DE3942966A1

DE3942966A1 - DEVICE FOR CONTROLLING AND / OR REGULATING THE FUEL MEASUREMENT AND / OR THE IGNITION ANGLE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: DE3942966A1
Application number: DE3942966A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Miller; Matthias Dipl Ing Philipp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-12-23
Filing date: 1989-12-23
Publication date: 1991-06-27
Also published as: GB9027860D0; JPH04140450A; KR910012524A; FR2656379B1; FR2656379A1; GB2239962A; GB2239962B

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a device according to the genus Main claim.

Es ist bekannt, daß einige der von Sensoren bei einer Brennkraftma schine üblicherweise erfaßten Betriebsparameter, beispielsweise der Saugrohrdruck, die Ansaugluftmasse oder die Drehzahl einer der Wel len der Brennkraftmaschine quasikontinuierliche Größen sind, die im Arbeitstakt der Brennkraftmaschine schwanken.It is known that some of the sensors used in an internal combustion engine Operating parameters usually recorded, for example the Intake manifold pressure, the intake air mass or the speed of one of the wel len of the internal combustion engine are quasi-continuous sizes that in Work cycle of the internal combustion engine fluctuate.

Zur Regelung von Brennkraftmaschinen, die keine hohen Anforderungen an die Genauigkeit beziehungsweise Aktualität der Meßwerte stellen, kann ein zeitlicher Mittelwert dieser Meßgrößen, der die periodi schen Schwankungen ausmittelt, herangezogen werden. Zur exakten Re gelung moderner Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Bestimmung der Kraftstoffzumessung oder der optimalen Zündwinkeleinstellung, ist es jedoch erforderlich, die Betriebsparameter einerseits möglichst genau und andererseits auch möglichst unmittelbar zu erfassen. Da eine Mittelwertbildung aus mehreren vorangehenden Messungen zwar ge naue, jedoch zu weit zurückliegende Meßgrößen liefert, kann sie zur exakten Regelung der Brennkraftmaschine nicht verwendet werden. To control internal combustion engines that do not have high requirements the accuracy or timeliness of the measured values, can be a time average of these measured variables, which the periodi fluctuations, are used. For exact re of modern internal combustion engines, in particular for determining the Fuel metering or the optimal ignition angle setting, it is however, the operating parameters are required on the one hand if possible precisely and, on the other hand, as directly as possible. There averaging from several previous measurements provides accurate, but too far back measured quantities, it can be used for exact control of the internal combustion engine cannot be used.

Aus der DE-OS 32 23 328 ist eine Meßeinrichtung zum Erfassen eines periodisch schwankenden Betriebsparameters einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine Messung dieser Größe, beispielsweise des Druckes im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine, einmal pro Zündab stand zündungssynchron gemessen wird, der aktuelle Meßwert also in einer festgelegten Kurbelwellenposition registriert wird und daraus ein mittlerer Wert der betreffenden Größe berechnet wird. Da jedoch die Amplitudenhöhe des betreffenden periodisch schwankenden Be triebsparameters infolge der unterschiedlichen Funktionstüchtigkeit der einzelnen Zylinder differiert, treten insbesondere im stationä ren Betrieb der Brennkraftmaschine unerwünschte Meßwertschwankungen auf, die zu Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Kraftstoffzufuhr beziehungsweise zu Zündwinkelsprüngen führen können.From DE-OS 32 23 328 a measuring device for detecting a periodically fluctuating operating parameters of an internal combustion engine known in which a measurement of this size, for example the Pressure in the intake pipe of the internal combustion engine, once per ignition is measured synchronously with the ignition, i.e. the current measured value in a specified crankshaft position is registered and from it an average value of the size in question is calculated. However, since the amplitude of the periodically fluctuating Be drive parameters due to the different functionality the individual cylinders differ, occur particularly in stationary Ren operation of the internal combustion engine unwanted fluctuations in measured values on, leading to inaccuracies in the determination of the fuel supply or lead to jumps in the ignition angle.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine besonders genaue Erfassung des periodisch schwankenden Betriebsparameters un ter allen Betriebsbedingungen möglich ist und gleichzeitig sicherge stellt wird, daß ein Lastwechsel, also der Übergang vom stationären Betrieb der Brennkraftmaschine in den dynamischen Betrieb sehr schnell erkennbar ist.The device according to the invention with the characteristic features the main claim has the advantage that a particular accurate detection of the periodically fluctuating operating parameter un ter is possible under all operating conditions and at the same time secured is that a load change, i.e. the transition from stationary Operation of the internal combustion engine in the dynamic operation very much is quickly recognizable.

