DE4243449A1 - Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuersystem für die Kraft­ stoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Steuersystem ist aus der DE 41 15 211 A1 bekannt. Dort wird ein Lastsignal mit einem Signal zur Übergangskompensation addi­ tiv überlagert und aus dem Summensignal wird ein Einspritzsignal zur Steuerung eines Einspritzventils ermittelt. Das Signal zur Übergangs­ kompensation wird mit Hilfe eines Kennfeldes für die Wandfilm-Menge und verschiedener, z. T. adaptiver Korrekturfaktoren ermittelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektronischen Steuersystem der eingangs genannten Art eine optimale Kraftstoffzu­ messung sicherzustellen. Insbesondere soll bei nicht stationären Be­ triebsbedingungen eine im Hinblick auf die Abgasemission möglichst optimale Übergangskompensation der Kraftstoffmenge durchgeführt wer­ den.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie eine optimale Kraftstoffzumes­ sung bei einer Brennkraftmaschine ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß ein Signal te für eine Grundeinspritzmenge mit einem Signal tUK zur Übergangskompensation bei nicht stationären Betriebs­ bedingungen beaufschlagt wird. Das Signal tUK zur Übergangskompensa­ tion wird in Abhängigkeit von der Laständerung dL bzw. dLα der Brennkraftmaschine ermittelt. Weiterhin werden adaptive Korrekturfak­ toren bereitgestellt, mit denen das Signal tUK zur Übergangskompensa­ tion beaufschlagbar ist, wobei einem jeden adaptiven Korrekturfaktor ein Zeitintervall zugeordnet wird. Die adaptiven Korrekturfaktoren sind mittels eines Anpassungsverfahrens in Abhängigkeit von der Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses änderbar. Im Rahmen des Anpassungsverfahrens wird jeweils die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Zeitintervall herangezogen, das dem zu ändernden Korrekturfaktor zugeordnet ist. Durch die adaptiven Korrekturfaktoren wird eine über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine gleichbleibend gute Übergangskompensation sichergestellt. Die Übergangskompensation paßt sich automatisch an beispielsweise verschleißbedingte Änderungen an. Außerdem verringert sich der Applikationsaufwand erheblich.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß das Anpassungsverfahren gestartet wird, wenn der Absolutbetrag des Signals tUK zur Übergangskompensa­ tion einen Schwellwert tUK0 überschreitet, da dadurch Fehlanpassungen durch kleine, zufällige Schwankungen vermieden werden können. Nach dem Start des Anpassungsverfahrens wird zunächst eine Zeit t0 abge­ wartet, bevor die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis­ ses zur Änderung der adaptiven Korrekturfaktoren ausgewertet wird. Dabei wird jeweils nur derjenige adaptive Korrekturfaktor geändert, in dessen zugeordneten Zeitintervall die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses am größten ist. Die Änderung des adaptiven Korrekturfaktors hängt vom Wert der größten Soll-Ist-Abwei­ chung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ab.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für Beschleunigung und für Verzögerung der Brennkraftmaschine unterschiedliche Korrekturfaktoren bereitgestellt werden und somit beide Fälle optimal berücksichtigt werden können.

Das Signal tUK zur Übergangskompensation setzt sich aus 3 Anteilen zusammen, wobei der 1. Anteil von der Änderung dLα eines aus Dros­ selklappenwinkel α und Drehzahl n der Brennkraftmaschine gebildeten Lastsignals Lα abhängt und der 2. und 3. Anteil von der Änderung dL eines weiteren Lastsignals L der Brennkraftmaschine abhängen. Dies hat den Vorteil, daß sowohl das sehr schnell reagierende Lastsignal Lα als auch das sehr präzise Lastsignal L berücksichtigt werden. Bei der Ermittlung der 3 Anteile werden jeweils die Signale für die Last­ änderung dLα bzw. dL mit einem Summationsmittel aufsummiert und an­ schließend mit je einem adaptiven Korrekturfaktor beaufschlagt. Dabei wird das Summationsmittel bei Beschleunigung und bei Verzögerung über unterschiedliche Pfade entleert, d. h. auch hier können beide Fälle optimal berücksichtigt werden.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung eines elektronischen Steuersystems für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems,

Fig. 3 den internen Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Blöcke 216, 218 bzw. 220, mit denen die Anteile am Signal tUK zur Übergangskom­ pensation ermittelt werden,

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf des Lastsignals L (Diagramm a, oben), des Signals tUK zur Übergangskompensation (Diagramm b, Mitte) und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (Diagramm c, unten) jeweils für den Fall einer Beschleunigung,

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Anpassungsverfahrens zur Änderung der adaptiven Korrekturfaktoren für die Übergangskompensation und

