DE4015258C2 - Steuerung der Einspritzung eines Ottomotors - Google Patents
Steuerung der Einspritzung eines OttomotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerung der Einspritzung eines
Ottomotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei modernen Kraftfahrzeugen werden zur Steuerung der Ein
spritzung und auch Zündung von Ottomotoren elektronische
Systeme für eine integrierte Steuerung mit Hilfe von Mikro
rechnern eingesetzt. An eine solche Motorelektronik sind Sen
soren angeschlossen, die den Motorbetrieb beeinflussende
Größen, wie z. B. Drehzahl, Lufttemperatur und Drosselklappen
stellung sowie Bezugsmarken erfassen. In der Motorelektronik
ist ein Festwertspeicher enthalten, in dem ein oder mehrere
Kennfelder mit motorspezifischen Daten abgelegt sind.
Weiter ist in der Motorelektronik ein Mikrorechner enthalten,
der aus den Sensorsignalen und den Kennfelddaten geeignete
Werte für die Einspritzzeit errechnet. Vom Ausgang der Motor
elektronik werden entsprechende Einspritzsignale an die Ein
spritzventile zu deren Steuerung abgegeben.
Bei einer solchen, serienmäßigen Motorsteuerung sind von der
Motorelektronik alle wesentlichen Einflußgrößen berücksich
tigt und die abgegebenen Steuerwerte für die Einspritzung
ergeben einen Motorbetrieb, der für den durchschnittlichen
Einsatz hinsichtlich Leistung, Kraftstoffverbrauch, Schad
stoffausstoß, usw., ausgelegt ist.
Weitere Entwicklungs- und Versuchsarbeiten, insbesondere das
Tuning so gesteuerter Ottomotoren, ist äußerst schwierig und
aufwendig, wenn andere als die serienmäßigen Einspritzzeiten
vorgegeben werden sollen.
Eine bekannte Maßnahme, um einen getunten Motor zu erhalten,
besteht darin, die serienmäßige Motorsteuerung gegen eine auf
dem Markt angebotene, teuere Spezial-Motorsteuerung für ge
tunte Fahrzeuge auszutauschen, wobei aber auch dann keine wei
teren, individuellen Verstellungen mehr möglich sind.
Es ist zudem ein Verfahren zum Ersatz eines in Chipform einge
setzten Datenspeichers im Steuergerät eines Kraftfahrzeugs
als Bestandteil eines in Hybridtechnik realisierten Mikrorech
ners bekannt (DE 35 18 964 A1), wobei der als Chip bestückte
Datenspeicher, der über Adress- und Datenleitungen mit dem
übrigen Mikrorechner verbunden ist, durch entsprechende Be
schaltung wenigstens eines Eingangs inaktiv geschaltet wird
und ein mittels eines Anschlußsockels verbindbarer anderer
Datenspeicher beim Einsetzen in den Anschlußsockel aktiv ge
schaltet wird. Damit soll ein Datenspeicher gegen den anderen
ausgetauscht werden. Eine zusätzliche Beeinflussung in der
Form von Korrekturwerten erfolgt hier nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine gattungsge
mäße Steuerung für die Einspritzung eines Ottomotors so wei
terzubilden, daß einfach, schnell und preiswert geeignete
Änderungen der Einspritzzeiten gegenüber der Serienausführung
durchführbar sind.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An
spruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist eine Signalverstelleinrichtung zwischen
den Ausgang der Motorelektronik und die nachfolgenden Ein
spritzventile geschaltet. Diese Signalverstelleinrichtung ent
hält eine Ein-/Ausgabeeinheit und einen Festwertspeicher, in
dem in Abhängigkeit der Drehzahl eine Kennlinie mit Korrektur
werten für die Einspritzsignale abgelegt ist.
