DE4022940A1

DE4022940A1 - Einrichtung zur temperatursteuerung eines messwiderstands

Info

Publication number: DE4022940A1
Application number: DE19904022940
Authority: DE
Inventors: Karl Ing Grad Ott; Ernst Dipl Ing Wild; Klemens Dipl Ing Grieser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1992-01-23
Also published as: WO1992001861A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Tempera tursteuerung eines einen Meßwiderstand bildenden Hitzdrahts oder Heißfilms eines Luftmassenmeßgeräts einer Brennkraftmaschine, wobei die Temperatur des stromdurchflossenen Meßwiderstands während des Meßbe triebs eine bestimmte Größe aufweist, die nach dem Meßbetrieb bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine zum Zwecke des Freibrennens erhöht wird und wobei ein Freibrennen stets dann erfolgt, wenn ein vorgegebe ner, durch Betriebsparameter der Brennkraftmaschine gekennzeichneter Ablagerungs-/Verschmutzungsgrad des Meßwiderstands überschritten wird.

Sogenannte Hitzdraht- oder Heißfilm- Luftmassenmesser dienen in der Kraftfahrzeugtechnik zur Ermittlung der von der Brennkraftmaschine pro Zeiteinheit angesaug ten Luftmasse. Hierzu ist eine elektrische Brücken schaltung mit einem Meßwiderstand versehen, der als Hitzdraht oder Heißfilm ausgebildet ist und der -mit tels einer Regelschaltung- auf eine konstante Über temperatur (gegenüber der Umgebungsluft) gehalten wird. Die Strömung der von der Brennkraftmaschine an gesaugten Luft streicht an dem Meßwiderstand vorbei, so daß - je nach pro Zeiteinheit angesaugter Luftmenge - ein entsprechender Kühlungseffekt eintritt. Die Re gelschaltung verändert den Stromfluß durch den Meßwi derstand derart, daß stets die gleiche Übertemperatur vorliegt. Mithin stellt der Heizstrom durch den Meßwiderstand ein Maß für die pro Zeiteinheit ange saugte Luftmasse dar.

Während des Betriebs lagern sich auf dem Hitzdraht bzw. dem Heißfilm Partikel ab, die zu einer Ver schmutzung und zu einer Kennliniendrift des Meßwi derstands führen. Es ist bekannt, nach jedem Ab schaltvorgang der Brennkraftmaschine einen Freibrenn betrieb aufzunehmen. Hierbei werden die Ablagerungen vom Meßwiderstand entfernt, indem eine definierte Brückenverstimmung vorgenommen wird, so daß der Meßwiderstand von einem gegenüber dem Meßbetrieb we sentlich größeren Strom durchflossen wird. Dabei steigt die Temperatur auf Werte über 1000°C, wodurch die Verunreinigungen beseitigt werden. Der Meßwider stand besteht vorzugsweise aus einem dünnen Platin draht. Da bei jedem Freibrennvorgang nicht nur Abla gerungen, sondern auch geringe Drahtmaterialmengen verdampfen, führt eine große Anzahl von Freibrennvor gängen ebenfalls zu einer nachteiligen Kennlinienver fälschung.

Aus der DE-OS 38 35 235 ist es daher bekannt, Mittel zur Feststellung des Verschmutzungsgrades des Meßwi derstandes vorzusehen, so daß ein Freibrennvorgang stets nur dann zugelassen wird, wenn ein vorgegebener Verschmutzungsgrad überschritten ist. Als Mittel zur Feststellung des Verschmutzungsgrades wird der Luft massendurchsatz oder der Kraftstoffmengendurchsatz herangezogen. Diese Maßnahmen bringen zwar eine we sentliche Verbesserung mit sich, können jedoch zum Beispiel bei besonders verunreinigter Luft oder auch bei mit Beimengungen versehenem Kraftstoff, wobei die Beimengungen zu Ablagerungen am Meßwiderstand führen nicht mit hinreichender Sicherheit die Notwendigkeit eines Freibrennens anzeigen.

