DE4343353C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum
Steuern einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bzw. des Anspruchs 10.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der
US 4 144 853 bekannt. Dort wird im Leerlauf der Zündwinkel nach spät
verschoben und die Drosselklappe geöffnet, um eine höhere Drehzahl
zu erreichen und um die Brennkraftmaschine und die Abgase schnell
aufzuwärmen.
Aus der DE 41 31 226 A1 ist ein Verfahren zur elektronischen
Steuerung eines Verbrennungsmotors mit einer Mehrzahl von
Zylindern bekannt, in dem der selbe Luft-Kraftstoff-
Verhältnis-Rückkopplungskoeffizient, der in vorgegebenen
aufeinanderfolgenden Zeitpunkten erhalten wird und für die
die Berechnung der in einen bestimmten Zylinder
einzuspritzenden Kraftstoffmenge verwendet wird, außerdem
für die Korrektur desjenigen Zündzeitpunkts des selben
Zylinders, der direkt auf die Einspritzung der berechneten
Kraftstoffmenge in den bestimmten Zylinder folgt, verwendet
wird, so dass die Schwankung des Motordrehmoments wirksam
unterdrückt wird, die Stabilität des Motorbetriebs während
des Leerlaufs verbessert wird und Stöße im
Niederdrehzahlbereich verhindert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optimale Steuerung
einer Brennkraftmaschine zu ermöglichen.
Die Erfindung ermöglicht es, Zündwinkeleingriffe ohne Änderung des
Drehmoments der Brennkraftmaschine durchzuführen. Der Einfluß des
Zündwinkeleingriffs auf das Drehmoment wird über einen Eingriff auf
die Drosselklappe oder auf den Leerlaufsteller kompensiert. Somit
haben Zündwinkeleingriffe keinen Einfluß auf die Fahrpedalcharak
teristik.
Der Zündwinkeleingriff erfolgt durch Verknüpfen eines Signals für
den Zündwinkel mit einem ersten Korrekturwert. Die Kompensation er
folgt durch Verknüpfen eines Signals für die von der Brennkraftma
schine angesaugte Luft mit einem zweiten Korrekturwert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist weiterhin ein dritter
Korrekturwert vorgesehen, der mit dem Signal für das Luft/Kraft
stoff-Verhältnis verknüpft wird, um auch während des Zünwinkelein
griffs möglichst gute Abgaswerte zu erreichen.
Besonders vorteilhaft ist es, die Korrekturwerte zu erzeugen, indem
man aus Kennfeldern ausgelesene Grundwerte mit Gewichtsfaktoren ver
knüpft, die die Wirksamkeit der einzelnen Eingriffe abhängig vom Be
triebszustand der Brennkraftmaschine beeinflussen. Die Gewichtsfak
toren werden in Abhängigkeit von einer geeigneten Betriebskenngröße
aus Kennlinien ermittelt. Dabei ist es vorteilhaft die Betriebskenn
größe auf einen Schwellwert zu beziehen, d. h. die Betriebskenngröße
durch diesen Schwellwert zu dividieren, und den Schwellwert in Ab
hängigkeit von der Starttemperatur der Brennkraftmaschine vorzuge
ben.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum schnellen
Aufheizen eines Katalysators im Abgassystem der Brennkraftmaschine.
Bei dieser Anwendung wird mit dem ersten Korrekturwert der Zündwin
kel nach spät verschoben, um den Katalysator schnell aufzuheizen.
