DE4420956C2 - Steuerverfahren für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Steuerverfahren für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Steuerverfahren, von dem der Anspruch 1 in seinem Ober­ begriff ausgeht, ist aus der EP 0 332 119 A2 bekannt. Dem­ nach wird abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftma­ schine ein Signal für die Kraftstoffzumessung gebildet, dem ein Korrektursignal überlagert wird, das sowohl von der Drehzahl der Brennkraftmaschine als auch von der zeitlichen Änderung der Drehzahl abhängt. Aus einem zweidimensionalen Kennfeld, das eine Funktion von der Drehzahl und der Luft­ masse im Ansaugtrakt ist, werden Zeitkonstanten für einen Phasenverschieber abgeleitet, der aus dem Signal für die zeitliche Änderung der Drehzahl das Korrektursignal gewinnt.

Aus der DE 32 16 983 A1 ist eine Steuereinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine bekannt, die bei bestimmten Kriterien eine Beschleunigungsanreicherung auslöst. Als Kriterien werden beispielsweise eine steigende Tendenz aufeinanderfolgender Lastwerte oder ein Vergleich des aktuellen Lastwerts mit dem arithmetischen Mittelwert vorangegangener Lastwerte herangezogen. Ergibt eine Prüfung der Kriterien, daß eine Beschleunigungsanreicherung auszulösen ist, so wird ein Faktor zur Korrektur der zuzumessenden Kraftstoffmenge gebildet. Der Faktor kann von Betriebskenngrößen wie Drehzahl, Last, Lastgradient, Temperatur und Anzahl der Umdrehungen seit der Beschleunigungsauslösung abhängen. Obwohl die bekannte Steuereinrichtung bereits sehr gute Ergebnisse liefert, kann es bei bestimmten Brennkraftmaschinen unter bestimmten Betriebsbedingungen dennoch zu "Beschleunigungslöchern" kommen, das heißt, zu Betriebszuständen, in denen die Beschleunigung des Fahrzeugs hinter den Erwartungen des Fahrzeugführers zurückbleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst op­ timales Beschleunigungsverhalten des Kraftfahrzeugs zu er­ möglichen. Insbesondere soll die an sich bekannte Beschleu­ nigungsanreicherung, das heißt die Anfettung des Luft/Kraftstoff-Gemisches bei Beschleunigung, verbessert werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Kraftstoffzumessung mittels einer Korrekturgröße beeinflußbar, die aus einem Signal, das mit der Drehzahl zusammenhängt, und einem Signal, das mit der Drehzahländerung zusammenhängt, gebildet wird. Dadurch wird erreicht, daß die ansonsten mitunter auf­ tretenden Beschleunigungslöcher weitgehend verschwinden. Dies führt zu einer Steigerung des Fahrkomforts. Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt ein Lei­ stungsgewinn erreicht, was wiederum zu einer schnelleren Be­ schleunigung führt.

Das Korrektursignal, welches gemäß der Erfindung mit Hilfe eines von der Drehzahl und der zeitlichen Änderung der Dreh­ zahl abhängigen Kennfeldes ermittelt wird, wird auf einen die Kraftstoffzumesung nicht beeinflussenden Wert gesetzt, wenn die Drehzahl außerhalb eines vorgebbaren Drehzahlbereichs liegt oder die zeitliche Änderung der Dreh­ zahl einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.

Dadurch, daß die Kraftstoffzumessung nur beeinflußt wird, wenn die Drehzahl in einem vorgegebenen Bereich liegt, der aus mehreren voneinander getrennten Einzelbereichen bestehen kann, können Beschleunigungslöcher besonders wirksam unter­ drückt werden, da diese vorzugsweise bei bestimmten Drehzah­ len auftreten.

