DE4010808C2

DE4010808C2 - Verfahren zur Leerlaufdrehzahlstabilisierung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4010808C2
Application number: DE4010808A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Schnaibel; Erich Dipl Ing Junginger; Klaus Dipl Phys Hirschmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: DE4010808A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leerlaufdrehzahlstabilisierung einer mit Einspritzung versehenen Brennkraftmaschine.

Es ist bekannt, mit systembedingten Mitteln den Leerlauf einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs zu stabilisieren. Hierdurch wird Drehzahleinbrüchen beziehungsweise Drehzahlanstiegen entgegengewirkt. Als systembedingte Mittel kommen zum Beispiel eine Saugrohrdruck-Steuerung oder eine Steuerung in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Drosselklappe oder von den Meßergebnissen von Luftmengenmessern (zum Beispiel Hitzdraht-Luftmengenmessern oder Heißfilm-Luftmengenmessern) in Frage. Betrachtet man zum Beispiel den Saugrohrdruck, so steigt dieser an, wenn sich im Leerlauf der Brennkraftmaschine ein Drehzahlbereich einstellt. Dies hat zur Folge, daß das Steuergerät der Brennkraftmaschine die Einspritzzeit vergrößert, wodurch das Drehmoment ansteigt. Dies wiederum führt dazu, daß der Drehzahlabsenkung entgegengewirkt wird.

Ferner ist es bekannt, bei der Ausgabe der Einspritzzeiten diese jeweils mit einem zur Drehzahländerung proportionalen Anteil zu beaufschlagen. Allerdings ist diese Art der Drehzahlstabilisierung nicht befriedigend, da durch Totzeiten, zum Beispiel Rechenzeiten eines Steuerprogramms des Steuergeräts und Zeitverzögerungen beim Kraftstofftransport, die Wirkung nur zeitverzögert eingreift. Weiterhin stellt die geringe Auflösung oft ein Problem dar. Dies kann zu einer erhöhten Unruhe des Leerlaufs führen, die auch durch einen Leerlaufregler nicht korrigiert werden kann, da dieser ebenfalls mit Totzeiten behaftet ist. Nach einem bekannten Verfahren wird aus dem zeitlichen Abstand von Bezugsmarken, insbesondere Zündzeitpunkten, die Drehzahl einer Brennkraftmaschine ermittelt. Die so ermittelte Drehzahlinformation steht zur Beeinflussung der Einspritzzeit mit dem Ziel einer Leerlaufdrehzahlstabilisierung zur Verfügung.

Bei Drehzahlmeßverfahren mit Inkrementgebern ist ein relativ hoher Aufwand zu betreiben und überdies stellt sich die Frage der Auflösung.

Aus der DE-OS 29 49 151 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl bei einem Verbrennungsmotor bekannt, die Änderungen der Leerlaufdrehzahl erfaßt und eine Treibstoffsteuerungseinrichtung betreibt, um das Treibstoff-Luft-Verhältnis des Gemisches derart zu verändern, daß Schwankungen der Leerlaufdrehzahl verringert werden.

Aus der EP-OS 46 305 ist eine Leerlaufdrehzahlstabilisierung bekannt, welche die jeweilige Einspritzzeit mit einem die Drehzahlschwankung repräsentierenden Anteil beaufschlagt. Die Drehzahlschwankung wird dabei aus der Differenz zweier zeitlich aufeinanderfolgender Drehzahlabsolutwerte ermittelt. Ferner ist vorgesehen, die Leerlaufdrehzahlstabilisierung auf der Basis der Differenz zweier Lastabsolutwerte vorzunehmen.

