DE4135143C2 - Verfahren zum Steuern von asynchroner Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum Steuern von asynchroner Kraftstoffzufuhr für eine BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von
asynchroner Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine mit
den Schritten a) bis c) des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1. Ein derartiges Verfahren ist aus der US 4,858,136 bekannt.
Hier wird während einer Beschleunigungsphase, nämlich wenn
die Differenz zwischen einem erfaßten Ansaugdruckwert und
einem Durchschnittsansaugdruck eine vorbestimmte Schwelle
überschreitet, asynchron zusätzlich Kraftstoff eingespritzt.
Der Kraftstoff wird hier allerdings asynchron nur in
Abhängigkeit davon eingespritzt, ob die Beschleunigungsphase
vorliegt oder nicht. Weitere Kriterien werden hier aber für
asynchrone Kraftstoffzufuhr nicht verwendet, so daß diese den
Lastzustand der Brennkraftmaschine oder die
Lastwechselvorgänge der Brennkraftmaschine beispielsweise in
der Beschleunigungsphase nicht berücksichtigt. Dies ergibt
ein unzureichendes Ansprechverhalten der asynchronen
Kraftstoffzufuhr.
Die DE 39 19 778 A1 beschreibt eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung, welche die Menge des
einzuspritzenden Kraftstoffes um einen zusätzlichen Betrag
erhöht, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem
Beschleunigungszustand (Übergangszustand) befindet.
Allerdings arbeitet diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung
vollständig synchron, d. h. eine zusätzliche asynchrone
Kraftstoffzufuhr ist hier nicht vorgesehen.
Die DE 39 22 116 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern von
asynchroner Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine.
Wenn hier der Zustand einer schnellen Beschleunigung
festgestellt wird, so wird asynchron eine erhöhte
Kraftstoffzufuhr für die schnelle Beschleunigung bewirkt.
Eine asynchrone Erhöhung der Kraftstoffzufuhr bei niedriger
Beschleunigung wird nur dann bewirkt, wenn sowohl kein
Zustand schneller Beschleunigung festgestellt, als auch der
Zustand niedriger Beschleunigung über zwei aufeinander
folgende Perioden eines Steuersignals hin festgestellt wird.
Zwar wird hier die asynchrone Kraftstoffzufuhr abhängig von
einer niedrigen Beschleunigung und einer schnellen
Beschleunigung gemacht, jedoch erlaubt dies noch keine
feinfühlige asynchrone Kraftstoffzufuhr, wenn sich der
Lastzustand der Brennkraftmaschine in der
Beschleunigungsphase selbst ändert. Auch hier ist also die
Ansprechempfindlichkeit für die asynchrone Kraftstoffzufuhr
gering.
Bei herkömmlichen Geräten zum Steuern von asynchroner Kraftstoffzufuhr wird der Druck in der
Ansaugleitung der Brennkraftmaschine (nachstehend als Motor bezeichnet) durch Mittel zur Erfassung des
Ansaugleitungsdruckes bestimmt und in einen Druckdatenwert
umgewandelt. Die Entscheidung darüber, ob sich der Motor im
Übergangs- bzw. Transientzustand befindet, erfolgt zur
Bestimmung des Transientzustandes durch Vergleichen der
Druckdaten mit einem Schwellenwert (siehe z. B. die oben genannte US 4,858,136). In Übereinstimmung mit
dem Ergebnis dieses Vergleichs wird auf der Basis der
Druckdaten die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Dabei
wird der Kraftstoff dieser Einspritzmenge dem Motor durch
Einspritzen zeitgleich mit dem vorbestimmten Kurbelwinkel
zugeführt. Der Beschleunigungsstatus des Motors wird sofort
durch Erfassen des Änderungsbetrages des Ausgangssignals
eines Drosselöffnungsgradsensors ermittelt. Dabei wird der
Kraftstoff dem Motor ohne Synchronisierung mit dem
Kurbelwinkel zugeführt.
Bei der gegebenen Struktur des herkömmlichen
Kraftstoffsteuergerätes des Motors tritt eine erhebliche
Änderung der Welligkeit der Druckdaten auf, wenn die
Motorlast in den Schwerlastbereich fällt. Daher wird in
Anbetracht der Welligkeitsänderung der Schwellenwert zur
Ermittlung des Transientzustandes auf einen hohen Wert
eingestellt, so daß aufgrund der Welligkeitsänderung nicht
fälschlicherweise ein Transientstatus festgestellt wird.
Dadurch wird die Erfassungsempfindlichkeit vermindert.
Insbesondere wird während der Beschleunigung des Motors im
Schwachlastbereich die Erfassung des Transientzustandes
zwecks Vergrößerung der synchronisierten Einspritzmenge
verzögert, obwohl es möglich ist, die nicht synchrone
Einspritzung im Anfangsstadium der Beschleunigung durch
einen Drosselöffnungsgradsensor zu steuern. Es ist also
nicht möglich, die Kraftstoffmenge mit hoher
Ansprechempfindlichkeit entsprechend dem Transientzustand
des Motors zu liefern. In der Transientenphase arbeitet daher
die Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung verzögert, so daß
das Luft-Kraftstoffverhältnis instabil wird, was das
Betriebsverhalten des Motors verschlechtert. Da das herkömmliche
System weiter den Drosselöffnungsgradsensor verwendet, wird
das Steuergerät teurer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit,
- - Verfahren zum Steuern von asynchroner Kraftstoffzufuhr bereitzustellen, die das Luft-/Kraftstoffverhältnis in jedem Lastzustand der Brennkraftmaschine stabil hält und der Brennkraftmaschine bei Lastübergängen eine hohe Ansprechempfindlichkeit verleiht.