Die Signalverstelleinrichtung bzw. die Ein-/Ausgabeeinheit
weist einen Eingang für ein Drehzahlsignal auf, das zum Aus
lesen der entsprechenden Korrekturwerte aus dem Festwert
speicher verwendet wird.
Die Ein-/Ausgabeeinheit ist mit Korrekturgliedern verbunden,
die in einer Signalleitung für ein Einspritzsignal liegen und
die die serienmäßigen, von der serienmäßigen Motorelektronik
kommenden Einspritzsignale um die im Festwertspeicher abge
legten Korrekturwerte verändern.
Damit wird vorteilhaft eine eigene Signalverstelleinrichtung
geschaffen, die unabhängig von der serienmäßigen Motorelektro
nik zu einer Signalveränderung eingesetzt werden kann. Die
serienmäßige Motorsteuerung bzw. Motorelektronik bleibt dabei
völlig unverändert, so daß dort keine komplizierten Eingriffe
erforderlich sind. In der serienmäßigen Motorelektronik sind
in den Serienkennfeldern die notwendigen Parameter berücksich
tigt. In der erfindungsgemäßen Signalverstelleinrichtung wird
dagegen als Einflußgröße nur die Motordrehzahl berücksich
tigt, so daß eine einfache Korrektur möglich wird, die ledig
lich diese Haupteinflußgröße berücksichtigt. Für eine Korrek
tur hat sich dieses einfache Verfahren als zweckmäßig und aus
reichend erwiesen. Als geeignet haben sich dabei in der Kenn
linie Stützstellen etwa in 500er Sprüngen erwiesen.
Änderungen und Korrekturen der serienmäßigen Motorsteuerung
werden im wesentlichen durchgeführt, um höhere Motorleistun
gen zu erhalten, Kraftstoffeinsparungen zu erzielen oder all
gemein für Entwicklungs- und Versuchszwecke. Der Motor läuft
in jedem Fall bei Verwendung der Signalwerte aus der Serien
motorelektronik. Mit der Signalverstelleinrichtung kann aus
gehend von den serienmäßigen Signalwerten durch sukzessive
Änderungen in kleinen Schritten eine andere, gewünschte
Steuereinstellung erhalten werden. Diese Versuche und Ände
rungen sind einfach, schnell und preiswert durchführbar.
Die serienmäßigen Einspritzsignale bestimmen mit ihrer Signal
breite die Einspritzzeit. An der Motorelektronik entspricht
üblicherweise die Zahl der entsprechenden Ausgänge der Anzahl
der anzusteuernden Einspritzventile. Somit sind auch entspre
chend viele Korrekturglieder der Signalverstelleinrichtung
vorzusehen.
Eine weiterführende Ausführungsform einer Signalverstellein
richtung, die zusätzlich zur Drehzahl auch die Last bei der
Korrektur der serienmäßigen Signale berücksichtigt, wird in
Anspruch 2 vorgeschlagen. Dazu ist im Festwertspeicher in Ab
hängigkeit der Drehzahl und der Last ein Kennfeld mit Korrek
turwerten abgelegt und an die Ein-/Ausgabeeinheit zusätzlich
zum Drehzahlsignal ein Lastsignal herangeführt. Mit einer
solchen Ausführungsform kann eine noch weiter abgestimmte
Korrektur durchgeführt werden. Aber auch hier ist die Pro
grammierung des Festwertspeichers relativ einfach und erfor
dert vorteilhaft keine Kenntnis der serienmäßigen Motorsteue
rung. Auch hier sind serienmäßig bereits eine Reihe von Para
metern zusätzlich berücksichtigt, die von der erfindungsge
mäßen Korrektureinheit nicht mehr aufgegriffen werden.
Um die Signalverstelleinrichtung möglichst einfach zu halten,
werden nach Anspruch 3 für alle Einspritzsignale die gleichen
Korrekturwerte verwendet, das heißt, daß die Korrektur nicht
zylinderselektiv durchgeführt wird. Eine zylinderselektive
Steuerung kann dagegen bereits in der serienmäßigen Motorelek
tronik vorgenommen und berücksichtigt sein.