Ermöglicht wird diese große Genauigkeit bei der Meßwerterfassung da durch, daß der periodisch schwankende Parameter im stationären Fall einmal pro Zündung kurbelwellensynchron gemessen wird, jedoch nur einmal pro zwei Kurbelwellenumdrehungen zur Steuerung und/oder Rege lung der Kraftstoffzumessung und/oder des Zündwinkels verwendet wird. Dadurch wird unabhängig von der Funktionstüchtigkeit der ein zelnen Zylinder immer derselbe Meßwert zur Steuerung beziehungsweise Regelung der Brennkraftmaschine verwendet. This great accuracy is made possible when recording measured values through that the periodically fluctuating parameter in the stationary case crankshaft synchronously measured once per ignition, however only once every two crankshaft revolutions for control and / or regulation tion of the fuel metering and / or the ignition angle used becomes. This makes the a regardless of the functionality individual cylinders always have the same measured value for control or Regulation of the internal combustion engine used.

Im dynamischen Fall, also nach Erkennung eines Lastwechsels, wird der periodisch schwankende Betriebsparameter ebenfalls einmal pro Zündung kurbelwellensynchron erfaßt, in diesem Fall wird jedoch jeder Meßwert zur Steuerung beziehungsweise Regelung der Kraftstoff zumessung oder des Zündwinkels der Brennkraftmaschine verwendet. Da mit können im dynamischen Fall zwar Unterschiede, die von unter schiedlichen Funktionsfähigkeiten der einzelnen Zylinder herrühren, nicht kompensiert werden, dies ist jedoch auch nicht erforderlich, da die Änderungen infolge des Lastwechsels wesentlich größer sind. Dafür wird im dynamischen Betrieb jedoch eine sehr große Aktualität der für die Steuerung beziehungsweise Regelung verwendeten Größen erreicht.In the dynamic case, i.e. after detection of a load change, the periodically fluctuating operating parameter also once per Ignition is recorded synchronously with the crankshaft, but in this case each measured value to control or regulate the fuel used for measuring or the ignition angle of the internal combustion engine. There with in the dynamic case differences can be made that from below different functional capabilities of the individual cylinders, cannot be compensated, but this is not necessary either, since the changes due to the load change are much larger. However, this is very topical in dynamic operation of the variables used for the control or regulation reached.

drawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der fol genden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 den Verlauf einer im Arbeitstakt der Brennkraftmaschine periodisch schwankenden Meßgröße, beispielsweise den Saugrohrdruck, in Abhängigkeit vom Kur belwellenwinkel. Die Fig. 2-4 geben drei Flußdiagramme wieder, die drei verschiedene Möglichkeiten zur Erfassung des Augenblicks wertes einer periodisch schwankenden Meßgröße innerhalb von zwei Kurbelwellenumdrehungen darstellen.The invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail in the fol lowing description. Here, FIG. 1 shows the course of a periodically fluctuating in the working cycle of the internal combustion engine measured quantity, for example, the intake manifold pressure, depending on the cure belwellenwinkel. Figs. 2-4 provide three flow charts again, the three different ways to capture the moment value of a periodically fluctuating measured variable within two crankshaft revolutions represent.

Description of the invention

In Fig. 1 ist als Beispiel für eine im Arbeitstakt der Brennkraft maschine periodisch schwankende Meßgröße der Druck im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine über dem Kurbelwellenwinkel für einen 8-Zylinder-Motor im stationären Betrieb dargestellt. Dabei wird der Saugrohrdruck p in Millibar und der Kurbelwellenwinkel als Zahl t der Umdrehungen der Kurbelwelle angegeben. Außerdem ist die Zündfol ge der einzelnen Zylinder eingetragen. Dargestellt ist der Verlauf des Saugrohrdrucks über dem Kurbelwellenwinkel für eine Drehzahl von 5250 Umdrehungen/Minute. In Fig. 1 is shown as an example of a periodically fluctuating measured variable in the work cycle of the internal combustion engine, the pressure in the intake pipe of an internal combustion engine above the crankshaft angle for an 8-cylinder engine in steady-state operation. The intake manifold pressure p is given in millibars and the crankshaft angle as the number t of revolutions of the crankshaft. In addition, the Zündfol ge of the individual cylinders is entered. The course of the intake manifold pressure over the crankshaft angle is shown for a speed of 5250 revolutions / minute.

Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Augenblickswert des Saugrohr drucks p im Arbeitstakt der Brennkraftmaschine um einen konstanten Mittelwert schwankt. Beim 8-Zylinder-Motor, der im stationären Be trieb arbeitet, beträgt die Periodendauer 90° KW. Die Höhe der Druckmaxima beziehungsweise die Tiefe der Druckminima ist von der Funktionsfähigkeit der einzelnen Zylinder, der Saugrohrgestaltung und der Druckentnahmestelle abhängig. Wird nun der Druck immer an derselben Stelle, bezogen auf die Kurbelwellenstellung, beispiels weise an der mit X bezeichneten Stelle ermittelt und zur Steuerung beziehungsweise Regelung der Kraftstoffzumessung oder des Zünd winkels der Brennkraftmaschine verwendet, so ergibt sich im sta tionären Betrieb ein genauer, von den Schwankungen des Saugrohr drucks und von der unterschiedlichen Funktionsgüte der einzelnen Zy linder unabhängiger Wert. Wie in der Beschreibung der Fig. 2 angegeben, wurde in dem in Fig. 1 dargestellten Fall der Druck ermittlung an der Stelle X eine Meßwertübernahme an der Stelle Y erfolgen.From Fig. 1 it can be seen that the instantaneous value of the intake manifold pressure p fluctuates in the work cycle of the internal combustion engine by a constant average. With an 8-cylinder engine that works in stationary mode, the period is 90 ° KW. The height of the pressure maxima or the depth of the pressure minima depends on the functionality of the individual cylinders, the intake manifold design and the pressure tapping point. If the pressure is now always at the same point, based on the crankshaft position, for example at the point marked X and used to control or regulate the fuel metering or the ignition angle of the internal combustion engine, this results in a more precise manner in steady-state operation, of which Fluctuations in the intake manifold pressure and a value that is independent of the different functional qualities of the individual cylinders. As indicated in the description of FIG. 2, in the case of pressure determination shown in FIG. 1, a measurement value transfer at point Y was carried out at point X.

Im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine, also bei zunehmender beziehungsweise abnehmender Belastung, ist der periodisch schwanken de Anteil des Saugrohrdrucks einer deutlichen Zu- beziehungsweise Abnahme des gesamten Saugrohrdrucks überlagert, dabei ist bei star kem Lastwechsel die von diesem herrührende Komponente höher als die Oszillationen im stationären Betrieb, eine Druckerfassung wie im stationären Betrieb ist daher im dynamischen Fall nicht möglich.In dynamic operation of the internal combustion engine, i.e. with increasing or decreasing load, it fluctuates periodically de proportion of the intake manifold pressure of a clear addition or Decrease in the total intake manifold pressure is superimposed, with star kem load change the component originating from this higher than that Oscillations in stationary operation, a pressure detection like in stationary operation is therefore not possible in the dynamic case.

Erfindungsgemäß wird der Saugrohrdruck immer, also im stationären und im dynamischen Betrieb mit einem Drucksensor einmal pro Zündung kurbelwellensynchron erfaßt, für einen 8-Zylinder-Motor also alle 90° KW, und einer Auswerteschaltung zugeführt. Dort wird jeder Meß wert mit dem vorhergehenden Meßwert verglichen. Gleichzeitig wird ein in der Auswerteeinrichtung enthaltener Zähler, der maximal bis zur Zylinderanzahl, im Beispiel eines 8-Zylinder-Motors also bis maximal 8 zählt, in Betrieb genommen. Der Inhalt des Zählers wird bei jedem registrierten Meßwert um 1 erhöht.According to the intake manifold pressure is always, that is, in the stationary and in dynamic operation with a pressure sensor once per ignition recorded crankshaft synchronously, so all for an 8-cylinder engine 90 ° KW, and fed to an evaluation circuit. Every measurement there value compared with the previous measured value. At the same time a counter contained in the evaluation device, the maximum to to the number of cylinders, in the example of an 8-cylinder engine up to maximum 8 counts, put into operation. The content of the counter will increased by 1 for each registered measured value.

Die Kombination von Zählerinhalt und Augenblickswert des Saugrohr drucks liefert den für die Steuerung und/oder Regelung der Kraft stoffzumessung und/oder des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine verwendbaren Wert des Saugrohrdrucks und läßt den Übergang vom stationären in den dynamischen Betrieb schnell erkennen. Der genaue Ablauf des Auswertevorgangs wird durch die Flußdiagramme in Fig. 2-4 verdeutlicht. Dabei stellt jedes Flußdiagramm eine Mög lichkeit der Auswertung dar.The combination of counter content and instantaneous value of the intake manifold pressure provides the usable for the control and / or regulation of the fuel metering and / or the ignition angle of an internal combustion engine value of the intake manifold pressure and allows the transition from stationary to dynamic operation to be recognized quickly. The exact sequence of the evaluation process is illustrated by the flow diagrams in Fig. 2-4. Each flow chart represents a possibility of evaluation.

