DE4119072C2

DE4119072C2 - Verfahren zur Kraftstoffsteuerung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE4119072C2
Application number: DE4119072A
Authority: DE
Inventors: Hiroyasu Kisaichi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2011-06-11
Also published as: US5156131A; KR920001071A; JPH0458035A; KR940002065B1; DE4119072A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kraftstoffsteuerung eines Verbrennungsmotors sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der US 46 30 206 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein Verfahren zur Kraftstoffsteuerung eines Verbrennungsmotors sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Luftstromsensor zum Messen der vom Motor angesaugten Luftmenge, Mitteln, die entsprechend der in den Motor gesaugten Luftmenge den Motor mit Kraftstoff versorgen sowie Mitteln zur Steuerung der Kraftstoffversorgung, wobei die angesaugte Luftmenge mehrmals während eines Ansaugtaktes unter zur Hilfenahme eines Kurbelwellen-Referenzsignals gemessen wird und die an den Motor gelieferte Kraftstoffmenge auf dem Änderungsverhältnis des gemessenen Wertes der Luftmenge basiert. Da die Bestimmung der Luftmenge bzw. des Luftdurchsatzes stets zu vorbestimmten Punkten innerhalb eines Ansaugtaktes und folglich unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle erfolgt hat dies eine gewisse Verzögerung bei der Feststellung einer positiven oder negative Beschleunigung und somit eine Abgabe einer unangepaßten Kraftstoffmenge an den Motor zur Folge.

Des weiteren ist aus der DE 39 26 321 A1 ein Verfahren zur Kraftstoffsteuerung eines Verbrennungsmotors sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, wobei gemäß dem Verfahren insbesondere zur Drosselung und Abbremsung des Verbrennungsmotors eine Verringerung der pro Ansaugtakt dem Motor zugeführten Ansaugluftmenge erfaßt und bei Vorliegen einer Verringerung dieser Ansaugluftmenge die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge verringert wird. Der Betrag der Verringerung der zugeführten Kraftstoffmenge ändert sich entsprechend mindestens einer Drehzahl des Motors und als Funktion der pro Ansaugtakt in den Motor angesaugten Luftmenge. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt im wesentlichen eine Einrichtung zum Messen der vom Motor angesaugten Luftmenge, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, eine Kurbelwinkelmeßeinrichtung, einen Drehzahlmesser, einen Drehzahlrechner und eine Steuereinrichtung.

Das übliche Kraftstoffsteuergerät eines Motors mißt die bei einem einzigen Hub des Motors angesaugte Luftmenge und liefert daraufhin Kraftstoff an den Motor, wobei die Kraftstoffmenge der gemessenen Ansaugluftmenge entspricht.

Da das erwähnte übliche Kraftstoffsteuergerät für einen Motor die angesaugte Luftmenge als Ganzes beim Hub des Motors mißt, wird beim Beschleunigen und Bremsen und der damit verbundenen raschen Änderung der Ansaugluftmenge erheblich viel Zeit benötigt, um die Änderung der Ansaugluftmenge zu erfassen, so daß als Ergebnis das Ansprechvermögen des Steuergerätes gering ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Kraftstoffsteuerung eines Motors zu schaffen, das in der Lage ist, schnell und effektiv Brennstoff in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge des Motors zu liefern, sowie eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 3.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 stellt ein Diagramm des Aufbaus einer Ausführungsform des Systems dar, bei dem ein Kraftstoffsteuergerät für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird;

Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild des genannten Gerätes dar;

Fig. 3A bis 3E stellen Zeitdiagramme des genannten Gerätes dar; und

Fig. 4 bis 6 stellen Flußdiagramme dar, welche die Betriebsweise des Gerätes erläutern.

Fig. 1 stellt schematisch den Aufbau einer Ausführungsform eines Systems dar, bei dem ein Kraftstoffsteuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Motor angewandt wird. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen: 1 - ein Schmetterlingsdrosselventil, das die Ansaugluftmenge des Motors verändert; 2 - einen Karman-Luftstromsensor (im folgenden als AFS bezeichnet), der Impulssignale entsprechend der Ansaugluftmenge erzeugt; 3 - eine Steuereinheit, welche die Antriebsdauer für ein elektromagnetisches Ventil, das später behandelt wird, aufgrund eines Kurbelwinkelsignals und eines Signals des später behandelten AFS 2 berechnet und steuert; 4 - ein elektromagnetisches Ventil; und N - ein Kurbelwinkelsignal.

Fig. 2 stellt das Blockschaltbild der Steuereinheit 3 dar. In Fig. 2 bedeuten die Bezugszeichen: 31 - eine Zentraleinheit (CPU); 32 - einen Festwertspeicher (ROM); und 33 bis 35 - I/F-Einheiten, die Schnittstellen zwischen den verschiedenen Komponenten und der Zentraleinheit 31 bilden.

