DE4018776A1 - Verfahren und anordnung zur ermittlung des ansaug-luftmassenstroms von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Versuchs- und eine Korrekturanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Motorleistung einer Brennkraftmaschine wird bekanntlich in erster Linie über die Dosselklappe im Ansaugrohr gesteuert. Eine entscheidende Größe bei der Optimierung der Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ist dabei der sich in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung sowie in Abhängigkeit weiterer Betriebsparameter ergebende Luftmassenstrom.

Dieser Luftmassenstrom kann mit Meßgeräten wie Heißfilm- oder Heizdraht-Luftmassenstrommessern ermittelt werden. Je nach Art dieser Meßgeräte ergeben sich aber durch den normalen Betrieb des Motors infolge des Ventilbetriebs im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine Pulsationen und somit Meßfehler, da die Meßgeräte nur auf den Luftmassenstrom, nicht aber dessen Richtung ansprechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, durch die sich eine fehlerfreie Ermittlung des Luftmassenstroms erzielen läßt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6. Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 7 und 8 angegeben.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß zwar eine unmittelbare Messung des Luftmassenstroms aufgrund der sich zwangsläufig ergebenden Pulsationen im Lufteintrittsbereich fehlerhaft ist, daß es jedoch meßtechnisch möglich ist, für Brennkraftmaschinen eines bestimmten Typs im Ansaugbereich ideale Betriebsbedingungen zu schaffen, die eine fehlerfreie Messung des Luftmassenstroms ermöglichen. Diese idealen Bedingungen können durch Beruhigung des eintretenden Luftmassenstroms mittels einer ein entsprechend großes Volumen aufweisenden Kammer hergestellt werden. Auf diese Weise läßt sich ein Referenz-Luftmassenstrom ermitteln.

Aus dem Normal-Luftmassenstrom und dem Referenz-Luftmassenstrom kann ein Korrekturfaktor gebildet werden, der von der jeweiligen Höhenlage, also dem Luftdruck, im wesentlichen unabhängig ist, da es sich gezeigt hat, daß die Auswirkungen der Pulsationen auf den Luftmassenstrom von der Höhenlage bzw. dem Luftdruck im wesentlichen unabhängig sind.

Der Korrekturfaktor kann in einem Kennfeld gespeichert werden, das dann dazu verwendet wird, beim normalen Betrieb einer Brennkraftmaschine des bestimmten Typs, der im Versuchsbetrieb verwendet wurde, den unter normalen Bedingungen auftretenden Luftmassenstrom zu korrigieren.

Selbstverständlich ist es erforderlich, bei allen Verfahrensschritten bestimmte Betriebsparameter wie die Drosselklappenstellung, die Motordrehzahl und ggf. die Nockenstellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle zu berücksichtigen. Üblicherweise gelangen nur zwei Nockenstellungen zur Anwendung, so daß entsprechend zwei Kennfelder aufgestellt werden müssen.

Durch die Möglichkeit, den Luftmassenstrom in korrigierter Form zu ermitteln, ergeben sich weitere Möglichkeiten, die gesamte Regelung des Betriebs einer Brennkraftmaschine in einfacher Weise durchzuführen, da sich die Ermittlung der Motorlast, Notlaufbedingungen z. B. bei Ausfall des Luftmassenstrommessers und die Abhängigkeit von extremen Höhenlagen in besonders einfacher Weise darstellen, erfassen und verwerten lassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems eines 4-Zylinder- Motors, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer kombinierten Versuchs- und Korrekturanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Kraftstoffeinspritzsystem ist jedem Zylinder des Motors 13 ein Einspritzventil 21 bis 24 zugeordnet. Die Einspritzventile sind Teile eines Kraftstoffkreislaufs, der in an sich bekannter Weise aus einem Tank 1, einer elektrischen Kraftstoffpumpe 2, einem Kraftstoffilter 3 und einem Druckregler 8 besteht, von dem über eine Leitung 15 der überschüssige Kraftstoff in den Tank 1 zurückgefördert wird.

Die Verbrennungsluft für den Motor 13 strömt von einem nicht dargestellten Filter über einen Luftmassenmesser 6, eine Drosselklappe 5 und einen Ansaugkanal 9. In einem Bypass zur Drosselklappe 5 befindet sich ein Stellglied 4 eines Leerlaufreglers.

Im Abgaskanal 14 des Motors 13 ist eine Sauerstoffmeßsonde 11 angeordnet, deren elektrisches Ausgangssignal in an sich bekannter Weise vom Sauerstoffanteil der Abgase abhängt. Die Temperatur des Motors 13 wird von einem Temperatursensor 10 gemessen. Ferner sind am Motor 13 ein Drehzahlgeber 16, ein Kurbelwellenpositionsgeber 19 und ein Zündsignalgeber 20 vorgesehen. Ein Temperatursensor 25 mißt die Abgastemperatur.