Mit dem zweiten Korrekturwert wird bewirkt, daß die Drosselklappe
oder der Leerlaufsteller weiter geöffnet wird, so daß trotz Ver
schiebung des Zündwinkels die Fahrpedalcharakteristik erhalten
bleibt und es somit zu keiner Einbuße beim Fahrkomfort kommt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine ein
schließlich verschiedener Komponenten, die je nach Ausführungsform
der Erfindung von Bedeutung sein können,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 4 eine Kennlinie eines Gewichtsfaktors und
Fig. 5 ein Diagramm der Fahrpedalcharakteristik bei einer Drehzahl
von 1720 U/min mit und ohne Eingriff in den Zündwinkel und/oder in
die Drosselklappe bzw. den Leerlauf-Steller.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, mit
denen der Katalysator nach dem Start der Brennkraftmaschine sehr
schnell auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt werden kann. Die Er
findung ist aber nicht auf diesen Anwendungsfall begrenzt, sondern
kann immer dann eingesetzt werden, wenn verschiedene Parameter der
Brennkraftmaschine koordiniert gesteuert werden sollen, insbesondere
dann, wenn verhindert werden soll, daß sich ein Zündwinkeleingriff
auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine auswirkt. Wird der Zünd
winkel beispielsweise in Richtung spät verschoben, so kommt es zu
einem Drehmomentverlust. Dieser Drehmomentverlust wird beim erfin
dungsgemäßen Verfahren dadurch ausgeglichen, daß der Leerlaufsteller
weiter geöffnet wird. Dadurch wird erreicht, daß die Fahrpedal
charakteristik unabhängig vom Zündwinkel erhalten bleibt. Da die
Spätverstellung des Zündwinkels in der Regel nur in bestimmten Be
triebszuständen benötigt wird, sieht das erfindungsgemäße Verfahren
weiterhin vor, den Zündwinkeleingriff und den Leerlaufstellerein
griff koordiniert abzusteuern, d. h. auf Null zu reduzieren. Bei
spielsweise wird die Funktion zum schnellen Aufheizen des Katalysa
tors nur innerhalb eines kurzen Intervalls nach Starten der Brenn
kraftmaschine benötigt.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 100 mit verschiedenen Kompo
nenten. Über einen Ansaugtrakt 102 wird der Brennkraftmaschine 100
Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt, und die Abgase der Brennkraftma
schine 100 werden in einen Abgaskanal 104 abgegeben. Im Ansaugtrakt
102 sind - in Stromrichtung der angesaugten Luft gesehen - ein Luft
mengenmesser oder Luftmassenmesser 106, ein Temperatursensor 107 zur
Erfassung der Temperatur der angesaugten Luft, eine Drosselklappe
108 mit einem Sensor 109 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Dros
selklappe 108, ein Drucksensor 110 und eine oder mehrere Einspritz
düsen 111 angeordnet. Um die Drosselklappe 108 herum führt ein Um
gehungskanal 112, in dem ein Leerlaufsteller 113 angeordnet ist mit
einem Antrieb 114. Falls der Leerlaufsteller 113 gesteuert betrieben
wird, ist der Öffnungswinkel des Leerlaufstellers 113 aus den An
steuersignalen des Antriebs 114 bekannt. Soll der Leerlaufsteller
geregelt betrieben werden, so ist zusätzlich ein in Fig. 1 nicht
dargestellter Sensor zur Erfassung des Öffnungswinkels des Leerlauf
stellers 113 erforderlich.
Im Abgaskanal 104 sind - in Stromrichtung der Abgase gesehen - ein
erster Sauerstoffsensor 115, ein Katalysator 116 mit einem Tempera
tursensor 117 zur Erfassung der Temperatur des Katalysators 116 und
ein zweiter Sauerstoffsensor 118 angeordnet. Stromauf des ersten
Sauerstoffsensors 115 mündet eine Sekundärluftleitung 120 in den Ab
gaskanal 104. Die Eintrittsöffnung der Sekundärluftleitung 120 in
den Abgaskanal 104 kann mittels eines Ventils 121 verschlossen wer
den. Durch die Sekundärluftleitung 120 kann mittels einer Sekundär
luftpumpe 122 Frischluft in den Abgaskanal 104 eingeblasen werden.
An der Brennkraftmaschine 100 sind ein Temperatursensor 123 und ein
Drehzahlsensor 124 angebracht. Weiterhin besitzt die Brennkraftma
schine 100 beispielsweise vier Zündkerzen 126 zur Zündung des
Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern.
Die Ausgangssignale des Luftmengenmessers oder Luftmassenmessers
106, des Temperatursensors 107, des Sensors 109 zur Erfassung des
Öffnungswinkels der Drosselklappe 108, des Drucksensors 110, gege
benenfalls des Sensors zur Erfassung des Öffnungswinkels des Leer
laufstellers 113, des ersten Sauerstoffsensors 115, des Temperatur
sensors 117, des zweiten Sauerstoffsensors 118, des Temperatursen
sors 123 und des Drehzahlsensors 124 werden einem zentralen Steuer
gerät 128 über entsprechende Verbindungsleitungen zugeführt. Das
Steuergerät 128 wertet die Sensorsignale aus und steuert über weite
re Verbindungsleitungen die Einspritzdüse bzw. die Einspritzdüsen
111, den Antrieb 114 des Leerlaufstellers 113, das Ventil 121, die
Sekundärluftpumpe 122 und die Zündkerzen 126 an. Die hier beschrie
benen Einzelkomponenten sind nicht notwendigerweise alle gleichzei
tig zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich
und brauchen somit nicht alle vorhanden zu sein. Je nach Ausfüh
rungsform der Erfindung genügt eine mehr oder weniger große Unter
kombination dieser Einzelkomponenten.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfin
dung. Die Schaltung der Fig. 2 dient dazu, die Sollwerte für den
Zündwinkel ZW, für den Öffnungswinkel LLW des Leerlaufstellers 113
und für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis LK mit Korrekturwerten dZW',
dLLW' und GK' zu versehen. Der Korrekturwert dZW' für den Zündwinkel
ZW dient dazu, den Katalysator 116 nach dem Start der Brennkraftma
schine 100 möglichst schnell auf Betriebstemperatur aufzuheizen. Der
Korrekturwert dLLW' für den Öffnungswinkel LLW des Leerlaufstellers
113 dient dazu, die vom Korrekturwert dZW' verursachte Beeinflussung
des Drehmoments zu kompensieren. Der Korrekturwert GK' für das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis LK dient dazu, die Heizwirkung und die
Abgasbelastung optimal aufeinander abzustimmen.
