DE4415361A1

DE4415361A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers

Info

Publication number: DE4415361A1
Application number: DE4415361A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Dr Franzke; Stefan Dipl Ing Keller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-05-02
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2014-05-03
Also published as: FR2719341A1; US5566659A; JP3905932B2; KR100371625B1; FR2719341B1; DE4415361B4; KR950033023A; JPH07301138A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers. Sol che elektromagnetischen Verbraucher dienen insbesondere zur Steuerung der Kraftstoffzumessung bei Brennkraftma schinen.

So sind Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung der ein zuspritzenden Kraftstoffmenge bekannt. Bei diesen legt ein Magnetventil die Einspritzdauer fest. Bei Magnetventilen verstreicht zwischen dem Ansteuerzeitpunkt und der Reaktion des Magnetventils eine gewisse Zeitspanne. Diese Zeitspanne wird üblicherweise als Verzugszeit bzw. als An zugszeit oder Abfallzeit des Ventils bezeichnet. Diese Verzugszeit hängt unter anderem von der Spulentemperatur und verschiedenen anderen Parametern ab. Eine variable Verzugszeit des Magnetventils hat wiederum eine variable Einspritzdauer und damit eine sich ändernde eingespritzte Kraftstoffmenge zur Folge.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ver fahren und einer Vorrichtung zur Steuerung der einge spritzten Kraftstoffmenge die Genauigkeit zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprü chen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsge mäßen Vorrichtung läßt sich die Genauigkeit der Kraft stoffzumessung wesentlich verbessern.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiter bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge kennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein detailliertes Blockdiagramm einer Ausführungs form.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Vorrich tung zur Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge in eine Brennkraftmaschine beschrieben. Sie ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt. Sie kann immer dann einge setzt werden, wenn die Ansteuerdauer eines elektromagneti schen Verbrauchers eine Größe, wie beispielsweise den das Magnetventil durchfließenden Volumenstrom eines Mediums, festlegt.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente einer Vorrich tung zur Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge am Beispiel einer Steuerung einer Brennkraftmaschine gezeigt. Mit 100 ist ein Magnetventil bezeichnet. Ein Anschluß des Magnetventils 100 ist mit einem Anschluß Ubat der Versor gungsspannung verbunden. Der andere Anschluß des Magnet ventils 100 steht über ein Schaltmittel 110 mit dem Masse anschluß der Versorgungsspannung in Verbindung.

Das Schaltmittel 110 wird von einer Steuereinheit 120 an gesteuert. Desweiteren ist die Steuereinheit 120 mit der Versorgungsspannung und wenigstens einem Sensor 130 zur Erfassung von einer Betriebskenngröße verbunden.

Die Steuereinheit umfaßt eine Mengenvorgabe 122, die zu mindestens mit dem Sensor 130 in Verbindung steht. Die Mengenvorgabe 122 beaufschlagt einen Verknüpfungspunkt 124 mit einem ersten Signal. Am zweiten Eingang des Ver knüpfungspunktes 124 liegt das Ausgangssignal Tst einer Korrektureinrichtung 128. Der Verknüpfungspunkt 124 beauf schlagt eine Endstufe 126 mit der korrigierten Einspritz zeit. Die Endstufe 126 steuert dann das Schaltmittel ent sprechend an.

In der Fig. 1 sind nur die wesentlichsten Elemente ge zeigt. So kann beispielsweise noch ein Meßwiderstand vor gesehen sein, der den durch das Magnetventil fließenden Strom erfaßt. Ferner kann die Reihenfolge des Schaltmit tels 110 und des Magnetventils 100 vertauscht sein. Die Endstufe 126, die Mengenvorgabe 122 und die Korrekturein richtung 128 können als eine bauliche Einheit realisiert sein. Bei der Mengenvorgabe 122 handelt es sich üblicher weise um ein Motorsteuergerät, daß die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine steuert.

Das Schaltmittel ist vorzugsweise als Transistor, insbe sondere als Feldeffekttransistor realisiert.

Aus Kostengründen werden vorzugsweise hochohmige Ein spritzventile eingesetzt. In solchen Ventilen wird der überwiegende Teil der elektrischen Leistung in der Ventil spule umgesetzt. Dies führt zu einer deutlichen Erhöhung der Temperatur des Ventils.

Bei Spulen deren Widerstand sich abhängig von der Tempera tur verändert führt dies zu einer Änderung der Anzugszeit und/oder der Abfallzeit abhängig von der Spulentemperatur. Da die Temperatur von dem anliegenden Tastverhältnis der Ventilsteuerung abhängt, beeinflußt das Tastverhältnis auch die Verzugszeiten. Dies kann durch die Variation der Einspritzmenge zu einer zu unzulässigen Schadstoffemissio nen des Verbrennungsmotors führen.

Erfindungsgemäß kompensiert die Steuereinheit 120 den Ein fluß der Spulentemperatur auf die eingespritzte Kraft stoffmenge.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Ausgehend von den mittels den Sensoren erfaßten Betriebsbedingungen be rechnet die Mengenvorgabe 122 eine Grundeinspritzdauer T. Der Verknüpfungspunkt 124 addiert zu dieser Grundein spritzdauer T das Ausgangssignal Tst der Korrektureinrich tung 128. Bei diesem Ausgangssignal der Korrektureinrich tung 128 handelt es sich um die Verzugszeit Tst. Für die Zeitdauer, der so berechneten Gesamteinspritzdauer TG, be aufschlagt die Endstufe 126 das Schaltmittel 110 mit einem Ansteuersignal.

Die Endstufe 126 beaufschlagt das Schaltmittel mit einem getakteten Signal, das ein bestimmtes Tastverhältnis auf weist. Dieses Tastverhältnis kann abhängig von verschiede nen Betriebszuständen vorgegeben werden.