Diese Aufgabe wird durch ein Steuerverfahren mit den
Schritten a) bis f) des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Brennkraftmaschine
weist insbesondere in Beschleunigungsphasen Drehfreudigkeit
und eine hohe Ansprechempfindlichkeit auf, weil das
erfindungsgemäße Verfahren einen asynchrone Kraftstoffzufuhr
differenziert abhängig von dem jeweiligen Lastwechselzustand
steuert. Wenn eine Beschleunigungsphase erfaßt wird, wird ein
Zeitintervall festgelegt, in welchem die erfindungsgemäße
Steuerung von asynchroner Kraftstoffzufuhr stattfindet.
Zusätzlich zur asynchronen Einspritzung von Kraftstoff zu
Beginn des Zeitintervalls wird im Verlauf des vorgegebenen
Zeitintervalls erfaßt, ob der Ansaugdruck innerhalb dieses
Zeitintervalls weitere Vergleichsdruckpegelwerte
überschreitet. Bei jeder erfaßten Überschreitung wird eine
zusätzliche Kraftstoffmenge asynchron eingespritzt. Dadurch
besitzt das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch den
Vorteil, daß abhängig vom Verlauf der Beschleunigung
zusätzlicher Kraftstoff asynchron zum eigentlichen
Verbrennungsvorgang zur Verfügung steht. Ändert sich also die
Beschleunigung langsam, wird erfindungsgemäß wenig
zusätzlicher Kraftstoff asynchron eingespritzt, während bei
schnell zunehmenden Beschleunigungswerten größere Mengen von
Kraftstoff asynchron zugeführt werden. Damit wird in
vorteilhafter Weise in jedem Fall verhindert, daß das Gemisch
in der Beschleunigungsphase zu mager bzw. zu fett wird und
somit wird die Ansprechempfindlichkeit der Brennkraftmaschine
in den Übergangsphasen beträchtlich verbessert.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in
den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 stellt den Schaltungsaufbau eines Steuergerätes mit dem das
erfindungsgemäße Steuerverfahren
ausgeführt werden kann;
Fig. 2 stellt den Aufbau einer Brennkraftmaschine dar, die mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann;
Fig. 3 stellt den Schaltungsaufbau einer elektronischen
Steuereinheit (ECU)
dar, welche das erfindungsgemäße Verfahren ausführt;
Fig. 4A bis 4C stellen Signaltaktdiagramme der jeweiligen
Teile des Steuergerätes aus Fig. 3 dar;
Fig. 5 bis 7 stellen Flußdiagramme einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Steuerverfahrens dar, so wie es in der
Steuereinheit aus Fig. 3 ausgeführt wird; und
Fig. 8 stellt ein Zeittaktdiagramm für den Fall einer
asynchronen Einspritzung beim erfindungsgemäßen
Steuerverfahren dar.
In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen: 1 - einen
Motor; 5A - Kurbelwinkelsignalerzeugungsmittel; 5B -
Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel; 6G - Berechnungsmittel
für die Transientstatus-Korrekturkraftstoffmenge; 6H -
Durchschnittswertbildungsmittel; 6K - Kraftstoff-Einspritzmengenbestimmungsmittel; 7 -
Kraftstoffmengenmeßmittel; 8 -
Transientzustandbestimmungsmittel; 9 - Berechnungsmittel
für die Wahl der Basiskraftstoffmenge; 10 -
Bestimmungsmittel für die nichtsynchrone Kraftstoffmenge;
11 - Meßmittel für die nichtsynchrone Kraftstoffmenge; 20 -
eine Einspritzvorrichtung; 25 - einen Kurbelwinkelsensor;
28 - einen Drucksensor; und 32 - eine elektronische
Steuereinheit (ECU). Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen gleiche
oder entsprechende Teile.
Fig. 1 veranschaulicht den Schaltungsaufbau eines
Kraftstoffsteuergerätes des Motors. In
Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen: 1 - einen an sich
bekannten Motor, der in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist; 2
- Druckerfassungsmittel zur Erfassung des Druckes in der
Ansaugleitung des Motors 1; 3 - einen Analogfilterkreis zur
Verringerung der Welligkeit des Ausgangssignals der
Druckerfassungsmittel 2; 4 - einen A/D-Umsetzer zum
Umwandeln des Ausgangssignals des Analogfilterkreises 3 in
einen Digitalwert; 5A - Kurbelwinkelsignalserzeugungsmittel
zur Erzeugung eines Kurbelwinkelsignals Sc bei jedem
vorgestimmten Kurbelwinkel des Motors 1; 5B -
Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel, die aus den durch die
Bezugszeichen 2 bis 4 gekennzeichneten Komponenten bestehen
und den Ansaugleitungsdruck des Motors 1 erfassen und in
einen digitalen Druckdatenwert als Ausgangssignal
umwandeln; 6A - Ladezustandsbestimmungsmittel zur
Bestimmung des Zustands (beispielsweise im Hinblick darauf,
ob er größer als ein vorbestimmter Wert ist oder diesem
entspricht) der Ladung des Motors 1 (beispielsweise das
Ausgangssignal der Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel 5B,
oder dergleichen); 6B - Ausgabemittel für einen ersten
Schwellenwert zur Bestimmung des ersten Transientzustandes,
der für die Transientstatusbestimmung im Schwachlastbereich
