DE4334865C2

DE4334865C2 - Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4334865C2
Application number: DE4334865A
Authority: DE
Inventors: Hong Zhang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2013-10-14
Also published as: DE4334865A1; SE520781C2; SE9403491D0; JPH07166915A; SE9403491L; JP3737145B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für das Luft-Kraft stoff-Gemisch sowie den Zündwinkel oder Zündzeitpunkt bei einer Brennkraftmaschine, deren Abgas einen Katalysator durchströmt, mit ersten Mitteln innerhalb der Steuereinrichtung zum Erfassen einer gewünschten oder geforderten Antriebsmomentreduzierung und mit zwei ten Mitteln zur Beeinflussung des Luft-Kraftstoff-Gemisches sowie des Zündzeitpunktes in Verbindung mit der Antriebsmomentreduzierung.

Aus der DE 42 11 173 A1 ist eine Antriebsschlupfregelung für ein Kraftfahrzeug mit einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bekannt. Dabei wird ein Überschussmoment durch eine Ausblendung von Einspritzungen über eine bestimmte Zylinderzahl und eine bestimmte Anzahl von Arbeitshüben ausgeblendet und beseitigt. Eine solche Reduzierung des Antriebsmomentes ist nur diskontinuierlich in Stufen entsprechend der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine und der Anzahl der für die Ausblendung benutzten Arbeitshübe möglich. Zum Ausgleich dieser gegebenenfalls ungünstigen Stufenübergänge wird vorgeschlagen, gleichzeitig mit der Ansteuerung der Kraftstoffeinspritz- Steuereinrichtung für eine Einspritzausblendung auch die Zündsteuereinheit so anzusteuern, dass der ursprüngliche Zündwinkel um einen Betrag verschoben wird. Dieser Betrag ist so zu wählen, dass das Antriebsmoment um ein Anpassungsmoment geändert wird, das Teil des zu reduzierenden Überschussdrehmoments ist. Anschließend wird der aktuelle Zündwinkel wieder kontinuierlich auf den ursprünglichen Zündwinkel zurückgeführt. Damit werden ein verbesserter Regelkomfort und eine ruckfreie Einstellung auf das neue Motormoment erreicht.

Aus der DE 40 41 628 A1 ist eine gemischverdichtende Brenn kraftmaschine mit Sekundärlufteinblasung und mit Luftmassen messung im Saugrohr bekannt. Dabei ist ein Einspritzventil mit sequentieller Kraftstoffeinspritzung und Luftunter stützung vorgesehen, wobei die für die Luftunterstützung vorgesehene Luftleitung mit einem in der Start- und Warm laufphase der Brennkraftmaschine öffnenden Absperrventil versehen ist.

Das SAE Technical Paper 920641 befaßt sich mit "Traction-Control (ASR) Using Fuel-Injection Suppression - A Cost Effective Method of Engine-Torque Control". Dabei steht der Begriff "Traction-Control" bzw. ASR für eine sogenannte Antriebsschlupfregelung. Das bedeutet, daß mittels elektronischer Mittel dem Durchdrehen eines Rades entge gengewirkt wird mit dem Ziel einer optimalen Kraftübertragung auf die Fahrbahn und damit einer optimalen Beschleunigung des Fahrzeu ges. In diesem SAE-Paper wird als eine der Maßnahmen bei gewünschter Antriebsmomentreduzierung das Ausblenden von Kraftstoffeinspritzvor gängen erwähnt. Damit läßt sich das Antriebsmoment der Brennkraftma schine schnell, wirksam und in feiner Abstufung reduzieren. Dieses Ausblenden von Einspritzungen muß begleitet sein von Maßnahmen zur Reduzierung schädlicher Abgasbestandteile.

Neben dem Ausblenden von Einspritzungen gehört es zum Stand der Technik, sogenannte Sekundärluft in das Abgasrohr vor den Katalysa tor zu blasen, um zur schnelleren Erwärmung des nachfolgenden Kata lysators und damit für seine schnellere Betriebsbreitschaft in den Zylindern nicht verbrannte Kraftstoffbestandteile im Katalysator zu verbrennen.

Aufgabe der Erfindung ist nun die optimale Steuerung von Einsprit zung, Zündung und Sekundärluft im Zusammenhang mit der Antriebsmo mentreduzierung mittels Ausblendungen von Kraftstoffeinspritzungen. Dabei geht es vor allem um die Situation im Warmlauf der Brennkraft maschine, wenn sie noch nicht ihre normale Betriebstemperatur er reicht hat.

Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs ist es möglich, das Zusammenspiel von Einspritzung, Zündung und Sekundärluft im Rahmen des Warmlaufs der Brennkraftma schine im Hinblick auf ein möglichst schadstoffarmes Abgas und einen möglichst umfassenden Schutz des Katalysators gegen thermische Über lastung zu optimieren.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Zeichnung

Fig. 1 zeigt in einer Übersichtsdarstellung wesentliche Elemente in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Flußdiagramm zur Realisierung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist mit 10 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, in deren Ansaugrohr 11 in Strömungsrichtung hintereinander ein Luftmengen- bzw. Luftmassenmesser 12, eine Drosselklappe 13 sowie ein Einspritz ventil pro Zylinder 14.1 bis 14.4 angeordnet sind. Das Abgasrohr 15 enthält eine Abgassonde 16, einen Einlaß 17 für Sekundärluft sowie einen Katalysator 18.

Ein Steuergerät 20 erhält u. a. Signale vom Luftmengen- bzw. Luftmas sensensor 12, von einem mit der Drosselklappe 13 verbundenen Posi tionsgeber 13.1, von einem Drehzahlsensor 21 für die Drehzahl der Brennkraftmaschinen, vom Abgassensor 16 abhängig von der Zusammen setzung des Abgases sowie von zwei Raddrehzahlsensoren 22 und 23. Diese Raddrehzahlsensoren 22 und 23 stehen mit den angetriebenen Rä dern 24 und 25 in Verbindung, die ihrerseits ihr Antriebsmoment aus gehend von der Brennkraftmaschine 10 über ein Getriebe 27 und ein Differential 28 erhalten. Das Steuergerät 20 selbst bedient sowohl die einzelnen Einspritzventile 14.1 bis 14.4 mit Ansteuersignalen, als auch, wie schematisch mit einer Leitung 30 dargestellt, die Zündkerzen bzw. ein vorgeschaltetes Zündsteuergerät mit entsprechen den Zündsignalen, ferner über eine Ausgangsleitung 31 eine Sekundär luftpumpe 32, mit der über den Einlaß 17 Sekundärluft in das Abgas rohr 15 geblasen werden kann.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Gegenstand ist als solcher aus dem Stand der Technik bekannt.

Aus den einzelnen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine ermit telt das Steuergerät Einspritzsignale für die einzelnen Einspritz ventile 14.1 bis 14.4 sowie die Zündsignale für die nicht darge stellten Zündkerzen. Ferner erhält die Sekundärluftpumpe 32 abge stimmt auf die einzelnen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine ihre Ansteuersignale.

Stellt nun das Steuergerät 20 unter anderem mit Hilfe der Signale der Raddrehzahlsensoren 22 und 23 fest, das eines der Räder durchzu drehen beginnt, dann wertet dies das Steuergerät als die Bereitstel lung eines zu großen Antriebsmomentes seitens der Brennkraftmaschine und steuert sie in einem das Antriebsmoment verringernden Sinne. Diese Antriebsmomentverringerung läßt sich mittels einer Beeinflus sung der Zündung erreichen oder jedoch durch Ausblendungen von Kraftstoffeinspritzungen in die einzelnen Zylinder, wie dies unter anderem im eingangs erwähnten SAE-Paper 920641 dargestellt ist.

Erfindungsgemäß werden nun weitere Maßnahmen vorgesehen im Hinblick auf eine optimale Gestaltung der Antriebsmomentreduzierung. Darge stellt sind diese weiteren Maßnahmen anhand des Flußdiagrammes von Fig. 2.

Dort ermittelt im Rahmen eines Programmdurchlaufes eine Abfrage 40, ob eine Antriebsmomentreduzierung über einen Eingriff in die Kraft stoffzumessung (E = Einspritzung) vorgenommen werden soll. Ist dies nicht der Fall, dann wird entsprechend den Blöcken 41, 42 und 43 ei ne normale Korrektur für den Zündwinkel im Warmlauf der Brennkraft maschine (Warmlaufzündwinkelkorrektur), ein normales Warmlaufanfettungskennfeld (Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Warm lauf), sowie eine normale Sekundärluftmenge vorgesehen. Die jeweili ge Bemessung von Warmlaufzündwinkelkorrektur, Warmlaufanfettungs kennfeld sowie Sekundärluftmene sind dabei auf den Einzelfall abge stimmt und in Meßreihen im Rahmen der Serienentwicklung der Brenn kraftmaschinensteuerung übermittelt worden. Die Maßnahmen nach den Blöcken 41 bis 43 sind dabei ebenfalls dem Stand der Technik zuzu rechnen.