Die Fig. 3A bis 3E stellen Zeitdiagramme zu den bei einem Hub des Motors auftretenden verschiedenen Signalen dar. Wenn sich der Öffnungsquerschnitt des Schmetterlingsventils 1 gemäß Fig. 3C ändert, und die Ansaugluftmenge ansteigt, erzeugt gemäß Fig. 3B der AFS 2 Impulssignale mit einer Frequenz, die der Ansaugluftmenge proportional ist. Solange die Ansaugluftmenge klein ist, ist die Frequenz der Ausgangsimpulse des AFS 2 niedrig. Wenn jedoch die Ansaugluftmenge groß wird, steigt auch die Frequenz der Ausgangsimpulse an. Andererseits wird gemäß Fig. 3A das Kurbelwinkelsignal N im Takte des einen Motorhubes erzeugt. Eine Periode des Kurbelwinkelsignals N entspricht einem Motorhub. Fig. 3D zeigt die Anzahl P der Ausgangsimpulse des AFS 2. Fig. 3E gibt die Zeitabstände zwischen den Kanten des Kurbelwinkelsignals T_A und T_B des AFS 2 wieder.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 4 bis 6 die Wirkungsweise der Steuereinheit 3 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird das Flußdiagramm der Fig. 4 erläutert. Das auf den Flußdiagrammen basierende Programm beginnt mit der Hinterflanke des Ausgangsimpulses des AFS 2. In Schritt 50 wird nach dem Eintreffen des Ausgangsimpulssignals des AFS 2 im Zeitpunkt der Spitze der Hinterflanke die Operation P←P+1 durchgeführt, das heißt, die Anzahl P der Ausgangsimpulse des AFS 2 gezählt, wonach die Operation beendet ist.

Das auf dem Flußdiagramm der Fig. 6 basierende Programm wird mit dem Eintreten jedes vorbestimmten Zeitpunktes durchgeführt. In jedem vorbestimmten Zeitpunkt wird in Schritt 70 die Operation T←T+1 durchgeführt. Die Zeit T dient dazu, die Zeit zwischen den Flanken des Kurbelwinkelsignals T_A und T_B zu messen, wie später beschrieben wird.

Als nächstes wird das Flußdiagramm der Fig. 5 erläutert. Das auf diesem Flußdiagramm beruhende Programm wird beim Auftreten jeder Vorderflanke und jeder Hinterflanke des Kurbelwinkelsignals N durchgeführt.

Zunächst wird in Schritt 60 eine Entscheidung darüber getroffen, ob der Ablauf des Programms durch die Vorderflanke des Kurbelwinkelsignals veranlaßt ist. Wird entschieden, daß das Programm in Schritt 60 durch die Hinterflanke veranlaßt ist, lautet die Entscheidung N (Nein). In Schritt 61 wird die Anzahl P der Ausgangsimpulse des AFS 2 durch P_A ersetzt, während die vom AFS 2 ausgegebene Zeitdauer T durch T_A ersetzt wird. Beide Werte werden in einem Speicher abgelegt. Das Programm geht dann nach Schritt 52 weiter, in welchem die Anzahl der ausgegebenen Impulse und die aus gegebene Zeitdauer T des AFS 2 gelöscht werden, wonach die Operation beendet ist. Entsprechend ist die von der Vorderflanke bis zur Hinterflanke des Kurbelwinkelsignals benötigte Zeit die Zeit T_A, während die während der Zeit T_A vom AFS 2 ausgegebene Anzahl von Impulsen die Anzahl P_A ist.

Sofern in Schritt 60 die Entscheidung getroffen wird, daß das Programm durch den Anstieg des Kurbelwinkelsignals eingeleitet wird, lautet die Entscheidung Y (Ja). Das Programm geht dann nach Schritt 63 über, in welchem die Anzahl P der Ausgangsimpulse des AFS 2 sowie die Zeiten jeweils als P_B und T_B im Speicher abgelegt werden. Im vorliegenden Falle beträgt die Zeitdauer zwischen der Hinterflanke und der Vorderflanke des Kurbelwinkelsignals T_B, während die in der Zeit T_B vom AFS 2 ausgegebene Anzahl von Impulsen die Anzahl P_B ist.

Als nächstes wird in Schritt 64 die in einem einzelnen Takt des Motors aufgenommene Ansaugluftmenge A durch folgende Gleichung berechnet:

A ← {(P_A + P_B) _* K _* ((P_B _* T_A)/(P_A _* T_B)} _* K_PC;

darin stellt K eine Bezugskonstante einer Überschußinformation (P_B _* T_A)/(P_A _* T_B) dar, während K_PC eine Konversionskonstante für die Umwandlung der Anzahl der Ausgangsimpulse des AFS 2 in die Ansaugluftmenge darstellt.

In Schritt 65 wird die Antriebsdauer T_inj des elektromagnetischen Ventils 4 gemäß folgender Gleichung berechnet:

T_ing ← A _* G;

darin stellt G eine Konstante für die Umwandlung der Ansaugluftmenge A in die Antriebsdauer des elektromagnetischen Ventils 4 dar.