des Motors verwendet wird; 6C - Ausgabemittel für einen
zweiten Schwellenwert zur Bestimmung eines zweiten
Transientzustandes, dessen Wert größer als der
Schwellenwert zur Bestimmung des ersten Transientzustandes
ist; 6D - ein Schaltmittel zum Schalten und Ausgeben eines
der Ausgangssignale der Ausgabemittel 6B bzw. 6C des ersten
und zweiten Schwellenwertes entsprechend der
Bestimmungsergebnis der Ladezustandsbestimmungsmittel 6A;
6E - Änderungsbetragserfassungsmittel zur Erfassung des
Änderungsbetrages des Ausgangssignals der
Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel 5B während einer
Periode, beispielsweise während der auf dem
Kurbelwinkelsignal Sc basierenden Periode; 6F -
Vergleichsmittel zur Erfassung des Motorzustandes als
Transientzustand, wenn das Ausgangssignal der
Änderungsbetragserfassungsmittel 6E dem Schwellenwert für
die Transientstatusbestimmung entspricht oder größer ist,
wobei dieser Wert von den Schaltmitteln 6D ausgegeben wird;
6G - Berechnungsmittel für die
Transientstatus-Korrekturkraftstoffmenge, die auf der Basis
des Ausgangssignals der Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel
5B nach Empfang des Transientstatuserfassungssignals der
Vergleichsmittel 6F arbeiten; 6H -
Durchschnittswertbildungsmittel zur Bildung des
Durchschnittswertes des Ausgangssignals der
Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel 5B während einer
Periode des Kurbelwinkelsignals Sc, 6I -
Wählmittel zum Wählen und Ausgeben eines der
Ausgangssignale der Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel 5B
und der Durchschnittswertbildungsmittel 6H entsprechend dem
Ausgangspegel der Berechnungsmittel 6G für die
Transientstatus-Korrekturkraftstoffmenge; 6J -
Berechnungsmittel für die Basiskraftstoffmenge durch
Eingeben des Ausgangssignals der Wählmittel 6I und des
Kurbelwinkelsignals Sc; 6K -
Kraftstoff-Einspritzmengenbestimmungsmittel zur Bestimmung
der Kraftstoffeinspritzmenge innerhalb der
Impulsbetriebsdauer des Einspritzgerätes unter Verwendung
der Ausgangssignale der Berechnungsmittel 6G für die
Transientstatus-Korrekturkraftstoffmenge und der
Berechnungsmittel 6J für die Basiskraftstoffmenge; 7 -
Kraftstoffmengenmeßmittel, welche die Kraftstoffmenge
messen und dem Motor durch Einspritzen zuführen, wobei
diese Menge der durch die
Kraftstoff-Einspritzmengenbestimmungsmittel 6K berechneten
Kraftstoffeinspritzmenge entspricht und die Einspritzung
synchron mit dem vorbestimmten Kurbelwinkel erfolgt; 8 -
Transientstatusbestimmungsmittel, die aus den mit den
Bezugszeichen 6A bis 6F versehenen Komponenten aufgebaut
sind und den Transientzustand des Motors durch Vergleichen
des Schwellenwertes desjenigen Transientzustandes, der
entsprechend dem Ladezustand des Motors gewählt wurde, mit
dem Änderungsbetrag des Ausgangssignals der
Ansaugdruckerfassungsmittel 5B während der betreffenden
Periode bestimmen, beispielsweise während der Periode des
Kurbelwinkelsignals Sc; 9 -
Basiskraftstoffmengenberechnungsmittel, die aus den mit den
Bezugszeichen 6I und 6J bezeichneten Komponenten bestehen
und die Basiskraftstoffmenge aufgrund eines Signals
berechnen, das von den Ausgangssignalen der
Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel 5B und der
Durchschnittswertbildungsmittel 6H entsprechend dem
Ausgangspegel der Berechnungsmittel 6J für die
Transientstatus-Korrekturkraftstoffmenge, und dem
Kurbelwinkelsignal Sc abgegriffen wurde; 10A -
Vergleichsmittel, welche die Ausgangssignale der
Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel 5B und der
Durchschnittswertbildungsmittel 6H vergleichen und den
Beschleunigungszustand des Motors 1 erfassen; 10B -
Vergleichswertausgabemittel, welche einen Vergleichswert
zur Entscheidung darüber ermitteln, ob der
Beschleunigungszustand des Motors nach Erfassen des
Beschleunigungszustandes durch die Vergleichsmittel 10A
anhält; 10C - Vergleichsmittel, welche den anhaltenden
Beschleunigungszustand durch Vergleichen der
Ausgangssignale der Vergleichswertausgabemittel 10B und der
Ansaugleitungsdruckerfassungsmittel 5B erfassen; 10D -
Berechnungsmittel für die asynchron einzuspritzende Kraftstoffmenge,
wenn die Vergleichsmittel 10A und 10C das Vorliegen des
Beschleunigungszustandes erfassen, wobei die
Erfassungsmittel 10 für die asynchron einzuspritzende Kraftstoffmenge
aus den Komponenten 10A bis 10D bestehen; und 11 -
Meßmittel für die asynchron einzuspritzende Kraftstoffmenge, welche
den Kraftstoff messen und dem Motor 1
eine Kraftstoffmenge zuführen, die der durch die Erfassungsmittel 10
für die asynchron einzuspritzende Kraftstoffmenge berechneten
Kraftstoffeinspritzmenge, ohne Synchronisierung mit dem
Kurbelwinkel, entspricht.