Ein Grundwert dZW für den Korrekturwert dZW' wird von einem Kennfeld
200 ausgegeben, in das ein Signal für die Drehzahl n und ein Signal
für die Last L eingespeist werden. Die Drehzahl n wird mit Hilfe des
in Fig. 1 dargestellten Drehzahlsensors 124 ermittelt. Die Last L
kann auf verschiedene Art und Weise ermittelt werden, beispielsweise
mit Hilfe des Luftmengen- oder Luftmassenmessers 106, des Drucksen
sors 110, des Sensors 109 zur Erfassung des Öffnungswinkels der
Drosselklappe 108 usw. Das Signal für den Grundwert dZW wird an ei
nen ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 202 weitergeleitet. Am
zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 202 liegt ein Gewichtsfaktor
F1 an. Der Gewichtsfaktor F1 besitzt in der Regel Werte zwischen 0
und 1. Er legt fest, wie stark sich der Grundwert dZW letztendlich
auf den Zündwinkel ZW auswirkt. Dies ist deshalb erforderlich, weil
der Zündwinkel ZW nur in bestimmten Betriebszuständen beeinflußt
werden soll. In diesen Betriebszuständen besitzt der Gewichtsfaktor
F1 einen großen Wert, beispielsweise den Wert 1. Zu Beginn und gegen
Ende dieser Betriebszustände kann der Gewichtsfaktor F1 von einem
Wert 0 auf einen großen Wert erhöht werden bzw. von einem großen
Wert auf den Wert 0 erniedrigt werden, und außerhalb dieser Be
triebszustände besitzt der Gewichtsfaktor F1 den Wert 0, so daß der
Grundwert dZW keinen Einfluß auf den Zündwinkel ZW hat. Der Ge
wichtsfaktor F1 wird von einem Block 204 ausgegeben. Einzelheiten
zur Ermittlung des Gewichtsfaktors F1 durch den Block 204 sind in
Fig. 3 dargestellt und im zugehörigen Text beschrieben.
Der Block 204 besitzt zwei weitere Ausgänge zur Ausgabe weiterer Ge
wichtsfaktoren F2 und F3. An einem ersten Eingang des Blocks 204
liegt ein Signal TBKMStart an, das die Temperatur der Brennkraftma
schine 100 beim Start der Brennkraftmaschine 100 repräsentiert. Es
kann ein weiterer Eingang vorhanden sein, an dem ein Signal für eine
Betriebskenngröße anliegt, aus der in irgendeiner Form die bereits
erzielte Heizwirkung des Katalysators abgeleitet werden kann. Diese
Betriebskenngröße kann beispielsweise die mit dem Temperatursensor
117 erfaßte Temperatur des Katalysators 116 sein, eine mit Hilfe eines
Temperaturmodells ermittelte Temperatur des Katalysators 116,
ein Lastsignal L, ein Signal für die Kraftstoffmasse, ein Signal für
die Anzahl der Kurbelwellenumdrehungen, ein Signal für die Tempera
tur TBKM der Brennkraftmaschine 100 oder auch ein Zeitsignal. Der
Verknüpfungspunkt 202 multipliziert den Grundwert dZW mit dem Ge
wichtsfaktor F1 und stellt an seinem Ausgang ein Signal für den
Korrekturwert dZW' des Zündwinkels ZW bereit. Dieses Signal wird an
einen ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 206 weitergeleitet,
dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Blocks 208 verbunden
ist, der den Sollwert für den Zündwinkel ZW bereitstellt. Im Ver
knüpfungspunkt 206 werden der Sollwert für den Zündwinkel ZW und der
Korrekturwert dZW' addiert, und das Summensignal wird zur weiteren
Verarbeitung, die letztendlich zu einer entsprechenden Ansteuerung
der Zündkerzen 126 führt, an einen Block 210 weitergeleitet.
