DE4243449C2 - Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuersy­ stem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraft­ maschine 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 additiv über­ lagert und aus dem Summensignal wird ein Einspritzsi­ gnal zur Steuerung eines Einspritzventils ermittelt. Das Signal zur Übergangskompensation 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 Kraftstoffzumessung sicherzustellen. Insbesondere soll bei nicht stationären Betriebsbedin­ gungen eine im Hinblick auf die Abgasemission mög­ lichst optimale Übergangskompensation der Kraftstoff­ menge durchgeführt werden.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie eine optimale Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine er­ möglicht. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß ein Signal te für eine Grundeinspritzmenge mit einem Signal tUK zur Übergangskompensation bei nicht stationären Be­ triebsbedingungen beaufschlagt wird. Das Signal tUK zur Übergangskompensation wird in Abhängigkeit von der Laständerung dL bzw. dLα der Brennkraftmaschine ermittelt. Weiterhin werden adaptive Korrekturfakto­ ren bereitgestellt, mit denen das Signal tUK zur Über­ gangskompensation beaufschlagbar ist, wobei einem je­ den adaptiven Korrekturfaktor ein Zeitintervall zuge­ ordnet wird. Die adaptiven Korrekturfaktoren sind mit­ tels eines Anpassungsverfahrens in Abhängigkeit von der Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhält­ nisses änderbar. Im Rahmen des Anpassungsverfahrens wird jeweils die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraft­ stoff-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 sicherge­ stellt. Die Übergangskompensation paßt sich automa­ tisch an beispielsweise verschleißbedingte Änderungen an. Außerdem verringert sich der Applikationsaufwand erheblich.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß das Anpassungs­ verfahren gestartet wird, wenn der Absolutbetrag des Signals tUK zur Übergangskompensation einen Schwellwert tUK0 überschreitet, da dadurch Fehlan­ passungen durch kleine, zufällige Schwankungen ver­ mieden werden können. Nach dem Start des Anpas­ sungsverfahrens wird zunächst eine Zeit t0 abgewartet, bevor die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Ver­ hältnisses zur Änderung der adaptiven Korrekturfakto­ ren ausgewertet wird. Dabei wird jeweils nur derjenige adaptive Korrekturfaktor geändert, in dessen zugeord­ neten Zeitintervall die Soll-Ist-Abweichung des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses am größten ist. Die Änderung des adaptiven Korrekturfaktors hängt vom Wert der größten Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Ver­ hältnisses ab.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für Beschleuni­ gung und für Verzögerung der Brennkraftmaschine un­ terschiedliche 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 Drosselklappenwinkel 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 Brenn­ kraftmaschine abhängen. Dies hat den Vorteil, daß so­ wohl 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 Laständerung dLα bzw. dL mit einem Summa­ tionsmittel aufsummiert und anschließend mit je einem adaptiven Korrekturfaktor beaufschlagt. Dabei wird das Summationsmittel bei Beschleunigung und bei Ver­ zögerung über unterschiedliche Pfade entleert, d. h. auch hier können beide Fälle optimal berücksichtigt werden.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläu­ tert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung eines elektroni­ schen 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 Übergangskompensation ermittelt wer­ den,

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf des Lastsignals L (Dia­ gramm a, oben), des Signals tUK zur Übergangskom­ pensation (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 Einzelschritte.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Beim erfindungsgemäßen Steuersystem wird ein Grundeinspritzsignal te unter anderem mit einem Signal tUK zur Übergangskompensation beaufschlagt um ein Einspritzsignal ti zu ermitteln. Das Signal tUK zur Übergangskompensation setzt sich aus 3 Anteilen zu­ sammen. Der 1. Anteil hängt hauptsächlich vom Be­ triebszustand der Brennkraftmaschine kurz nach Be­ ginn 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 beeinflußt.

Diese zeitliche Abstufung wird einerseits durch Ent­ leerung der zur Ermittlung der 3 Anteile eingesetzten Summenspeicher über unterschiedliche Zeitkonstanten erreicht. Andererseits werden die adaptiven Korrektur­ faktoren, mit denen die 3 Anteile vor ihrer Überlagerung beaufschlagt werden, ausgehend von den Betriebs­ bedingungen in unterschiedlichen Zeitintervallen nach Beginn des nicht stationären Betriebs angepaßt.