Fig. 6 eine Aufgliederung des Schritts 520 der Fig. 5 in Einzel­ schritte.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Beim erfindungsgemäßen Steuersystem wird ein Grundeinspritzsignal te unter anderem mit einem Signal tUK zur Übergangskompensation beauf­ schlagt um ein Einspritzsignal ti zu ermitteln. Das Signal tUK zur Übergangskompensation setzt sich aus 3 Anteilen zusammen. Der 1. An­ teil hängt hauptsächlich vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine kurz nach Beginn des nicht stationären Betriebs, d. h. des Übergangs zwischen verschiedenen Lastzuständen, ab. Der 2. und in einem noch stärkeren Maß der 3. Anteil werden von Betriebszuständen in größeren zeitlichen Abständen zum Beginn des nicht stationären Betriebs beein­ flußt.

Diese zeitliche Abstufung wird einerseits durch Entleerung der zur Ermittlung der 3 Anteile eingesetzten Summenspeicher über unter­ schiedliche Zeitkonstanten erreicht. Andererseits werden die adaptiven Korrekturfaktoren, mit denen die 3 Anteile vor ihrer Über­ lagerung beaufschlagt werden, ausgehend von den Betriebsbedingungen in unterschiedlichen Zeitintervallen nach Beginn des nicht stationä­ ren Betriebs angepaßt.

Die Ermittlung des Einspritzsignals ti ist auf den Arbeitstakt der Brennkraftmaschine abgestimmt. Es wird im folgenden vorausgesetzt, daß diese Abstimmung, wenn nötig, bei den einzelnen Funktionsblöcken des erfindungsgemäßen Steuersystems beachtet wird, d. h. beispielswei­ se, daß die Korrektursignale jeweils zum richtigen Zeitpunkt vorlie­ gen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 100 und wesentliche Komponenten zur Steuerung der Kraftstoffzumessung. Über einen Ansaug­ trakt 102 wird der Brennkraftmaschine 100 Luft/Kraftstoff-Gemisch zu­ geführt und die Abgase werden in einen Abgaskanal 104 abgegeben. Im Ansaugtrakt 102 sind - in Richtung der angesaugten Luft gesehen - ein Luftmengenmesser oder Luftmassenmesser 106, beispielsweise ein Heiß­ film-Luftmassenmesser, ein Temperaturfühler 108 zur Erfassung der An­ sauglufttemperatur, eine Drosselklappe 110 mit einem Sensor 111 zur Erfassung des Öffnungswinkels α der Drosselklappe 110, ein Drucksen­ sor 112 und eine oder mehrere Einspritzdüsen 114 angebracht. Im Ab­ gaskanal 104 ist eine Sauerstoffsonde 116 angebracht. An der Brenn­ kraftmaschine 100 sind ein Drehzahlsensor 118 und ein Sensor 119 zur Erfassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100 angebracht. Wei­ terhin besitzt die Brennkraftmaschine 100 zur Zündung des Luft/Kraft­ stoff-Gemisches in den Zylindern beispielsweise vier Zündkerzen 120.

Die Ausgangssignale der beschriebenen Sensoren werden einem zentralen Steuergerät 122 übermittelt. Im einzelnen handelt es sich dabei um folgende Signale: Ein Signal L des Luftmassenmessers 106, ein Signal T des Temperatursensors 108 zur Erfassung der Ansaugluft­ temperatur, ein Signal α des Sensors 111 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 110, ein Signal p des Drucksensors 112, ein Signal λ des Sauerstoffsensors 116, ein Signal n des Dreh­ zahlsensors 118 und ein Signal TMot des Sensors 119 zur Erfassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100. Das Steuergerät 122 wertet die Sensorsignale aus und steuert die Einspritzdüse bzw. Einspritzdüsen 114 und die Zündkerzen 120 an. Das erfindungsgemäße Steuersystem für die Kraftstoffzumessung ist im Steuergerät 122 realisiert.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems für die Kraftstoffzumessung. In einen Block 200 zur Ermittlung eines Grundeinspritzsignals te wird ein Lastsignal L eingespeist. Der Aus­ gang des Blocks 200 ist mit dem ersten Eingang eines Verknüpfungs­ punktes 202 verbunden. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 202 liegt ein Signal tUK zur Übergangskompensation an. Der Ausgang des Verknüpfungspunktes 202 ist mit dem ersten Eingang eines Ver­ knüpfungspunktes 204 verbunden. Der zweite Eingang des Verknüpfungs­ punktes 204 wird mit dem Ausgangssignal einer Spannungskorrekturstufe 206 beaufschlagt. Das Ausgangssignal ti des Verknüpfungspunktes 204 wird in den Eingang einer Endstufe 208 eingespeist. Mit der Endstufe 208 wird das Einspritzventil 114 angesteuert.