Gemäß Anspruch 4 wird über die Signalverstelleinrichtung eine
zeitliche Längenänderung des serienmäßigen Einspritzsignals
und damit eine Änderung der Einspritzzeit durchgeführt.
Nach Anspruch 5 sind zwei funktionsfähige Korrektureingriffe
möglich, wobei die serienmäßigen Signale entweder mit einem
Korrekturfaktor verändert oder mit einem additiven Wert ent
sprechend der abgelegten Korrekturwerte beaufschlagt werden.
Eine Korrektur der serienmäßigen Signale zu späteren oder län
geren Zeiten hin ist unproblematisch, da hier bei der Erfas
sung der Anstiegsflanke des entsprechenden Signals nur eine
Verzögerung oder Ausdehnung durch eine Zwischenspeicherung er
folgen muß. Ein Problem bei der Korrektur tritt aber dann
auf, wenn beispielsweise ein Signal nach früheren Werten hin
korrigiert werden soll, obwohl das serienmäßige Signal erst
zu einem späteren Zeitpunkt erfaßt werden kann. Es wird daher
mit Anspruch 6 vorgeschlagen, nach der Erfassung eines ent
sprechenden Signals die von der Signalverstelleinrichtung vor
zunehmende Korrektur erst am nächstfolgenden Signal auszu
führen.
Besonders vorteilhaft wird nach Anspruch 7 als Festspeicher
ein programmierbarer und löschbarer Speicher (EPROM) verwen
det. Eine Programmierung eines solchen Speicherbausteins ist
relativ einfach durchführbar und kann im Laufe von Versuchsar
beiten auch einfach und kostengünstig geändert werden. Damit
ist ein Herantasten an eine gewünschte Steuereinstellung über
unterschiedliche Programmierungen schnell, einfach und preis
wert möglich.
Eine zusätzliche Möglichkeit, schnell und mit geringem Auf
wand günstige Einstellwerte zu ermitteln, besteht nach An
spruch 8 darin, zwischen der Ein-/Ausgabeeinheit und den
Korrekturgliedern noch Potentiometer für eine kontinuierliche
Änderung der Korrekturgrößen beispielsweise in Form eines
Potiboards einzusetzen. Die ermittelten Potentiometerwerte
können im weiteren Verfahren bei einer erneuten Programmie
rung des Festspeichers (EPROM) berücksichtigt werden.
Zweckmäßig wird die erfindungsgemäße Signalverstelleinrich
tung als völlig selbständige Einheit aufgebaut, so daß nach
Anspruch 9 auch eine eigene Einrichtung zur Erfassung der
Motordrehzahl, beispielsweise durch einen induktiven Abgriff
an einem Zündkabel, verwendet ist.
Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Steuerung der Ein
spritzung und Zündung eines Ottomotors mit einer Sig
nalverstelleinrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer konkreten Ausfüh
rung einer Signalverstelleinrichtung und
Fig. 3 den Signalverlauf an unterschiedlichen Stellen
der Schaltung nach Fig. 2 zur Erläuterung der Funktion.
Eine Signalverstelleinrichtung 1 besteht aus einer
Ein-/Ausgabeeinheit 2 in Verbindung mit einem Fest
wertspeicher 3, als EPROM und Korrekturgliedern 4
und 5, die mit der Ein-/Ausgabeeinheit 2 verbunden sind.
Ein induktiver Drehzahlaufnehmer 6 ist an einem
Zündkabel oder einer Zündkerze der Brennkraftma
schine angebracht. Über eine Signalformeinheit 7 wird
sein Sinussignal in ein Rechtecksignal umgeformt und
dieses dem Eingang der Ein-/Ausgabeeinheit 2 zuge
führt.
