DE4435673C1

DE4435673C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4435673C1
Application number: DE4435673A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Bauer; Heinz Dr Ing Stutzenberger; Klaus Dr Boettcher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2014-10-07
Also published as: JPH08114135A; SE9503479D0; ITMI951999A1; SE522281C2; KR100413019B1; ITMI951999A0; IT1277675B1; KR960014620A; SE9503479L

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 42 39 711 A1 bekannt. Dort ist ein Motorsteue rungssystem vorgestellt, welchem von einer weiteren Steuer einheit, beispielsweise einem Antriebsschlupfregelsystem, ein Sollmotormoment Zuge führt wird, welches von der Motor steuereinheit durch Korrektur des Zündwinkels und durch Aus blenden einzelner Einspritzungen bereitgestellt wird.

Vielfach wird bei Motorsteuerungen im Vollastbereich aus Gründen des Motorschutzes ein fetteres Gemisch eingespritzt, um auch in diesem Betriebsbereich ausreichende Verbrennungen zu bekommen.

Wird bei einem derartigen Motorsteuersystem die bekannte Un terbrechung der Kraftstoffzufuhr vorgenommen, das heißt wird ein Zylinder nicht mehr mit Kraftstoff versorgt, während die anderen fettes Gemisch erhalten, stehen im Abgasstrang über schüssige Luft aus dem abgeschalteten und überschüssiger Kraftstoff aus dem fettbetriebenen Zylinder für einen Ver brennungsvorgang zur Verfügung, was die Gefahr einer übermä ßigen Erhitzung des Abgasstranges mit sich bringt. Eine der artige Anfettung wird daher bei Kraftstoffunterbrechung nicht erlaubt.

Allerdings kann es im oberen Drehzahlbereich bzw. im oder in der Nähe des Vollastbereichs der Brennkraftmaschine durch die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einzelnen Zylin dern dann zu unkontrollierten Vorgängen kommen, welche Be schädigungen der Brennkraftmaschine zur Folge haben können.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, welche im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich der Brennkraftmaschine bei einem Motorsteuerungssystem mit der Möglichkeit von Einspritzausblendungen die Brennkraftmaschi ne, insbesondere anstelle der Anfettung, schützen.

Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE-P 44 07 475.1 vom 7.3.1994 (DE 44 07 475 A1) ist ein Motorsteuerungssystem zur Regelung des Antriebsschlupfes eines Fahrzeuges bekannt, bei welchem aus einem vorgegebenen Sollmomentenwert zur Re gelung des Schlupfes auf einen vorbestimmten Wert neben der bekannten Ausblendung von Einspritzungen und der Zündwinkel korrektur eine Korrektur der zuzumessenden Kraftstoffmenge im Sinne einer Momentenreduktion vorgenommen wird. Dabei wird ein Sollwert für das Luft-Kraftstoffverhältnis abhängig vom Quotienten aus dem zugeführten Motorsollmoment und dem ermittelten aktuellen Motormoment gebildet, derart, daß die Differenz zwischen dem Momentensollwert und dem Momentenist wert sich zumindest verringert.

Aus der Veröffentlichung von H. Leffler "ABS-Integrierte Schlupfregelsysteme, Aufwandsabschätzung und Leistungsvergleich durch den Fahrzeughersteller", ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 93 (1991), 1, Seite 4 bis 10 wird eine Antriebsschlupfregelung vorgeschlagen, bei welcher u. a. die Kraftstoffzufuhr zu einzelnen Zylindern unterbrochen wird. Auf die Problematik im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich wird nicht eingegangen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise hat den Vorteil, daß die Brennkraftmaschine im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich bei einem Motorsteuerungssystem, welches in bestimmten Betriebssituationen einzelne Einspritzungen aus blendet, ausreichend geschützt ist. Dadurch werden Beschädi gungen der Brennkraftmaschine und die damit verbundene Ver ringerung ihrer Lebensdauer wirksam vermieden.

