DE3904412C2 - Kraftstoffeinspritzsystem mit Einrichtungen zur Erfassung von Störungen im Ansaugbereich eines Motors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Einrichtungen zur Erfassung von Störungen im Ansaugbereich eines Motors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für Kraftfahrzeuge wird ein Kraftstoffeinspritzsystem verwendet, bei dem die Basiskraftstoffeinspritzmenge abhängig vom Druck in einem Ansaugrohr sowie der Drehzahl des Motors bestimmt wird. Wenn in einem solchen System eine Störung im Ansaugbereich auftritt, beispielsweise ein Öffnen eines Blinddeckels im Ansaugsystem stromabwärts der Drosselklappe, was durch Fehlzündungen hervorgerufen werden kann, so wird Luft in das Ansaugrohr eingeleitet, die durch die Öffnung für den Blinddeckel hindurchgeht, ohne durch die Drosselklappe zu strömen. Durch die eingeleitete Luft steigt der Druck im Ansaugrohr. Infolgedessen erhöht das Kraftstoffeinspritzsystem die Basiskraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit vom erhöhten Ansaugrohrdruck, was eine anormale Steigerung der Dreh­ zahl des Motors unabhängig von der Absicht des Fahrers her­ vorruft.

Aus der EP 01 35 680 A2 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die einen Defekt eines Lastsensors erkennt. Die Vorrichtung weist einen Drehzahlgeber zur Erzeugung einer Drehzahlinformation sowie eine Drosselklappe auf, die ein Drosselklappenwinkelsignal erzeugt. Aus dem Drosselklappenwinkelsignal sowie dem Drehzahlsignal wird ein Last- Sollwertsignal bestimmt, welches mit einem Lastsignal verglichen wird, das von einem Unterdrucksensor erzeugt wird. Übersteigt die Differenz beider Signale einen Schwellwert, wird ein Defekt des Lastsensors angenommen und ein entsprechendes Steuersignal erzeugt.

Nachteilig hierbei ist, daß bei einer zusätzlichen Einleitung von Luft in das Ansaugsystem stromabwärts der Drosselklappe das Drosselklappenwinkelsignal nicht der die Drosselklappenöffnung durchströmenden Luftmenge entspricht. Somit wird ein fehlerhafter Last-Sollwert bestimmt, der zu einer Fehlfunktion der Vorrichtung führt.

Aus "Computerized Engine Controls, Delmar Publisher Inc., Dick. H. King, 1987, ISBN 0-8273-2643-2, S. 130, 131, 137, 138 und 151 sowie 100-103 ist eine Vorrichtung zur Leerlaufluftsteuerung bekannt. Bei dieser ist ein Betätigungs- Schrittmotor angegeben, der den Luftdurchlaß in einem Bypass regelt, welcher Luft in das Ansaugsystem stromabwärts einer Drosselklappe einführt. Der Betätigungs-Schrittmotor wird durch eine Steuerung in Abhängigkeit von der Kühltemperatur eines Kühlmittels für den Motor, der Drosselklappenposition, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Luftströmung, der Motordrehzahl, eines Signals von einem Air-Conditioning-Schalter und anderen Signalen angetrieben. Dadurch kann die den Bypass durchströmenden Luftmenge eingestellt und die Maschinendrehzahl im Leerlaufzustand gesteuert werden.

Auch bei dieser Vorrichtung entspricht die Drosselklappenstellung nicht der im Ansaugsystem geführten Luftmenge, so daß auch hierbei eine Bestimmung der Drosselklappenwinkelstellung ein falsches Ergebnis liefert.

Aus der US 4 635 607 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffversorgung für einen Verbrennungsmotor angegeben, die ein Steuerventil zum Steuern der einem Maschinenzylinder stromabwärts der Drosselklappe zugeführten Luftmenge umfaßt. Ein Motordrehzahlsensor erfaßt die Motordrehzahl und ein Drosselklappenöffnungssensor erfaßt den Öffnungsgrad der Drosselklappe. Ferner ist ein Detektor vorgesehen, der eine Unstimmigkeit im Luftstrom feststellt. Der Detektor sowie der Motordrehzahlsensor und der Drosselklappenöffnungssensor sind mit einer Kraftstoffabschalteinrichtung verbunden. Ein Kraftstoffabschaltbereich wird durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe sowie die Motordrehzahl bestimmt. Ein Kraftstoffabschaltsignal wird dann erzeugt, wenn eine Unstimmigkeit angezeigt ist und die Drosselklappenöffnung sowie die Motordrehzahl innerhalb des Brennstoffabschaltbereiches liegen. Die Leerlaufdrehzahl kann hierbei in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, der Motortemperatur sowie einem Klimaanlagensignal gesteuert werden.