Fig. 2 zeigt eine erste Möglichkeit, den für die Steuerung be ziehungsweise Regelung benötigten Wert des Saugrohrdrucks zu bestim men. Dazu wird das im Flußdiagramm dargestellte Programm in einer Recheneinrichtung einmal pro Zündung kurbelwellensynchron abgearbei tet. Im ersten Schritt 10 wird der Inhalt des Zählers bei jeder Mes sung um 1 erhöht. Im nächsten Schritt 11 wird geprüft, ob die im Zähler erreichte Zahl die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine er reicht hat. Ist die im Zähler anliegende Zahl gleich der Zylinder zahl, so wird in Stufe 12 der Zähler auf 0 zurückgesetzt und die Recheneinrichtung springt ebenso wie im Fall, daß die im Zähler an liegende Zahl kleiner als die Zylinderzahl ist, zum nächsten Schritt 13. Fig. 2 shows a first way to determine the value of the intake manifold pressure required for the control or regulation men. For this purpose, the program shown in the flowchart is processed in a computing device once per crankshaft synchronization. In the first step 10 , the content of the counter is increased by 1 for each measurement. In the next step 11 it is checked whether the number reached in the counter has reached the number of cylinders of the internal combustion engine. If the number in the counter is equal to the number of cylinders, the counter is reset to 0 in stage 12 and the computing device jumps to the next step 13 , just as in the case where the number in the counter is less than the number of cylinders.

Im Schritt 13 wird der aktuelle Lastwert p_L, also der Augenblicks wert des Saugrohrdrucks, eingelesen und in Block 14 mit dem vorher gehenden Lastwert p_L-1 verglichen. Dabei ist der vorhergehende Lastwert p_L-1 der letzte Wert des Saugrohrdrucks, der zur Steue rung beziehungsweise Regelung verwendet wurde. Dies ist also nicht unbedingt der unmittelbar vorhergehende Saugrohrdruck-Augenblicks wert, sondern nur im dynamischen Betrieb.In step 13 the current load value p _L , that is the instantaneous value of the intake manifold pressure, is read in and compared in block 14 with the previous load value p _L-1 . The previous load value p _{L-1 is} the last value of the intake manifold pressure that was used for control or regulation. So this is not necessarily worth the immediately preceding intake manifold pressure moment, but only in dynamic operation.

Ist der aktuelle Lastwert p_L kleiner als der vorhergehende Last wert p_L, wird in einem weiteren Schritt 15 geprüft, ob der Zähler die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, wird der aktuelle Lastwert p_L vergessen und der vorher gehende Lastwert p_L-1 zur Steuerung beziehungsweise Regelung ver wendet. Ist dagegen im Schritt 14 der aktuelle Lastwert p_L größer als der vorhergehende Lastwert p_L-1 oder hat der Zähler die Zylinderzahl erreicht, springt das Programm zum Schritt 16 in dem der aktuelle Lastwert zur Steuerung beziehungsweise Regelung übernommen wird. Gleichzeitig wird in diesem Fall in Block 17 der Zähler auf 0 zurückgesetzt. Danach beginnt ein neuer Programmdurchlauf.If the current load value p _L smaller than the previous load value P _L, it is checked in a further step 15, whether the counter has reached the number of cylinders of the internal combustion engine. If this is not the case, the current load value p _{L is} forgotten and the previous load value p _{L-1 is used} for control or regulation. If, on the other hand, in step 14 the current load value p _{L is} greater than the previous load value p _L-1 or if the counter has reached the number of cylinders, the program jumps to step 16 in which the current load value is adopted for control. At the same time, the counter is reset to 0 in block 17 . Then a new program run begins.