Vorteile der Erfindung

Die im Hauptanspruch genannte Einrichtung zur Tempe ratursteuerung hat demgegenüber den Vorteil, daß stets nur dann der Freibrennbetrieb durchgeführt wird, wenn ein vorgegebener Ablagerungs-/Verschmut zungsgrad des Meßwiderstandes tatsächlich vorliegt, wenn also die durch die Verschmutzungen bewirkte Kennliniendrift eine Größenordnung erreicht, die nicht mehr hingenommen werden kann. Da insofern stets nur ein Freibrennen erfolgt, wenn dieses unumgänglich ist, erniedrigt sich insgesamt die Anzahl der Freibrennvorgänge, so daß der Meßwiderstand auf lange Sicht seine Kennlinie und damit seine Eigenschaften im wesentlichen beibehält. Dies führt einerseits zu einer optimalen Betriebsführung der Brenn kraftmaschine, schont das Luftmassenmeßgerät und ver längert auch dessen Lebensdauer. Erfindungsgemäß ist dafür vorgesehen, daß das Freibrennen durchgeführt wird, wenn eine betriebsparameterabhängige Adaptions größe bzw. ein betriebsparameterabhängiger Korrektur wert sich gegenüber einem Adaptionsmittelwert um mehr als eine vorbestimmte Abweichung verändert. Dieser Adaptionsmittelwert wird von Adaptionsgrößen gebil det, die aus früheren Meßbetriebsintervallen resul tieren.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Freibren nen, erfolgt, wenn sich die Adaptionsgröße innerhalb des Betriebszyklus′ der Brennkraftmaschine um mehr als die Abweichung verändert. Unter Betriebszyklus ist die Zeit zwischen einem Start und einem Abstellen der Brennkraftmaschine zu verstehen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß die während eines Betriebszyklus′ der Brenn kraftmaschine vorliegende aktuelle Adaptionsgröße zur Adaptionsmittelwertbildung herangezogen wird, wenn in diesem Betriebszyklus die Abweichung nicht über schritten wird. Es sind daher zwei Fälle zu unter scheiden: 1. Überschreitet die aktuelle Adaptions größe die Abweichung, so erfolgt der Freibrennvor gang; 2. wird während eines Betriebszyklus′ die Ab weichung nicht überschritten, so wird kein Freibrenn betrieb durchgeführt, vielmehr wird die vorliegende aktuelle Adaptionsgröße für die Bildung des Adapti onsmittelwertes herangezogen.

Um sicherzustellen, daß bei einer nur sehr geringen Kennliniendrift des Meßwiderstandes, die nicht dazu ausreicht, daß die aktuelle Adaptionsgröße die Ab weichung überschreitet, dennoch von Zeit zu Zeit ein Freibrennbetrieb vorgenommen wird, kann beim Über schreiten einer vorgegebenen Anzahl von aufein anderfolgender Betriebszyklen, bei denen - wie er wähnt - die Abweichung nicht überschritten wird, ein Freibrennen erfolgen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vor gesehen, daß während des Meßbetriebs das Kraftstoff /Luftgemisch der Brennkraftmaschine derart einge stellt wird, daß sich an einer Lambdasonde der Brenn kraftmaschine -wie üblich- der Wert Lambda = 1 ein stellt und das hierzu zur Kompensation eines aufgrund von mit Ablagerungen versehenen Meßwiderstand auftre tenden Meßfehlers mindestens ein die Adaptionsgröße beeinflussender Korrekturwert gebildet wird. Dieser Korrekturwert kann entweder die Adaptionsgröße selbst sein oder aber eine entsprechende Hilfgröße. Diese Hilfsgröße - auch Vorsteuerwert genannt - wirkt sich auf einen oder mehrere Betriebsparameter der Brenn kraftmaschine derart aus, daß - trotz der aufgrund der Ablagerungen erfolgenden Fehlmessung des Meßwider standes dennoch - der Wert Lambda = 1 erreicht wird.

Insbesondere ist vorgesehen, daß der Korrekturwert mittels mindestens eines Adaptionsintegrators auf integriert wird, so daß sich ein integrierter Kor rekturwert ergibt. Dieser integrierte Korrekturwert stellt die bereits erwähnte betriebsparame terabhängige Adaptionsgröße dar, die mit den Adapti onsmittelwert im Hinblick auf die Überschreitung der vorbestimmten Abweichung verglichen wird. Wird die Abweichung überschritten, so erfolgt der Freibrenn vorgang.