Auch mit dieser Vorrichtung ist es nicht möglich, die von der Drosselklappenstellung falsch repräsentierte, dem Ansaugsystem zugeführte Luftmenge richtig anzugeben.

In der JP-OS-58-214632 ist ein System beschrieben, das Referenzdaten über den Ansaugrohrdruck speichert, der durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe und die Motordrehzahl bekannt ist. Der gemessene Ansaugrohrdruck wird mit dem gespeicherten Referenzdruck verglichen. Wenn der gemessene Druck höher ist als der Referenzdruck, wird die Basiskraftstoffeinspritzmenge auf einen vorgegebenen Wert fixiert, so daß dadurch ein anormales Ansteigen der Motordrehzahl verhindert wird.

Bei einem Motor, bei welchem ein Bypass vorgesehen ist, der mit einem Leerlaufdrehzahlsteuerventil (im folgenden ISC-Ventil) zur Umgehung der Drosselklappe versehen ist, stimmt der Referenzdruck abhängig vom Öffnungsgrad der Drosselklappe und der Motordrehzahl nicht überein mit dem abgetasteten Druck und zwar aufgrund der Luft, die durch den Bypass strömt. Das System stellt einen solchen Zustand als abnormal fest und legt die Kraftstoffeinspritzmenge auf einen Wert fest, der gemäß den Betriebsbedingungen ungenügend ist, so daß dies die Motorleistung verschlechtert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzsystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine sichere Störungserkennung bei verbessertem Regelverhalten durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das zusätzliche Anordnen mindestens eines weiteren Ventils neben dem an sich bekannten Leerlaufdrehzahlregelventil im Bypass kann der Gesamtöffnungsquerschnitt im Ansaugrohr eines Motors entsprechend verschiedener Anforderungen verändert werden. Insbesondere ist durch das zusätzliche Ventil die Möglichkeit geschaffen, eine Drehzahl- bzw. Leistungsanhebung entsprechend der Motortemperatur bzw. dem Betriebszustand einer Klimaanlage zu erzielen. In die Leerlaufregelung des Motors muß dabei nicht eingegriffen werden, so daß das Regelverhalten dieses Systems verbessert wird.

Mittels der Anordnung kann der Öffnungsquerschnitt des Bypass bzw. Signale für die Öffnungsgrade der im Bypass vorgesehenen Ventile leicht gewonnen werden. Damit ist eine genaue Berechnung des Gesamt-Strömungsquerschnittes im Ansaugsystem möglich, so daß ein korrektes Abnormalitätssignal dann erzeugt werden kann, wenn der Druck im Einlaßrohr oberhalb des Referenzdruckes liegt.

Weitere erfindungswesentliche Einzelheiten 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 schematische Darstellung einer Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Kontrolleinheit;

Fig. 3 ein Flußdiagramm der Betriebsweise der Steuer­ einheit; und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer dreidimensionalen Tabelle.

Daraus, daß unter anderem auch ein Flußdiagramm zur Erläu­ terung der Betriebsweise der Kontrolleinheit dargestellt ist, geht hervor, daß sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Feststellen von Fehlern im Ansaugsystem eines Kraft­ fahrzeugmotors bezieht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Kraftfahrzeugmotor mit ei­ nem Kühlmitteltemperaturfühler 2 an einem Wasserschlauch, einem Kraftstoffeinspritzer 3, einem Drosselklappenposi­ tionsfühler 5 zum Feststellen des Öffnungsgrades einer Drosselklappe 4 in einem Ansaugrohr 2 versehen. Es ist ein Bypass vorgesehen, der drei parallele Durchlässe zur Um­ gehung der Drosselklappe 4 aufweist. Ein Leerlaufdrehzahl­ steuerventil (ISC) 7, ein Schnell-Leerlaufsteuerventil 14, das von einem Signal von einem Klimaanlagenkontrollverstär­ ker 16 angesteuert wird und ein Hilfsventil 15 für den Be­ trieb bei kaltem Motor sind an den parallelen Durchlässen angebracht. Als Motordrehzahlfühler ist ein Kurbelwellen­ winkelfühler 9 vorgesehen. Ein Luftfilter 11, ein Einlaß­ lufttemperaturfühler 10, ein Druckfühler 12 zum Abtasten des Druckes im Einlaßrohr 20 stromab der Drosselklappe 4 und ein O₂-Fühler 13 zum Feststellen der Sauerstoffkonzen­ tration im Abgas in einem Abgasrohr 21 sind ebenfalls vor­ gesehen. Die Ausgangssignale der Fühler und das Signal des Klimaanlagenverstärkers 16 werden einer Kontrolleinheit 8 zugeführt, die Signale erzeugt zum Betreiben des Kraft­ stoffeinspritzers 3, des ISC-Ventiles 7 und des Hilfsven­ tiles 15.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird das Ausgangssignal des Klima­ anlagensteuerverstärkers 16 einem Rechner 81 zum Berechnen eines Öffnungsbereiches zugeführt, der im Schnell-Leerlauf­ steuerventil 14 (im folgenden FIC-Ventil genannt) gebildet werden soll. Das Ausgangssignal des Kühlmitteltemperatur­ fühlers 2 wird einem Öffnungsbereichrechner 82 für das Hilfsventil zugeführt. Der Rechner 82 umfaßt eine Tabelle (Speicher) zum Speichern von Daten für den Öffnungsbereich (die Öffnungsfläche) des Hilfsventiles 15. Eine korrekte Öffnungsfläche wird aus der Tafel in Übereinstimmung mit der abgetasteten Kühlmitteltemperatur abgeleitet oder eine Interpolation errechnet, die auf festgestellten Kühlmittel­ temperaturen basiert. Ein Motordrehzahlrechner 86 wird mit dem Ausgangssignal des Kurbelwinkelfühlers 9 versorgt und gibt ein Motordrehzahlsignal ab.