Der zweite Eingang des Verknüpfungspunktes 202, an dem das Signal tUK anliegt, ist mit dem Ausgang eines Verknüpfungspunktes 210 verbunden. Der erste Eingang des Verknüpfungspunktes 210 ist mit dem Ausgang ei­ ner Temperaturkorrekturstufe 212 verbunden, an deren Eingang das Signal TMot für die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 anliegt. Der zweiter Eingang des Verknüpfungspunktes 210 wird mit dem Aus­ gangssignal eines Verknüpfungspunktes 214 beaufschlagt. Der Ver­ knüpfungspunkt 214 besitzt drei Eingänge. Der erste Eingang ist mit dem Ausgang eines Blocks 216 verbunden, der zweite Eingang mit dem Ausgang eines Blocks 218 und der dritte Eingang mit dem Ausgang eines Blocks 220. Die Eingänge der Blöcke 216 und 218 sind beide über einen Schalter 222 mit dem Ausgang eines Blocks 224 zur Ermittlung der Laständerung dL verbunden. Am Eingang des Blocks 224 liegt das Last­ signal L an. Der Eingang des Blocks 220 ist mit dem Ausgang eines Blocks 226 zur Ermittlung der Änderung dLα eines weiteren Last­ signals Lα verbunden. An den Eingängen des Blocks 226 liegen ein Signal α für den Drosselklappenwinkel und ein Signal n für die Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine 100 an. Das Lastsignal Lα wird innerhalb des Blocks 226 in Abhängigkeit von den Signalen α und n über ein Kennfeld ermittelt.

Dem in Fig. 2 dargestellten Steuersystem liegt folgendes Funktions­ prinzip zugrunde:

Das durch Block 200 ermittelte Grundeinspritzsignal te wird im Ver­ knüpfungspunkt 202 additiv mit einem Signal tUK zur Übergangskompen­ sation beaufschlagt, das mit Hilfe der Blöcke 210 bis 226 erzeugt wird. Anschließend erfolgt im Verknüpfungspunkt 204 eine additive Korrektur mit dem Ausgangssignal der Spannungskorrekturstufe 206, um die batteriespannungsabhängige Anzugsverzögerung des Einspritzventils 114 zu berücksichtigen. Das so erzeugte Einspritzsignal ti steuert über die Endstufe 208 das Einspritzventil 114.

Im einzelnen läßt sich die Funktionsweise des Steuersystems folgen­ dermaßen beschreiben:

Im Block 200 wird aus dem Lastsignal L ein Grundeinspritzsignal te ermittelt. Dies geschieht entweder mittels eines Rechenverfahrens oder durch Auslesen aus einer Kennlinie. Das Grundeinspritzsignal te wird anschließend zwei Korrekturen unterworfen und danach in eine Endstufe 208 eingespeist, von der ein Einspritzventil 114 angesteuert wird. Die erste Korrektur erfolgt im Verknüpfungspunkt 202. Dort wird dem Signal te ein Signal tUK additiv überlagert, um den besonderen Verhältnissen beim nicht stationären Betrieb der Brennkraftmaschine 100 (Beschleunigung, Verzögerung) Rechnung zu tragen. Durch diese Korrektur soll erreicht werden, daß auch während des nicht stationä­ ren Betriebs der Brennkraftmaschine 100 das Luft/Kraftstoff-Verhält­ nis möglichst stöchiometrisch ist, um die Schadstoffkonzentration in den Abgasen möglichst niedrig zu halten. Ohne die Korrektur würde bei Beschleunigung ein zu mageres Gemisch eingestellt werden und bei Ver­ zögerung ein zu fettes Gemisch, da sich ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs an der Wandung des Ansaugtraktes 102 niederschlägt und erst zeitverzögert zur Verbrennung gelangt. Bei Beschleunigung nimmt die Dicke des Wandfilms zu und der Kraftstoff, mit dem der Film auf­ gebaut wird, fehlt im Gemisch, d. h. es kommt zu einer Abmagerung. Bei einer Verzögerung dagegen - d. h. bei sich schließender Drossel­ klappe 110 - wird der Wandfilm abgebaut, so daß zusätzlicher Kraft­ stoff zur Verfügung steht. Folglich kommt es zu einer Anfettung des Gemisches.

Die hier geschilderten Wandfilmeffekte treten besonders deutlich bei kalter Brennkraftmaschine 100 auf, da dann besonders viel Kraftstoff an der kalten Wandung des Ansaugtrakts 102 kondensieren kann. Um die­ ser Abhängigkeit von der Temperatur TMot der Brennkraftmaschine 100 Rechnung zu tragen, wird das Signal tUK zur Übergangskompensation im Verknüpfungspunkt 210 mit einem temperaturabhängigen Faktor gewich­ tet. Dieser Faktor wird von der Temperaturkorrekturstufe 212 aus der Temperatur TMot der Brennkraftmaschine 100 ermittelt. Vor dieser temperaturabhängigen Korrektur wird das Signal tUK zur Übergangskom­ pensation im Verknüpfungspunkt 214 aus drei Anteilen additiv zusam­ mengesetzt.