Entscheidend ist nun, daß dann, wenn die Abfrage 40 ergibt, daß eine Antriebsmomentreduzierung über eine geänderte Kraftstoffzumessung erfolgen soll, Maßnahmen bezüglich Zündwinkel (Block 45), Warmlauf anfettung (Block 46) und Sekundärluft (Block 47) ergriffen werden. Dabei gilt es, neben einer Reduzierung der Warmlaufanfettung den Zündwinkel in Richtung früh zu verstellen und/oder die Sekundär luftmenge zu erhöhen. Dies im Hinblick auf ein möglichst sauberes Abgas sowie einen Schutz des Katalysators vor thermischer Überla stung entsprechenden den folgenden Überlegungen:
Wenn eine Antriebsmomentreduzierung durch Zylinderausblendung beim Warmlauf der Brennkraftmaschine stattfindet und der Katalysator be reits seine Betriebstemperatur erreicht hat und damit auch wunschge mäß arbeitet, reagiert die frische Luft aus denjenigen Zylindern, die aufgrund der Ausblendung nicht mit Kraftstoff versorgt wurden, mit dem infolge der Warmlaufanfettung unverbrannten Kraftstoff der noch mit Kraftstoff beschickten Zylinder. Dies kann zu einer übermä ßigen Erhöhung der Katalysatortemperatur und damit zu einer Kataly satorschädigung führen. Zur thermischen Entlastung des Katalysators wird die Katalysatoraufheizmaßnahme der Zusatzanfettung (Block 42) sowie der Zündwinkel-Spätverstellung (Block 41) bei Zylinderausblen dung eingestellt oder wenigstens zurückgenommen. Erreicht wird dies mit einer Umschaltung von den normalen Werten des Warmlaufanfet tungskennfeld 42 auf eines mit reduzierten Werten entsprechend Block 42, insbesondere abhängig von Motor und Ansauglufttemperatur und vor allem bei hoher Last.

Die Warmlauf-Zündwinkelkorrektur (Block 41) wird abhängig von der Motortemperatur auf eine andere Kennlinie mit einem möglichst frühen Zündwinkel bis zu einem Antriebsmomentoptimum oder bis zur Klopf grenze umgeschaltet (Block 45), damit einerseits mehr Wärme im Motor umgesetzt wird, was zur schnellen Aufwärmung des Motors führt, an dererseits jedoch die Abgastemperatur durch die Zündwinkel-Frühver stellung reduziert wird. Dies wiederum führt zu einem langsamen Auf heizen des Katalysators. Ein weiterer Effekt der Zündwinkel-Frühver stellung ist die Erhöhung des Motordrehmoments. Dadurch muß bei gleichbleibender Anforderung eines Antriebsmomentes evtl. eine er höhte Ausblendstufe gewählt werden, was einer verringerten Anzahl der mit Kraftstoff versorgten Zylinder entspricht und das zur weite ren Abkühlung des Katalysators führt. Bei Zylinderausblendung kann eine erhöhte Sekundärluftmenge eingeblasen werden, um den Katalysa tor zusätzlich zu kühlen.

Nach dem Ende der Zylinderausblendung kommt wieder das normale Warm lauf-Anfettungskennfeld (Block 42) für die Berechnung der Einsprit zung zum Tragen. Entsprechend wird die Zündwinkel-Kennlinie wieder auf die normale Warmlauf-Zündwinkelkorrektur (Block 41) umgeschal tet. Auch die Sekundärluftmenge wird wieder auf den normalen Wert umgeschaltet bzw. eingestellt, sofern die Sekundärluft beim normalen Betrieb überhaupt erforderlich ist.

Wesentlich ist, daß mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung im Falle einer Antriebsmomentreduzierung neben einer Reduzierung der Gemischanfettung im Warmlauf der Zündwinkel in Richtung früh ver stellt wird. Ergänzt werden können diese beiden Maßnahmen durch eine verstärkte Zufuhr von Sekundärluft im Hinblick auf eine Kühlung des Katalysators bzw. eine Begrenzung des Temperaturanstiegs im Kataly sator.

Claims

1. Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Gemisch sowie den Zünd winkel oder Zündzeitpunkt bei einer Brennkraftmaschine, deren Abgas einen Katalysator durchströmt, mit ersten Mitteln innerhalb der Steuereinrichtung zum Erfassen einer gewünschten oder geforderten Antriebsmomentreduzierung, mit zweiten Mitteln zur Beeinflussung des Luft-Kraftstoff-Gemisches sowie des Zündzeitpunktes in Verbindung mit der Antriebsmomentreduzierung, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Antriebsmomentreduzierung während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine neben einer Reduzierung der Anfettung des Gemi sches der mit Kraftstoff versorgten Zylinder (46) der Zündwinkel in Richtung früh verstellt (45) und/oder die Menge einer in das Abgas rohr einzublasenden Sekundärluft erhöht wird (47).

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Luft-Kraftstoff-Gemisches mittels Ausblendung wenigstens einzelner Einspritzungen erfolgt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Antriebsmomentreduzierung während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine die Reduzierung der Anfettung des Gemisches der mit Kraftstoff versorgten Zylinder (46) abhängig von wenigstens einer der Größen Brennkraftmaschinentemperatur oder Ansauglufttemperatur erfolgt.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierung der Anfettung des Gemisches der mit Kraftstoff ver sorgten Zylinder (46) insbesondere bei hohen Lastwerten erfolgt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündwinkelfrühverstellung abhängig von der Brennkraftmaschinen temperatur erfolgt.