Besonders vorteilhaft ist, daß eine Drehmomentenreduzierung insbesondere in Verbindung mit einer Antriebsschlupfregelung auch in diesem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ermög licht wird.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängi gen Ansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild eines Motorsteuersy stems zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelung, wäh rend in den

Fig. 2 bis 5 anhand von Flußdiagrammen Aus führungsformen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise skizziert sind.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild eines Steuersy stems zur Steuerung einer Brennkraftmaschine. Dabei ist mit 10 eine Steuereinheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine dargestellt, welche wenigstens über Ausgangsleitungen 12 zur Steuerung der Kraftstoffzumessung und über die Ausgangslei tungen 16 zur Steuerung des Zündzeitpunkts bzw. des Zündwin kels verfügt. Der Steuereinheit 10 werden Eingangsleitungen 24 bis 26, welche sie mit Meßeinrichtungen 28 bis 30 zur Er fassung von für die Steuerung der Brennkraftmaschine verwen deten Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine bzw. des Fahr zeugs verbindet, und eine weitere Eingangsleitung 32, welche sie mit einer Steuereinheit 34, im bevorzugten Ausführungs beispiel zur Regelung des Antriebsschlupfes verbindet, zuge führt. Der Steuereinheit 34 werden über Eingangsleitungen 36 bis 38 von Meßeinrichtungen 40 bis 42 wenigstens Signale be züglich der Raddrehzahlen der Räder des Kraftfahrzeugs zuge führt.

Das in Fig. 1 dargestellte Steuersystem arbeitet im bevor zugten Ausführungsbeispiel wie im eingangs genannten Stand der Technik dargestellt. Die Steuereinheit 34 bestimmt aus den ihr Zuge führten Raddrehzahlsignalen die Durchdrehneigung wenigstens eines Antriebsrads. Überschreitet die Raddrehzahl dieses wenigstens einen Antriebsrads einen vorgegebenen Re ferenzwert, so gibt die Steuereinheit 34 über die Leitung 32 an die Steuereinheit 10 ein das Drehmoment der Brennkraftma schine reduzierendes Signal ab, welches den aus den Raddreh zahlen ermittelten Schlupf auf einen vorgegebenen Sollwert einstellt. Das übermittelte Signal besteht im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem Sollwert für das von der Brennkraftmaschine abzugebende Drehmoment, kann in anderen Ausführungsbeispielen auch Sollgrößen zur Einstellung der Kraftstoffzufuhr über Ausblenden einzelner Einspritzimpulse und/oder Sollwerte zur Einstellung der Zündung repräsentie ren.

Die Steuereinheit 10 führt in bekannter Weise Kraftstoffzu messung und Zündungseinstellung durch. Die Kraftstoffzumes sung wird dabei auf der Basis eines vorprogrammierten Kenn feldes abhängig von Motordrehzahl und Motorlast ggf. korri giert durch eine Lambdaregelung, die Motortemperatur und/oder die Batteriespannung bestimmt. Ebenso wird die Zündzeitpunkteinstellung vorgenommen. Wird bei Durchdreh neigung wenigstens eines Antriebsrades der Steuereinheit 10 ein Sollmotormoment zur Reduzierung des abgegebenen Motormo ments zugeführt, wird aufgrund der bekannten Berechnungsvor gänge dieses Zuge führte Sollmotormoment durch Zündwinkelkor rektur und/oder Ausblenden einzelner Einspritzungen bereit gestellt. Dabei werden, wie aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt, sogenannte Ausblendmuster errechnet, welche die Häufigkeit und die Anzahl der auszublendenden Zylinder bestimmt. Beispielsweise ergibt sich für einen Vierzylindermotor bei einem Ausblendmuster 01 die Ausblen dung eines Zylinders in jedem zweiten Zyklus (Umdrehung der Brennkraftmaschine), während das Ausblendmuster 02 die Aus blendung eines Zylinders in jedem Zyklus, 04 die Ausblen dung von zwei Zylindern pro Zyklus bedeutet.

Zum Motorschutz im oberen Drehzahlbereich (z. B. bei Drehzah len größer 4000 Umdrehungen pro Minute) bzw. im Vollastbe reich der Brennkraftmaschine (z. B. Drosselklappenstellungen < 75% (Maximalbereich 100%)) ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Ausblenden einzelner Einspritzungen zu beschränken bzw. zu verbieten und/oder Ersatzmaßnahmen zu ergreifen.