Um für den Betrieb der Lambda-Regelung der Lambda Sonde den angestrebten Wert Lambda = 1 erzielen zu können, kann der integrierte Korrekturwert entweder multiplikativ oder additiv mindestens einen Be triebsparameter der Brennkraftmaschine beeinflussen. Es ist auch möglich, daß sowohl eine multiplikative als auch eine additive Beeinflussung erfolgt. Ein zu beeinflussender Betriebsparameter ist vorzugsweise die Einspritzzeit (ti-Einspritzsignal) der Brenn kraftmaschine.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Tem peratursteuerung eines einen Meßwiderstand bildenden Hitzdrahts oder Heißfilms eines Luftmassenmeßgeräts einer Brennkraftmaschine, wobei die Temperatur des stromdurchflossenen Meßwiderstands während des Meßbe triebs eine bestimmte Größe aufweist, die nach dem Meßbetrieb bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine zum Zwecke des Freibrennens erhöht wird und ein Freibren nen stets dann erfolgt, wenn ein vorgegebener, durch Betriebsparameter der Brennkraftmaschine gekennzeich neter Ablagerungs- /Verschmutzungsgrad des Meßwider stands überschritten wird, und wobei das Freibrennen durchgeführt wird, wenn eine betriebsparameterabhän gige Adaptionsgröße bzw. ein betriebsparameterabhän giger Korrekturwert sich gegenüber einem Adaptions mittelwert um mehr als eine vorbestimmte Abweichung verändert.

Zeichnung

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels; und zwar zeigt die Figur ein Blockschaltbild, das die Funktion der er findungsgemäßen Einrichtung erläutert.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild, dessen einzelne Komponenten einer oder verschiedenen elektronischen Einrichtungen der Motorsteuerung einer Brennkraftma schine zugeordnet sein können. Insbesondere können diese elektronischen Baueinheiten in einem Steuerge rät der Brennkraftmaschine untergebracht sein.

Einer Divisionsschaltung 1 wird der Luftmassendurch satz m_L (Luftmasse pro Zeiteinheit) und die Drehzahl n der Brennkraftmaschine zugeführt. Nach der Bezie hung:

wird das Lastsignal t_L gebildet. Dieses Lastsignal wird zur Bildung des Einspritzsignals t_i nach fol gender Formel herangezogen:

ti=t_L×F_i×F_ra F_r T_ra+T_VUB

Zur Realisierung dieser Beziehung ist im Block schaltbild der Figur vorgesehen, daß das von der Di visionsschaltung 1 gebildete Lastsignal t_L einem Mul tiplizierer 2 als Eingangsgröße zugeführt wird, der als zweite Eingangsgröße den Wert F_i erhält. F_i ist ein Berichtungsfaktor, z. B. für Kalt-/Warmlaufeigen schaften der Brennkraftmaschine. Der Ausgang 3 des Multiplizieres 2 ist mit einem Eingang eines weiteren Multiplizierers 4 verbunden. Dieser erhält als wei tere Eingangsgröße einen integrierten multiplikativen Korrekturwert F_ra. Dieser wird wie folgt gebildet: Eine (nicht dargestellte) Lambdasonde der Brennkraft maschine liefert eine Sondenspannung U_s. Diese wird mit negativem Vorzeichen einem Summenpunkt 5 zugelei tet, der - als weitere Eingangsgröße - eine vorgegebene Sollspannung U_{s soll} erhält. Der Ausgang 7 des Sum menpunkts 5 führt zum Eingang eines Lambda-Reglers 8. Dieser ist vorzugsweise als PI-Regler ausgebildet. Der Ausgang des Lambda-Reglers 8 liefert einen Kor rekturwert F_r. Dieser wird über eine Leitung 9 und einen Schalter 10 dem Eingang eines Ad aptionsintegrators 11 zugeführt, der an seinem Aus gang den bereits erwähnten, integrierten multiplika tiven Korrekturwert F_ra zur Verfügung stellt. Dieser ist insbesondere dem oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zugeordnet. Die Bezeichnung "inte griert" bezieht sich auf den Integrationsvorgang des Adaptionsintegrators 11 und die Bezeichnung "multi plikativ" resultiert aus der Multiplikation mittels des Multiplizierers 4.