Aus der europäischen Patentanmeldung 00 33 616 geht ein Regelverfahren für die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine hervor, bei dem ein Fehlersignal erzeugt wird, das den Fehler zwischen einer Ist- Drehzahl und einer Soll-Drehzahl darstellt, wobei eine direkte Steuerung des Zündzeitpunktes der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Fehlersignal derart erfolgt, daß die Soll-Leerlaufdrehzahl angenommen wird und ferner die Zufuhr von Luft oder von Luft/Kraftstoff-Gemisch in Abhängigkeit von dem Zeitintegral des Fehlersignals derart vorgenommen wird, daß die Leerlaufdrehzahl den Wert der Soll-Leerlaufdrehzahl annimmt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Leerlaufdrehzahlstabilisierung anzugeben, welches auch bei Rechnern geringerer Rechenleistung angewendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß für eine Beeinflussung der Einspritzzeit direkt die zeitliche Änderung der Zündintervalle (Zündimpulsabstand) herangezogen wird. Da die zeitliche Ableitung der Zündimpulsintervalle (TD- Intervalle) stets sofort nach Abschluß jedes TD-Intervalls vorliegt, erfolgt ein derart schneller Eingriff zur Beruhigung beziehungsweise Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl, daß störende Drehzahlanhebungen beziehungsweise -absenkungen vermieden werden. Während man bei den bekannten Verfahren zum Beispiel mit Lastinformationen arbeitete, die aufgrund der Totzeiten jedoch mindestens zwei bis drei TD-Intervalle alt sind - wodurch auch die Drehzahlinformation nicht aktuell ist - wird bei dem Erfindungsgegenstand mit den für den jeweiligen Betriebspunkt aktuellen Werten gearbeitet. Dies soll durch das Wort "gleichzeitig" im Hauptanspruch zum Ausdruck gebracht werden. Grundsätzlich läßt sich sagen, daß die erfindungsgemäße direkte Verarbeitung der aktuellen Zündintervalländerungen zu unmittelbareren Ergebnissen führt, als zunächst eine Drehzahlinformation zu erstellen und diese erst dann zur Leerlaufstabilisierung heranzuziehen. Die Bildung eines Signals dn/dr ist eine Frage der Rechnerleistung, so daß für 8-bit-Rechner mit beschränkter Arithmetik das Verfahren große Vorteile bietet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zündintervalländerung mit einem Normierungsfaktor C zum Erhalt einer Einspritzzeitanhebung multipliziert wird. Die Zündintervalländerung wird daher aktuell ermittelt und mit dem Normierungsfaktor multipliziert, so daß der erwähnte Anteil einer Zündintervalländerung gebildet wird. Hieraus folgt dann eine Einspritzzeitanhebung, die zu der vom Steuergerät ermittelten Einspritzzeit addiert wird. Vorzugsweise ist hierfür eine Summierstelle vorgesehen. Grundsätzlich kann der Normierungsfaktor eine Konstante sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß im Normierungsfaktor die vorliegende Drehzahl (die so aktuell wie möglich ermittelt wird) und die (vorgegebene) Soll- Leerlaufdrehzahl berücksichtigt. Insofern geht hierdurch der jeweils aktuelle Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Verfahren einer Leerlaufdrehzahlstabilisierung und

Fig. 2 ein Flußdiagramm zum genannten Verfahren.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der Leerlaufdrehzahlstabilisierung einer mit Einspritzung versehenen Brennkraftmaschine wird vom Steuergerät der Brennkraftmaschine die Zündinformation, das heißt, die nach dem Betriebszustand in ihrer Lage variierenden Zündimpulse geliefert. Die Zündimpulse sind im unteren Teil der Figur dargestellt. Die Abstände aufeinanderfolgender Zündimpulse, das heißt, die Zündintervalle TD1, TD2 usw., können daher unterschiedlich groß sein.

Die einzelnen Zündintervalle TD werden - gemäß dem oberen Teil der Figur - einem Differenzbildner 1 zugeleitet, der eine Zündintervalländerung ΔTD an seinem Ausgang 2 bereitstellt. Der Ausgang 2 ist mit einer Multiplikationsstelle 3 verbunden, der - mit negativem Vorzeichen - ein drehzahlabhängiger Normierungsfaktor C einer Normierungschaltung 12 als weitere Eingangsgröße zugeleitet wird. Das von der Multiplikationsstelle 3 ermittelte Produkt stellt eine Einpritzzeitanhebung ti_Anh dar, die mit positivem Vorzeichen als Eingangsgröße auf eine Summierstelle 4 gegeben wird. Ferner wird der Summierstelle 4 als weitere Eingangsgröße die von einer Einspritzbestimmungs- und Zündimpulsschaltung 10 ermittelte Einspritzzeit ti zugeführt. Am Ausgang 5 der Summierstelle 4 steht die Summe aus der Einspritzzeit ti und der Einspritzzeitanhebung ti_Anh zur Verfügung, mit der die Brennkraftmaschine betrieben wird. Von einem Zündintervallgeber 7 werden die Zündintervalle TD (z. B. TD1, TD2, usw.) ausgegeben und dem Differenzbildner 1 zugeleitet. Ferner ist der Ausgang des Zündintervallgebers 7 mit einer Drehzahlermittlungsschaltung 9 verbunden, die die Drehzahl n ermittelt und der Einspritzbestimmungs- und Zündimpulsschaltung 10 zuführt. Ein Betriebsparametersensor (z. B. für die Temperatur T, den Saugrohrdruck P usw.) leitet seine Daten ebenfalls der Einspritzbestimmungs- und Zündimpulsschaltung 10 zu. Außer dem Zündintervallgeber 7 und dem Betriebsparametersensor 8 sind alle übrigen Komponenten in einer Recheneinheit 6 zusammengefaßt.

Mithin wird die jeweilige Einspritzzeit ti mit einem quasi gleichzeitig ermittelten Anteil der Zündintervalländerung ΔTD beaufschlagt. Hierdurch erfolgt eine aktuelle Leerlaufdrehzahlstabilisierung der Brennkraftmaschine.