In den Fig. 2 bis 5 sind Ausführungsbeispiele für diese dargestellt. Dabei kommt zum einen gemäß Fig. 2 die zeitli che Begrenzung der verwendeten Ausblendmuster in diesem Be triebsbereich in Betracht, während in Fig. 3 die Verwendung der Häufigkeit der Ausblendmuster in diesem Betriebsbereich begrenzt ist. Fig. 4 zeigt eine zeitliche Begrenzung des Einspritzeingriffes im Vollast- bzw. oberen Drehzahlbereich, während in Fig. 5 als Ersatzmaßnahme bzw. Alternative zum Einspritzeingriff im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollast bereich eine Momentenreduzierung durch Reduzierung der Kraftstoffmenge (Abmagerung) dargestellt ist. Die jeweiligen Programmteile laufen dabei in einem in der Steuereinheit 10 enthaltenen Mikroprozessor ab.

In Fig. 2 wird ein Flußdiagramm skizziert, mit dessen Hilfe im oberen Drehzahl- bzw. im Vollastbereich die einzelnen Aus blendmuster zeitlich begrenzt werden. Nach Start des Pro grammteils zu vorgegebenen Zeitpunkten wird im ersten Schritt 100 der Sollmomentenwert MSoll eingelesen und im darauffolgenden Schritt 102 in aus dem Stand der Technik be kannter Weise die Zündwinkelkorrektur und die Ausblendmu ster, d. h. die Anzahl der auszublendenden Zylinder pro Zyklus bestimmt. Danach wird im Schritt 104 abgefragt, ob sich die Brennkraftmaschine im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich befindet. Dies geschieht vorzugsweise durch Vergleich der Drehzahl mit einer Grenzdrehzahl (z. B. 4000 U/min) bzw. durch Vergleich des Lastsignals TL bzw. der Drosselklappenstellung mit einem Grenzwert (z. B. 75°). Be findet sich die Brennkraftmaschine nicht im oberen Drehzahl bereich bzw. im Vollastbereich, so wird im Schritt 106 ein Zähler T auf 0 gesetzt und mit Schritt 108 die berechneten Ausblendmuster bzw. die berechnete Zündwinkelkorrektur aus gegeben. Danach wird der Programmteil beendet und zu gegebe ner Zeit wiederholt. Wurde im Schritt 104 erkannt, daß sich die Brennkraftmaschine im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich befindet, wird im Abfrageschritt 110 über prüft, ob gegenüber dem letzten Programmdurchlauf das Aus blendmuster unverändert beibehalten wurde. Ist dies nicht der Fall, wird gemäß Schritt 112 der Zähler T auf 0 gesetzt und gemäß Schritt 108 Ausblendmuster und Zündwinkelkorrektur ausgegeben. Blieb das Ausblendmuster unverändert, so wird gemäß Schritt 114 der Zähler T um 1 erhöht und im darauf fol genden Abfrageschritt 116 dieser mit einem Maximalwert Tmax verglichen. Hat der Zählwert den Maximalwert nicht erreicht, wird Ausblendmuster und Zündwinkelkorrektur gemäß Schritt 108 ausgegeben. Hat der Zähler den Maximalwert, der bei spielsweise im Bereich einiger 100 Millisekunden liegt, er reicht, so wird gemäß Schritt 118 das aktuell berechnete Ausblendmuster für den nächsten Programmdurchlauf verboten. Danach wird gemäß Schritt 108 das berechnete Ausblendmuster sowie die Zündwinkelkorrektur ausgegeben. Bei der Berechnung der Ausblendmuster im Schritt 102 im nächsten Durchlauf wird das im Schritt 118 gesetzte Verbot für ein oder mehrere Aus blendmuster mittels einer gesetzten Marke berücksichtigt. Zur Realisierung des Sollmomentenwerts wird dann eine andere Kombination von Ausblendmustern und Zündwinkelkorrektur ein gestellt bzw. auf die in Fig. 5 beschriebene Ersatzmaßnahme übergegangen.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Maximal wert des Zählers T betriebsgrößenabhängig. Der Maximalwert wird dabei mit steigender Drehzahl, Dorsselklappenstellung und/oder Last erniedrigt und das Verbot früher eingeleitet.