Die Ausgangssignale des Kühlmitteltemperaturfühlers 2, des Drosselklappenpositionsfühlers 5 und des Motordrehzahlrech­ ners 86 werden einem ISC-Ventilöffnungsgradrechner 89 zu­ geführt. Die Ausgangssignale des Rechners 89 werden dem ISC-Ventil 7 zugeführt, um dies auf einen korrekten Öff­ nungsgrad zu steuern. Das Ausgangssignal wird weiterhin ei­ nem ISC-Ventilöffnungsbereichrechner 83 zugeführt, in wel­ chem der einzustellende Öffnungsbereich errechnet wird.

Öffnungsbereiche vom Rechner 81, 82 und 83 (bzw. entspre­ chende Signale) werden einem Addierer 84 zugeführt, in wel­ chem diese Öffnungsbereiche aufaddiert werden, um so eine Bypassventilöffnungsfläche SQ des Bypass 6 (als Gesamtwert) zu errechnen. Der Öffnungsbereich SQ und die Drosselklappen­ position THR vom Drosselklappenpositionsfühler 5 werden ei­ nem Drosselklappenöffnungsgradkorrekturrechner 85 zugeführt. Der Rechner 85 weist eine (in einem Speicher) gespeicherte Tabelle auf, in welcher korrigierte Drosselklappenöffnungs­ grade in Übereinstimmung mit der Drosselklappenposition THR und dem Öffnungsgrad SQ gespeichert sind. Der Rechner 85 leitet aus der Tabelle korrekte Drosselklappenöffnungs­ grade ab. Ein korrigierter Drosselklappenöffnungsgrad CTHR = f (THR, SQ) wird über eine Interpolationsrechnung basierend auf den verschiedenen Drosselklappenöffnungs­ graden errechnet.