Auf ähnliche Art und Weise wird auch der Vorsteuerwert LLW für den
Leerlaufsteller 113 beeinflußt. Ein Kennfeld 212 gibt in Abhängig
keit der Eingangsgrößen Drehzahl n und Öffnungswinkel α der Dros
selklappe 108 ein Signal für den Grundwert dLLW aus. Dieses Signal
wird an einen ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 214 weiterge
leitet. Der zweite Eingang des Verknüpfungspunktes 214 ist mit dem
Ausgang des Blocks 204 verbunden, an dem der Gewichtsfaktor F2 be
reitgestellt wird. Der Verknüpfungspunkt 214 multipliziert das
Signal für den Grundwert dLLW mit dem Gewichtsfaktor F2 und stellt
an seinem Ausgang ein Signal für den Korrekturwert dLLW' bereit. Das
Signal für den Korrekturwert dLLW' wird an einen ersten Eingang ei
nes Verknüpfungspunktes 216 weitergeleitet. Am zweiten Eingang des
Verknüpfungspunktes 216 liegt ein Vorsteuerwert LLW für den Leer
laufsteller 113 an, der von einem Block 218 erzeugt wird. Der Ver
knüpfungspunkt 216 addiert die Signale für den Vorsteuerwert LLW und
den Korrekturwert dLLW' und gibt ein Signal LLW aus. Abhängig von
diesem Signal LLW' wird der Leerlaufsteller 113 angesteuert. Dies
ist durch einen Block 220 dargestellt, in den das Signal LLW' einge
speist wird. Der Aufbau des Blocks 220 ist für die Erfindung nicht
von Bedeutung und wird deshalb nicht näher beschrieben.
Weiterhin wird mit der Schaltung nach Fig. 2 das Luft/Kraftstoff
verhältnis LK beeinflußt. Die Beeinflussung erfolgt mittels eines
Korrekturwerts GK'. Ein Grundwert GK für den Korrekturwert GK' wird
von einem Kennfeld 222 ausgegeben, in das die Drehzahl n und die
Last L als Eingangsgrößen eingespeist werden. Der vom Kennfeld 222
ausgegebene Grundwert GK wird in einen ersten Eingang eines Ver
knüpfungsblocks 224 eingespeist. Der zweite Eingang des Ver
knüpfungsblocks 224 ist mit dem Ausgang des Blocks 204 verbunden, an
dem der Gewichtsfaktor F3 bereitgestellt wird. Der Grundwert GK kann
Werte zwischen 0 und 2 annehmen, wobei der Wert 1 bedeutet, daß das
Luft/Kraftstoffverhältnis LK nicht beeinflußt wird. Der Gewichtsfak
tor F3 besitzt - ebenso wie die Gewichtsfaktoren F1 und F2 - einen
Wert zwischen 0 und 1. Falls F3 den Wert 0 besitzt, gibt der Ver
knüpfungsblock 224 unabhängig davon, welchen Wert der Grundwert GK
besitzt, an seinem Ausgang den Wert 1 aus. Der Verknüpfungsblock 224
gibt generell einen Korrekturwert GK aus, der näher am Wert 1
liegt, als der am Eingang des Verknüpfungsblocks 224 anliegende
Grundwert GK. Dies wird dadurch erreicht, daß im Verknüpfungsblock
224 die Abweichung des Grundwerts GK vom Wert 1 mit dem Gewichtsfak
tor F3 skaliert wird. Mit anderen Worten, der Verknüpfungsblock 224
bildet die Differenz zwischen dem Grundwert GK und dem Wert 1, mul
tipliziert diese Differenz mit dem Gewichtsfaktor F3 und addiert zum
Ergebnis wieder den Wert 1 dazu. Das Ausgangssignal des Ver
knüpfungsblocks 224 wird an einen ersten Eingang eines Ver
knüpfungspunktes 226 weitergeleitet. In den zweiten Eingang des Ver
knüpfungspunktes 226 wird ein von einem Block 228 erzeugter Vor
steuerwert für das Luft/Kraftstoffverhältnis LK eingespeist. Der
Verknüpfungspunkt 226 multipliziert den Vorsteuerwert mit dem
Korrekturwert GK' und leitet ihn zur weiteren Verarbeitung an einen
Block 230 weiter.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es weiterhin
vorgesehen, daß der Block 204 über einen Schalter 232 eine in einem
Block 234 realisierte Anti-Ruckel-Funktion zu bzw. abschaltet. An
stelle der vollständigen Abschaltung der Anti-Ruckel-Funktion kann
auch auf einen anderen Parametersatz umgeschaltet werden. Die
Anti-Ruckel-Funktion soll Triebstrangschwingungen vermeiden, indem
der Zündwinkel ZW bei schnellen Drehzahländerungen um einen bestimm
ten Betrag verschoben wird. Bei einem positiven Drehzahlgradienten
wird der Zündwinkel in Richtung spät, bei einem negativen Drehzahl
gradienten in Richtung früh verstellt, um das Drehmoment gegenphasig
zu der Schwingung zu erhöhen bzw. zu erniedrigen. Am Eingang des
Blocks 234 liegt die Drehzahl n an. An seinem Ausgang stellt der
Block 234 eine Zündwinkeländerung bereit, die über den Schalter 232
