheit 15 empfängt ferner ein Taktsignal von einem Kurbelwinkelsensor (Motordreh­ zahlsensor) 18, welches die Motordrehzahl N repräsentiert, und ein Signal von einem Leerlaufschalter 19, welcher bei Freiga­ be des Gaspedals des Fahrzeuges eingeschaltet bzw. aktiviert wird.

Unter Hinweis auf Fig. 2, welche die Steuer- und Regeleinheit 15 zeigt, empfängt ein Kraftstoffeinspritzimpulsbreite-Rech­ ner 20 die Ausgangssignale des Ansaugluft-Temperatursensors 5, des Ansaugkrümmer-Drucksensors 14, des Kühlwasser-Tempera­ tursensors 16, des O₂-Sensors 13 und des Kurbelwinkelsensors 18. Der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite-Rechner 20 errechnet eine Basisimpulsbreite, die abhängig ist von dem Einlaßkrüm­ merdruck P und der Motordrehzahl N entsprechend der Feststel­ lung der Sensoren 14 und 18. Die Basisimpulsbreite wird korri­ giert in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Kühlwasser­ Temperatursensors 16, des Ansaugluft-Temperatursensors 5 und des O₂-Sensors 13, um eine angemessene Kraftstoffeinspritz­ impulsbreite bei jeweiliger Motor-Betriebsbedingung zu erhal­ ten. Ein Kraftstoffeinspritzimpulsbreitesignal wird von dem Kraftstoffeinspritzimpulsbreite-Rechner 20 an die Kraftstoff­ einspritzdüsen 8 abgegeben, und zwar durch einen Treiber 21, so daß zum Betrieb des Motors Kraftstoff eingespritzt wird.

Um den Kraftstoff bei Leerlauf des Motors abzuschalten, ist eine Kraftstoffabschaltregelsektion 22 innerhalb der Steuer- und Regeleinheit 15 vorgesehen. Die Kraftstoffabschaltregel­ sektion 22 umfaßt eine Kraftstoffabschalt-Entscheidungssek­ tion 23, die die Ausgangssignale des Kühlwasser-Temperatur­ sensors 16, Kurbelwinkelsensors 18 und Leerlaufschalters 19 empfängt. Die Kraftstoffabschalt-Entscheidungssektion 23 be­ stimmt, daß das Fahrzeug unter einer Kraftstoffabschalt-Bedin­ gung fährt, wenn die Motordrehzahl N eine vorbestimmte Ab­ schalt-Motordrehzahl N _C (N≧N _C ) bei freigegebenem Gaspedal in einem Motor-Aufwärmzustand übersteigt. Die Motordrehzahl N und das Ausgangssignal des Leerlaufschalters 19 werden auch an einem Motordrehzahlanstiegs-Rechner 24 abgegeben, wo das Inkrement Δ N oder die Zunahme der Motordrehzahl erhalten wird durch eine der beiden folgenden Gleichungen:

Δ N = N _E - N _iD,
dN _E/dt oder dN _E/dR,

wobei N _E die Motordrehzahl nach einer vorbestimmten Zeit nach Schließen des Leerlaufschalters 19, N _iD die Motordrehzahl beim Schließen des Leerlaufschalters, t die verstrichene Zeit und R der Kurbelwinkel bedeuten.

Die Ausgangssignale der Entscheidungssektion 23 und des Rech­ ners 24 werden sowohl an eine Sofortabschalt-Entscheidungs­ sektion 25 als auch an eine Verzögerungsabschalt-Entschei­ dungssektion 26 abgegeben, welches ein Verzögerungszeitsignal von einem Zeitgeber 27 empfängt. Ein Ausgangssignal von der Abschalt-Entscheidungssektion 25 oder 26 gelangt zu dem Ein­ spritzimpulsbreiten-Rechner 20, um die Kraftstoffeinspritzung zwingend zu unterbrechen.