Der 1. Anteil wird ausgehend von der Drehzahl n der Brennkraftmaschi­ ne 100 und dem Drosselklappenwinkel α ermittelt. Dazu wird im Block 226 aus einem Kennfeld, das über α und n aufgespannt ist, das Last­ signal Lα ausgelesen. Weiterhin wird jeweils die Differenz dLα zweier nacheinander ausgelesener Kennfeldwerte Lα gebildet und am Ausgang des Blocks 226 bereitgestellt. Aus dieser Differenz Lα er­ mittelt der Block 220 den 1. Anteil am Signal tUK zur Übergangskom­ pensation. Wie dies im einzelnen von statten geht, wird weiter unten anhand von Fig. 3 beschrieben.

Der 2. und der 3. Anteil am Signal zur Übergangskompensation werden ausgehend vom Lastsignal L durch die Blöcke 216 bis 224 ermittelt. Dazu wird das Lastsignal L zunächst in den Block 224 eingespeist, der die Differenz dL zweier aufeinanderfolgender Lastsignale bildet und an den Schalter 222 ausgibt. Der Schalter 222 ist normalerweise ge­ öffnet. Er wird nur geschlossen, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind. Die erste Bedingung ist dann erfüllt, wenn die Drehzahl n der Brenn­ kraftmaschine 100 kleiner als ein Grenzwert, beispielsweise 4500 Upm, ist. Die erste Bedingung ist nur aus Rechenzeitgründen erforderlich, da die Anzahl der pro Zeiteinheit durchzuführenden Berechnungen mit steigender Drehzahl zunimmt. Bei entsprechender Rechnerleistung kann die erste Bedingung auch entfallen. Die zweite Bedingung ist dann er­ füllt, wenn der absolute Betrag einer zylinderselektiven Lastsignal­ differenz größer ist als ein Schwellwert. Unter der zylinderselekti­ ven Lastsignaldifferenz ist die Differenz des Lastsignals L zu ver­ stehen, das während zweier aufeinanderfolgender Ansaughübe desselben Zylinders ermittelt wurde. Durch den Bezug auf denselben Zylinder bleiben Streuungen zwischen den Zylindern ohne Einfluß. Wenn die er­ ste und zweite Bedingung gleichzeitig erfüllt sind, wird der Schalter 222 geschlossen, damit die Blöcke 216 und 218 einen Anteil zum Signal tUK zur Übergangskompensation beisteuern können. Der interne Aufbau der Blöcke 216 und 218 wird weiter unten anhand von Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt den internen Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Blöcke 216, 218 bzw. 220. Der Eingang des Blocks 216 (bzw. 218 oder 220) ist mit dem ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 300 verbunden. Der Ausgang des Verknüpfungspunktes 300 ist mit dem Eingang eines Summa­ tionsspeichers 302 verbunden. Der Ausgang des Summationsspeichers 302 ist entweder über einen Schalter 304 (bei Block 220) oder direkt (bei den Blöcken 216 und 218) mit einem ersten Eingang eines Verknüpfungs­ punktes 306 verbunden. Der Schalter 304 ist normalerweise geschlos­ sen. Er ist nur dann geöffnet, wenn der Absolutbetrag des Ausgangs­ signals des Summationsspeichers 302 einen Schwellwert überschreitet und gleichzeitig die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 100 kleiner ist als ein Grenzwert, beispielsweise 4500 Upm. Vom Ausgang des Ver­ knüpfungspunktes 306 führt eine Verbindung zum Ausgang des Blocks 216 (bzw. 218 oder 220).

Der zweite Eingang des Verknüpfungspunktes 300 wird über einen Schal­ ter 308 entweder von einem Block 310 oder von einem Block 312 mit Signalen beaufschlagt. Die Eingänge der Blöcke 310 und 312 stehen miteinander und mit dem ersten Eingang des Verknüpfungspunktes 306 in Verbindung. Der zweite Eingang des Verknüpfungspunktes 306 wird über einen Schalter 314 entweder von einem Speicher 316 oder einem Spei­ cher 318 mit Signalen beaufschlagt. Der Schalter 314 wird zusammen mit dem Schalter 308 von einer Steuerstufe 320 gesteuert.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung erzeugt im Fall des Blocks 220 aus dem Eingangssignal dLα den 1. Anteil am Signal tUK zur Über­ gangskompensation, im Fall der Blöcke 218 bzw. 216 aus dem Eingangs­ signal dL den 2. bzw. 3. Anteil. Dazu wird das mittels des Summa­ tionsspeichers 302 aufsummierte Eingangssignal der Schaltung im Ver­ knüpfungspunkt 306 mit einem adaptiven Korrekturfaktor multipliziert. Je nach dem, ob die Steuerstufe 320 eine Beschleunigung oder eine Verzögerung der Brennkraftmaschine 100 erkennt, wird der adaptive Korrekturfaktor aus dem Speicher 316 oder 318 ausgelesen. Durch die Verwendung verschiedener adaptiver Korrekturfaktoren für den Fall der Beschleunigung und den Fall der Verzögerung wird eine sehr präzise Übergangskompensation ermöglicht. Prinzipiell kann für beide Fälle auch der gleiche Korrekturfaktor verwendet werden. Dann müssen aller­ dings Abstriche in der erreichbaren Genauigkeit hingenommen werden.