in den Block 210 eingespeist werden kann, wo sie zum korrigierten
Zündwinkel ZW' addiert wird. Der Block 204 schließt den Schalter 232
nur dann, wenn der Gewichtsfaktor F1 klein gegen den Wert 1 ist. Die
Funktionsweise des in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbildes wird
anhand des Flußdiagramms der Fig. 3 erläutert.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Ermittlung der Gewichtsfaktoren F1, F2 und F3. Das Flußdiagramm be
ginnt mit einem Schritt 300, in dem festgestellt wird, ob die Brenn
kraftmaschine 100 gestartet wird. Der Schritt 300 wird so lange
wiederholt, bis die Abfrage des Schrittes 300 erfüllt ist. Dann
schließt sich an Schritt 300 ein Schritt 302 an, in dem einer
Variablen IL der Wert 0 zugewiesen wird. Die Variable IL repräsen
tiert z. B. das Lastintegral, d. h. die seit Starten der Brennkraft
maschine 100 aufintegrierte Last L. Weiterhin wird in Schritt 302
die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 ermittelt und als Wert
TBKMStart gespeichert. Auf Schritt 302 folgt ein Schritt 304. Im
Schritt 304 wird ein Schwellwert ILMax für das Lastintegral IL er
mittelt, bei dessen Erreichen der Durchlauf des Flußdiagramms been
det wird. Der Schwellwert ILMax wird aus einer Kennlinie ausgelesen,
die über der in Schritt 302 ermittelten Starttemperatur TBKMStart
der Brennkraftmaschine 100 aufgespannt ist. Dies hat zur Folge, daß
bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 100 das Ende des Flußdia
gramms erst bei einem größeren Lastintegral IL erreicht wird als bei
einem Warmstart. An Schritt 304 schließt sich ein Schritt 306 an. Im
Schritt 306 wird das Lastintegral IL auf den Wert ILMax normiert,
d. h. es wird ein relatives Lastintegral ILRel ermittelt, indem das
Lastintegral IL durch den Schwellwert ILMax dividiert wird. An
Schritt 306 schließt sich ein Schritt 308 an, in dem abgefragt wird,
ob das relative Lastintegral ILRel kleiner oder gleich 1 ist, d. h.
ob der Schwellwert ILMax noch nicht überschritten ist. Trifft die
Abfrage zu, so schließt sich ein Schritt 310 an. Im Schritt 310 wer
den die Gewichtsfaktoren F1, F2 und F3 aus Kennlinien ausgelesen,
die jeweils vom relativen Lastintegral ILRel abhängen. Die so er
mittelten Gewichtsfaktoren F1, F2 und F3 werden gemäß Fig. 2 dazu
verwendet, festzulegen, wie stark sich die mit den Kennfeldern 200,
212 und 222 ermittelten Grundwerte dZW, dLLW und GK letztendlich
auswirken. An Schritt 310 schließt sich ein Schritt 312 an, in dem
das Lastintegral IL aktualisiert wird. Dies kann z. B. dadurch ge
schehen, daß der aktuelle Wert von einem Integrator, der als Ein
gangssignal die Last L erhält, übernommen wird. An Schritt 312
schließt sich wieder Schritt 306 an.
Ist die Abfrage des Schrittes 308 nicht erfüllt, d. h. das relative
Lastintegral ILRel hat den Wert 1 überschritten, so ist der Durch
lauf des Flußdiagramms beendet.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm für einen möglichen Verlauf einer Kenn
linie, aus der in Schritt 310 der Fig. 3 einer der Gewichtsfakto
ren, beispielsweise F1, in Abhängigkeit vom relativen Lastintegral
ILRel ausgelesen wird. Auf der Abszisse ist das relative Lastinte
gral ILRel aufgetragen und auf der Ordinate der Gewichtsfaktor F1.
Der Kurvenverlauf steigt von einem Wert 0 für ein relatives Lastin
tegral ILRel von 0 schnell auf einen Wert 1 an, bleibt dann eine
Zeit lang konstant bei 1 und fällt schließlich langsam wieder auf
einen Wert 0 ab für ein relatives Lastintegral ILRel von 1. In dem
Bereich, in dem der Gewichtsfaktor F1 konstant gleich 1 ist, wirkt
sich gemäß Fig. 2 der Grundwert dZW voll aus, d. h., der Korrektur
wert dZW' ist gleich den Grundwert dZW. Für ein relatives Lastinte
gral ILRel von 0 und für ein relatives Lastintegral ILRel größer 1
ist der Gewichtsfaktor F1 gleich 0, d. h. der Zündwinkel ZW wird
durch den vom Kennfeld 200 ausgegebenen Grundwert dZW nicht beein
flußt. Um zwischen den Bereichen der vollen Beeinflussung und der
nicht vorhandenen Beeinflussung einen weichen Übergang zu erzeugen,
wird der Gewichtsfaktor F1 über eine Rampe oder eine andere geeigne
te Funktion von 0 auf 1 erhöht bzw. von 1 auf 0 erniedrigt.