Von einer (nicht dargestellten), serienmäßigen Mo
torelektronik kommen ausgangsseitig für jeden Zylin
der ein serienmäßiges Einspritzsignal 8 und ein serien
mäßiges Zündsignal 9. In der Leitung 10 zu einem Ein
spritzventil 11 ist jeweils ein Korrekturglied 4 ange
bracht (in Fig. 1 ist nur ein Zweig dargestellt). Entspre
chend ist in einer Leitung 12 zu einer Zündendstufe 13
das Korrekturglied 5 zur Änderung des Zündsignals 9
angeordnet. Der Zündendstufe 13 ist eine Zündspule 14
nachgeschaltet, von der eine Leitung 15 zum (nicht dar
gestellten) Zündverteiler führt.
Die dargestellte Anordnung hat folgende Funktion:
Von der serienmäßigen Motorelektronik werden Ein spritzsignale 8 und Zündsignale 9 geliefert. Mit dem Korrekturglied 4 wird die Länge des serienmäßigen Zündsignals 8 und damit die Einspritzzeit verändert. Entsprechend wird mit dem Korrekturglied 5 die zeitli che Lage und Aufeinanderfolge der Zündsignale 9 geän dert und damit der Zündzeitpunkt verändert. Die Größe der Veränderungen wird in Abhängigkeit der Drehzahl, die vom Drehzahlaufnehmer 6 der Ein-/Ausgabeeinheit 2 zugeführt wird, aus dem Festwertspeicher 3 entnom men, wo eine entsprechende Kennlinie in Abhängigkeit der Drehzahl abgelegt ist.
Von der serienmäßigen Motorelektronik werden Ein spritzsignale 8 und Zündsignale 9 geliefert. Mit dem Korrekturglied 4 wird die Länge des serienmäßigen Zündsignals 8 und damit die Einspritzzeit verändert. Entsprechend wird mit dem Korrekturglied 5 die zeitli che Lage und Aufeinanderfolge der Zündsignale 9 geän dert und damit der Zündzeitpunkt verändert. Die Größe der Veränderungen wird in Abhängigkeit der Drehzahl, die vom Drehzahlaufnehmer 6 der Ein-/Ausgabeeinheit 2 zugeführt wird, aus dem Festwertspeicher 3 entnom men, wo eine entsprechende Kennlinie in Abhängigkeit der Drehzahl abgelegt ist.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist die Signalverstelleinrich
tung 1 mit der die serienmäßigen Einspritzsignale 8 und
Zündsignale 9 korrigiert und verändert werden können,
völlig unabhängig von der serienmäßigen Motorsteue
rung und Motorelektronik, so daß deren Kenntnis, ins
besondere deren Datenrahmen und Kennfelder, für den
Aufbau und die Verwendung der erfindungsgemäßen
Signalverstelleinrichtung nicht erforderlich sind.
In Fig. 1 ist eine Linie X-X eingezeichnet, an der ein
Potiboard eingeschaltet sein kann, mit dem eine Zünd
zeit bzw. Einspritzzeitverstellung von außen beispiels
weise für Prüfstandsabstimmungen erfolgen kann.
In Fig. 2 ist eine konkrete Ausführungsform einer Si
gnalverstelleinrichtung 1 dargestellt, in der wiederum
der induktive Drehzahlaufnehmer 6 mit der nachge
schalteten Signalformereinheit 7 zu erkennen ist. An
diese ist eine Flip-Flop-Einheit 16 angeschlossen, die aus
den Rechtecksignalen Signale gleicher Breite erzeugt.
Diese Signale werden über ein Clock-Signal 17, das je
weils eine bestimmte Integrationszeit vorgibt, aufinte
griert, in einer Einheit 18 gemittelt und über einen Ana
log/Digital-Wandler 19 in ein digitales Drehzahlsignal
umgesetzt. In der oberen Reihe 20 sind die entsprechen
den Signalverläufe für eine größere Drehzahl und in der
Zeile 21 für eine geringere Drehzahl dargestellt.