Wenn der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgang abgeschlossen ist, soll der Einfluß der Übergangskompensation auf das Einspritzsignal ti allmählich verschwinden. Deshalb wird der Summationsspeicher 302 je nach Stellung des Schalters 308 entweder über den Block 310 oder über den Block 312 fortwährend entleert. Dazu wird dem Eingang des Summa­ tionsspeichers 302 über den Verknüpfungspunkt 300 ein Bruchteil sei­ nes Ausgangssignals mit entgegengesetztem Vorzeichen zugeführt. Die Höhe des Bruchteils wird im Block 310 bzw. 312 festgelegt. Alternativ dazu kann von den Blöcken 310 und 312 auch jeweils ein konstanter Wert ausgegeben werden, der das gleiche Vorzeichen wie das Ausgangs­ signal des Summationsspeichers 302 besitzt.

Ähnlich wie bei den adaptiven Korrekturfaktoren wird auch bei der Rückführung des Ausgangssignals des Summationsspeichers 302 zum Ein­ gang zwischen Beschleunigung und Verzögerung der Brennkraftmaschine 100 unterschieden. Diese Unterscheidung wird mittels des Schalters 308 realisiert, der gemeinsam mit dem Schalter 314 von der Steuer­ stufe 320 angesteuert wird. Die Steuerstufe 320 erkennt, ob eine Be­ schleunigung oder eine Verzögerung vorliegt, und betätigt dementspre­ chend die Schalter 308 und 314. Wenn der Summationsspeicher 302 nega­ tive Signale ausgibt oder wenn die Differenz dL bzw. dLα aufeinan­ derfolgender Lastsignale negativ ist, geht die Steuerstufe 320 davon aus, daß eine Verzögerung vorliegt. In allen anderen Fällen wird von einer Beschleunigung ausgegangen. Die in Fig. 3 dargestellten Schalterstellungen der Schalter 308 und 314 gelten für den Fall, daß eine Beschleunigung vorliegt. In diesem Fall ist der zweite Eingang des Verknüpfungspunktes 300 mit dem Block 310 verbunden und der zwei­ te Eingang des Verknüpfungspunktes 306 mit dem Speicher 316. Bei ei­ ner Verzögerung schalten die beiden Schalter 308 und 314 um, so daß dann das Ausgangssignal des Blocks 312 am zweiten Eingang des Ver­ knüpfungspunktes 300 anliegt und das Ausgangssignal des Speichers 318 am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 306.

Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lastsignals L (Diagramm a, oben), des Signals tUK zur Übergangskompensation (Diagramm b, Mitte) und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (Diagramm c, unten, aufgetragen ist die Luftzahl λ) jeweils für den Fall einer Beschleunigung. Das Lastsignal L im Diagramm a nimmt ausgehend von einem relativ niedri­ gen Wert zunächst stark zu und nähert sich dann allmählich einem kon­ stanten Wert. Es liegt also zunächst eine Beschleunigung vor, d. h. ein Übergang von niedriger zu hoher Last, und danach folgt ein sta­ tionärer Betrieb bei hoher Last.

Ein derartiger zeitlicher Verlauf des Lastsignals L hat den im Dia­ gramm b dargestellten Verlauf des Signals tUK zur Übergangskompensa­ tion zur Folge. Infolge des starken Anstiegs des Lastsignals L steigt das Signal tUK zur Übergangskompensation ebenfalls zunächst sehr stark an und erreicht einen Maximalwert. Da das Lastsignal L mit der Zeit weniger stark ansteigt und sich schließlich einem konstanten Wert nähert, nimmt das Signal tUK zur Übergangskompensation schließ­ lich wieder ab und strebt für große Zeiten gegen 0.