Der Korrekturwert F_r wird ferner einem weiteren Mul tiplizierer 12 als Eingangsgröße zugeleitet, der als weitere Eingangsgröße den Ausgangswert des Mul tiplizierers 4 erhält. Der Ausgang 13 des Multipli zierers 12 führt zu einem Summenpunkt 14, der noch zwei weitere Eingangsgrößen erhält. Diese sind zum einen der Korrekturwert F_r, der über einen Schalter 15 und einen weiteren Adaptionsintegrator 16 geführt wird und als integrierter, additiver Korrekturwert T_ra dann als Eingangsgröße des Summenpunktes 14 zur Verfügung steht. Zum anderen ist der bereits erwähnte additive Term T_VUB vorgesehen, der das verzögerte Öffnen der Einspritzventile der Brennkraftmaschine kompensiert. Der Korrekturwert T_ra ist insbesondere dem unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine angeordnet.

Am Ausgang 17 des Summenpunktes 14 steht dann die Einspritzzeit (t_i - Einspritzsignal) zur Verfügung.

Ferner ist aus dem Blockschaltbild ersichtlich, daß der integrierte multiplikative Korrekturwert F_ra über eine Leitung 18 einem Verzweigungspunkt 19 zugeführt wird, der mit einem Schalter 20 verbunden ist, wel cher zu einem Tiefpass 21 führt. Der Ausgang 22 des Tiefpasses ist -mit negativem Vorzeichen- mit einem Summenpunkt 23 verbunden. Ferner führt vom Verzwei gungspunkt 19 eine Leitung 24 direkt zum Summenpunkt 23. Letzteres erfolgt mit positiven Vorzeichen. Der Ausgang 24 des Summenpunkts 23 führt zu einem Ver gleicher 25, dessen Ausgang 26 mit einer Auswerte schaltung 27 verbunden ist.

Die Anzahl der Betriebszyklen a der Brennkraftma schine werden einem Zähler 2S zugeführt, dessen Aus gang 29 ebenfalls zur Auswerteschaltung 27 führt. Am Ausgang 30 der Auswerteschaltung steht ein Signal zur Verfügung, das darüber entscheidet, ob ein Freibrenn vorgang vorgenommen wird oder nicht.

Es ergibt sich folgende Funktionsweise:
Mit dem Produkt:
T_L × F_i,
wird die Einspritzmenge vorgesteuert, so daß sich ein Wert Lambda = 1 einstellt. Da jedoch Ablagerungen und Verunreinigungen zu einer Veränderung der Sondenspan nung U_s führt, ist eine entsprechende Korrektur vor zunehmen. Hierzu berechnet die Lambda-Regelung den Korrekturwert F_r für das Gemisch (Kraftstoff /Luftgemisch) derart, daß sich -unabhängig von dem Verschmutzungsgrad stets auch tatsächlich der Wert Lambda = 1 einstellt. Der ermittelte Korrekturwert wird mittels der Adaptionsintegratoren (bei geschlos senen Schaltern 10 und/oder 15) integriert und den entsprechenden Baugliedern (Multiplizierer 4 und/oder Adaptionsintegrator 12) zugeführt. Insofern werden die die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine be einflussenden Vorsteuerwerte entweder multiplikativ (F_ra) oder additiv (T_ra) korrigiert. Besonders vor teilhaft ist, daß diese Werte auch bei nicht aktiver Lambda-Regelung wirken, so daß auf diese Weise auch bei einem derartigen Fall das gewünschte Gemisch ein gestellt wird.

Der Vergleicher 25 vergleicht einen Adaptionsmit telwert, der aus den Adaptionsgrößen vorausgegangener Betriebszyklen gebildet ist, mit dem nach dem jewei ligen Abstellen der Brennkraftmaschine aus dem voran gegangenen Betriebszyklus ermittelten Adaptionsgröße und stellt fest, ob die aktuelle betriebsparameter abhängige Adaptionsgröße sich gegenüber dem Adapti onsmittelwert um mehr als eine vorbestimmte Abwei chung abweicht. Ist dies der Fall, so steht am Aus gang 26 des Vergleichers 25 ein Wert = 1 zur Verfü gung, der zu einem Freibrennbetrieb führt.

Da bei nur sehr kleiner Kennliniendrift des Messwi derstandes des Luftmassenmessers davon auszugehen ist, daß auch nach einer großen Anzahl von Be triebszyklen die Adaptionsgröße stets nicht die vor gegebene Abweichung überschreitet und insofern kein Freibrennbetrieb erfolgt, sondern lediglich die aktu elle Adaptionsgröße stets zur Adaptionsmittelwertbil dung herangezogen wird, wird beim Überschreiten einer bestimmten Anzahl a von Starts der Brennkraftmaschine der Zähler 28 einen Wert erreichen, der die Auswerte schaltung 27 ansprechen läßt, so daß dann auch ein Freibrennbetrieb ausgelöst wird.