Die Funktion des Systems wird nun anhand des in Fig. 3 darge­ stellten Flußdiagramms und der Kurvenbilder in den Fig. 4a bis 4d näher beschrieben.

Unter Hinweis auf Fig. 3 wird bei Schritt S 101 bestimmt, ob der Leerlaufschalter ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn das Gaspedal zur Beschleunigung des Kraftfahrzeuges niederge­ drückt ist, ist der Leerlaufschalter 19 ausgeschaltet, so daß das Programm zum Schritt S 106 fortschreitet. Auf diese Weise bestimmt die Kraftstoffabschalt-Entscheidungssektion 23, daß der Motor nicht unter einer Bedingung für eine Kraft­ stoffabschaltung betrieben wird, so daß ein Kraftstoffsignal an den Kraftstoffeinspritzimpulsbreite-Rechner 20 geliefert wird. Dementsprechend wird die Einspritzimpulsbreite, die in Abhängigkeit vom Ansaugkrümmerdruck P und der Motordrehzahl N sowie anderen Parametern erhalten wird, an die Einspritz­ düse 8 geliefert, um ein geeignetes Luft-Kraftstoffverhält­ nis zu erhalten in Relation zu der Menge der angesaugten Luft bei jeder Motorbetriebsbedingung.

Wenn das Gaspedal freigegeben wird, während das Fahrzeug noch rollt oder beim Anhalten, wird der Leerlaufschalter einge­ schaltet. Dementsprechend gelangt das Programm zum Schritt S 102, wo festgestellt wird, ob die Motordrehzahl N größer ist als eine vorbestimmte Abschalt-Drehzahl N _C . Wenn die Mo­ tordrehzahl N kleiner ist als die Drehzahl N _C (N<N _C ), geht das Programm zum Schritt S 106, so daß die Kraftstoffeinsprit­ zung fortgesetzt werden kann.

Wenn das Gaspedal plötzlich freigelassen wird, um die Drossel­ klappe bei einer Zeit t₀ (Fig. 4a) zu schließen, und die Mo­ tordrehzahl N größer ist als die Kraftstoffabschaltdrehzahl N _C (N≧N _C ) (Fig. 4c), bestimmt die Kraftstoffabschalt-Entschei­ dungssektion 23, daß das Fahrzeug unter Kraftstoffabschaltbe­ dingungen fährt mit der Folge, daß ein Signal an die Sofortab­ schalt-Entscheidungssektion 25 und die Verzögerungsabschalt- Entscheidungssektion 26 abgegeben wird. Bei einem elektroni­ schen Kraftstoffeinspritzsystem für einen Motor mit einem großen Ansaugkrümmervolumen nimmt das Motordrehmoment graduell ab, wie in Fig. 4b dargestellt ist.

Beim Schritt S 103 wird das Motordrehzahl-Inkrement Δ N im Mo­ tordrehzahlanstiegs-Rechner 24 errechnet und mit einem vorbe­ stimmten Referenzwert K verglichen. Das Ausgangssignal des Rechners 24 wird an die Entscheidungssektionen 25 und 26 abgegeben. Wenn die Kupplung geschlossen ist während der Freigabe des Gaspedals, bremst die Last des Getriebesystems, die auf den Motor übertragen wird, die Zunahme der Motordreh­ zahl, wie in Fig. 4c gezeigt ist. Wenn das Inkrement Δ N klei­ ner ist als der Referenzwert K (Δ N<K), wird die Zählung der Verzögerungszeit, die durch den Zeitgeber 27 vorgegeben wird, gestartet. Wenn die vorgegebene Zeit verstrichen ist, geht das Programm zum Schritt S 105, wo ein Kraftstoffabschalt-Kenn­ zeichen FCUT gesetzt wird. Daraufhin wird ein Abschaltsignal von der Verzögerungsabschalt-Entscheidungssektion an den Kraft­ stoffeinspritzimpulsbreite-Rechner 20 abgegeben, um die Ein­ spritzung zu stoppen, wie durch gestrichelte Linie in Fig. 4c dargestellt ist.