Fig. 2 veranschaulicht den Aufbau einer Brennkraftmaschine, auf die das
erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet
beispielsweise einen bekannten Viertakt-Dreizylindermotor,
der in ein Fahrzeug
eingebaut ist. Die Verbrennungsluft wird nacheinander durch
das Luftfilter 12, das Drosselventil 13 und den Puffertank
14 in den Motor gesaugt. Während des Leerlaufs des Motors
ist das Drosselventil 13 geschlossen. Der Öffnungsgrad des
das Drosselventil 13 umgehenden Bypasskanals 15 wird durch
das erste Thermowachs-Leerlaufventil 16 gesteuert. Die
Verbrennungsluft wird in einer dem Öffnungsgrad
entsprechenden Menge in den Motor 1 gespeist. Weiter wird
der vom Kraftstofftank 17 durch die Kraftstoffpumpe 18
geförderte Kraftstoff durch gleichzeitiges Einspritzen
seitens der entsprechend den jeweiligen Zylindern des
Motors 1 vorgesehenen Einspritzvorrichtungen 20 dem Motor
zugeführt, wobei der Druck des Kraftstoffes durch einen
Kraftstoffdruckregler 19 auf einen vorbestimmten
Einspritzdruck eingestellt wird. Weiter wird das Zündsignal
im Zündtakt nacheinander an die (nicht dargestellten)
Zündkerzen angelegt, die in den entsprechenden Zylindern
des Motors 1 angebracht sind, wobei das Signal nacheinander
die Zündtreiberschaltung 21, die Zündspule 22 und den
Verteiler 23 passiert. Das nach der Verbrennung entstehende
Abgas wird durch das Auspuffrohr 24
in die Luft ausgestoßen. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet
einen Kurbelwinkelsensor, der die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Kurbelwelle des Motors 1 erfaßt und ein
Kurbelwinkelsignal erzeugt, das aus einem
Frequenzimpulssignal entsprechend der
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors besteht, also einem
Signal, das bei 70° vor dem oberen Totpunkt (BTDC) ansteigt
und im oberen Totpunkt (TDC) abfällt. Das Bezugszeichen 26
bezeichnet einen Kühlwassertemperatursensor, der die
Kühlwassertemperatur erfaßt, während das Bezugszeichen 28
einen Drucksensor bezeichnet, der am Puffertank 14
angebracht ist und den Druck in der Ansaugleitung als
Absolutdruck erfaßt und ein Druckerfassungssignal ausgibt,
dessen Größe dem Ansaugleitungsdruck entspricht. Weiter
bezeichnen die Bezugszeichen: 29 - einen
Ansauglufttemperatursensor, der am Puffertank 14 angebracht
ist und die Temperatur der Ansaugluft erfaßt; 27 - einen
Luft-Kraftstoffverhältnissensor, der am Auspuffrohr 24
angebracht ist und die Sauerstoffkonzentration des Abgases
erfaßt; und 31 - einen Leerlaufschalter, der die
Schließstellung des Drosselventils 13 während des Leerlaufs
des Motors erfaßt. Die entsprechenden Erfassungssignale der
jeweiligen Sensoren 25 bis 29 sowie des Leerlaufschalters
31 werden an die elektronische Steuereinheit (ECU)
geliefert. Die ECU 32 bestimmt die Kraftstoffeinspritzmenge
entsprechend dem Transientzustand des Motors auf der Basis
der genannten Erfassungssignale. Sie regelt die
Kraftstoffeinspritzmenge durch Steuern der
Ventilöffnungszeit der Einspritzvorrichtung 20 sowie die
Ansteuerung der Zündsteuerschaltung 21.
Fig. 3 veranschaulicht den Schaltungsaufbau
der elektronischen Steuereinheit (ECU 32). Die ECU 32
besteht aus folgenden Komponenten: dem Mikrocomputer 33,
der die verschiedenen Berechnungen bzw. Ermittlungen
durchführt, dem Analogfilterkreis 34, der die Welligkeit
des Druckerfassungssignals des Drucksensors 28 verringert,
dem A/D-Umsetzer 35, der nacheinander jeweils das analoge
Erfassungssignal dies Ansauglufttemperatursensors 29, des
Kühlwassertemperatursensors 26, des
Luft-Kraftstoffverhältnissensors 37 und das Ausgangssignal
des Analogfilterkreises 34 sowie der Treiberschaltung 36
umwandelt, welche die Einspritzvorrichtung 20 steuert. Was
die Ausgabeeinheit der ECU anbetrifft, ist in Fig. 3 nur
die Kraftstoffsteuereinheit dargestellt. Weiter ist der
Eingang des Mikrocomputers 33 an die Ausgangsklemmen
des Kurbelwinkelsensors 25, des Leerlaufschalters 31 und
des A/D-Umsetzers 35 angeschlossen. Der Ausgang des
Mikrocomputers 33 ist an den A/D-Umsetzer 35 zur
Lieferung von Bezugssignalen und an eine
Eingangsklemme der Treiberschaltung 36 angeschlossen.
Weiter besteht der Mikrocomputer 33 aus der Zentraleinheit
(CPU) 33A, welche die verschiedenen Berechnungen und
Ermittlungen durchführt, dem ROM 33B, der die Programme der
in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Flußdiagramme speichert,
dem ROM 33C, der einen Arbeitsspeicher bildet, und dem
Taktgeber 33D, der die Ventilöffnungszeit der
Einspritzvorrichtung 20 voreinstellt.
Die Fig. 4A bis 4C stellen Taktzeitdiagramme dar, welche
die Betriebsweise der verschiedenen Komponenten der Fig. 3
veranschaulichen. Gemäß Fig. 4A steigt das
Kurbelwinkelsignal S₁, das das Ausgangssignal des
Kurbelwinkelsensor 25 darstellt, in den Zeitpunkten t₁
bis t₇ an. Die Periode T zwischen den
aufeinanderfolgenden Anstiegspunkten ändert sich mit der
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 1. Das
Steuerimpulssignal wird einmal pro dreimaligem Auftreten des
Kurbelwinkelsignals S₁ erzeugt (was mit den drei
Zylindern des Motors 1 übereinstimmt), wobei jeweils eine
Kraftstoffeinspritzung gleichzeitig für die drei Zylinder
erfolgt. Der A/D-Umsetzungstakt S₃, mit dem der
A/D-Umsetzer 35 daß Druckerfassungssignal des Drucksensors
28, das über den Analogfilterkreis 34 eingegeben wird, in
Druckdaten umsetzt, verläuft in der in Fig. 4C
dargestellten Form. Es treten also eine Vielzahl von
Taktperioden tAD in dem Zeitintervall zwischen
aufeinanderfolgenden Einspritzungen auf, wobei die Perioden
stets konstant sind (beispielsweise 2,5 msek).
