DE4215581A1 - System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung einer magnetventil­ gesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Ein solches System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung ist zum Beispiel aus der DE-OS 40 04 110 bekannt. Dort wird ein System zur Steuerung einer magnetventilge­ steuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung insbesondere für eine Diesel­ brennkraftmaschine beschrieben. Bei dieser Einrichtung werden in Ab­ hängigkeit von der Drehzahl und der Last Steuersignale zur Bestim­ mung der Kraftstoffmenge vorgegeben. Bei solchen Systemen ist es notwendig, daß die Drehzahl möglichst präzise erfaßt wird.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung der eingangs genannten Art eine möglichst präzise Erfassung der Drehzahl zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen System ist eine wesentlich präzisere Er­ fassung der Drehzahl, die zur Berechnung der Ansteuersignale heran­ gezogen wird, möglich.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schemati­ sche Darstellung des Systems zur Steuerung einer Kraftstoffzumeßein­ richtung, Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeits­ weise des erfindungsgemäßen Systems sowie Fig. 3 den Verlauf der momentanen Drehzahl über drei Zumessungen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Es sind Systeme zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraft­ stoffzumeßeinrichtung bekannt. Bei diesen Systemen werden wenigstens abhängig von der Last und der Drehzahl Ansteuersignale für das Magnetventil vorgegeben.

Ein solches System ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Eine Magnetventilendstufe 40 erhält Signale von einer elektronischen Steuereinheit 30. Die elektronische Steuereinheit 30 besteht im we­ sentlichen aus einem Zumeßrechner 120, Kennfeldern K1, K2 und einem Rechner 110. Zum Zumeßrechner 120 gelangt ein Signal eines Drehzahl­ sensors 125, der die Momentandrehzahl N der Nockenwelle erfaßt. Des­ weiteren werden dem Zumeßrechner 120 Signale, die den gewünschten Förderwinkel WD und den gewünschten Förderbeginn WB angeben, zuge­ leitet. Diese Signale entstammen je einem Kennfeld K1, K2. Als Ein­ gangsgröße für die Kennfelder K1 und K2 dienen die mittlere Drehzahl NM und die gewünschte Kraftstoffmenge Q. Die gewünschte Kraftstoff­ menge Q entstammt einem Rechner 110, der die gewünschte Kraftstoff­ menge Q abhängig von verschiedenen Eingangsgrößen berechnet. Hierzu erhält der Rechner 110 Signale von verschiedenen Sensoren 80 zuge­ leitet.

Ausgehend von den von den Sensoren 80 erfaßten Größen, wie mittlere Drehzahl NM, Temperatur T, Fahrpedalstellung FP und weiteren Be­ triebskenngrößen berechnet der Rechner 110 die gewünschte Einspritz­ menge Q. Abhängig von dieser Einspritzmenge Q und der mittleren Drehzahl NM wird aus dem Kennfeld K1 der Förderwinkel WD ausgelesen. Der Förderwinkel WD bestimmt unmittelbar die einzuspritzende Kraft­ stoffmenge. Dies ist der Winkel, der von der Nockenwelle durchlaufen wird, während die Kraftstoffpumpe fördert.

Aus dem zweiten Kennfeld K2 wird abhängig von der Einspritzmenge Q und der mittleren Drehzahl NM der Förderbeginn WB ausgelesen. Dies ist der Winkel, bei dem die Einspritzung beginnen soll.

Die mittlere Drehzahl NM kann von unterschiedlichen Sensoren abge­ leitet werden. In der Regel ist dies ein Sensor, der Impulse eines Impulsrades auf der Kurbelwelle bzw. auf der Nockenwelle erfaßt. Bei herkömmlichen Systemen wird die Drehzahl über einen größeren Winkel­ bereich bzw. über mehrere Umdrehungen der Nockenwelle gemittelt.

Im Rahmen der Applikation werden diese Kennfelder auf einer Prüfein­ richtung ausgemessen. Hierzu wird die Pumpe von einem Elektromotor mit konstanter Drehzahl angetrieben und die dabei eingespritzte Kraftstoffmenge erfaßt.

Wird die Pumpe direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben, so schwankt die Drehzahl sehr stark. Dieser Drehzahlverlauf ist in Fig. 3 dargestellt. Die Zumessung erfolgt dabei kurz vor dem Minimum des Drehzahlverlaufs. Die Drehzahl, die sich durch Auswerten der be­ kannten Drehzahlsensoren ergibt, ist üblicherweise größer, als die Drehzahl während der Zumessung. Da das Kennfeld mit konstanter Dreh­ zahl appliziert wurde, sollte die Drehzahl die zum Auslesen der Kennfeldwerte verwendet wird, der bei der Applikation verwendeten Drehzahl entsprechen. Ist dies nicht der Fall, so ergeben sich er­ hebliche Abweichungen von der gewünschten einzuspritzenden Menge.