Falls die Kupplung bei einer Zeit t ₁ sofort nach Freigabe des Gaspedals geöffnet wird, um zu schalten bzw. den eingelegten Gang zu ändern, erhöht das verbleibende Drehmoment des Motors die Drehzahl desselben, wie in Fig. 4d gezeigt ist. Wenn nun das Motordrehzahl-Inkrement Δ N größer wird als der vorbe­ stimmte Wert K, geht das Programm direkt zum Schritt S 105.

Entsprechend wird der Kraftstoff bei einer Zeit t ₂ abgeschal­ tet, wie durch gestrichelte Linie in Fig. 4d dargestellt ist. Auf diese Weise nimmt die Motordrehzahl ab, bis die Schaltung des Getriebes bzw. der Gangwechsel bei einer Zeit t ₃ beendet ist. Wenn das Gaspedal dann wieder gedrückt wird, werden der Leerlaufschalter 19 geöffnet und dementsprechend Kraftstoff wieder eingespritzt (Schritte S 101, S 106). Auf die­ se Weise nimmt die Motordrehzahl gemäß dem Niederdrücken des Gaspedals zu.

Wenn während der Abschaltung der Kraftstofförderung beim Leer­ lauffahren die Motordrehzahl N kleiner wird als eine vorbe­ stimmte Abschalt-Drehzahl N _C , wird die Kraftstoffeinspritzung durch ein Signal von der Kraftstoffabschalt-Entscheidungs­ sektion 23 wieder in Gang gesetzt (Stufen S 102, S 106).

Das erfindungsgemäße System kann auch bei einem Vergasermotor angewendet werden.

Der obigen Beschreibung kann entnommen werden, daß bei Aus­ kuppeln und manuellem Schalten des Getriebes ein Hochfah­ ren des Motors, d. h. ein übermäßiger Drehzahlanstieg ohne Fehlfunktion verhindert werden kann.

Es versteht sich, daß die Erfindung auf die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht beschränkt ist. Sämtliche in den Un­ terlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesent­ lich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Claims (3)

1. System zur Regelung der Kraftstofförderung für einen Kraftfahrzeugmotor, mit einer Kraftstoffördereinrichtung und einem Gaspedal, gekennzeichnet durch:

• - einen Leerlaufschalter (19), der auf die Freigabe des Gaspedals reagiert unter Erzeugung eines Leerlaufsignals;
• - einen Fühler (18) zur Feststellung der Motordrehzahl unter Erzeugung eines Motordrehzahlsignals (N);
• - einen Detektor zur Feststellung eines schnellen An­ stiegs der Motordrehzahl unter Erzeugung eines Motor­ drehzahl-Anstiegsignals, nachdem der Leerlaufsignal erzeugt worden ist, wobei der Wert des Motordrehzahl­ anstiegsignals abhängig ist von der Größe des Anstiegs;
• - eine Entscheidungseinrichtung (25, 26) zum Vergleich des Wertes des Motordrehzahl-Anstiegsignals mit einem vorbestimmten Wert und zur Erzeugung eines verzögerten Abschaltsignals, wenn der Wert kleiner ist als der vorbestimmte Wert, und zur Erzeugung eines sofort wirk­ samen Abschaltsignals, wenn der Wert größer ist als der vorbestimmte Wert;
• - und eine Kraftstoffabschalteinrichtung, die sowohl auf das verzögerte Abschaltsignal zur Unterbrechung des Betriebs der Kraftstoffördereinrichtung nach einer vor­ bestimmten Zeit, als auch auf das sofort wirksame Ab­ schaltsignal zur sofortigen Unterbrechung des Betriebs der Kraftstoffördereinrichtung reagiert, so daß die Kraftstofförderung unverzöglich abgeschaltet ist.

2. Systems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Rechner (24) zur Errechnung einer inkrementalen Änderung der Motordrehzahl ist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Rechner zur Errechnung eines zunehmenden Betrages der Mo­ tordrehzahl ist.