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 8 die
Betriebsweise der Zentraleinheit 33A in der elektronischen
Steuereinheit 32 bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Zunächst wird bei
eingeschalteter Leistungsversorgung die in Fig. 5
dargestellte Hauptroutine initialisiert. In Schritt 101
wird der Betriebsablauf durch Löschen des Inhaltes des RAM
33C, etc. initialisiert. In Schritt 102 liest das Programm
den gemessenen Wert der Periode T des Kurbelwinkelsensors
S1 und führt die Berechnung der Umdrehungszahl Ne durch,
wobei das Berechnungsergebnis im RAM 33C gespeichert wird.
In Schritt 103 bestimmt das Programm, ob die später
erwähnte vergrößerte Kraftstoffmenge QA, die aus dem RAM
33C ausgelesen wird, den Wert 0 besitzt. Falls QA den
Wert 0 besitzt, wird in Schritt 104 die Umdrehungszahl Ne
und der später erwähnte Durchschnittswert der Druckdaten
PBA aus dem RAM 33C ausgelesen. Auf der Basis dieser
Werte wird dann mit Hilfe des ROM 33B der
Volumenwirkungsgrad ηv (Ne, PBA) berechnet, der zuvor
experimentell gewonnen wurde, so daß das
Luft-Kraftstoffverhältnis ein vorbestimmter Wert wird
(beispielsweise ein theoretisches
Luft-Kraftstoffverhältnis), wobei das Berechnungsergebnis
im ROM 33C gespeichert wird. Falls QA = 0 ist, liest in
Schritt 105 das Programm die Umdrehungszahl Ne sowie die
Druckdaten PB in den RAM 33C ein, woraufhin auf der Basis
dieser Werte der Volumenwirkungsgrad ηv (Ne, PBin)
berechnet und das Berechnungsergebnis im RAM 33C
abgespeichert wird. In Schritt 106 erfolgt nacheinander die
Analog-Digitalumsetzung der jeweiligen erfaßten Signale des
Kühlwassersensors 20, des Ansauglufttemperatursensors 29
und des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 27, wobei das
Ergebnis im RAM 33C gespeichert wird. Im Schritt 107 werden
nacheinander die Kühlwassertemperaturdaten, die
Ansauglufttemperaturdaten und die
Luft-Kraftstoffverhältnisdaten aus dem RAM 33C ausgelesen,
wonach der Korrekturkoeffizient KA für die Korrektur
der Basiskraftstoffmenge berechnet und das
Berechnungsergebnis im RAM 33C gespeichert wird. In diesem
Korrekturkoeffizienten KA sind alle
Korrekturkoeffizienten zusammengefaßt, wie etwa der
Aufwärmkorrekturkoeffizient, welcher der
Kühlwassertemperatur entspricht, der
Ansauglufttemperaturkorrekturkoeffizient, welcher der
Ansauglufttemperatur entspricht, und das
Rückkopplungssignal des Luft-Kraftstoffverhältnisses etc.
Nach der Datenverarbeitung in Schritt 107 kehrt das Programm
nach Schritt 102 zurück und wiederholt die beschriebenen
Betriebsschritte.
Nach jedem Ablauf der A/D-Umsetzungstaktperiode tAD wird
ein Interruptsignal erzeugt, woraufhin die in Fig. 6
dargestellte Interruptroutine abgewickelt wird. In Schritt
201 wandelt die A/D-Umsetzungsoperation das Ausgangssignal
des Drucksensors 28, das den Analogfilterkreis 34
durchlaufen hat, in digitale Druckdaten PBin mit Hilfe
des A/D-Umsetzers 35 um. In Schritt 202 addiert das
Programm einen neuen Druckdatenwert PBin dem Summenwert
(SUM) der Druckdaten hinzu, woraufhin der neue Summenwert
der Druckdaten sowie die Druckdaten PBin im RAM 33C
gespeichert und erneuert werden. In Schritt 203 wird der
Wert 1 der Summierungszahl N hinzuaddiert, woraufhin N
erneuert und im RAM 33C abgespeichert wird. In Schritt 204
ermittelt das Programm, ob ein (nicht dargestellter)
Zeitgeber für den Beschleunigungsstatus, der in Schritt 206
gesetzt wird (wie später erwähnt) und bei jedem
vorbestimmten Zeitpunkt dekrementiert wird, auf 0 steht.