Der weiche Übergang kann aber auch entfallen und durch einen stufen
artigen Übergang zwischen 0 und 1 ersetzt werden, falls mit dem Ge
wichtsfaktor ein Parameter beeinflußt werden soll, der keine Zwi
schenwerte annehmen kann, sondern dazu dient, einen Schaltvorgang zu
steuern, d. h., wenn der Parameter nur die beiden Zustände "ein" und
"aus" repräsentiert. Ein solcher Schaltvorgang wäre beispielsweise
das Ein- und Ausschalten der Sekundärluftpumpe 122. Die Sekundär
luftpumpe 122 ist in der Regel ausgeschaltet und wird nur in be
stimmten Betriebszuständen eingeschaltet. Das betriebszustandsab
hängige Ein- und Ausschalten kann über einen Gewichtsfaktor ge
steuert werden. Der Schaltvorgang kann mit dem Zündwinkeleingriff,
dem Eingriff auf die Drosselklappe 108 bzw. den Leerlaufsteller 113
oder dem Eingriff in das Luft/Kraftstoff-Verhältnis koordiniert wer
den. Der mit dem Gewichtsfaktor ausgelöste Schaltvorgang kann auch
zum Ein- und Ausschalten eines Saugrohrheizelements, einer elektri
schen Katalysatorheizung, eines Brenners zur Beheizung des Katalysa
tors oder einer Abgasklappe usw. eingesetzt werden.
Fig. 5 zeigt die Auswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf
die Fahrpedalcharakteristik. Im Diagramm der Fig. 5 ist das Drehmo
ment der Brennkraftmaschine 100 in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel
α der Drosselklappe 108 aufgetragen. Sämtliche Kurven wurden bei
einer konstanten Drehzahl von 1720 U/min aufgenommen. Die durchge
zogene Linie zeigt die normale Fahrpedalcharakteristik, ohne daß ein
Eingriff auf den Zündwinkel ZW oder auf den Leerlaufsteller 113 vor
genommen wird. Die gestrichelte Kurve zeigt die Fahrpedalcharakteri
stik für den Fall, daß der Zündwinkel ZW nach spät verschoben wurde,
der Leerlaufsteller 113 jedoch nicht beeinflußt wurde. Bei niedrigen
Öffnungswinkeln der Drosselklappe 108 - nur hier ist die Verschie
bung des Zündwinkels ZW aktiv - liegt die gestrichelte Kurve deut
lich unter der durchgezogenen Kurve, d. h. durch die Verschiebung
des Zündwinkels ZW wurde die Fahrpedalcharakteristik stark verän
dert. Bei der punktierten Kurve wurde zur Kompensierung der Ver
schiebung des Zündwinkels ZW zusätzlich der erfindungsgemäße Ein
griff auf den Leerlaufsteller 113 aktiviert mit dem Ergebnis, daß
die ursprüngliche Fahrpedalcharakteristik (durchgezogene Linie) wie
derhergestellt wird. Bei der strichpunktierten Kurve wurde zusätz
lich zur Verschiebung des Zündwinkels ZW der Leerlaufsteller 113
voll geöffnet. Insgesamt kann der Fig. 5 entnommen werden, daß es
durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich ist, eine Spätzündung
und somit beispielsweise eine Aufheizung des Katalysators 116 durch
zuführen, ohne die Fahrpedalcharakteristik nennenswert zu ändern.
In den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurde durch eine ent
sprechende Ansteuerung des Leerlaufstellers verhindert, daß sich ein
Zündwinkeleingriff auf das Drehmoment auswirkt. Falls die Erfindung
im Zusammenhang mit einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe
eingesetzt wird, kann statt des Leerlaufstellers die Drosselklappe
entsprechend angesteuert werden. Bei dieser Ausführungsform wird in
das Kennfeld 212 statt des Signals für den Öffnungswinkel α der
Drosselklappe 108 ein von einem Fahrpedalgeber erzeugtes Signal ein
gespeist.
Die den Verknüpfungspunkten der Fig. 2 jeweils zugeordnete Ver
knüpfungsarten - beispielsweise Addition oder Multiplikation - kön
nen jeweils durch andere geeignete Verknüpfungsarten ersetzt werden.
Die an der Verknüpfung beteiligten Signale sind dann entsprechend an
die Verknüpfungsart anzupassen. Wird beispielsweise für den Ver
knüpfungspunkt 202 die Verknüpfungsart Multiplikation gewählt, so
ist für den Gewichtsfaktor F1 der Wert 1 vorzugeben, falls der
Grundwert dZW nicht verändert werden soll. Bei der Verknüpfungsart
Addition wäre unter den gleichen Bedingungen der Wert 0 für den Ge
wichtsfaktor F1 vorzugeben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Gewichtsfaktoren F1
und F2 identisch.
