DE3853434T2 - System für brennstoffsteuerung. - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Vorteile derartiger Anordnungen sind beispielsweise in den Patentschriften DE-A-2544444 und DE-A-3129726 beschrieben.
- In der Patentschrift DE-A-2544444 wird die Tatsache genutzt, daß die elektrische Leitfähigkeit eines Alkohol/Benzin-Gemisches vom Verhältnis der Bestandteile abhängt. Außerdem hängt das für optimale Funktion erforderliche Kraftstoff/Luft-Verhältnis von den Bestandteilen des Kraftstoffes ab, und wird entsprechend die Öffnungszeit der Kraftstoff-Zumeßeinrichtung in Abhängigkeit von der gemessenen Leitfähigkeit variiert. Ein Nachteil dieser Anordnung ist die Erfordernis eines zusätzlichen Bauteils, d.h. eines Sensors, zum Messen der Leitfähigkeit: Dieses bedeutet höheres Gewicht und Mehrkosten.
- In der Patentschrift US 4 440 131 ist ein Kraftstoff-Zumeßsystem für einen Verbrennungsmotor beschrieben. Bei diesem System wird ein Grundwert für die Einspritzzeit in einem Regelkreis modifiziert. Langzeit-Abweichungen des Grundwertes von dem Wert, der das angestrebte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ergeben würde, werden mit einer dem Regelkreis überlagerten adaptiven Korrektur kompensiert. Änderungen im Verhältnis der Bestandteile des Alkohol/Benzin-Gemisches können aber zu derart starken Abweichungen führen, daß die adaptive Korrektur nicht mehr ausreicht.
- Mit der vorliegenden Erfindung wird eine bessere Lösung angestrebt.
- Die Erfindung sieht ein Regelverfahren für Verbrennungsmotoren vor, das Betrieb mit Kraftstoffen der ersten und zweiten Art oder einem Gemisch derselben ermöglicht. Die Kennzeichen des Verfahrens sind im zweiten Teil von Anspruch 1 dargelegt.
- Der Sensor ist eine Lambda-Sonde wie beispielsweise ein Sauerstoffsensor im Auspuffsystem eines Fahrzeugmotors. Die Kraftstoffe sind Methanol und Benzin.
- Ein Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß der Sensor bereits vorhanden ist. Die Mehrkosten, das höhere Gewicht und der Platzbedarf eines spezifischen Methanol-Sensors entfallen daher.
- Das Fahrzeug kann so eingerichtet werden, daß es mit reinem Benzin oder reinem Methanol oder einem Gemisch der beiden Treibstoffe läuft.
- Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Regelabweichung einer Lambda-Sonde mit zunehmendem Methanol-Anteil im zugemessenen Kraftstoffgemisch größer wird. Das Ausgangssignal der Lambda-Sonde wird vorzugsweise mit einem Motormanagementsystem oder einer elektronischen Steuereinheit mit adaptiver Lambda-Regelung, z.B. einer MOTRONIC-Regelvorrichtung, erfaßt und verarbeitet. Der Methanol-Gehalt wird aus der Regelabweichung berechnet und in einem RAM mit permanenter Stromversorgung gespeichert, so daß nach dem Ausschalten des Motors und späterem Wiederinbetriebnehmen der für den Methanol-Gehalt gespeicherte Wert sofort greifbar ist.
- Eine bevorzugte Ausführungsart dieser Erfindung wird im folgenden beispielhaft beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die einen Lambda-Regelkreis mit Vorsteuerung zeigt.
- Eine MOTRONIC-Regelung umfaßt verschiedene Funktionsblöcke 11 bis 17. Der Block 11 berechnet die Kraftstoffeinspritzzeit tE, das Produkt aus der Motorlast tL und einem Korrekturfaktor Fges, zur Berücksichtigung von Warmlaufen, Anreicherung nach dem Starten, Korrektur für Sauglufttemperatur, Beschleunigungsanreicherung und dem Faktor vom Lambda-Kennfeld. Der Block 11 empfängt somit Eingangssignale, die für Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur und Lufttemperatur repräsentativ sind.
- Der Block 12 liefert einen Zeitkorrekturfaktor zum Ausgleich dafür, daß die erforderliche Zeit zum vollständigen Öffnen und Schließen des Einspritzventils von der Versorgungsspannung abhängt. Dem Block 12 wird somit ein Batteriespannungssignal eingespeist.