Es liegen folgende Betrachtungen zugrunde:
Zunächst wird die Änderung der Drehzahl (Leerlaufdrehzahl) der Brennkraftmaschine betrachtet. Diese beträgt:

wobei n1 und n2 unterschiedliche Drehzahlen im betrachteten Zeitintervall Δt darstellen.

Da die Drehzahl n umgekehrt proportional zum Zündintervall TD ist, erhält man aus obiger Beziehung:

Da die Zeitspanne Δt stets im aktuellen Zeitbereich betrachtet wird, ist hierfür das Zündintervall TD2 einsetzbar (vergleiche Figur). Mithin ergibt sich:

Mit der Beziehung

TD = K/n

und

ergibt sich damit

wobei K und k Konstanten sind.

Die letzte Gleichung läßt sich wie folgt umformulieren

Aus den vorstehenden Beziehungen ergibt sich für das Produkt

so daß mit der Näherung

n1 = n2 = n

gilt:

wobei C ein Normierungsfaktor darstellt. Er ergibt sich zu

C = k³ · n³,

wobei die in vorstehender Gleichung wiedergegebene Drehzahl n die Soll-Leerlaufdrehzahl n_soll ist.

Die Einspritzzeitanhebung ti_Anh ergibt sich dann zu:

ti_Anh = C · ΔTD.

Insgesamt wird deutlich, daß eine Drehzahländerung proportional zu einer Zündintervalländerung ist. Da erfindungsgemäß die Zündintervalländerung aktuell, das heißt, ohne Verzögerung, erfaßt wird, läßt sich aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens eine besonders wirksame und effektive Leerlaufdrehzahlstabilisierung durchführen.

Unter der Annahme, daß im Leerlauf der Brennkraftmaschine nur relativ geringe Drehzahlveränderungen vorkommen, ist es jedoch auch möglich, daß in den Normierungsfaktor C nur das Quadrat der Soll-Leerlaufdrehzahl, also n²_soll, eingeht und daß dieses Quadrat mit der aktuell vorliegenden tatsächlichen Drehzahl n multipliziert wird. Die Drehzahl wird - so aktuell wie möglich - erfaßt und dann verarbeitet. Hierdurch erfolgt im Hinblick auf die Drehzahl eine Berücksichtigung dieses Betriebsparameters der Brennkraftmaschine.

Die Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren zur Leerlaufdrehzahlstabilisierung verdeutlicht. Im Startfeld 13 erfolgt ein von der Zündung ausgelöster Interrupt. Zur Ermittlung der n-ten Zündperiode TD_n wird im Feld 14 ein Zählerstand ein- beziehungsweise ausgelesen. Der Zählerstand entspricht der Länge des zugehörigen Zündintervalls TD. Die Ermittlung der Zündperiode TD_n erfolgt im Feld 15. Im Feld 16 wird die Zündintervalländerung ΔTD bestimmt. Sie ergibt sich zu:

ΔTD = TD_n - TD_n-1

Im Schritt 17 erfolgt dann die Berechnung der Einspritzzeitanhebung ti_Anh. Die Berechnung der aktuellen Einspritzzeit ti erfolgt im Feld 18. Im Feld 18 wird die Summe aus der aktuellen Einspritzzeit ti und der Einspritzzeitanhebung ti_Anh gebildet, wobei mit der genannten Summe die Einspritzung bei der Brennkraftmaschine vorgenommen wird. Im Schritt 20 erfolgt dann die Ansteuerung der Einspritzventile der Brennkraftmaschine mit der vorgenannten Summeninformation. Ein Return nach der Interruptbearbeitung ist im Endschritt 21 vorgesehen.

Claims

1. Verfahren zur Leerlaufdrehzahlstabilisierung einer mit einer Einspritzung versehenen Brennkraftmaschine,

- wobei die jeweilige Einspritzzeit (ti) mit einer Einspritzzeitanhebung (ti_Anh) beaufschlagt wird,
- die Einspritzzeitanhebung (ti_Anh) einen die zeitliche Ableitung der Drehzahl repräsentierenden Anteil enthält,
- dieser Anteil aus einer die Drehzahländerung anzeigenden Größe und einem die Drehzahl enthaltenden Normierungsfaktor gebildet wird,
- wobei die die Drehzahländerung anzeigende Größe einer Zündintervalländerung (ΔTD) entspricht,
- die Zündintervalländerung (ΔTD) gleichzeitig zur Einspritzzeit aus den zeitlichen Abständen (TD1, TD2) aufeinanderfolgender Zündimpulse bestimmt wird,
- und die Einspritzzeit im Sinne einer Verminderung der Drehzahländerung korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündintervalländerung (ΔTD) mit einem Normierungsfaktor (C) zum Erhalt der Einspritzzeitanhebung (ti_Anh) multipliziert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspritzzeit (ti) die Einspritzzeitanhebung (ti_Anh) addiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Normierungsfaktor (C) die vorliegende Drehzahl (n) und die Soll-Leerlaufdrehzahl (n_soll) berücksichtigt wird.