Falls N den Wert 0 besitzt, das heißt, nachdem eine
vorbestimmte Zeitdauer nach Erfassen der Beschleunigung
abgelaufen ist, geht das Programm nach Schritt 205. In
Schritt 205 wird ermittelt, ob die Differenz zwischen den
in die Digitalform überführten Druckdaten PBin und dem
Durchschnittswert der Druckdaten PBA (wird später
erwähnt) größer als der Totzonendatenwert D₁ ist oder
diesem entspricht. Falls die Differenz in die Totzone
fällt, ist der Programmablauf beendet. Entspricht die
Differenz der Totzone oder ist sie größer als diese,
entscheidet das Programm, daß sich der Motor in der
Beschleunigungsphase befindet und geht nach Schritt 206
weiter. In Schritt 206 stellt das Programm den
Beschleunigungsstatus-Zeitgeber, welcher anzeigt, daß sich
der Motor in der Beschleunigungsphase befindet, auf einen
vorbestimmten Wert ein. In Schritt 207 wird die
asynchron einzuspritzende Kraftstoffeinspritzmenge QH, die jetzt
eingespritzt werden muß, als Q′ berechnet und im RAM 32C
abgespeichert. In Schritt 210 addiert das Programm die
laufend berechnete nichtsynchrone Kraftstoffeinspritzmenge
Q′ der nichtsynchrone Kraftstoffeinspritzmenge Q hinzu,
welche nicht eingespritzt wird, wenn im vorhergehenden
Zyklus das Programm von Schritt 211 nach Schritt 215
übergegangen ist, so daß die asynchrone
Kraftstoffeinspritzmenge Q erneuert wird. In Schritt 211
wird festgestellt, ob die Einspritzvorrichtung 20 die
Einspritzung gleichzeitig durchführt oder nicht. Falls die
Einspritzvorrichtung tätig ist, geht das Programm nach
Schritt 215. Arbeitet die Einspritzvorrichtung nicht, geht
das Programm nach Schritt 212, liest die Kraftstoffmenge,
entsprechend dem Arbeitstaktdauer-Konversionskoeffizienten
KINJ der Einspritzvorrichtung 20, sowie die Totzeit TD
aus und führt dann eine Berechnung nach der Formel PW = Q ×
KINJ + TD durch, womit die Dauer des Arbeitstaktes bzw.
der Ansteuerung PW der Einspritzvorrichtung ermittelt ist.
In Schritt 213 stellt das Programm die Betriebsdauer PW der
Einspritzvorrichtung im Zeitgeber 33D ein, mit welcher der
Zeitgeber 33D während der Aktionsdauer PW der
Einspritzvorrichtung betrieben wird. Während des Betriebes
des Zeitgebers 33D wird das Steuerimpulssignal S₂ der
Einspritzvorrichtung über die Treiberschaltung 36 an die
Einspritzvorrichtung 20 angelegt. Während dieser Periode
wird von der Einspritzvorrichtung 20 Kraftstoff durch
Einspritzung in den Motor 1 gebracht. In Schritt 214 löscht
das Programm die asynchrone Kraftstoffeinspritzmenge Q.
In Schritt 215 werden die in Schritt 201 in die Digitalform
umgewandelten Druckdaten in vorhergehende Druckdaten
überführt, womit die in Fig. 6 dargestellte
Interruptroutine beendet ist. Falls jedoch in Schritt 204
der Taktgeber für den Beschleunigungsstatus nicht auf 0
steht, das heißt, falls die betreffende Zeitdauer in die
vorbestimmte Zeitdauer nach Erfassung des
Beschleunigungszustandes des Motors fällt, geht das
Programm nach Schritt 208 über. In Schritt 208 ermittelt
das Programm weiter, ob die Druckdaten die eingestellten
Werte (1) bis (3) durchlaufen, und es erfaßt bei jeder
Ermittlung die Anzahl n der Durchgänge der eingestellten
Werte. In Schritt 209 berechnet das Programm die
nichtsynchrone Kraftstoffeinspritzmenge, die der Anzahl der
in Schritt 208 erfaßten Durchgänge n entspricht, und zwar
mit Hilfe der Gleichung: QH × n = Q′. Anschließend geht
das Programm nach Schritt 210 weiter.
Bei jedem Ansteigen des Kurbelwinkelsignals S₁ des
Kurbelwinkelsensors 25 wird auch das
Kurbelwinkelunterbrechungssignal erzeugt, woraufhin das
Programm die Kurbelwinkelsignalinterruptroutine gemäß Fig.
7 abwickelt. In Schritt 301 wird der Meßwert der Periode T
des Kurbelwinkelsignals S₁ im RAM 33C gespeichert. Die
Messung der Periode T wird beispielsweise durch einen
Softwarezeitgeber oder einen Hardwarezeitgeber im Mikrocomputer
33 durchgeführt. In Schritt 302 addiert das Programm den
Wert 1 der Anzahl der Auftritte M des Kurbelwinkelsignals
S₁ hinzu, wodurch die Anzahl der Auftritte M erneuert
wird. In Schritt 303 ermittelt das Programm, ob die Anzahl
der Auftritte M des Kurbelwinkelsignals den Wert 3 besitzt.