Der Zumeßrechner 120 setzt die Winkelsignale WD, WB mit Hilfe der momentanen Drehzahl N in Zeitgrößen um. Diese Zeitgrößen bestimmen zu welchem Zeitpunkt das Magnetventil mit Spannung beaufschlagt wird. Der Zumeßrechner legt also die Zeitpunkte fest, bei denen sich die am Magnetventil anliegende Spannung ändert. Diese Werte gelangen zu der Endstufe 40, die sie in ein Ansteuersignal für das Magnetven­ til umsetzt.

Um die oben beschriebenen Nachteile der ungenauen Kraftstoffzumes­ sung zu kompensieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der aktuelle Drehzahlwert während des Zumeßintervalls zur Kennfeldbe­ rechnung verwendet wird. Da dieses Signal bei der Kennfeldberechnung noch nicht vorliegt, wird der entsprechende Wert der vorherigen Zu­ messung benutzt.

Um ein gutes dynamisches Verhalten zu erzielen, müssen Beschleuni­ gungen und Verzögerungen berücksichtigt werden. Dies erfolgt da­ durch, daß ein Drehzahlgradient DN ermittelt wird, mit dem der Drehzahlwert NZM-1 der vorhergehenden Zumessung korrigiert wird. Der Drehzahlgradient DN ist ein Maß für die Änderung der Drehzahl wäh­ rend eines Verbrennungszyklusses.

Im folgenden soll anhand der Fig. 2 beschrieben werden, wie die zur Kennfeldberechnung benötigte Drehzahl NM bestimmt wird. In einem er­ sten Schritt 200 wird der Drehzahlwert NIM-1 eines bestimmten Inkre­ mentes in einer definierten Lage der Kurbelwelle bzw. der Nocken­ welle erfaßt. Anschließend wird der Drehzahlwert NZM-1 während der Zumessung im Schritt 210 erfaßt. Hierzu wird ein Signal das den Zeitpunkt des genauen Einspritzbeginns und des genauen Einspritzen­ des angibt, erfaßt. Hierzu können Sensorsignale erfaßt werden, die die Stellung des Magnetventils oder eines Einspritzventils angeben. Es ist aber auch möglich, daß ausgehend von dem durch das Magnetven­ til fließenden Strom, bzw. von dem an dem Magnetventil anliegenden Spannung die Zeitpunkte erkannt werden, bei denen das Magnetventil öffnet oder schließt. Diese Signale sind ein Maß für den tatsächli­ chen Förderbegin bzw Einspritzbeginn und für das Förderende bzw Ein­ spritzende. Mittels einer Interpolation bzw. mittels einer Extrapo­ lation wird die jeweilige Winkellage sehr präzise berechnet. Ausge­ hend von der Winkelstellung bei Beginn und Ende der Einspritzung und der Einspritzdauer ergibt sich dann der Drehzahlwert während der Zu­ messung. Dieser Drehzahlwert entspricht einer über das Zumeßinter­ vall gemittelten Drehzahl.

Im Schritt 220 wird dann der Drehzahlwert NIM bei der gleichen de­ finierten Lage der Kurbelwelle, wie bei der vorhergehenden Zumes­ sung, erfaßt. Anschließend wird ausgehend von dem für die Zumessung M-1 erfaßten Drehzahlwert NIM-1 und dem im Zumeßzyklus M erfaßten Drehzahlwert NIM der Drehzahlgradient DN berechnet (230). Im ein­ fachsten Fall wird hier lediglich die Differenz der beiden Drehzahl­ werte bestimmt. Der Drehzahlgradient DN wird also ausgehend von zwei Drehzahlwerten NIM-1 und NIM über zwei Inkremente erfaßt. Diese bei­ den Inkremente haben die gleiche Phasenlage bei zwei aufeinanderfol­ genden Zumessungen. Die letzte dieser beiden Zumessungen ist dabei die Zumessung deren Ansteuersignale berechnet werden. Die Inkremente mit definierter Phasenlage besitzen bei einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern einen Abstand von 90° und bei einer Brennkraftmaschi­ ne mit sechs Zylindern einen Abstand von 60°. Allgemein gilt, daß diese Inkremente bei einer Brennkraftmaschine mit z Zylindern 360°/z auseinander liegen.