Die Unterdrückung der Beeinflussung der Kraftstoffzumessung unterhalb eines Schwellwertes für die zeitliche Änderung der Drehzahl verhindert, daß das stationäre Verhalten der Brenn­ kraftmaschine beeinflußt wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das erfindungsgemäße Verfahren keine Probleme im Hinblick auf die Einhaltung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Abgasgrenzwerte verursacht: Die Kraftstoffzumessung wird nur dann von der Korrekturgröße beeinflußt, wenn ein Signal tL, das die Last der Brennkraftmaschine angibt, einen vorgebbaren Schwellwert tLBA überschreitet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuer­ fahrens,

Fig. 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens und

Fig. 3 ein Kennfeld zur Ermittlung einer beim erfindungsge­ mäßen Steuerverfahren verwendeten Korrekturgröße.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens. Einer Brennkraftmaschine 100 wird über einen Ansaugtrakt 102 Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt und die Abgase der Brennkraftmaschine 100 werden in einen Abgaskanal 104 abgegeben. Im Ansaugtrakt 102 sind - in Stromrichtung der angesaugten Luft gesehen - ein Luftmengenmesser oder Luftmassenmesser 106, eine Drosselklappe 108 mit Sensor 110 zur Erfassung des Öffnungswinkels α der Drosselklappe 108 und wenigstens ein Einspritzventil 112 angeordnet. An der Brennkraftmaschine 100 ist ein Drehzahlsensor 114 zur Erfas­ sung der Drehzahl n der Brennkraftmaschine angebracht. Zur Ansteuerung des Einspritzventils 112 wird von einer für sich bekannten Kraftstoffsteuereinrichtung 116 ein Signal ti für die Kraftstoffzumessung erzeugt. Dieses Signal ti wird in einem Verknüpfungspunkt 118 mit einer Korrekturgröße F ver­ knüpft und das so erzeugte Signal ti′ wird dem Einspritzven­ til 112 zugeführt.

Die Korrekturgröße F wird von einem Block 120 erzeugt und dem Verknüpfungspunkt 118 über einen Schalter 122 zugeführt. Der Block 120 besitzt zwei Eingänge. In den ersten Eingang wird das vom Drehzahlsensor 114 erzeugte Signal n einge­ speist. In den zweiten Eingang des Blocks 120 wird ein Signal dn eingespeist, das die zeitliche Änderung der Drehzahl n angibt. Das Signal dn wird von einem Block 124 aus dem Signal n erzeugt. Der Schalter 122 kann von einer Steuerstufe 126 wahlweise geöffnet oder geschlossen werden. Die Steuerstufe 126 schließt den Schalter 122, wenn die Last tL der Brennkraftmaschine 100 größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert tLBA. Der vorgebbare Schwellwert tLBA ist in einem Festwertspeicher 128 gespeichert und wird über eine Verbindungsleitung an die Steuerstufe 126 weitergeleitet. Die Last tL wird von der Steuerstufe 126 beispielsweise durch Division des vom Luftmassenmesser oder Luftmengen­ messer 106 ausgegebenen Signals Q mit dem Drehzahlsignal n ermittelt. Beide Signale werden über entsprechende Eingänge in die Steuerstufe 126 eingespeist.

Die Kraftstoffsteuereinrichtung 116 ermittelt aus einer Reihe von Betriebsparametern das Signal ti für die Kraft­ stoffzumessung. Das Signal ti wird beispielsweise durch Ver­ knüpfen eines last- und drehzahlabhängigen Grundsignals mit betriebsparameterabhängigen Korrekturgrößen erzeugt. Diese Vorgehensweise ist dem Fachmann bereits bekannt und wird daher nicht näher beschrieben. Neben den in Fig. 1 gezeig­ ten Signalen Q, n und α können bei Bedarf noch weitere Signale in die Kraftstoffsteuereinrichtung 116 eingespeist werden. Dazu sind ggf. entsprechende Erfassungseinrichtungen vorzusehen, die diese Signale erzeugen. Das erfindungsgemäße Steuersystem beeinflußt das von der bekannten Kraftstoff­ steuereinrichtung 116 erzeugte Signal ti, indem es dieses Signal ti im Verknüpfungspunkt 118 mit der Korrekturgröße F verknüpft. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht in der Erzeugung der Korrekturgröße F. Wie dies im einzelnen vor sich geht, ist im Flußdiagramm der Fig. 2 dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm des Verfahrens, das im erfin­ dungsgemäßen Steuersystem abläuft. In einem ersten Schritt 200 werden ein Signal n, das die Drehzahl angibt, und ein Signal Q, das die angesaugte Luftmenge oder Luftmasse angibt, erfaßt. Das Signal n kann beispielsweise vom Drehzahlsensor 114 erzeugt werden. Das Signal Q wird vom Luftmengenmesser bzw. Luftmassenmesser 106 erzeugt.

