DE4015258C2 - Steuerung der Einspritzung eines Ottomotors - Google Patents

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.

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.

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.

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.