Die Ermittlung des Einspritzsignals ti ist auf den Ar­ beitstakt der Brennkraftmaschine abgestimmt. Es wird im folgenden vorausgesetzt, daß diese Abstimmung, wenn nötig, bei den einzelnen Funktionsblöcken des er­ findungsgemäßen Steuersystems beachtet wird, d. h. beispielsweise, daß die Korrektursignale jeweils zum richtigen Zeitpunkt vorliegen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 100 und wesentliche Komponenten zur Steuerung der Kraftstoffzumessung. Über einen Ansaugtrakt 102 wird der Brennkraftmaschine 100 Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt und die Abgase werden in einen Abgaskanal 104 abgegeben. Im Ansaugtrakt 102 sind - in Richtung der angesaugten Luft gesehen - ein Luftmengenmes­ ser oder Luftmassenmesser 106, beispielsweise ein Heißfilm-Luftmassenmesser, ein Temperaturfühler 108 zur Erfassung der Ansauglufttemperatur, eine Drossel­ klappe 110 mit einem Sensor 111 zur Erfassung des Öffnungswinkels α der Drosselklappe 110, ein Druck­ sensor 112 und eine oder mehrere Einspritzdüsen 114 angebracht. Im Abgaskanal 104 ist eine Sauerstoffsonde 116 angebracht. An der Brennkraftmaschine 100 sind ein Drehzahlsensor 118 und ein Sensor 119 zur Erfassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100 ange­ bracht. Weiterhin besitzt die Brennkraftmaschine 100 zur Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zy­ lindern 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 Sauerstoffsen­ sors 116, ein Signal n des Drehzahlsensors 118 und ein Signal TMot des Sensors 119 zur Erfassung der Tempe­ ratur der Brennkraftmaschine 100. Das Steuergerät 122 wertet die Sensorsignale aus und steuert die Einspritz­ düse bzw. Einspritzdüsen 114 und die Zündkerzen 120 an. Das erfindungsgemäße Steuersystem für die Kraft­ stoffzumessung ist im Steuergerät 122 realisiert.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemä­ ßen Steuersystems für die Kraftstoffzumessung. In ei­ nen Block 200 zur Ermittlung eines Grundeinspritzsi­ gnals te wird ein Lastsignal L eingespeist. Der Ausgang des Blocks 200 ist mit dem ersten Eingang eines Ver­ knüpfungspunktes 202 verbunden. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 202 liegt ein Signal tUK zur Übergangskompensation an. Der Ausgang des Ver­ knüpfungspunktes 202 ist mit dem ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 204 verbunden. Der zweite Ein­ gang des Verknüpfungspunktes 204 wird mit dem Aus­ gangssignal einer Spannungskorrekturstufe 206 beauf­ schlagt. Das Ausgangssignal ti des Verknüpfungspunk­ tes 204 wird in den Eingang einer Endstufe 208 einge­ speist. 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 Aus­ gang einer Temperaturkorrekturstufe 212 verbunden, an deren Eingang das Signal TMot für die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 anliegt. Der zweiter Ein­ gang des Verknüpfungspunktes 210 wird mit dem Aus­ gangssignal eines Verknüpfungspunktes 214 beauf­ schlagt. Der Verknüpfungspunkt 214 besitzt drei Ein­ gänge. Der erste Eingang ist mit dem Ausgang eines Blocks 216 verbunden, der zweite Eingang mit dem Aus­ gang 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 Lastände­ rung dL verbunden. Am Eingang des Blocks 224 liegt das Lastsignal L an. Der Eingang des Blocks 220 ist mit dem Ausgang eines Blocks 226 zur Ermittlung der Än­ derung dLα eines weiteren Lastsignals Lα verbunden. An den Eingängen des Blocks 226 liegen ein Signal α für den Drosselklappenwinkel und ein Signal n für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 100 an. Das Lastsi­ gnal 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 folgen­ des Funktionsprinzip zugrunde:

Das durch Block 200 ermittelte Grundeinspritzsignal te wird im Verknüpfungspunkt 202 additiv mit einem Signal tUK zur Übergangskompensation beaufschlagt, das mit Hilfe der Blöcke 210 bis 226 erzeugt wird. An­ schließend erfolgt im Verknüpfungspunkt 204 eine addi­ tive Korrektur mit dem Ausgangssignal der Spannungs­ korrekturstufe 206, um die batteriespannungsabhängige Anzugsverzögerung des Einspritzventils 114 zu berück­ sichtigen. Das so erzeugte Einspritzsignal ti steuert über die Endstufe 208 das Einspritzventil 114.