Wie oben gesagt, wird in Schritt 65 die Antriebsdauer T_inj des elektromagnetischen Ventils 4 berechnet; die Werte der Ausgangsimpulsanzahl P des AFS 2 sowie die Zeitdauer T werden geräumt; und die Operation ist danach beendet.

Wie erläutert, wird das Änderungsverhältnis (P_B _* T_A)/(P_A _* T_B) der Ansaugluftmenge in der Zeit zwischen der Vorderflanke und der Hinterflanke (Zeitdauer T_A) des Kurbelwinkelsignals sowie der Ansaugluftmenge zwischen der Hinterflanke und der Vorderflanke (Zeitdauer T_B) des Kurbelwinkelsignals auf die Ansaugluftmenge A beim einzelnen Hub des Motors bezogen. Dieses Änderungsverhältnis wird auch auf die Kraftstoffmenge bezogen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde die Erläuterung auf den Fall bezogen, daß der Motor beschleunigt und die Ansaugluftmenge vergrößert wird. Die gleichen Wirkungen treten jedoch auch im Falle des Abbremsens und der Verringerung der Ansaugluftmenge auf, bei dem die gleiche Signalverarbeitung wie im Beschleunigungsfalle erfolgt.

Wie eingangs erwähnt, wird bei der Erfindung die Ansaugluftmenge n-mal im Laufe eines Motorhubes gemessen, wobei das Änderungsverhältnis der Ansaugluftmenge auf die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge bezogen wird. Daher arbeitet das Kraftstoffsteuergerät des Motors reaktionsschnell, genau und wirtschaftlich.

Claims

1. Verfahren zur Kraftstoffsteuerung eines Verbrennungsmotors, mit einem Luftstromsensor zum Messen der vom Motor angesaugten Luftmenge, Mitteln, die entsprechend der in den Motor gesaugten Luftmenge, den Motor mit Kraftstoff versorgen sowie Mitteln zur Steuerung der Kraftstoffversorgung, wobei die angesaugte Luftmenge mehrmals während eines Ansaugtaktes unter Zuhilfenahme eines Kurbelwellen-Referenzsignals gemessen wird und die an den Motor gelieferte Kraftstoffmenge auf dem Änderungsverhältnis des gemessenen Wertes der Luftmenge basiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Verfahrensschritte, jedoch nicht zwingendermaßen in der nachfolgend gegebenen Reihenfolge umfaßt:

a) Einteilen des Kurbelwellen-Referenzsignals während eines einzelnen Ansaugtaktes des Motors in zwei oder mehrere Referenzperioden,
b) Akkumulieren der Ausgangsimpulse des Luftstromsensors während einer jeweiligen Referenzperiode und mehrmaliges Messen, der Ausgangsimpulse des Luftstromsensors während einer jeweiligen Referenzperiode zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während eines Ansaugtaktes,
c) mehrmaliges Messen und Akkumulieren der Zeit während einer jeweiligen Referenzperiode innerhalb des einzelnen Ansaugtaktes,
d) Berechnen der Ansaug-Luftmenge und der Antriebsdauer der Mittel zur Kraftstoffversorgung unter Verwendung aller während einer Referenzperiode von dem Luftstromsensor gelieferten Signale und der akkumulierten Zeit einer jeweiligen Referenzperiode,
e) wiederholtes Berechnen der Ansaug-Luftmenge und der Antriebsdauer der Mittel zur Kraftstoffversorgung bei einem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb eines einzelnen Ansaugtaktes und entsprechend der Referenzperioden des Kurbelwellen-Referenzsignals.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstromsensor Ausgangssignale bereitstellt, deren Frequenz in Abhängigkeit zur Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft und/oder der angesaugten Luftmenge steht.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) Mittel zum Einteilen des Kurbelwellen-Referenzsignals während eines einzelnen Ansaugtaktes des Motors in zwei oder mehrere Referenzperioden,
b) Mittel zum Akkumulieren der Ausgangsimpulse des Luftstromsensors während einer jeweiligen Referenzperiode und Mittel zum mehrmaligen Messen der Ausgangsimpulse des Luftstromsensors während einer jeweiligen Referenzperiode zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während eines Ansaugtaktes,
c) Mittel zum mehrmaligen Messen und Akkumulieren der Zeit während einer jeweiligen Referenzperiode innerhalb des einzelnen Ansaugtaktes,
d) Mittel zum Berechnen der Ansaug-Luftmenge und der Antriebsdauer der Mittel zur Kraftstoffversorgung unter Verwendung aller während einer Referenzperiode von dem Luftstromsensor gelieferten Signale und der akkumulierten Zeit einer jeweiligen Referenzperiode, und
e) Mittel zum wiederholten Berechnen der Ansaug-Luftmenge und der Antriebsdauer der Mittel zur Kraftstoffversorgung bei einem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb eines einzelnen Ansaugtaktes und entsprechend der Referenzperioden des Kurbelwellen-Referenzsignals vorgesehen sind.