Falls die Anzahl unter 3 liegt, wird sie im RAM 33C
abgespeichert, woraufhin die Reihe der Behandlungsschritte
beendet ist. Wenn die Auftrittsanzahl M den Wert 3 besitzt,
wird in Schritt 304 die Anzahl der Auftritte M auf 0
gebracht. In Schritt 305 wird der Summenwert der Druckdaten
des SUM durch die Summierungszahl N geteilt und so der
Durchschnittswert der Druckdaten PBA innerhalb einer
einzelnen Periode der Kraftstoffeinspritzung erhalten und
im RAM 33C abgespeichert. Der Durchschnittswert der
Druckdaten PBA zeigt den Durchschnittswert des
Ansaugleitungsdruckes während der einzelnen Periode der
Kraftstoffeinspritzung an. In Schritt 306 werden der
Summenwert der Druckdaten 3 und die Summierungszahl auf 0
gelöscht. In Schritt 307 wird ermittelt, ob der
Druckdatenwert PBin, der genau vor der laufenden
Kraftstoffeinspritzung erhalten wurde, das heißt,
unmittelbar vor dem Ansteigen des Impulses, bei dem
das Kurbelwinkelsignal S₁ synchron mit der
Kraftstoffeinspritzung verläuft, dem ersten vorbestimmten
Wert P₁ entspricht oder größer als dieser ist, wobei
dieser Wert mit dem ersten vorbestimmten Druck
übereinstimmt. Falls PBin unter dem Wert P₁ liegt, geht
das Programm nach Schritt 308 über. Falls PBin dem Wert
P₁ entspricht oder größer als dieser ist, geht das
Programm nach Schritt 309. In Schritt 308 wird ermittelt,
ob die Abweichung ΔPBi zwischen dem Druckdatenwert
PBin und dem Druckdatenwert PBio, der kurz vor der
vorhergehenden Kraftstoffeinspritzung erhalten wurde, das
heißt, kurz vor dem Ansteigen des vorhergehenden Impulses,
bei dem das Kurbelwinkelsignal S₁ synchron mit der
Kraftstoffeinspritzung verläuft, dem zweiten vorbestimmten
Wert P₂ entspricht oder größer als dieser ist, wobei der
Wert dem zweiten vorbestimmten Druck entspricht. Falls
PBi dem Wert P₂ entspricht oder größer als dieser ist,
geht das Programm nach Schritt 310. Falls ΔPBi unter
dem Wert P₂ liegt, geht das Programm nach Schritt 311
über. Andererseits wird in Schritt 309 ermittelt, ob die
Abweichung ΔPBi = ΔPBin - PBio, die in gleicher
Weise wie die Abweichung in Schritt 308 erhalten wurde, dem
dritten vorbestimmten Wert P₃ (P₃ < P₂) entspricht
oder größer als dieser ist, wobei der Wert P₃ dem dritten
vorbestimmten Druck entspricht. Falls ΔPBi dem Wert P₃
entspricht oder größer als dieser ist, geht das Programm
nach Schritt 310 weiter. Falls ΔPBi unter P₃ liegt,
geht das Programm nach Schritt 311. In Schritt 310 wird
eine neue, vergrößerte Kraftstoffmenge QA durch
Multiplikation der Abweichung ΔPBi mit einer Konstanten
berechnet; und das Berechnungsergebnis wird mit der
vergrößerten Kraftstoffmenge QA verglichen, die bereits
im RAM 33C gespeichert ist. Dann wird der größere Wert im
RAM 33C abgelegt. Andererseits zieht das Programm in
Schritt 311 einen vorbestimmten Wert α, der aus dem RAM
33C ausgelesen wird, von der vergrößerten Kraftstoffmenge
QA ab. Wird der berechnete Wert negativ, wird der Wert
auf 0 gekürzt. Auf diese Weise wird QA durch Substraktion
der vergrößerten Kraftstoffmenge QA erneuert bzw.
ausgewechselt. Nach den Schritten 310 oder 311 geht das
Programm nach Schritt 312 und stellt fest, ob die
vergrößerte Kraftstoffmenge QA den Wert 0 besitzt,
woraufhin QA im RAM 33C gespeichert wird. Falls QA
0 ist, bestimmt das Programm, daß sich der Motor
nicht in der Transientstatuskorrekturperiode befindet und
geht nach Schritt 313 über. Falls QA nicht den Wert 0
besitzt, konstatiert das Programm, daß sich der Motor in
der Transientstatuskorrekturperiode befindet und geht nach
Schritt 314. In Schritt 313 werden der Korrekturkoeffizient
KA, der Volumenwirkungsgrad ηv (Ne, PBA) und der
Durchschnittswert der Druckdaten PBA aus dem RAM 33C
ausgelesen, während der dem
Kraftstoffaustauschkoeffizienten entsprechende Druck
aus dem ROM 33B gelesen wird. Dann wird die
Basiskraftstoffmenge QB durch folgende Berechnung
ermittelt:
QB = KQ × KA × ηv (Ne, PBA) × PBA.
Andererseits berechnet das Programm in Schritt 314, ähnlich
wie in Schritt 313, die Basiskraftstoffmenge unter
Benutzung der Druckdaten PBin gemäß der Formel:
QB = KQ × KA × ηv (Ne, PBin) × PBin.
Nach den Schritten 313 oder 314 geht das Programm nach Schritt 315
weiter, in welchem die Versorgungskraftstoffmenge Q durch
Addieren der erhöhten Kraftstoffmenge QA zur
Basiskraftstoffmenge QB berechnet wird. In Schritt 316
werden aus dem ROM 33B die Kraftstoffmenge, entsprechend
dem Arbeitstaktdauer-Austauschkoeffizienten KINJ der
Einspritzvorrichtung 20, und die Totzeit TD ausgelesen;
und es wird die Arbeitstaktdauer PW der
Einspritzvorrichtung als Kraftstoffeinspritzmenge anhand
der Formel:
PS = Q × KINJ + TD
berechnet. In Schritt
317 stellt das Programm die Arbeitstaktdauer PW der
Einspritzvorrichtung im Taktgeber 33D ein und steuert den
Taktgeber 33D während dieser Periode PW. Während des
Betriebes des Taktgebers 33D wird das Steuerimpulssignal
S₂ der Einspritzvorrichtung über die Treiberschaltung 36
an die Einspritzvorrichtung 20 angelegt und Kraftstoff
durch Einspritzung von der Einspritzvorrichtung 20 in
den Motor gebracht. In Schritt 318 wird der Wert PBio
durch Auswechseln des Druckwertes PBin, der kurz vor der
Kraftstoffeinspritzung erhalten wurde, gegen einen
Druckdatenwert PBio ersetzt, der kurz vor der
vorhergehenden Kraftstoffeinspritzung erhalten wurde. Damit
ist die Interruptbehandlung gemäß Fig. 7 beendet.