Im einzelnen läßt sich die Funktionsweise des Steuer­ systems folgendermaßen beschreiben:

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

Die hier geschilderten Wandfilmeffekte treten beson­ ders deutlich bei kalter Brennkraftmaschine 100 auf, da dann besonders viel Kraftstoff an der kalten Wandung des Ansaugtrakts 102 kondensieren kann. Um dieser Abhängigkeit von der Temperatur TMot der Brenn­ kraftmaschine 100 Rechnung zu tragen, wird das Signal tUK zur Übergangskompensation im Verknüpfungspunkt 210 mit einem temperaturabhängigen Faktor ge­ wichtet. Dieser Faktor wird von der Temperaturkorrek­ turstufe 212 aus der Temperatur TMot der Brennkraft­ maschine 100 ermittelt. Vor dieser temperaturabhängi­ gen Korrektur wird das Signal tUK zur Übergangskom­ pensation im Verknüpfungspunkt 214 aus drei Anteilen additiv zusammengesetzt.

Der 1. Anteil wird ausgehend von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 100 und dem Drosselklappenwin­ kel α ermittelt. Dazu wird im Block 226 aus einem Kenn­ feld, das über α und n aufgespannt ist, das Lastsignal 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 ermittelt der Block 220 den 1. Anteil am Signal tUK zur Übergangskompensation. Wie dies im einzelnen von statten geht, wird weiter unten anhand von Fig. 3 beschrieben.

Der 2. und der 3. Anteil am Signal zur Übergangs­ kompensation 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 Lastsi­ gnale bildet und an den Schalter 222 ausgibt. Der Schal­ ter 222 ist normalerweise geöffnet. Er wird nur ge­ schlossen, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind. Die erste Bedingung ist dann erfüllt, wenn die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 100 kleiner als ein Grenzwert, bei­ spielsweise 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 entfal­ len. Die zweite Bedingung ist dann erfüllt, wenn der absolute Betrag einer zylinderselektiven Lastsignaldif­ ferenz größer ist als ein Schwellwert. Unter der zylin­ derselektiven Lastsignaldifferenz ist die Differenz des Lastsignals L zu verstehen, das während zweier aufein­ anderfolgender Ansaughübe desselben Zylinders ermit­ telt wurde. Durch den Bezug auf denselben Zylinder bleiben Streuungen zwischen den Zylindern ohne Ein­ fluß. Wenn die erste 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 inter­ ne Aufbau der Blöcke 216 und 218 wird weiter unten anhand von Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt den internen Aufbau der in Fig. 2 darge­ stellten Blöcke 216, 218 bzw. 220. Der Eingang des Blocks 216 (bzw. 218 oder 220) ist mit dem ersten Ein­ gang eines Verknüpfungspunktes 300 verbunden. Der Ausgang des Verknüpfungspunktes 300 ist mit dem Ein­ gang eines Summationsspeichers 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 Verknüpfungspunktes 306 verbunden. Der Schal­ ter 304 ist normalerweise geschlossen. Er ist nur dann geöffnet, wenn der Absolutbetrag des Ausgangssignals des Summationsspeichers 302 einen Schwellwert über­ schreitet und gleichzeitig die Drehzahl n der Brenn­ kraftmaschine 100 kleiner ist als ein Grenzwert, bei­ spielsweise 4500 Upm. Vom Ausgang des Verknüp­ fungspunktes 306 führt eine Verbindung zum Ausgang des Blocks 216 (bzw. 218 oder 220).