- Der Lambda-Regelkreis umfaßt eine Lambda-Sonde 23, z.B. einen Sauerstoffsensor, einen PI-Regler, Block 13, mit Proportional- und Integralgliedern und liefert den Ausgangsfaktor Fr.
- Die adaptive Vorsteuerung für die Lambda-Regelung umfaßt die Blöcke 14 bis 17. Der Block 14 ist ein Langzeit-Tiefpaß mit einem Ausgangsignal entsprechend der mittleren Kraftstoffreichheit.
- I, II und III sind die ausgewählten Bereiche für die adaptive Vorsteuerung. Block 15 leistet die adaptive Korrektur infolge von Undichtigkeiten nicht gemessener Luft im Ansaugkrümmer. Damit wird der Parameter TRA erzeugt, dessen Speicherung im CMOS-RAM erfolgt. Dieser hält die erworbene Information bis zum Abklemmen von Steuergerät oder Batterie. N ist die Motordrehzahl, NO eine Referenz-Motordrehzahl, z.B. 2000/min.
- Der Block 16 leistet die adaptive Korrektur für das Einspritzventil und liefert ein Ausgangssignal TDTV, das ebenfalls im RAM gespeichert wird. Der Block 17 ist ein Integrator für die adaptive Korrektur für den Höhenfehler und für die Korrektur hinsichtlich der Kraftstoffqualität. Er liefert das Ausgangssignal FRA, das ebenfalls im RAM abgespeichert wird. Ein Hitzdraht- Luftmassenmesser oder eine andere Vorrichtung zum Messen der Luftmasse in Abhangigkeit von der Zeit kann zum Eliminieren etwaiger Höhenfehler verwendet werden. Wie bisher beschrieben entspricht die Anordnung der bekannten MOTRONIC-Steuerung.
- Bei der hier beschriebenen Anordnung sind die Blöcke 21, 22 zusätzlich vorgesehen. Sie leisten eine flexible Kraftstoff-Anpassung und bilden eine Erweiterung des FRA-Integrators 17. Der Ausgangsbereich des Integrators 17 mit Benzin allein beträgt 0,8 bis 1,2. Mit veränderlichem Kraftstoff, d.h. dem alternativen Benzin/Methanol-Gemisch ist der Bereich 0,8 bis 2,0 erforderlich. Der Block 21 leistet Begrenzung für den Integrator 17. Erreicht FRA den oberen Grenzwert, so multipliziert der Block 22 FMCOR mit dem Wert von FRA und FRA wird daraufhin zurückgestellt. Wird also der Höchstwert erreicht, erfolgt Rückstellung von FRA auf 1 und der neue FMCOR- Wert ist gleich dem 1,2-fachen des alten FMCOR-Wertes. Entsprechendes erfolgt bei den unteren Grenzwerten von FRA. Der FMCOR-Wert wird ebenfalls im RAM gespeichert.
- Im Normalbetrieb, d.h. ohne Luft-Undichtigkeit oder Höhenfehler ist die Vorsteuerung auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Das Verfahren zum Erzielen dieses Verhältnisses bei einer Kraftstoffumstellung wird beispielhaft nachfolgend beschrieben.
- Erfolgt jemals eine abrupte Umstellung von reinem Benzin auf reines Methanol, so wird das Rückstellverfahren dreimal nacheinander durchgeführt.
- Nach diesem Vorgang beträgt der theoretische Wert von FMCOR 1,728 (=1,2³), FMCOR ist aber auf 2 begrenzt. Die verbleibende Regelabweichung wird durch FRA korrigiert. (Bei diesem Beispiel: FRA = 1,157) . Beim Umstellen von reinem Methanol auf reines Benzin wird das entsprechende Verfahren "nach unten" durchgeführt (FMCOR = 1). In beiden Fällen kann FRA für Korrekturen in einem Bereich von ca. ± 20% nach Adaptieren vcn FMCOR benutzt werden.
- Anschließend wird der Anteil Methanol mit folgender Formel berechnet:
- Methanol-Gehalt (in Prozent) = 100 * (FMCOR*FRA - 1).
- Dieser Wert wird zum geeigneten Auswählen des Zündzeitpunktes und zum Auswählen der verschiedenen Regelparameter der Lambda-Regelung, mit möglicher Beeinflussung durch veränderlichen Methanol-Gehalt des Kraftstoffes, benutzt.