Über eine Leitung 22 ist das digitale Drehzahlsignal
einem ersten ROM-Bereich 3a des Festwertspeichers 3
zugeführt, aus dem die der jeweiligen Drehzahl zuge
ordneten Korrekturwerte digital ausgelesen und einem
Digital/Analog-Wandler 23 zugeführt werden. Dieser
ist mit seinem Analogausgang an eine weitere Flip-
Flop-Einheit 24 am K-Eingang angeschlossen. Am
J-Eingang liegt das serienmäßige Einspritzsignal 8 an.
Vom J-Eingang bzw. dem Einspritzsignal 8 wird nur
die erste Flanke aufgenommen. Dem K-Signal ent
spricht dem Faktor für die Breitenänderung des am
J-Eingang einlaufenden Einspritzsignals 8. Damit wird
ein Einspritzsignal am Q-Ausgang zur Verfügung ge
stellt, das um den im Speicher 3 abgelegten Korrektur
wert geändert ist.
Über die Leitung 25 wird das digitale Drehzahlsignal
einem ROM-Bereich 3b des Festwertspeichers 3 zuge
führt, in dem die Korrekturwerte für die Zündsignale
abgelegt sind und die entsprechend der anliegenden
Drehzahl einem Digital/Analog-Wandler 26 zugeführt
werden. Diesem ist ein spannungsgesteuerter, veränder
licher Widerstand R nachgeschaltet, der Teil eines (nicht
näher gezeichneten) R-C-Gliedes geeigneter Dimensio
nierung ist, so daß dessen Zeitkonstante t variabel ist.
Das Zündsignal 9 wird dem Eingang einer Flip-Flop-
Einheit 27 zusammen mit dem Signal t für die veränder
liche R-C-Zeitkonstante zugeführt. Das Zündsignal 9 ist
in der ersten Signalzeile 28 der Fig. 3 dargestellt. Das
Ausgangssignal 29 der Flip-Flop-Einheit 27 ist in der
Signalzeile 29 in Fig. 3 dargestellt, wobei hier die Signal
breite entsprechend der Vorgabe aus der ROM-Einheit
3b verlängert ist. Einer nachgeschalteten Flip-Flop-Ein
heit 30 wird das entsprechend invertierte Signal (Signal
zeile 31 in Fig. 3) zugeführt, wodurch an der Flanke des
verlängerten Signals (Signalzeile 29) wieder die ur
sprüngliche Breite des Zündsignals 9 entsprechend der
Signalzeile 33 am Ausgang 32 erhalten wird. Damit wird
durch die Anordnung eine zeitliche Verschiebung des
Zündsignals 9 bei gleicher Breite durchgeführt.
Claims (9)
1. Steuerung der Einspritzung eines Ottomotors,
mit einer serienmäßigen Motorelektronik, an die Sensoren für den Motorbetrieb beeinflussende Größen, wie Drehzahl, Lufttemperatur und Drosselklappenstellung, angeschlossen sind und die einen Festwertspeicher mit einem darin abge legten Kennfeld mit motorspezifischen Daten und einen Mikrorechner enthält, wobei der Mikrorechner aus den Sen sorsignalen und den Kennfelddaten geeignete Werte für die Einspritzzeit berechnet und vom Ausgang der Motorelektro nik entsprechende Einspritzsignale an die Einspritzven tile abgegeben werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Signalverstelleinrichtung (1) zwischen den Aus gang der Motorelektronik und die nachfolgenden Einspritz ventile (11) geschaltet ist,
daß die Signalverstelleinrichtung (1) eine Ein-/Ausgabe einheit (2) und einen Festwertspeicher (3) enthält, in dem in Abhängigkeit der Drehzahl eine Kennlinie mit Kor rekturwerten für die Einspritzsignale (8) abgelegt ist,
daß die Signalverstelleinrichtung (1) bzw. die Ein-/Aus gabeeinheit (2) einen Eingang für ein Drehzahlsignal (6, 7) enthält und
daß die Ein-/Ausgabeeinheit (2) mit Korrekturgliedern (4, 5) verbunden ist, die in einer Signalleitung (10) für ein Einspritzsignal liegen und die die serienmäßigen Ein spritzsignale (8) aus der serienmäßigen Motorelektronik um die im Festwertspeicher (3) der Signalverstelleinrich tung (1) abgelegten Korrekturwerte verändern.