Der zweite Eingang des Verknüpfungspunktes 300 wird über einen Schalter 308 entweder von einem Block 310 oder von einem Block 312 mit Signalen beauf­ schlagt. Die Eingänge der Blöcke 310 und 312 stehen miteinander und mit dem ersten Eingang des Verknüp­ fungspunktes 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 Steuer­ stufe 320 gesteuert.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung erzeugt im Fall des Blocks 220 aus dem Eingangssignal dLα den 1. An­ teil am Signal tUK zur Übergangskompensation, im Fall der Blöcke 218 bzw. 216 aus dem Eingangssignal dL den 2. bzw. 3. Anteil. Dazu wird das mittels des Summations­ speichers 302 aufsummierte Eingangssignal der Schal­ tung im Verknüpfungspunkt 306 mit einem adaptiven Korrekturfaktor multipliziert. Je nach dem, ob die Steu­ erstufe 320 eine Beschleunigung oder eine Verzögerung der Brennkraftmaschine 100 erkennt, wird der adaptive Korrekturfaktor aus dem Speicher 316 oder 318 ausge­ lesen. Durch die Verwendung verschiedener adaptiver Korrekturfaktoren für den Fall der Beschleunigung und den Fall der Verzögerung wird eine sehr präzise Über­ gangskompensation ermöglicht. Prinzipiell kann für bei­ de Fälle auch der gleiche Korrekturfaktor verwendet werden. Dann müssen allerdings Abstriche in der er­ reichbaren Genauigkeit hingenommen werden.

Wenn der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvor­ gang abgeschlossen ist soll der Einfluß der Übergangs­ kompensation auf das Einspritzsignal ti allmählich ver­ schwinden. Deshalb wird der Summationsspeicher 302 je nach Stellung des Schalters 308 entweder über den Block 310 oder über den Block 312 fortwährend ent­ leert. Dazu wird dem Eingang des Summationsspeichers 302 über den Verknüpfungspunkt 300 ein Bruchteil sei­ nes Ausgangssignals mit entgegengesetztem Vorzei­ chen 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 Ausgangssignal des Summationsspeichers 302 besitzt.

Ähnlich wie bei den adaptiven Korrekturfaktoren wird auch bei der Rückführung des Ausgangssignals des Summationsspeichers 302 zum Eingang zwischen Be­ schleunigung und Verzögerung der Brennkraftmaschine 100 unterschieden. Diese Unterscheidung wird mittels des Schalters 308 realisiert, der gemeinsam mit dem Schalter 314 von der Steuerstufe 320 angesteuert wird. Die Steuerstufe 320 erkennt, ob eine Beschleunigung oder eine Verzögerung vorliegt, und betätigt dement­ sprechend die Schalter 308 und 314. Wenn der Summa­ tionsspeicher 302 negative Signale ausgibt oder wenn die Differenz dL bzw. dLα aufeinanderfolgender Lastsi­ gnale 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 Ver­ knüpfungspunktes 300 mit dem Block 310 verbunden und der zweite Eingang des Verknüpfungspunktes 306 mit dem Speicher 316. Bei einer Verzögerung schalten die beiden Schalter 308 und 314 um, so daß dann das Ausgangssignal des Blocks 312 am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 300 anliegt und das Ausgangssi­ gnal des Speichers 318 am zweiten Eingang des Ver­ knüpfungspunktes 306.

Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lastsignals L (Diagramm a, oben), des Signals tUK zur Übergangskompensation (Diagramm b, Mitte) und des Luft/Kraft­ stoff-Verhältnisses (Diagramm c, unten, aufgetragen ist die Luftzahl λ) jeweils für den Fall einer Beschleuni­ gung. Das Lastsignal L im Diagramm a nimmt ausge­ hend von einem relativ niedrigen Wen zunächst stark zu und nähert sich dann allmählich einem konstanten Wert. Es liegt also zunächst eine Beschleunigung vor, d. h. ein Übergang von niedriger zu hoher Last, und danach folgt ein stationärer Betrieb bei hoher Last.

Ein derartiger zeitlicher Verlauf des Lastsignals L hat den im Diagramm b dargestellten Verlauf des Signals tUK zur Übergangskompensation 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 schließlich wieder ab und strebt für große Zeiten gegen 0.