Es kann auch noch ein weiterer Gewichtsfaktor F4 im Zusammenhang mit
einem separaten Eingriff in die Leerlaufdrehzahl vorgesehen werden.
Der Eingriff in die Leerlaufdrehzahl besäße die gleiche Struktur wie
die in Fig. 2 dargestellten Eingriffe in den Zündwinkel ZW, in den
Öffnungswinkel LLW des Leerlaufstellers 113 und in das Luft/Kraft
stoff-Verhältnis LK. Der Gewichtsfaktor F4 würde mit einem ent
sprechenden Grundwert zu einem Korrekturwert verknüpft werden und
mit dem Korrekturwert würde der Sollwert für die Leerlaufdrehzahl
beeinflußt werden. Im Gegensatz zum Korrekturwert dLLW' dient der
Korrekturwert für die Leerlaufdrehzahl nicht dazu, den Einfluß des
Korrekturwerts dZW' auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine 100 zu
kompensieren, sondern dazu, die Leerlaufdrehzahl zu verändern.
Je nach Ausführungsform können die Grundwerte dZW, dLLW und/oder GK
auch noch von weiteren Signalen abhängen, die den Betriebszustand
der Brennkraftmaschine 100 beschreiben. Ein solches Signal wäre bei
spielsweise die Temperatur der Brennkraftmaschine 100.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung entfällt die Ge
wichtung der Grundwerte dZW, dLLW und GK durch die Gewichtsfaktoren
F1, F2 und F3. Bei dieser Ausführungsform findet die Gewichtung der
Grundwerte abhängig vom Betriebszustand bereits bei der Erzeugung
der Grundwerte durch die Kennfelder 200, 212 und 222 statt. Die
Kennfelder sind dazu in ihrer Abhängigkeit entsprechend auszulegen.
Insbesondere sind in den Kennfeldern die Betriebskenngrößen zu
berücksichtigen, aus denen bei der Ausführungsform mit Gewichtung
die Gewichtsfaktoren ermittelt werden.
Claims (11)
1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine (100), wobei in
bestimmten Betriebszuständen der Zündwinkel (ZW) und die von der
Brennkraftmaschine (100) angesaugte Luft beeinflußt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß
ein Signal für den Zündwinkel (ZW) mit einem ersten Korrekturwert (dZW') verknüpft wird und
ein Signal für die von der Brennkraftmaschine (100) angesaugte Luft (LLW) mit einem zweiten Korrekturwert (dLLW') verknüpft wird,
wobei der erste und der zweite Korrekturwert (dZW', dLLW') abhän gig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (100) vorgebbar oder gewichtbar sind und so aufeinander abgestimmt sind, daß mit dem zweiten Korrekturwert (dLLW') die Auswirkungen des ersten Korrektur werts (dZW') auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine (100) kompen siert werden.
ein Signal für den Zündwinkel (ZW) mit einem ersten Korrekturwert (dZW') verknüpft wird und
ein Signal für die von der Brennkraftmaschine (100) angesaugte Luft (LLW) mit einem zweiten Korrekturwert (dLLW') verknüpft wird,
wobei der erste und der zweite Korrekturwert (dZW', dLLW') abhän gig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (100) vorgebbar oder gewichtbar sind und so aufeinander abgestimmt sind, daß mit dem zweiten Korrekturwert (dLLW') die Auswirkungen des ersten Korrektur werts (dZW') auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine (100) kompen siert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein drit
ter Korrekturwert (GK') vorgesehen ist zur Korrektur eines Signals
für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LK).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Korrekturwerte (dZW', dLLW', GK') erzeugt wer
den, indem Grundwerte (dZW, dLLW, GK) mit je einem vorgebbaren Ge
wichtsfaktor (F1, F2, F3) verknüpft werden, wobei die Gewichtsfakto
ren (F1, F2) für den ersten und den zweiten Grundwert (dZW, dLLW)
vorzugsweise identisch sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gewichtsfaktoren (F1, F2, F3) so vorgegeben
werden, daß die Korrekturwerte (dZW', dLLW', GK') außerhalb der vor
gebbaren Betriebszustände nicht wirksam sind und die Wirksamkeit der
Korrekturwerte (dZW', dLLW', GK') zu Beginn der vorgebbahren Be
triebszustände gemäß einer wählbaren Funktion zunimmt und gegen Ende
der vorgebbaren Betriebszustände gemäß einer wählbaren Funktion ab
nimmt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gewichtsfaktoren (F1, F2, F3) von wenigstens
einer der Betriebskenngrößen Zeit, Anzahl der Kurbelwellenumdrehun
gen, integrierte Last, integrierte Luftmasse, integrierte Kraft
stoff-Einspritzmenge oder Katalysatortemperatur abhängen und/oder in
Kennlinien in Abhängigkeit von der auf einen Schwellwert (ILMax) be