Im Schritt 201, der auf Schritt 200 folgt, wird ein Signal tL gebildet, das die Last der Brennkraftmaschine 100 angibt. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Signal tL in der Steuerstufe 126 aus den Signalen Q und n ermittelt und zwar durch Division. Es besteht grundsätzlich aber auch die Möglichkeit, das Signal tL aus dem Signal α zu ermitteln, das vom Drosselklappensensor 110 erzeugt wird. Weiterhin kann das Signal tL auch den Schaltzustand eines bei vielen Brennkraftmaschinen vorhandenen Vollastschalters repräsentieren. Wesentlich für die Erfindung ist lediglich, daß das Signal tL in irgendeiner Form mit der Last der Brennkraftmaschine 100 zusammenhängt.

An Schritt 201 schließt sich ein Schritt 202 an, in dem aus dem Signal n ein Signal dn ermittelt wird, das mit der zeit­ lichen Änderung der Drehzahl zusammenhängt. Das Signal dn kann beispielsweise durch zeitliches Differenzieren des Signals n gebildet werden oder durch Bilden der Differenz aufeinanderfolgender n-Signale. Bei der Auswahl der auf­ einanderfolgenden n-Signale kann beispielsweise ein fester zeitlicher Abstand vorgegeben werden oder es kann auch ein fester Kurbelwinkelabstand vorgegeben werden.

In dem sich an Schritt 202 anschließenden Schritt 203 wird von der Steuereinrichtung 116 ein Grundsignal ti für die zuzumessende Kraftstoffmenge ermittelt.

An Schritt 203 schließt sich ein Schritt 204 an. In Schritt 204 wird die Korrekturgröße F in Abhängigkeit von den Signa­ len n für die Drehzahl und dn für die zeitliche Änderung der Drehzahl ermittelt. Je nach Ausführungsbeispiel kann die Er­ mittlung der Korrekturgröße F auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Eine Möglichkeit besteht darin, daß F aus einem Kennfeld ausgelesen wird, das über n und dn aufge­ spannt ist. Ein derartiges Kennfeld ist in Fig. 3 darge­ stellt und wird im dazugehörigen Text näher erläutert. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Korrekturgröße F mit­ tels eines geeigneten Algorithmus aus n und dn zu berechnen. Weiterhin ist es möglich, die Korrekturgröße F in Abhängig­ keit von n aus einer Kennlinie auszulesen, wenn dn einen vorgebbaren Schwellwert überschritten hat. Ist dn jedoch kleiner als der Schwellwert, so wird der Korrekturgröße F ein neutraler Wert zugeordnet, das heißt ein Wert, der das von der Kraftstoffsteuereinrichtung 116 ausgegebene Signal ti im Verknüpfungspunkt 118 nicht beeinflußt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Korrekturgröße F aus einer Kennlinie in Abhängigkeit des Signals dn auszulesen, wenn das Signal n innerhalb eines vorgebbaren Bereichs liegt. Außerhalb des Bereichs für das Signal n wird der Korrektur­ größe F dann wiederum der Neutralwert zugewiesen. Schließ­ lich bietet es sich noch an, sowohl einen Schwellwert für das Signal dn als auch einen Bereich für das Signal n vorzu­ geben. Überschreitet das Signal dn den ihm zugeordneten Schwellwert und liegt gleichzeitig das Signal n innerhalb des ihm zugeordneten Bereichs, so wird der Korrekturgröße F ein vom Neutralwert abweichender Wert zugewiesen. In allen anderen Fällen wird der Korrekturgröße F der Neutralwert zu­ gewiesen.

Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, daß die Korrek­ turgröße F von den Signalen n und dn abhängt. Weiterhin wird durch die Vorgabe des Schwellwerts oder Bereichs bzw. durch entsprechende Dimensionierung der Kennlinien oder des Kenn­ felds bewirkt, daß bei sinkender, konstanter oder nur wenig zunehmender Drehzahl der Korrekturgröße F der Neutralwert zugewiesen wird. Mit anderen Worten, das von der Kraftstoff­ steuereinrichtung 116 ausgegebene Signal ti wird erst bei stark zunehmender Drehzahl n von der Korrekturgröße F beein­ flußt. Im bezüglich der Drehzahl n stationären Betrieb ent­ faltet das erfindungsgemäße System somit keine Wirkung.