Mit diesem Verfahren zur Erfassung des Saugrohrdrucks wird gewähr leistet, daß im stationären Fall, also ohne Lastwechsel, immer der höchste Saugrohrdruck innerhalb von zwei Kurbelwellenumdrehungen er kannt und zur Steuerung beziehungsweise Regelung verwendet wird, während alle anderen Meßwerte wieder vergessen werden. In Fig. 1, in der der stationäre Fall dargestellt ist, würde also immer der durch gekennzeichnete Wert verwendet. Im dynamischen Fall dagegen, bei einem Anstieg des Saugrohrdrucks, wird jeder Meßwert zur Steuerung beziehungsweise Regelung verwendet, da jeder Augenblickswert des Druckes höher ist als der vorhergehende Wert. Bei einer Verringerung der Last wird mit diesem Verfahren ebenfalls immer der höchste Saugrohrdruck zur Steuerung bzw. Regelung verwen det.With this method for detecting the intake manifold pressure, it is ensured that in the stationary case, i.e. without load change, the highest intake manifold pressure within two crankshaft revolutions is known and used for control or regulation, while all other measured values are forgotten again. In Fig. 1, in which the stationary case is shown, the value indicated by would always be used. In the dynamic case, however, when the intake manifold pressure rises, each measured value is used for control or regulation, since each instantaneous value of the pressure is higher than the previous value. When the load is reduced, this procedure also always uses the highest intake manifold pressure for control.

Fig. 3 stellt ein weiteres Flußdiagramm dar, bei dem die Steuerung beziehungsweise Regelung mit dem jeweils kleinsten Sensorsignal in nerhalb von zwei Motorumdrehungen erfaßt wird. Dabei ist der prinzi pielle Ablauf derselbe, der Vergleich mit dem vorhergehenden Saug rohrdruck wird jedoch dahingehend durchgeführt, daß eine Verringe rung des Saugrohrdruckwertes eine Übernahme zur Steuerung bezie hungsweise Regelung bewirkt. Der Unterschied zur Fig. 2 beschränkt sich also lediglich auf den Schritt 15, also den Vergleich des ak tuellen Lastwertes p_L mit dem vorhergehenden p_L-1, dabei erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel eine Übernahme bei p_L < (p_L-1)′. Fig. 3 illustrates another flow chart, wherein the control or regulation is detected with the respectively smallest sensor signal in nerhalb of two engine revolutions. The basic process is the same, but the comparison with the previous intake manifold pressure is carried out in such a way that a reduction in the intake manifold pressure value results in a takeover for control or regulation. The difference from FIG. 2 is therefore limited to step 15 , that is to say the comparison of the current load value p _L with the previous p _L-1 , in this exemplary embodiment a takeover at p _L <(p _L-1 ) ' .

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem eine zün dungssynchrone Berechnung des Mittelwertes des Saugrohrdrucks durch geführt wird. Dabei wird als Größe, die zur Steuerung beziehungswei se Regelung verwendet wird, die halbe Summe, d. h. der Mittelwert der nach Fig. 2 beziehungsweise 3 ermittelten Lastwerte , also 1/2 ((p_L-1) + (p_L-1)′) = p_L (MW) verwendet. Fig. 4 shows a third embodiment in which an ignition-synchronous calculation of the mean value of the intake manifold pressure is carried out. The quantity used for the control or regulation is half the sum, ie the mean value of the load values determined according to FIG. 2 or 3, ie 1/2 ((p _L-1 ) + (p _L-1 ) ' ) = p _L (MW) used.

Claims

1. Device for controlling and / or regulating the fuel metering solution and / or the Z-and-angle of an internal combustion engine, in which the load detection takes place by measuring the instantaneous value of a periodically fluctuating measured variable with a sensor once per ignition crank, characterized in that in a Evaluation arrangement of the current measured value is compared with the previous measured value that a counting process is taking place, in which the content of a counting device is increased by 1 for each measurement, the highest value being counted up to that, the number of cylinders of the internal combustion engine corresponds and the acceptance of a measured value only takes place if either the current measured value differs from the previous measured value by a selectable property, with dynamic operation of the internal combustion engine or when the counting process has reached its maximum value, with stationary operation of the internal combustion engine.

2. Device according to claim 1, characterized in that the A measured value is accepted when the current measured value is larger is than the previous reading or when the counting process is its Has reached maximum value.

3. Device according to claim 1, characterized in that the A measured value is accepted when the current measured value is smaller than the previous measured value or the counting process has reached a maximum value.

4. Device according to claim 1, characterized in that a telwert from two measured values formed according to claims 2 and 3 is forming.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that in stationary engine operation the measurement of the eyes once per ignition, but only one measured value in is taken over within two crankshaft revolutions.

6. The device according to claim 5, characterized in that in sta tional engine operation is a prominent point in the course of the periodic fluctuating measured variable, preferably a maximum value or a mini Malwert is used to determine the measured value to be adopted.

7. The device according to claim 1-4, characterized in that in dynamic case the size to be recorded measured once per ignition and every measured value is accepted.

8. The device according to claim 1, characterized in that in front existing cylinder detection always for a specific cylinder Counting process reset and thus a very specific cylinder Measured value transfer is used.