Der in Fig. 3 dargestellte Programmteil zeigt eine Alterna tive zu der in Fig. 2 dargestellten Vorgehensweise auf. An stelle der zeitlichen Begrenzung einzelner Ausblendmuster wird die Häufigkeit der Ausblendmuster begrenzt. Nach Start des in Fig. 3 dargestellten Programmteils wird im ersten Schritt 200 in bekannter Weise der Sollmomentenwert MSoll eingelesen und im darauffolgenden Schritt 202 Zündwinkelkor rektur und Ausblendmuster berechnet. Danach wird im Schritt 204 überprüft, ob sich die Brennkraftmaschine im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich befindet. Ist dies nicht der Fall, so werden gemäß Schritt 206 alle Zähler auf 0 gesetzt und im darauffolgenden Abfrageschritt 208 die be rechneten Ausblendmuster und Zündwinkelkorrekturen ausgege ben. Nach Schritt 208 wird der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt. Wurde im Schritt 204 festge stellt, daß die Brennkraftmaschine im oberen Drehzahlbereich oder im Vollastbereich arbeitet, wird gemäß Schritt 210 der einem bestimmten Ausblendmuster zugeordnete Zähler um 1 er höht und im darauffolgenden Abfrageschritt 212 mit seinem Maximalwert Zmax verglichen. Hat der Zähler den Maximalwert nicht erreicht, wird mit Schritt 208 fortgefahren, während bei Erreichen des Maximalwerts durch den Zähler im Schritt 214 das aktuell berechnete Ausblendmuster verboten wird. Nach Schritt 214 wird mit Schritt 208 fortgefahren. Die Vor gehensweise nach Fig. 3 zeigt eine Begrenzung der Häufig keit jedes Ausblendmusters. Dabei ist jedem möglichen Aus blendmuster ein Zähler zugeordnet, der jeweils im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich mit jeder Berechnung des jeweiligen Ausblendmusters inkrementiert wird. Wurde das Ausblendmuster beispielsweise zehnmal in diesem kritischen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine berechnet, so wird es gemäß Schritt 214 verboten. Auch hier findet dieses Verbot Eingang in die Berechnung der Ausblendmuster gemäß Schritt 202. Auch Zmax ist in vorteilhafter Weise analog zum Maxi malwert der Zähler im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 be triebgrößenabhängig.

In Fig. 4 wird eine weitere Alternative der erfindungsgemä ßen Vorgehensweise gezeigt, bei der die Gesamteingriffszeit mit Einspritzausblendung begrenzt ist. Nach Start des Pro grammteils zu vorgegebenen Zeitpunkten wird auch hier im Schritt 302 der Sollmomentenwert MSoll eingelesen und darauf im Schritt 304 Zündwinkelkorrektur und Ausblendmuster be rechnet. Daraufhin wird im Schritt 306 überprüft, ob sich die Brennkraftmaschine im Bereich der oberen Drehzahl oder im Vollastbereich befindet. Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt 308 ein Zähler auf 0 gesetzt und im Schritt 310 das berechnete Ausblendmuster sowie die berechnete Zündwinkel korrektur ausgegeben. Befindet sich die Brennkraftmaschine im oberen Drehzahlbereich bzw. in der Nähe des Vollastbe reichs, so wird im Schritt 312 überprüft, ob die Berechnung im Schritt 304 zu einer Ausblendung einzelner Einspritzungen geführt hat. Ist dies nicht der Fall, das heißt wird das Sollmotormoment durch Zündwinkelkorrektur ohne Einspritz ausblendung bereitgestellt, so wird im Schritt 314 der Zäh ler auf 0 gesetzt und mit Schritt 310 und der Ausgabe der berechneten Zündwinkelkorrektur fortgefahren. Wurde aller dings in Schritt 304 zur Bereitstellung des Sollmotormoments Ausblendungen einzelner Einspritzungen berechnet, so wird im Schritt 316 der Zähler um 1 erhöht und im darauffolgenden Schritt 318 mit einem Maximalwert verglichen. Ist der Maxi malwert nicht erreicht, folgt Schritt 310, während bei Er reichen des Maximalwerts gemäß Schritt 320 der Eingriff mit tels Ausblenden einzelner Einspritzungen verboten wird. Auch nach Schritt 320 folgt Schritt 310 mit der Ausgabe von Aus blendmuster und Zündwinkelkorrektur. Nach Schritt 310 wird der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt. Dabei wird bei der Berechnung im Schritt 304 versucht das Sollmotormoment durch Zündwinkelkorrektur und/oder die in Fig. 5 dargestellten Ersatz- bzw. Alternativmaßnahmen be reitzustellen. Auch hier ist der Maximalwert in vorteilhaf ter Weise betriebsgrößenabhängig.