Wie im Diagramm c zu sehen ist, kommt es trotz der Übergangskompensation noch zu einer Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vom stöchiometri­ schen Verhältnis (λ = 1). Allerdings wäre diese Abwei­ chung ohne Übergangskompensation wesentlich grö­ ßer. 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 Sy­ stem soll erreicht werden, daß das Luft/Kraftstoff-Ver­ hältnis auch während einer Beschleunigung bzw. Verzö­ gerung möglichst stöchiometrisch ist. In diesem Zusam­ menhang hat es sich als günstig erwiesen, die Soll-Ist- Abweichung dλ der Luftzahl λ, die durch eine Beschleu­ nigung bzw. Verzögerung verursacht wird, zu beobach­ ten und dementsprechend die adaptiven Korrekturfak­ toren, die bei der Ermittlung des Signals tUK zur Über­ gangskompensation 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 Beobachtungszeitraum in mehrere Zeitintervalle zu un­ terteilen und jedem Zeitintervall einen eigenen adapti­ ven Korrekturfaktor zuzuordnen. Die Einteilung der Zeitintervalle kann dem Diagramm c der Fig. 4 entnom­ men 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 Dia­ gramm b). Die Zeit t = 0 bildet die linke Grenze der Zeitintervalle. Als rechte Grenzen werden die Zeiten t0, t1, t2 und t3 festgelegt, die in der Regel in dieser Reihen­ folge zeitlich aufeinanderfolgen. Das Zeitintervall von der Zeit t = 0 bis zur Zeit t = t0 gilt als Wartezeit. Dem Zeitintervall von 0 bis t1 ist ein adaptiver Korrekturfak­ tor 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 Korrekturfaktoren FB1, FB2 und FB3 erfolgt derart, daß jeweils nur der adaptive Korrekturfaktor eine Änderung erfährt, in dessen zuge­ ordneten Zeitintervall die Soll-Ist-Abweichung dλ der Luftzahl λ maximal ist. Trifft dies für mehrere Zeitinter­ valle 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 13 zwischen 0 und 4 Sekunden. Einzelheiten zur Anpassung der adaptiven Korrekturfaktoren können in der Be­ schreibung zu den Fig. 5 und 6 nachgelesen werden.

Da in Fig. 4 der Fall einer Beschleunigung dargestellt ist, wurde bislang nur auf die adaptiven Korrekturfakto­ ren FB1, FB2 und FB3 für Beschleunigung eingegangen. In analoger Weise sind auch adaptive Korrekturfakto­ ren FV1, FV2 und FV3 für Verzögerung definiert, denen ebenfalls Zeitintervalle zugeordnet sind. Je nach Zweck­ mäßigkeit wählt man entweder die gleichen Zeitinter­ valle wie im Fall der Beschleunigung oder davon abwei­ chende Zeitintervalle.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm eines Anpassungsver­ fahrens zur Änderung 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 Abfra­ ge 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-Abwei­ chung dλMax der Luftzahl λ gleich 0 gesetzt, ebenso die Zeit tMax zu der dλ seinen Maximalwert dλMax an­ nimmt. Weiterhin wird ein Zeitzähler gestartet, d. h die Zeit t wird auf 0 gesetzt. Schließlich wird noch abgewar­ tet, bis der Zeitpunkt t0 erreicht ist (s. auch Fig. 4).

Auf Schritt 508 folgt ein Schritt 510, in dem der aktu­ elle 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 zutrifft, schließt sich ein Schritt 516 an, in dem dλMax und die dazugehörige Zeit tMax aktualisiert werden. Auf diese Art und Weise wer­ den sowohl der Wert der maximalen Soll-Ist-Abwei­ chung 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 findet 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 Korrekturfaktoren für die Übergangskompensation gemäß der gefundenen Werte für dλMax und tMax angepaßt werden. Wie diese An­ passung im einzelnen verläuft, ist im Flußdiagramm der Fig. 6 dargestellt. Mit Schritt 520 ist der Durchlauf durch das Flußdiagramm beendet. Wenn die Abfrage 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 ge­ mäß 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-Abwei­ chung dλMax ermittelt werden konnte. Dazu wird abge­ fragt, ob tMax = 0 ist. Falls dies der Fall ist, konnte dλMax nicht ermittelt werden. Folglich werden die adaptiven Korrekturfaktoren für die Übergangskom­ pensation nicht angepaßt und der Durchlauf des Fluß­ diagramms 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 Korrekturfaktor für Beschleunigung FB1 oder der Kor­ rekturfaktor für Verzögerung FV1 zu ändern ist. In Schritt 604 wird deshalb abgefragt, ob das Beschleuni­ gungs-Flag gesetzt ist, d. h. ob eine Beschleunigung vor­ lag (s. hierzu auch Fig. 5, Schritte 502 bis 504). Ist die Abfrage mit "Yes" zu beantworten, so lag eine Beschleu­ nigung vor und folglich ist der Korrekturfaktor für Be­ schleunigung 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 Schrittes 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 Korrekturfaktor 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 Beschleuni­ gungs-Flag gesetzt ist. Falls ja, wird der Korrekturfak­ tor für Beschleunigung FB3 im darauffolgenden Schritt 620 angepaßt. Falls nein, folgt ein Schritt 622, in dem der Korrekturfaktor für Verzögerung FV3 angepaßt wird. Mit Durchlaufen des Schritts 620 bzw. 622 ist das Fluß­ diagramm ebenfalls beendet.