zogenen Betriebskenngröße (ILRel) abgelegt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schwellwert (ILMax) in Abhängigkeit von der Starttemperatur
(TBKMStart) der Brennkraftmaschine (100) vorgebbar ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ab
hängig von der auf den Schwellwert (ILMax) bezogenen Betriebskenn
größe (ILRel) ein Schaltsignal für eine Sekundärluftpumpe (122), ein
Saugrohrheizelement, eine elektrische Katalysatorheizung, einen
Brenner zur Beheizung des Katalysators oder eine Abgasklappe erzeugt
werden kann.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die von der Brennkraftmaschine (100) angesaugte
Luft mit einer Drosselklappe (108) im Ansaugsystem (102) oder mit
einem Leerlauf-Steller (113), der in einem Umgehungskanal (112) zur
Drosselklappe (108) angeordnet ist, beeinfußbar ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß in einem der vorgebbaren Betriebszustände mit dem
ersten Korrekturwert (dZW') der Zündwinkel (ZW) nach spät verschoben
wird, um den Katalysator (116) im Abgaskanal (104) der Brennkraftma
schine (100) schnell aufzuheizen und mit dem zweiten Korrekturwert
(dLLW') bewirkt wird, daß die Drosselklappe (108) oder der Leer
lauf-Steller (113) weiter geöffnet wird, so daß die Fahrpedalcharak
teristik trotz Verschiebung des Zündwinkels (ZW) erhalten bleibt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste und gegebenenfalls der dritte Grundwert
(dZW, GR) aus einem Rennfeld (200, 222) in Abhängigkeit von der Last
(L) und der Drehzahl (n) ermittelt werden und der zweite Grundwert
(dLLW) aus einem Kennfeld (212) in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel
(α) der Drosselklappe (108) und der Drehzahl (n).
11. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine (100), wobei in
bestimmten Betriebszuständen der Zündwinkel (ZW) und die von der
Brennkraftmaschine angesaugte Luft beeinflußt werden, dadurch ge
kennzeichnet, daß
erste Mittel (200) bereitgestellt werden zum Erzeugen eines ersten Grundwerts (dZW) für einen ersten Korrekturwert (dZW'),
zweite Mittel (212) zum Erzeugen eines zweiten Grundwerts (dLLW) für einen zweiten Korrekturwert (dLLW'),
dritte Mittel (206) zum Verknüpfen eines Signals für den Zündwin kel (ZW) mit dem ersten Korrekturwert (dZW'),
vierte Mittel (216) zum Verknüpfen eines Signals für die von der Brennkraftmaschine (100) angesaugte Luft (LLW) mit dem zweiten Korrekturwert (dLLW'),
wobei der Betriebszustand der Brennkraftmaschine (100) bei der Vorgabe der Grundwerte (dZW, dLLW) durch die ersten und zweiten Mit tel (200, 212) berücksichtigbar ist und die Korrekturwerte (dZW', dLLW') gleich den Grundwerten (dZW, dLLW) sind oder die Korrektur werte (dZW', dLLW') erzeugbar sind, indem die Grundwerte (dZW, dLLW) mit fünften Mitteln (204, 206, 216) abhängig vom Betriebszustand ge wichtet werden und
wobei der erste und der zweite Korrekturwert (dZW', dLLW') so auf einander abgestimmt sind, daß mit dem zweiten Korrekturwert (dLLW) die Auswirkungen des ersten Korrekturwerts (dZW') auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine (100) kompensiert werden.
erste Mittel (200) bereitgestellt werden zum Erzeugen eines ersten Grundwerts (dZW) für einen ersten Korrekturwert (dZW'),
zweite Mittel (212) zum Erzeugen eines zweiten Grundwerts (dLLW) für einen zweiten Korrekturwert (dLLW'),
dritte Mittel (206) zum Verknüpfen eines Signals für den Zündwin kel (ZW) mit dem ersten Korrekturwert (dZW'),
vierte Mittel (216) zum Verknüpfen eines Signals für die von der Brennkraftmaschine (100) angesaugte Luft (LLW) mit dem zweiten Korrekturwert (dLLW'),
wobei der Betriebszustand der Brennkraftmaschine (100) bei der Vorgabe der Grundwerte (dZW, dLLW) durch die ersten und zweiten Mit tel (200, 212) berücksichtigbar ist und die Korrekturwerte (dZW', dLLW') gleich den Grundwerten (dZW, dLLW) sind oder die Korrektur werte (dZW', dLLW') erzeugbar sind, indem die Grundwerte (dZW, dLLW) mit fünften Mitteln (204, 206, 216) abhängig vom Betriebszustand ge wichtet werden und
wobei der erste und der zweite Korrekturwert (dZW', dLLW') so auf einander abgestimmt sind, daß mit dem zweiten Korrekturwert (dLLW) die Auswirkungen des ersten Korrekturwerts (dZW') auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine (100) kompensiert werden.
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