Wie im Diagramm c zu sehen ist, kommt es trotz der Übergangskompensa­ tion noch zu einer Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vom stöchiometrischen Verhältnis (λ = 1). Allerdings wäre diese Abwei­ chung ohne Übergangskompensation wesentlich größer. Die Abweichung geht zunächst in Richtung eines zu mageren Gemisches (λ < 1). Schließlich kommt es noch zu einem Überschwingen in Richtung eines zu fetten Gemisches (λ < 1). Mit dem erfindungsgemäßen System soll er­ reicht werden, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auch während einer Beschleunigung bzw. Verzögerung möglichst stöchiometrisch ist. In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, die Soll-Ist-Abweichung dλ der Luftzahl λ, die durch eine Beschleuni­ gung bzw. Verzögerung verursacht wird, zu beobachten und dementspre­ chend die adaptiven Korrekturfaktoren, die bei der Ermittlung des Signals tUK zur Übergangskompensation eingesetzt werden, anzupassen. Aus abgastechnischen Gründen wird in der Regel eine Soll-Luftzahl von λ = 1 gewählt.

Es hat sich weiter gezeigt, daß es günstig ist, den Beobachtungszeit­ raum in mehrere Zeitintervalle zu unterteilen und jedem Zeitintervall einen eigenen adaptiven Korrekturfaktor zuzuordnen. Die Einteilung der Zeitintervalle kann dem Diagramm c der Fig. 4 entnommen werden. Es wird zunächst ein Zeitpunkt t = 0 festgelegt, und zwar derart, daß zur Zeit t = 0 das Signal tUK einen Schwellwert tUK0 überschreitet (siehe Diagramm b). Die Zeit t = 0 bildet die linke Grenze der Zeit­ intervalle. Als rechte Grenzen werden die Zeiten t0, t1, t2 und t3 festgelegt, die in der Regel in dieser Reihenfolge zeitlich aufeinan­ derfolgen. Das Zeitintervall von der Zeit t = 0 bis zur Zeit t = t0 gilt als Wartezeit. Dem Zeitintervall von 0 bis t1 ist ein adaptiver Korrekturfaktor FB1 zugeordnet, dem Zeitintervall von 0 bis t2 ein adaptiver Korrekturfaktor FB2 und dem Zeitintervall von 0 bis t3 ein adaptiver Korrekturfaktor FB3. Die Anpassung der adaptiven Korrektur­ faktoren FB1, FB2 und FB3 erfolgt derart, daß jeweils nur der adapti­ ve Korrekturfaktor eine Änderung erfährt, in dessen zugeordneten Zeitintervall die Soll-Ist-Abweichung dλ der Luftzahl λ maximal ist. Trifft dies für mehrere Zeitintervalle zu, so wird das kleinste Zeitintervall ausgewählt (siehe Fig. 4, Diagramm c). Die Zeiten t0, t1 und t2 liegen typischerweise zwischen 0 und 1 Sekunde und die Zeit t3 zwischen 0 und 4 Sekunden. Einzelheiten zur Anpassung der adapti­ ven Korrekturfaktoren können in der Beschreibung zu den Fig. 5 und 6 nachgelesen werden.

Da in Fig. 4 der Fall einer Beschleunigung dargestellt ist, wurde bislang nur auf die adaptiven Korrekturfaktoren FB1, FB2 und FB3 für Beschleunigung eingegangen. In analoger Weise sind auch adaptive Korrekturfaktoren FV1, FV2 und FV3 für Verzögerung definiert, denen ebenfalls Zeitintervalle zugeordnet sind. Je nach Zweckmäßigkeit wählt man entweder die gleichen Zeitintervalle wie im Fall der Be­ schleunigung oder davon abweichende Zeitintervalle.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm eines Anpassungsverfahrens zur Ände­ rung der adaptiven Korrekturfaktoren für die Übergangskompensation. In einem ersten Schritt 500 wird abgefragt, ob der Absolutbetrag des Signals tUK größer ist als ein Schwellwert tUKmin. Falls dies der Fall ist, schließt sich mit Schritt 502 eine Abfrage an, ob das Signal tUK positiv ist. Ist dies der Fall, so liegt in der Regel eine Beschleunigung vor und folglich wird im darauffolgenden Schritt 504 ein Beschleunigungs-Flag gesetzt, um diese Information abzuspeichern. Ist Abfrage 502 nicht erfüllt, so schließt sich ein Schritt 506 an, in dem das Beschleunigungs-Flag gelöscht wird.

Sowohl auf Schritt 504 als auch auf Schritt 506 folgt ein Schritt 508 der im wesentlichen der Initialisierung dient. Im Schritt 508 wird die maximale Soll-Ist-Abweichung dλMax der Luftzahl λ gleich 0 gesetzt, ebenso die Zeit tMax zu der dλ seinen Maximalwert dλMax annimmt. Weiterhin wird ein Zeitzähler gestartet, d. h. die Zeit t wird auf 0 gesetzt. Schließlich wird noch abgewartet, bis der Zeit­ punkt t0 erreicht ist (s. auch Fig. 4).