Im Schritt 240 wird dann der Drehzahlwert NZM, der zur Kennfeldbe­ rechnung benötigt wird, ausgehend von dem Drehzahlwert NZM-1 während der Zumessung bei dem vorherigen Zumeßzyklus M-1 sowie dem Drehzahl­ gradient DN berechnet.

In Fig. 3 ist nun der Drehzahlverlauf für drei Verbrennungszyklen aufgetragen. Es ist vorgesehen, daß auf der Kurbelwelle und/oder auf der Nockenwelle ein Inkrementrad angebracht ist. Dieses Inkrementrad weist mehrere Markierungen auf. Die Markierungen sind vorzugsweise in einem Abstand von ca 3° angeordnet. Ein Sensor erfaßt diese Mar­ kierungen und liefert in vorgegebenen Abständen Impulse, die mit den kleinen senkrechten Strichen markiert sind. Diese Abstände werden üblicherweise als Inkremente bezeichnet.

Zur Berechnung der Drehzahl NM werden die Drehzahlen über einzelne Inkremente ausgewertet. Die Inkremente eines Verbrennungszyklus wer­ den mit dem Index I und die einzelnen Verbrennungszyklen werden mit dem Index M bezeichnet. Mit dem Index I ist dasjenige Inkrement be­ zeichnet, bei dem jeweils die Drehzahl NIM mit definierter Phasenla­ ge erfaßt wird. Mit dem Index M ist der Verbrennungszyklus bezeich­ net, für den die Ansteuersignale für das Magnetventil zu berechnen sind. Zur Berechnung des Drehzahlgradienten werden daher die Dreh­ zahlen N_IM-1 sowie N_IM ausgewertet.

Weiterhin sind mit längeren senkrechten Strichen die Zumeßintervalle angegeben. Zu beachten ist, daß der Beginn und das Ende der jeweili­ gen Zumessung nicht unbedingt mit den Inkrementen übereinstimmen muß. Zur Erfassung des Drehzahlwertes über eine Zumessung NZM bzw. NZM-1 wird wie bereits beschrieben der Abstand zwischen Beginn und Ende der Zumessung ausgewertet.

Um eine weitere Verbesserung des Drehzahlsignals zu erhalten, ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zur Berechnung des Drehzahlgradienten gefiltet wird. Hierzu wird nicht nur der Drehzahlwert NIM über ein Inkrement erfaßt, sondern es werden die Drehzahlwerte NIM über mehrere Inkremente gemittelt. Dies läßt sich zum Beispiel dadurch realisieren, daß im Schritt 220 Drehzahlwerte über mehrere Inkremente erfaßt werden. Dies bedeutet, es werden die Drehzahlwerte NIM, N(I-1)M, N(I-2)M, . . . . erfaßt und aufsummiert und hieraus der Mittelwert gebildet.

Vorzugsweise erfolgt die Berechnung der Drehzahlwerte für jeden Zylinder getrennt.

Claims (9)

1. System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzu­ meßeinrichtung insbesondere für eine Dieselbrennkraftmaschine, wobei in Abhängigkeit von Drehzahl (NM) und Last (Q) ein Ansteuersignal vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehzahl (NM) der Drehzahlwert (NZM-1)) während der vorhergehenden Zumessung verwendet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Bestimmung der Ansteuersignale ausgehend von wenigstens der Drehzahl (NM) und der Last (Q) ein Förderwinkel vorgebbar ist, der die Ein­ spritzdauer festlegt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlwert (NZM-1) während der vorhergehenden Zumessung ausgehend von den Zeitpunkten des Ansteuerbeginns und des Ansteuerendes sowie den entsprechenden interpolierten Winkelgrößen vorgebbar ist.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlwert (NZM-1) während der vorhergehenden Zumessung ausgehend von den Zeitpunkten des Einspritzbeginns und des Einspritzendes so­ wie den entsprechenden interpolierten Winkelgrößen vorgebbar ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehzahlwert (NZM-1) während der vorhergehenden Zumessung mittels eines Drehzahlgradienten (DN) korrigiert wird.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl­ gradient (DN) ausgehend von zwei Drehzahlwerten (NIM, NIM-1) über zwei Inkremente vorgebbar ist, wobei die beiden Inkremente die glei­ che Phasenlage bei zwei aufeinanderfolgender Zumessungen aufweisen.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Inkre­ mente bei einer Brennkraftmaschine mit z Zylindern 360°/z auseinan­ der liegen.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehzahlwerte (NIM) über mehrere Inkremente ge­ mittelt werden.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswertung zylinderspezifisch erfolgt.