Die Drosselklappenstellung wird von einem Geber 7 zusätzlich zu den Signalen der bereits aufgeführten Sensoren einer Motorsteuerelektronik 12 zugeführt, wobei außerdem von einem Schalter 18 ein die Leerlaufstellung kennzeichnendes Schaltsignal erzeugt wird.

Zur Ermittlung des tatsächlichen, d. h. von Pulsationen im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine unbeeinflußten Luftmassenstroms wird in einem Versuchsbetrieb der normale Luftmassenstrom unter normalen Betriebsbedingungen mit einem Meßgerät 26 und ein Referenz-Luftmassenstrom, d. h. ein beruhigter und damit von Pulsationen ungestörter Luftmassenstrom mittels eines Meßgeräts 27 gemessen. Die sich ergebenden elektrischen Signale werden einem Komparator 28 zugeführt, der in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern P1 bis P3 einen Korrekturfaktor erzeugt. Der Parameter P1 ist dabei der Winkel α der Drosselklappe, der Parameter P2 die Drehzahl n der Brennkraftmaschine und P3 die Stellung S1 bzw. S2 der Nocken der Nockenwelle. Damit ergibt sich ein Korrekturfaktor K1=f (α, n, S1) und ein Korrekturfaktor K2=f (α, n, S2) für die beiden Nockenwellenstellungen. Dieser Korrekturfaktor in Form eines elektrischen Signals wird einem Speicher 29 zugeführt, in dem zwei Korrekturfaktor-Kennfelder wiederum in Abhängigkeit von den Parametern P1 bis P3 aufgenommen werden.

Damit stehen im Speicher 29 diejenigen Daten zur Verfügung, die erforderlich sind, um bei einer Brennkraftmaschine des Typs, der im Versuchsbetrieb verwendet wurde, bei normalem Betrieb eine Korrektur des ermittelten Luftmassenstroms durchzuführen. Hierzu wird eine Korrekturanordnung verwendet, wie sie in der beschriebenen Versuchsanordnung teilweise bereits enthalten ist. Die Korrekturanordnung hat einen Speicher 29, in den die Korrekturfelder, die mittels der Versuchsanordnung aufgenommen wurden, eingegeben sind. Wird nun bei normalem Betrieb mittels eines Meßgerätes 26 der normale Luftmassenstrom gemessen, so kann der Speicher 29 in Abhängigkeit von den Parametern P1 bis P3 den korrigierten Luftmassenstrom ausgeben, der dann zur Ermittlung weiterer Betriebsgrößen und zur Motorregelung verwendet werden kann.

Claims (8)

1. Verfahren zur Ermittlung des Ansaug-Luftmassenstroms von Brennkraftmaschinen eines bestimmten Typs, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) in einem Versuchsbetrieb ein Referenz-Luftmassenstrom bei idealen Betriebsbedingungen im Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine des bestimmten Typs und der bei normalen Betriebsbedingungen auftretende Luftmassenstrom in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern der Brennkraftmaschine aufgenommen werden.
• b) durch Vergleich aus den Werten des Referenz-Luftmassenstroms und des normalen Luftmassenstroms in Abhängigkeit von den bestimmten Betriebsparametern ein Korrekturfaktor ermittelt und in Form eines Kennfeldes gespeichert wird, und
• c) bei normalem Betrieb einer Brennkraftmaschine des bestimmten Typs der normale Luftmassenstrom ermittelt und mittels des Korrekturfaktors in Abhängigkeit von den bestimmten Betriebsparametern korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Betriebsparameter die Drosselklappenstellung der Brennkraftmaschine ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Betriebsparameter die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Betriebsparameter die Stellung der Nocken der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei mögliche Nockenstellungen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der beiden Nockenstellungen im Versuchsbetrieb der Referenz-Luftmassenstrom und der normale Luftmassenstrom ermittelt und entsprechend zwei Kennfelder gespeichert werden.

7. Versuchsanordnung zur Ermittlung des Korrekturfaktor-Kennfeldes zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch

• a) einen Luftmassenstrommesser (26) zur Messung des normalen Luftmassenstroms und einen Luftmassenstrommesser (27) zur Messung eines beruhigten Referenzluftmassenstroms im Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine eines bestimmten Typs in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern,
• b) einen Komparator (28), der in Abhängigkeit von den bestimmten Betriebsparametern aus den beiden gemessenen Luftmassenströmen einen Korrekturfaktor ermittelt, und
• c) einen Speicher (29) zur Speicherung des ermittelten Korrekturfaktors in Abhängigkeit von den bestimmten Betriebsparametern in Form eines Kennfeldes.

8. Korrekturanordnung zur Ermittlung des korrigierten Luftmassenstroms einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Speicher (29) zur Speicherung des mittels der Versuchsanordnung ermittelten Korrekturfaktors in Form eines Kennfeldes und zur Ausgabe des korrigierten Luftmassenstroms in Abhängigkeit von dem normalen Luftmassenstrom und den bestimmten Betriebsparametern.