Auf Schritt 204 folgt ein Schritt 206, in dem abgefragt wird, ob das im Schritt 201 ermittelte Lastsignal tL größer ist als der im Festwertspeicher 128 abgelegte Schwellwert tLBA. Ist dies der Fall, so schließt sich an Schritt 206 ein Schritt 208 an, in dem der Schalter 122 geschlossen wird.

An Schritt 208 schließt sich ein Schritt 210 an, in dem mit der im Schritt 204 ermittelten Korrekturgröße F das im Schritt 203 ermittelte Signal ti korrigiert wird. Mit Schritt 210 ist der Durchlauf des Flußdiagramms beendet.

Ist die Abfrage des Schrittes 206 nicht erfüllt, so schließt sich an Schritt 206 ein Schritt 212 an. Im Schritt 212 wird der Schalter 122 geöffnet, das heißt unabhängig davon wel­ chen Wert die Korrekturgröße F besitzt, wird unterhalb des Last-Schwellwerts tLBA keine Korrektur des von der Kraft­ stoffsteuereinrichtung 116 ausgegebenen Singals ti durchge­ führt. Mit Schritt 212 ist der Durchlauf des Flußdiagramms ebenfalls beendet.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds für die Korrek­ turgröße F, das über den Signalen für die Drehzahl und die Drehzahländerung n und dn aufgespannt ist. Das gezeigte Kennfeld bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Verknüpfung im Verknüpfungspunkt 118 als Multiplikation realisiert ist, das heißt der Neutralwert der Korrekturgröße F ist der Wert 1. Unterhalb einer Drehzahländerung dn von 160/min/sec besitzt der Korrekturfaktor den Wert 1. Mit steigender Drehzahländerung dn nimmt der Wert des Korrektur­ faktors zu. Außerhalb des in Fig. 3 dargestellten Drehzahl­ bereichs von 1600/min bis 2800/min besitzt der Korrekturfak­ tor F unabhängig vom Wert der Drehzahländerung dn den Wert 1. Innerhalb des dargestellten Drehzahlbereichs steigt der Korrekturfaktor F zunächst mit zunehmender Drehzahl n an und nimmt nach Erreichen eines Maximalwerts wieder ab. Wie stark der Anstieg ausfällt und wie groß der Maximalwert ist, hängt von der Drehzahländerung dn ab.

Claims (3)

1. Steuerverfahren für die Kraftstoffzumessung einer Brenn­ kraftmaschine, wobei abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ein Signal für die Kraftstoffzumessung gebildet wird, dem ein Korrektursignal überlagert wird, das sowohl von der Drehzahl der Brennkraftmaschine als auch von der zeitlichen Änderung der Drehzahl abhängt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Korrektursignal (F) mit Hilfe eines Kennfeldes ermittelt wird, welches sowohl eine Funktion von der Drehzahl (n) als auch eine Funktion von der zeitlichen Änderung der Drehzahl (dn) ist, und daß das Korrektursignal (F) auf einen die Kraftstoffzumessung nicht beeinflussenden Wert gesetzt wird, wenn die Drehzahl (n) außerhalb eines vorgebbaren Drehzahlbereichs liegt oder die zeitliche Ände­ rung der Drehzahl einen vorgebbaren Schwellwert nicht über­ schreitet.

2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (F) nur dann dem Signal (ti) für die Kraftstoffzumessung überlagert wird, wenn ein die Last der Brennkraftmaschine (100) angebendes Signal (tL) einen vor­ gebbaren Schwellwert (tLBA) überschreitet.

3. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Last angebende Signal (tL) aus einem Signal (Q) eines Luftmassenmessers oder Luftmengenmessers (106) und der Drehzahl (n) gebildet wird oder daß das Signal (tL) für die Last aus einem Signal (α) gebildet wird, das den Öffnungs­ winkel der Drosselklappe (108) angibt oder daß das Signal (tL) für die Last aus einem Signal gebildet wird, das den Schaltzustand eines Vollastschalters angibt oder daß das Signal (tL) für die Last aus einem Signal gebildet wird, das den Druck im Ansaugtrakt (102) angibt.