Auf Schritt 508 folgt ein Schritt 510, in dem der aktuelle Wert für dλ ermittelt wird. Dies geschieht durch Differenzbildung zwischen dem Soll- und dem Istwert von λ. Anschließend wird in Schritt 512 abgefragt, ob der Absolutbetrag des so ermittelten dλ größer ist als ein Minimalwert dλMin. Ist die Abfrage 512 erfüllt, so schließt sich ein Schritt 514 an, in dem abgefragt wird, ob der Absolutbetrag von dλ größer ist als der bisherige Maximalwert dλMax. Falls dies zu­ trifft, schließt sich ein Schritt 516 an, in dem dλMax und die dazu­ gehörige Zeit tMax aktualisiert werden. Auf diese Art und Weise wer­ den sowohl der Wert der maximalen Soll-Ist-Abweichung dλMax der Luftzahl λ als auch die Zeit tMax ermittelt, zu der die maximale Soll-Ist-Abweichung dλMax auftritt.

An Schritt 516 schließt sich ein Schritt 518 an, in dem abgefragt wird, ob die Zeit t größer ist als die Zeit t3, d. h. ob das größte zu betrachtende Zeitintervall bereits überschritten ist. Zu Schritt 518 gelangt man auch, wenn wenigstens eine der Abfragen 512 und 514 mit "No" beantwortet wird. Ist die Abfrage 518 nicht erfüllt, so fin­ det ein Rücksprung zu Schritt 510 statt, d. h. die Suche nach dλMax und tMax wird fortgesetzt. Ist die Abfrage des Schrittes 518 erfüllt, so schließt sich ein Schritt 520 an, in dem die adaptiven Korrektur­ faktoren für die Übergangskompensation gemäß der gefundenen Werte für dλMax und tMax angepaßt werden. Wie diese Anpassung im einzelnen verläuft, ist im Flußdiagramm der Fig. 6 dargestellt. Mit Schritt 520 ist der Durchlauf durch das Flußdiagramm beendet. Wenn die Abfra­ ge im Schritt 500 nicht erfüllt ist, wird das Flußdiagramm erst gar nicht durchlaufen und man gelangt direkt von Schritt 500 zum Ende des Flußdiagramms.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm zur Anpassung der Korrekturfaktoren für die Übergangskompensation gemäß den Werten dλMax und tMax. Im ersten Schritt 600 wird überprüft, ob mit dem Flußdiagramm, das in Fig. 5 dargestellt ist überhaupt eine maximale Soll-Ist-Abweichung dλMax ermittelt werden konnte. Dazu wird abgefragt, ob tMax = 0 ist. Falls dies der Fall ist, konnte dλMax nicht ermittelt werden. Folg­ lich werden die adaptiven Korrekturfaktoren für die Übergangskompen­ sation nicht angepaßt und der Durchlauf des Flußdiagramms ist beendet.

Andernfalls schließt sich an Schritt 600 ein Schritt 602 an, in dem abgefragt wird, ob die Zeit tMax kleiner ist als die Zeit t1, d. h., ob dλMax im Zeitintervall zwischen 0 und t1 auftrat. Falls dies der Fall ist, wird der diesem Zeitintervall zugeordnete Korrekturfaktor geändert. Dazu wird im folgenden Schritt 604 ermittelt, ob der Kor­ rekturfaktor für Beschleunigung FB1 oder der Korrekturfaktor für Ver­ zögerung FV1 zu ändern ist. In Schritt 604 wird deshalb abgefragt, ob das Beschleunigungs-Flag gesetzt ist, d. h. ob eine Beschleunigung vorlag (s. hierzu auch Fig. 5, Schritte 502 bis 504). Ist die Abfra­ ge mit "Yes" zu beantworten, so lag eine Beschleunigung vor und folg­ lich ist der Korrekturfaktor für Beschleunigung FB1 zu ändern. Diese Änderung wird im darauffolgenden Schritt 606 vorgenommen, indem zum bisherigen Wert für FB1 das Produkt aus dλMax und einer Konstanten c addiert wird. Die Konstante c besitzt einen Wert zwischen 0 und 1. Ergibt die Abfrage 604, daß das Beschleunigungs-Flag nicht gesetzt ist, so schließt sich an Schritt 604 ein Schritt 608 an. Im Schritt 608 wird der Korrekturfaktor für Beschleunigung FV1 angepaßt, wobei entsprechend Schritt 606 verfahren wird. Mit Durchlaufen des Schrit­ tes 606 bzw. 608 ist das Flußdiagramm beendet.