Claims

1. Einrichtung zur Temperatursteuerung eines einen Meßwiderstand bildenden Hitzdrahts oder Heißfilms ei nes Luftmassenmeßgeräts einer Brennkraftmaschine, wo bei die Temperatur des stromdurchflossenen Meßwi derstands während des Meßbetriebs eine bestimmte Größe aufweist, die nach dem Meßbetrieb bei ausge schalteter Brennkraftmaschine zum Zwecke des Freibrennens erhöht wird und wobei ein Freibrennen stets dann erfolgt, wenn ein vorgegebener, durch Be triebsparameter der Brennkraftmaschine gekenn zeichneter Ablagerungs- /Verschmutzungsgrad des Meßwiderstands überschritten wird, dadurch gekenn zeichnet, daß das Freibrennen durchgeführt wird, wenn eine betriebsparameterabhängige Adaptionsgröße (F_ra, T_ra) bzw ein betriebsparameterabhängiger Korrektur wert (F_r) sich gegenüber einem Adaptionsmittelwert um mehr als eine vorbestimmte Abweichung verändert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Freibrennen erfolgt, wenn sich die Adaptionsgröße (F_ra) bzw. der betriebsparame terabhängige Korrekturwert (F_r) innerhalb eines Betriebszyklus′ der Brennkraftmaschine um mehr als die Abweichung verändert.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die während ei nes Betriebszyklus′ der Brennkraftmaschine vor liegende aktuelle Adaptionsgröße (F_ra) zur Adaptions mittelwertbildung herangezogen wird, wenn in diesem Betriebszyklus die Abweichung nicht überschritten wird.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Über schreiten einer vorgegebenen Anzahl von aufeinan derfolgenden Betriebszyklen, bei denen die Abweichung nicht überschritten wird, ein Freibrennen erfolgt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Adapti onsmittelwert aus den Adaptionswerten zusammensetzt, die aus früheren Betriebszyklen stammen.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Meßbetriebs das Kraftstoff- /Luftgemisch der Brenn kraftmaschine derart eingestellt wird, daß sich an einer Lambda-Sonde der Brennkraftmaschine der Wert Lambda = 1 einstellt und das hierzu zur Kompensation eines aufgrund von mit Ablagerungen versehenen Meßwi derstand auftretenden Meßfehlers mindestens ein die Adaptionsgröße beeinflussender Korrekturwert (F_r) ge bildet wird.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur wert (F_r) die Adaptionsgröße ist oder den Wert der Adaptionsgröße bestimmt.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur wert (F_r) mittels mindestens eines Adaptionsinte grators (11, 16) aufintegriert wird, so daß sich ein integrierter Korrekturwert (integrierter multipli kativer Korrekturwert F_ra, integrierter additiver Korrekturwert T_ra) ergibt.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Korrekturwert multiplikativ und/oder additiv minde stens einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine beeinflußt.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Betriebsparameter die Ein spritzzeit (T_i) der Brennkraftmaschine ist.

11. Verfahren zur Temperatursteuerung eines einen Meßwiderstand bildenden Hitzdrahts oder Heißfilms ei nes Luftmassenmeßgeräts einer Brennkraftmaschine, wo bei die Temperatur des stromdurchflossenen Meßwi derstands während des Meßbetriebs eine bestimmte Größe aufweist, die nach dem Meßbetrieb bei ausge schalteter Brennkraftmaschine zum Zwecke des Freibrenns erhöht wird und wobei ein Freibrennen stets dann erfolgt, wenn ein vorgegebener, durch Be triebsparameter der Brennkraftmaschine gekenn zeichneter Ablagerungs- /Verschmutzungsgrad des Meßwiderstand überschritten wird, insbesondere zum Betreiben einer Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß das Freibrennen durchgeführt wird, wenn eine betriebsparameterabhängige Adaptionsgröße (F_ra,T_ra) bzw. ein betriebsparameterabhängiger Kor rekturwert (F_r) sich gegenüber einem Adap tionsmittelwert um mehr als eine vorbestimmte Ab weichung verändert.