Das Ausgangssignal Ne des Motordrehzahlrechners 86 und der korrigierte Drosselklappenöffnungsgrad CTHR werden einem Referenzdruckrechner 87 zugeführt. Der Rechner umfaßt eine dreidimensionale Tabelle, in welcher Einlaßrohrreferenz­ werte in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und dem korrigierten Drosselklappenöffnungsgrad CTHR gespeichert sind, wie dies in Fig. 4 schematisiert dargestellt ist. In Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und dem korri­ gierten Drosselklappenöffnungsgrad CTHR wird ein Referenz­ druck aus der Tabelle abgeleitet. Weiterhin wird ein Refe­ renzdruck PMR für den Druck im Einlaßrohr 20 über eine In­ terpolationsrechnung basierend auf dem jeweiligen abgelei­ teten Referenzdruck PMR = f(Ne, CTHR) abgeleitet. Der momen­ tane Druck PM, der vom Druckfühler 12 abgetastet wird, wird mit dem Referenzdruck PMR in einem Komparator 88 ver­ glichen. Wenn der Bezugsdruck PMR größer ist als der Druck PM im Einlaßrohr, so befindet sich das Einlaß- bzw. Ansaug­ system in einem normalen Zustand. Wenn der Druck PM ober­ halb des Referenzdruckes PMR liegt, so wird festgestellt, daß irgendeine Schwierigkeit bzw. ein Fehler im Einlaß­ system aufgetreten sind. Der Komparator gibt ein Siche­ rungssignal ab, um den normalen Betrieb des Motors entspre­ chend aufrecht zu erhalten.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der Betrieb des Systems unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben. In einem Schritt S 101 wird der Öffnungsbereich (Durchlaß­ fläche) des FIC-Ventiles 14 errechnet. Ein Öffnungsbereich für das Hilfsventil 15 wird im Schritt S 102 abhängig von der Kühlmitteltemperatur aus dem Kühlmitteltemperaturfüh­ ler 2 errechnet. Im Schritt S 103 wird der Öffnungsbereich für das ISC-Ventil 7 errechnet. Im Schritt S 104 wird der Bypassventilöffnungsbereich SQ errechnet. In den Schritten S 105, S 106 und S 107 werden der korrigierte Drosselklappen­ öffnungsgrad CTHR, die Motordrehzahl Ne und der Referenz­ druck PMR errechnet. Im Schritt S 108 wird festgestellt, ob der momentane Druck PM größer ist als der Referenzdruck PMR oder nicht. Wenn PMR größer ist als PM, so schreitet das Programm zu einem Schritt S 109 weiter, in dem eine Ab­ normal-Marke XFAIN zurückgesetzt wird. Wenn PMR kleiner ist als PM, so wird die Abnormal-Marke XFAIN in einem Schritt S 110 gesetzt, wodurch dann ein Sicherungssignal generiert wird, das z. B. die Kraftstoffzufuhr abschaltet.

Aus obiger Beschreibung geht hervor, daß die vorliegende Erfindung ein System aufzeigt, bei welchem ein korrigierter Referenzdruck erhältlich ist, wodurch unnormale Zustände im Einlaßsystem eines Kraftfahrzeugmotors exakt festge­ stellt werden können.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzsystem mit Einrichtungen zur Erfassung von Störungen im Ansaugbereich eines Motors,
mit einer Drosselklappe (4), Speichereinrichtungen (im Rechner 87) zum Speichern einer Vielzahl von Referenzdrücken entsprechend Drücken in einem Ansaugrohr (20) des Motors, die so im Speicher angeordnet sind, daß sie in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und einem korrigierten Öffnungsgrad der Drosselklappe (4) des Motors (1) auslesbar sind;
mit einem Druckfühler (12) zum Feststellen des Druckes im Ansaugrohr (20) des Motors;
mit einem Drosselklappenpositionsfühler (5) zum Abtasten des Öffnungsgrades der Drosselklappe (4);
mit Mitteln (im Rechner 87) zum Ableiten eines Referenzdruckes von den Speichereinrichtungen in Übereinstimmung mit der festgestellten Motordrehzahl und dem korrigierten Drosselklappenöffnungsgrad;
mit Komparatormitteln (88) zum Vergleichen des vom Druckfühler (12) festgestellten Druckes mit einem Referenzdruck, der aus den Speichermitteln abgeleitet wurde und zum Abgeben eines Abnormalitätssignales, wenn der festgestellte Druck höher als der Referenzdruck ist,
wobei ein Bypass (6) zur Umgehung der Drosselklappe (4) vorgesehen ist, dessen Strömungsquerschnitt über ein Leerlaufdrehzahlsteuerventil (7) und mindestens ein, zu diesem parallel geschaltetes, weiteres Ventil (14, 15) einstellbar ist;
Rechner (81-83) zum Berechnen des Öffnungsgrads der Ventile (7, 14, 15) im Bypass (6) vorgesehen sind;
Korrekturmittel (84-87) zum Korrigieren des vom Drosselklappenpositionsfühler (5) festgestellten Öffnungsgrades mit dem Öffnungsgrad, der von den Rechnern (81-83) berechnet wurde und zum Abgeben des korrigierten Drosselklappenöffnungsgrades;
wobei die Motordrehzahl im Leerlauf über das Leerlaufdrehzahlsteuerventil (7) geregelt wird, und daß das weitere Ventil (14) im Bypass (6) in Abhängigkeit vom Betriebszustand einer Klimaanlage oder der Motortemperatur steuerbar ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schnell-Leerlaufsteuerventil (14) im Bypass parallel zum Leerlaufdrehzahlsteuerventil (7) vorgesehen ist, welches in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal eines Klimaanlagenkontrollverstärkers (16) zum Steuern bzw. Regeln einer Klimaanlage einstellbar ist.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsventil (15) im Bypass parallel zum Leerlaufdrehzahlsteuerventil (7) vorgesehen ist, welches in Übereinstimmung mit der Kühlmitteltemperatur betätigbar ist.