Ist die Abfrage 602 nicht erfüllt, so schließt sich ein Schritt 610 an, in dem abgefragt wird, ob die Zeit tmax kleiner als die Zeit t2 ist. Falls ja, schließt sich ein Schritt 612 an, in dem abgefragt wird, ob das Beschleunigungs-Flag gesetzt ist. Ist dies der Fall, so folgt ein Schritt 614, in dem der Korrekturfaktor für Beschleunigung FB2 angepaßt wird. Andernfalls folgt Schritt 616, in dem der Korrek­ turfaktor für Verzögerung FV2 angepaßt wird. Dabei wird jeweils das für den Schritt 606 erläuterte Verfahren eingesetzt. Mit Durchlauf des Schritts 614 bzw. 616 ist das Flußdiagramm ebenfalls beendet.

Ist die Abfrage 610 nicht erfüllt, so schließt sich ein Schritt 618 an, in dem abgefragt wird, ob das Beschleunigungs-Flag gesetzt ist. Falls ja, wird der Korrekturfaktor für Beschleunigung FB3 im darauf­ folgenden Schritt 620 angepaßt. Falls nein, folgt ein Schritt 622, in dem der Korrekturfaktor für Verzögerung FV3 angepaßt wird. Mit Durch­ laufen des Schritts 620 bzw. 622 ist das Flußdiagramm ebenfalls been­ det.

Das erfindungsgemäße Steuersystem kann sowohl im Zusammenhang mit ei­ ner Single-Point- als auch mit einer Multi-Point-Einspritzung einge­ setzt werden. Die Realisierung ist in Anolog- oder in Digitaltechnik möglich, wobei auch eine Kombination aus beiden Realisierungsmöglich­ keiten denkbar ist. Die einzelnen Funktionsblöcke, wie beispielsweise die Steuerstufe 320, der Summationsspeicher 302 usw., können als Hardware oder als Software ausgeführt sein, wobei die Funktionen mehrerer Funktionsblöcke je nach Zweckmäßigkeit zusammengefaßt werden können.

Es ist prinzipiell auch eine Unterteilung des Beobachtungszeitraums in eine andere Zahl von Zeitintervallen als die im Ausführungsbei­ spiel genannten 3 Zeitintervalle möglich (siehe Fig. 4). Der Fach­ mann wird im Einzelfall entscheiden, ob dies zweckdienlich ist.

Claims (9)

1. Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine (100), wobei

• - ein Signal (te) für eine Grundeinspritzmenge mit einem Signal (tUK) zur Übergangskompensation bei nicht stationären Betriebsbedingungen beaufschlagt wird,
• - das Signal (tUK) zur Übergangskompensation in Abhängigkeit von der Laständerung (dL, dLα) der Brennkraftmaschine (100) ermittelt wird,
• - adaptive Korrekturfaktoren bereitgestellt werden, mit denen das Signal (tUK) zur Übergangskompensation beaufschlagbar ist,
• - einem jeden adaptiven Korrekturfaktor ein Zeitintervall zugeordnet wird,
• - die adaptiven Korrekturfaktoren mittels eines Anpassungsverfahrens in Abhängigkeit von der Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Ver­ hältnisses änderbar sind und
• - im Rahmen des Anpassungsverfahrens für die Änderung der adaptiven Korrekturfaktoren jeweils die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraft­ stoff-Verhältnisses in dem Zeitintervall herangezogen wird, das dem zu ändernden Korrekturfaktor zugeordnet ist.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das An­ passungsverfahren gestartet wird, wenn der Absolutbetrag des Signals (tUK) zur Übergangskompensation einen Schwellwert (tUK0) überschrei­ tet.

3. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach dem Start des Anpassungsverfahrens zunächst eine Zeit (t0) abgewartet wird, bevor die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zur Änderung der adaptiven Korrektur­ faktoren ausgewertet wird.

4. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Rahmen des Anpassungsverfahrens derjenige adaptive Korrekturfaktor geändert wird, in dessen zugeordneten Zeit­ intervall die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses am größten ist.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Än­ derung des adaptiven Korrekturfaktors vom Wert der größten Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abhängt.

6. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für Beschleunigung und für Verzögerung der Brenn­ kraftmaschine (100) unterschiedliche Korrekturfaktoren bereitgestellt werden.

7. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich das Signal (tUK) zur Übergangskompensation aus 3 Anteilen zusammensetzt, wobei der 1. Anteil von der Änderung (dLα) eines aus Drosselklappenwinkel (α) und Drehzahl (n) der Brennkraft­ maschine (100) gebildeten Lastsignals (Lα) abhängt und der 2. und 3. Anteil von der Änderung (dL) eines weiteren Lastsignals (L) der Brennkraftmaschine (100) abhängen.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung der 3 Anteile jeweils die Signale für die Laständerung (dLα, dL) mit einem Summationsmittel (302) aufsummiert werden und anschließend mit je einem adaptiven Korrekturfaktor beaufschlagt wer­ den.

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sum­ mationsmittel (302) bei Beschleunigung und bei Verzögerung über un­ terschiedliche Pfade entleert wird.