Erfindungsgemäß korrigiert die Korrektureinrichtung 128 den Einfluß der Spulentemperatur auf die eingespritzte Kraftstoffmenge. Die Korrektureinrichtung 128 ist in der Fig. 2 detaillierter dargestellt.

Die Korrektureinrichtung 128 ist wie folgt aufgebaut. Eine erste Kennlinie 200 wird mit einem Signal einer Tastver hältnisvorgabe 210 beaufschlagt. Das Ausgangssignal der ersten Kennlinie 200 gelangt zu einem Filter 220. Das Fil ter wird ferner von einem Speicher 230 und einer Abtast zeitvorgabe 240 mit Signalen beaufschlagt. Der Ausgang des Filters steht mit dem Eingang des Speichers 230 und einem Verknüpfungspunkt 250 in Verbindung. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform gelangt zum zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 250 das Ausgangssignal eines zwei ten Kennfeldes 260 dem als Eingangsgröße die Ausgangsgröße einer Spannungsvorgabe 270 (Betriebsspannung) zugeführt wird. Die Ausgangsgröße des Verknüpfungspunktes 250 dient als Ausgangsgröße der Korrektureinrichtung 128.

Diese Korrektureinrichtung 128 arbeitet wie folgt. In der ersten Kennlinie 200 ist die Verzugszeit des Ventils ab hängig vom Tastverhältnis, mit dem das Ventil 100 von der Endstufe 126 angesteuert wird, abgelegt. Der Zusammenhang zwischen der Verzugszeit und dem Tastverhältnis wird experimentell bestimmt.

Die so bestimmte Verzugszeit wird nun dem Filter 220 zuge führt, das die zeitabhängige Änderung der Spulentemperatur berücksichtigt. Vorzugsweise erfolgt dies in Form einer Exponentialfunktion über der Zeit. Hierzu ist vorgesehen, daß in einem festen Zeitraster, das von der Abtastzeitvor gabe 240 bestimmt wird, die Differenz der momentan ausge lesenen Verzugszeit und der im vorhergehenden Zeitraster berechneten Verzugszeit mit einem konstanten Faktor A mul tipliziert wird. Als Faktor A wird vorzugsweise eine posi tive Zahl kleiner 1 gewählt. Die Filterung erfolgt vor zugsweise gemäß der Beziehung:

T_si = T_s(i-1) + (T_ssoll-T_s(I-1)) _* A

Hierbei handelt es sich bei dem Wert T_si um die aktuelle Verzugszeit, bei dem Wert T_s(i-1) um die Verzugszeit bei der vorherigen Berechnung, bei dem Wert T_ssoll um den Soll wert der Verzugszeit und bei A um eine Konstante.

Das so gewonnene Ergebnis wird zu der aus dem vorhergehen den Zyklus berechneten Verzugszeit hinzuaddiert. Dieses Ergebnis ist die neue Verzugszeit, die zur Einspritzzeit korrektur herangezogen und für den nächsten Berechnungs zyklus im Speicher 230 zwischengespeichert wird.

Durch geeignete Wahl des Zeitrasters und der Größe A kann die Vorrichtung an die jeweiligen Magnetventile angepaßt werden.

Anschließend erfolgt im Verknüpfungspunkt 250 ein vorzugs weise additive Korrektur abhängig von der Versorgungsspan nung. Hierzu ist in einem zweiten Kennfeld 260 ein Korrek turwert abhängig von der Versorgungsspannung Ubat abge legt. Diese nachträgliche Korrektur ist insbesondere dann erforderlich, wenn größere dynamische Spannungsänderungen in der Versorgungsspannung auftreten, wie sie beispiels weise in Kraftfahrzeugen auftreten. In diesem Fall dürfen die Verzugszeitänderungen die auf Schwankungen der Ver sorgungsspannung beruhen nicht durch den Filter 220 be dämpft werden.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß das zweite Kennfeld 260 in die erste Kennlinie 200 integriert ist. Dies bedeutet, das erste Kennfeld ist mehrdimensional ausgelegt. Die Verzugszeit ist abhängig vom Tastverhältnis und der Batteriespannung abgelegt.

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ergibt sich der Vorteil, daß hochohmige Magnetventile ohne Beeinträchti gung der Abgasemissionen eingesetzt werden können, auch wenn deren ohmscher Widerstand eine deutliche Temperatur abhängigkeit aufweist.

Claims

1. Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils, das die in eine Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge beeinflußt, wobei die Dauer der Ansteuerung des Magnetven tils um eine Verzugszeit korrigierbar ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verzugszeit abhängig von der dem Ver braucher zugeführten Leistung vorgebbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzugszeit wenigstens abhängig vom Tastverhältnis, mit dem das Magnetventil beaufschlagt wird, vorgebbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Verzugszeit wenigstens abhängig vom Wert der Versorgungsspannung vorgebbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzugszeit gefiltert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, daß die Verzugszeit gemäß der Beziehung T_si = T_s(i-1) + (T_ssoll-T_s(I-1)) _* A gefil tert wird, wobei es sich bei dem Wert T_si um die aktuelle Verzugszeit, bei dem Wert T_s(i-1) um die Verzugszeit bei der vorherigen Berechnung, bei dem Wert T_ssoll um den Sollwert der Verzugszeit und bei A um eine Konstante han delt.

6. Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils, das die in eine Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge beeinflußt, mit Mitteln, die die Dauer der Ansteuerung des Magnetventils um eine Verzugszeit korrigieren, dadurch ge kennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Verzugs zeit abhängig von der dem Verbraucher zugeführten Leistung vorgeben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzugszeit in wenigstens einer Kennlinie abhängig von dem Tastverhältnis abgelegt ist.