Eine weitere Alternative bzw. eine Ergänzung der erfindungs gemäßen Vorgehensweise wird in Fig. 5 dargestellt. Da bei Verbot der Ausblendung von Einspritzungen das Sollmotormo ment nicht in jedem Fall bereitgestellt werden kann, ist ge mäß Fig. 5 vorgesehen, in diesem Fall eine Korrektur der Zuge führten Kraftstoffmenge im Sinne einer Abmagerung des Gemisches und somit eine Drehmomentenreduzierung durchzufüh ren. Dieser momentenreduzierende Eingriff in die zuzumes sende Kraftstoffmenge kann dabei nicht nur bei verbotenen Ausblendungen sondern generell im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich anstelle der Ausblendungen von Ein spritzimpulsen stattfinden.

Zu diesem Zweck wird nach Start des Programmteils in Fig. 5 zu vorgegebenen Zeitpunkten im ersten Schritt 400 das Soll motormoment MSoll eingelesen und im Schritt 402 überprüft, ob sich die Brennkraftmaschine im oberen Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich befindet. In einem anderen Ausfüh rungsbeispiel kann hier abgefragt werden, ob einzelne Aus blendungen verboten sind oder ob generell Ausblendungen ver boten sind. Ist dies nicht der Fall, wird gemäß Schritt 404 das Sollmotormoment durch die Berechnung der Ausblendmuster und der Zündwinkelkorrektur bereitgestellt und im darauf fol genden Schritt 406 ausgegeben. Wird die Abfrage im Schritt 402 bejaht, wird gemäß Schritt 408 die Zündwinkelkorrektur sowie der Sollwert für das Luftkraftstoffgemisch in der ein gangs genannten Weise berechnet. Dabei kann im Schritt 408 bei dem Verbot einzelner Ausblendungen lediglich in diesem Drehmomentenbereich der Sollwert für das Luftkraftstoffge misch verändert werden, während bei Bereitstellen des Soll motormoments durch ein nicht verbotenes Ausblendmuster die ses im Schritt 408 berechnet wird. Nach Schritt 408 werden die berechneten Werte gemäß Schritt 406 ausgegeben und der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt.

Neben der Anwendung im Rahmen eines Antriebsschlupfregelsy stems findet die erfindungsgemäße Vorgehensweise Anwendung in Verbindung mit einer Drehzahl- oder Fahrgeschwindigkeits begrenzung mit Einspritzausblendung.

Ferner ist vorteilhaft, die Häufigkeit der Ausblendungen zu begrenzen. Dabei wird für die Zeit von Ausblendungen ein Zähler inkrementiert, liegt keine Ausblendung vor, wird die ser dekrementiert, überschreitet der Zählwert einen Grenz wert, wird die Ausblendung verboten.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei der zur Steuerung des die Brennkraftmaschine abgebenden Drehmo ments wenigstens die Kraftstoffzufuhr zu einzelnen Zylindern unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Drehzahlbereich und/oder im Vollastbereich die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zeitlich begrenzt ist und/oder deren Häufigkeit begrenzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Drehmoments die Anzahl der auszublendenden Zylinder als sogenanntes Ausblendmuster berechnet wird und die einzelnen Ausblendmuster zeitlich begrenzt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Drehmoments die Anzahl der auszublendenden Zylinder als sogenanntes Ausblendmuster berechnet wird und die Häufigkeit der einzelnen Ausblendmuster begrenzt ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ergänzend der Zündwinkel korri giert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Begrenzungswerte betriebsgrößenabhängig, insbesondere drehzahlabhängig, lastabhängig und/oder temperaturabhängig sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbot der Ausblendung einzelner Einspritzungen im obe ren Drehzahlbereich bzw. im Vollastbereich bei Überschreiten der Begrenzung eine Korrektur der zuzumessenden Kraftstoff menge zur Steuerung des Drehmoments vorgenommen wird.

7. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mit einer Steuereinheit, welche das Drehmoment steuert, die zur Steuerung wenigstens die Kraftstoffzufuhr zu einzelnen Zylindern unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Drehzahlbereich und/oder im Vollastbereich die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zeitlich begrenzt ist und/oder deren Häufigkeit begrenzt ist.