Weiter wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung, beispielsweise in der Nähe der maximalen
Umdrehungszahl, ein
Gesamtwelligkeitsunterdrückungsverhältnis durch Kombinieren
des Welligkeitsunterdrückungsverhältnisses bei der
Mittelwertsbildung der Druckdaten im Verlaufe der
Mittelwertsbildungsprogrammbehandlung, während einer
einzelnen Periode der Kraftstoffeinspritzung, mit dem
Mittelwertsunterdrückungsverhältnis des Analogfilterkreises
34 erhalten. Das Welligkeitsunterdrückungsverhältnis des
Analogfilterkreises 34 ist so gewählt, daß die für die
Bestimmung der Zunahme oder der Abnahme der Signale
erforderliche Ansprechempfindlichkeit erzielt wird, wodurch
die Welligkeit auf ein Maß herabgedrückt wird, das keine
falsche Bestimmung zuläßt. Durch geeignete Wahl, sowohl der
Dämpfungseigenschaft des Analogfilterkreises 34, als auch
der Taktperiode tAD der A/D-Umsetzung wird das
Gesamtwelligkeitsunterdrückungsverhältnis unter einen
vorbestimmten Wert gebracht, so daß der Einfluß der
Welligkeit, welche mit der Versorgungskraftstoffmenge Q
einhergeht, ausreichend verringert werden kann. Weiter kann
das Zündimpulssignal der Primärseite der Zündspule 22 als
Kurbelwinkelsignal benutzt werden. Bei der vorliegenden
Erfindung wird davon ausgegangen, daß das Zündimpulssignal
bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel erzeugt wird.
Wie oben erwähnt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der
Transientstatus des Motors durch Vergleichen des
Änderungsbetrages der Druckdaten des Ansaugleitungsdruckes
mit einem Schwellenwert zwecks Ermittlung des
Transientstatus des Motors erfaßt, wobei der Schwellenwert
entsprechend dem Ladezustand des Motors gewählt wird.
Weiter erfolgt die praktische Umsetzung der Erfindung in
der Weise, daß auf der Basis der erwähnen Erfassung der
Druckdaten die erforderliche Korrekturkraftstoffmenge für
den Transientstatus berechnet werden. Daher kann der
Schwellwert des Transientstatus im Schwachlastbereich
kleiner als im Schwerlastbereich ausfallen, wodurch die
Erfassung der Beschleunigung aus dem Schwachlastbereich,
die beim praktischen Fahren häufig vorkommt, schneller
erfolgt. Da weiter die Kraftstoffeinspritzung in
asynchrone Weise auf der Basis der Änderung der
Druckdaten erfolgt, kann im Anfangsstadium der
Beschleunigung des Motors das Luft-Kraftstoffverhältnis im
Transientzustand über den gesamten Fahrbereich stabilisiert
werden, wodurch die Fahrleistung verbessert wird. Da ferner
ein Drosselöffnungsgradsensor für das Verfahren nicht benötigt wird, kann ein
entsprechendes Kraftstoffsteuergerät für den Motor äußerst kostengünstig
hergestellt werden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Steuern von asynchroner Kraftstoffzufuhr für
eine Brennkraftmaschine, mit den Schritten:
- a) Berechnen (202, 203, 305) eines Durchschnittswertes eines Ansaugdruckes (PBA) aus einer Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgend erfaßten Ansaugdruckwerten;
- b) Erfassen (205) ob sich die Brennkraftmaschine in einer Beschleunigungsphase befindet, aus dem Vergleich der Differenz zwischen einem erfaßten Ansaugdruckwert (PBin) und dem Durchschnittswert des Ansaugdruckes (PBA) mit einem Schwellwert (D1);
- c) asynchron Einspritzen einer Kraftstoffmenge (QH), wenn die Differenz größer als der Schwellwert (D1) wird;
gekennzeichnet durch die folgenden
Schritte:
- d) Vorsehen von Vergleichsdruckpegelwerten (n=1, 2, 3);
- e) während eines vorgegebenen Zeitintervalls (204, 206) nach Erfassen, daß sich die Brennkraftmaschine in einer Beschleunigungsphase befindet, Erfassen, ob die Differenz zwischen dem erfaßten Ansaugdruckwert (PBin) und dem Durchschnittswert des Ansaugdruckes (PBA) einen der Vergleichsdruckpegelwerte (n=1, 2, 3) überschreitet; und
- f) wenn die Differenz zwischen dem erfaßten Ansaugdruckwert (PBin) und dem Durchschnittswert des Ansaugdruckes (PBA) einen der Vergleichsdruckpegelwerte (n=1, 2, 3) überschreitet, asynchron Einspritzen von zusätzlichem Kraftstoff (QA × n).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- g) die Menge (QH×n) des zusätzlich asynchron eingespritzten Kraftstoffes der Anzahl (n) der überschrittenen Vergleichsdruckpegelwerte entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
- h) erfaßt wird, daß sich die Brennkraftmaschine in einer Beschleunigungsphase befindet, wenn die Differenz zwischen dem erfaßten Ansaugdruckwert (PBin) und dem Durchschnittswert des Ansaugdruckes (PBA) den Schwellwert (D1) einschließlich eines Hysteresewertes übersteigt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
- i) wenn eine Einspritzvorrichtung der Brennkraftmaschine Kraftstoff einspritzt, die asynchron einzuspritzende Kraftstoffmenge nicht eingespritzt wird, und
- j) nach Beendigung der Einspritzung eine während der Einspritzung kumulierte asynchrone Kraftstoffmenge (Q) eingespritzt wird.
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