Das erfindungsgemäße Steuersystem kann sowohl im Zusammenhang mit einer Single-Point- als auch mit ei­ ner Multi-Point-Einspritzung eingesetzt werden. Die Realisierung ist in Analog- oder in Digitaltechnik mög­ lich, wobei auch eine Kombination aus beiden Realisie­ rungsmöglichkeiten denkbar ist. Die einzelnen Funk­ tionsblöcke, 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 zu­ sammengefaßt werden können.

Es ist prinzipiell auch eine Unterteilung des Beobach­ tungszeitraums in eine andere Zahl von Zeitintervallen als die im Ausführungsbeispiel genannten 3 Zeitinter­ valle möglich (siehe Fig. 4). Der Fachmann wird im Ein­ zelfall entscheiden, ob dies zweckdienlich ist.

Claims (9)

1. Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoff­ zumessung bei einer Brennkraftmaschine (100), wo­ bei

• - ein Signal (te) für eine Grundeinspritzmen­ ge mit einem Signal (tUK) zur Übergangskom­ pensation bei nicht stationären Betriebsbedin­ gungen beaufschlagt wird,
• - das Signal (tUK) zur Übergangskompensa­ tion in Abhängigkeit von der Laständerung (dL, dLα) der Brennkraftmaschine (100) ermit­ telt wird,
• - adaptive Korrekturfaktoren bereitgestellt werden, mit denen das Signal (tUK) zur Über­ gangskompensation beaufschlagbar ist,
• - einem jeden adaptiven Korrekturfaktor ein Zeitintervall zugeordnet wird,
• - die adaptiven Korrekturfaktoren mittels ei­ nes Anpassungsverfahrens in Abhängigkeit von der Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraft­ stoff-Verhältnisses änderbar sind und
• - im Rahmen des Anpassungsverfahrens für die Änderung der adaptiven Korrekturfakto­ ren jeweils die Soll-Ist-Abweichung des Luft/­ Kraftstoff-Verhältnisses in dem Zeitintervall herangezogen wird, das dem zu ändernden Korrekturfaktor zugeordnet ist.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Anpassungsverfahren gestartet wird, wenn der Absolutbetrag des Signals (tUK) zur Übergangskompensation einen Schwellwert (tUK0) überschreitet.

3. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Start des Anpassungsverfahrens zunächst eine Zeit (t0) abgewartet wird, bevor die Soll-Ist-Abwei­ chung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zur Ände­ rung der adaptiven Korrekturfaktoren ausgewer­ tet wird.

4. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Rah­ men des Anpassungsverfahrens derjenige adaptive Korrekturfaktor geändert wird, in dessen zugeord­ neten Zeitintervall die Soll-Ist-Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses am größten ist.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Änderung des adaptiven Korrek­ turfaktors vom Wert der größten Soll-Ist-Abwei­ chung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abhängt.

6. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für Be­ schleunigung und für Verzögerung der Brennkraft­ maschine (100) unterschiedliche Korrekturfaktoren bereitgestellt werden.

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

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

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Summationsmittel (302) bei Be­ schleunigung und bei Verzögerung über unter­ schiedliche Pfade entleert wird.