- Die Blöcke 21, 22 können als optionaler Modul vorgesehen werden, so daß die Lambda-Regelung alleine benutzt werden kann oder eine Kombination mit dem flexiblen Kraftstoff-Modul möglich ist. Alternativ kann die beschriebene Anordnung durch ein anderes FRA-Gerät realisiert werden, d.h. mit einem erweiterten Bereich des FRA-Integrator 17, so daß der Zusatzfaktor FMCOR nicht erforderlich ist. Bei dieser Alternative wird ein vorhandener Algorithmus für die Lambda-Regelung durch verschiedene Änderungen beeinflußt. Die beschriebene Ausführungsart verfügt somit über den zusätzlichen Faktor FMCOR als modulare Erweiterung der vorhandenen und anerkannten Software.
- Das durch die Ausgangssignale TRA, TDTV und TVUB modifizierte, korrigierte Einspritzzeitsignal te wird als das eigentliche Signal ti zum Motor 30 geleitet.
- Der RAM ist Bestandteil der Steuereinheit und die Motor-CPU nutzt ihn als einen nichtflüchtigen Speicher, d.h. Stromversorgung muß immer bestehen. Der RAM erhält Informationen im Fahrbetrieb je nach den verschiedenen oben beschriebenen Einflußfaktoren. Nach Ausschalten des Motors und anschließender Wiederinbetriebnahme ist der adaptive Wert für den Methanol- Gehalt sofort greifbar.
- Eine erfindungsgemäße Anordnung kann in einem Kraftstoff-Versorgungssystem benutzt werden, in dem es verschiedene Kraftstoffbehälter für die verschiedenen Kraftstoffe gibt, wie beispielsweise in der Patentschrift DE-A-3129726 beschrieben, und bei dem das Verhältnis zwischen den beiden Kraftstoffarten entsprechend der Motorlast variiert. Durch Abzug des Methanol-Gehaltes von der Reichheit des Luft/Kraftstoff-Gemisches kann in einer Rückführschleife kontrolliert werden, daß die richtige Menge Methanol dem Motor zugemessen wird. Mittel zum tatsächlichen Messen und/oder Anzeigen des Abteils Methanol im Kraftstoff können an die Blöcke 21, 22 angeschlossen werden.
Claims (4)
1. Verfahren zum Einstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für einen
Otto-Verbrennungsmotor, der mit ersten und zweiten Arten von Kraftstoff
oder einem Gemisch derselben arbeiten kann, wobei das Verfahren eine
Lambda-Regelung umfaßt, außerdem die folgenden Schritte:
- Bilden eines Grundwertes tE, der die Kraftstoffeinspritzzeit
repräsentiert, zum Einstellen des erwähnten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses;
- Verarbeiten des Signals einer Lambda-Sonde (23), die ein Signal für den
Sauerstoffgehalt im Abgas des Verbrennungsmotors erzeugt;
- Erzeugen eines ersten Korrekturwertes Fr auf der Grundlage des erwähnten
Signales zum Modifizieren des erwähnten Wertes tE in einem Regelkreis;
- weiteres Modifizieren des erwähnten Grundwertes tE durch einen zweiten
Korrekturwert FRA, der durch Integrieren eines Mittelwertes des erwahnten
ersten Korrekturwertes Fr berechnet wird;
- Vergleichen des erwähnten zweiten Korrekturwertes FRA mit oberen und
unteren Grenzwerten (21), wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch
- Vorsehen eines dritten Korrekturwertes FMCOR zum weiteren Modifizieren
des erwähnten Grundwertes tE, wobei der dritte Korrekturwert FMCOR dann
steigt, wenn der zweite Korrekturwert FRA den erwähnten oberen Grenzwert
erreicht, dann sinkt, wenn der zweite Korrekturwert den erwähnten unteren
Grenzwert erreicht und gleichzeitig, bei Erreichen eines der beiden
Grenzwerte, der zweite Korrekturwert FRA auf einen Wert innerhalb der Grenzwerte
zurückgestellt wird, so daß keine Unstetigkeit des modifizierten
Grundwertes tC erfolgen möglich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähne
dritte Korrekturwert FMCOR mit dem erwähnten Wert FRA multipliziert wird,
und FRA anschließend, in zweiter Korrektur, auf einen Ausgangswert
zurückgestellt wird, falls der erwähnte FRA-Wert einen der erwähnten
Grenzwerte erreicht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die verschiedenen
Kraftstoffarten einen Kraftstoff beinhalten, der in Methanol, Benzin oder einem
Gemisch von Methanol und Benzin besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Berechnen des
Methanol-Gehalt es aus den Werten von FMCOR und FRA erfolgt, und Regelung
des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von dem berechneten Methanol-Gehalt
geschieht.
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