mit einer serienmäßigen Motorelektronik, an die Sensoren für den Motorbetrieb beeinflussende Größen, wie Drehzahl, Lufttemperatur und Drosselklappenstellung, angeschlossen sind und die einen Festwertspeicher mit einem darin abge legten Kennfeld mit motorspezifischen Daten und einen Mikrorechner enthält, wobei der Mikrorechner aus den Sen sorsignalen und den Kennfelddaten geeignete Werte für die Einspritzzeit berechnet und vom Ausgang der Motorelektro nik entsprechende Einspritzsignale an die Einspritzven tile abgegeben werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Signalverstelleinrichtung (1) zwischen den Aus gang der Motorelektronik und die nachfolgenden Einspritz ventile (11) geschaltet ist,
daß die Signalverstelleinrichtung (1) eine Ein-/Ausgabe einheit (2) und einen Festwertspeicher (3) enthält, in dem in Abhängigkeit der Drehzahl eine Kennlinie mit Kor rekturwerten für die Einspritzsignale (8) abgelegt ist,
daß die Signalverstelleinrichtung (1) bzw. die Ein-/Aus gabeeinheit (2) einen Eingang für ein Drehzahlsignal (6, 7) enthält und
daß die Ein-/Ausgabeeinheit (2) mit Korrekturgliedern (4, 5) verbunden ist, die in einer Signalleitung (10) für ein Einspritzsignal liegen und die die serienmäßigen Ein spritzsignale (8) aus der serienmäßigen Motorelektronik um die im Festwertspeicher (3) der Signalverstelleinrich tung (1) abgelegten Korrekturwerte verändern.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Signalverstelleinrichtung (1) bzw. die Ein-/Ausgabe
einheit (2) einen weiteren Eingang für ein Lastsignal
enthält und
daß im Festwertspeicher (3) in Abhängigkeit der Drehzahl und der Last ein Kennfeld mit Korrekturwerten abgelegt ist.
daß im Festwertspeicher (3) in Abhängigkeit der Drehzahl und der Last ein Kennfeld mit Korrekturwerten abgelegt ist.
3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß für alle Einspritzsignale (8) zu unterschiedlichen
Einspritzventilen (11) die gleichen Korrekturwerte verwen
det sind, das heißt, daß die Korrektur nicht zylinder
selektiv ist.
4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß mit dem Korrekturglied (4) für die Ein
spritzzeit eine zeitliche Längenänderung des serienmäßi
gen Einspritzsignals (8) durchführbar ist.
5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das jeweilige Korrekturglied (4) das serienmäßige Ein
spritzsignal (8) mit einem Korrekturfaktor oder einem
additiven Wert entsprechend der abgelegten Korrekturwerte
beaufschlagt.
6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß jeweils ein serienmäßiges Einspritzsig
nal (8) von der Signalverstelleinrichtung (1) erfaßt wird
und die Korrektur am nächstfolgenden Signal durchgeführt
wird.
7. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Festspeicher (3) ein programmier
barer und löschbarer Speicher (EPROM) verwendet ist.
8. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwischen der Ein-/Ausgabeeinheit (2)
und den Korrekturgliedern (4, 5) jeweils Potentiometer
eingesetzt sind.
9. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Signalverstelleinrichtung (1) eine
eigene Einrichtung (6, 7) zur Erfassung der Motordrehzahl
aufweist.
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