DE4440920A1 - Steuersystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Steuersystem für eine BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Steuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE-43 41 584 ist ein Steu
ersystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine
Reduzierung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Dreh
moments durch Ausblendung einzelner Zylinder nach vorgebba
ren Ausblendmustern oder durch Verschiebung des Zündzeit
punkts oder Zündwinkels erreicht wird. Das Ausblendmuster
wird abhängig von der gewünschten Drehmomentreduzierung ge
wählt. Die Ausblendung von Zylindern wird nur dann zugelas
sen, wenn beim ausgewählten Ausblendmuster die Anzahl der
pro Arbeitsspiel ausgeblendeten Zylinder oberhalb eines
Schwellwerts liegt. Der Schwellwert hängt von der Temperatur
der Brennkraftmaschine, der Abgastemperatur, der Katalysa
tortemperatur, der Last, der Drehzahl oder einer Variablen
ab, die angibt, ob eine Warmlauffunktion der Brennkraftma
schine aktiviert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Drehmo
menteingriff einen im Abgassystem der Brennkraftmaschine an
geordneten Katalysator vor Übertemperatur zu schützen und
eine niedrige Abgasemission und einen hohen Fahrkomfort zu
gewährleisten.
Beim erfindungsgemäßen Steuersystem ist das von der Brenn
kraftmaschine abgegebene Drehmoment durch Ausblenden der
Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Zylinder oder
durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach
spät reduzierbar. Abhängig von wenigstens einem Signal, das
die Temperatur der von der Brennkraftmaschine angesaugten
Luft angibt, ist ein Schwellwert vorgebbar, der mit der An
zahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder
zusammenhängt. Nur wenn die für die gewünschte Reduzierung
des Drehmoments ermittelte Anzahl der pro Kurbelwinkelinter
vall auszublendenden Zylinder den Schwellwert erreicht, wird
die Zylinderausblendung zugelassen. Wenn die ermittelte An
zahl an auszublendenden Zylindern den Schwellwert nicht er
reicht, wird keine Zylinderausblendung zugelassen. In diesem
Fall wird das Drehmoment durch Verschieben des Zündwinkels
oder Zündzeitpunkts nach spät reduziert.
Dies hat den Vorteil, daß Drehmomenteingriffe so ausgeführt
werden, daß ein im Abgassystem der Brennkraftmaschine ange
ordneter Katalysator zuverlässig vor Beschädigung durch
Übertemperatur geschützt wird. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß eine niedrige Abgasemission bei gleichzeitig mög
lichst hohem Fahrkomfort erreicht wird. Durch die Abhängig
keit des Schwellwerts von der Temperatur der von der Brenn
kraftmaschine angesaugten Luft läßt sich die Einsatzhäufig
keit der abgaserhöhenden Zylinderausblendung reduzieren,
ohne dabei den Katalysator zu gefährden.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Steuersystems ist
ein gewünschtes Drehmoment der Brennkraftmaschine vorgebbar.
Weiterhin ist ein Schwellwert für das Drehmoment vorgebbar.
Das gewünschte Drehmoment wird durch Ausblenden der Kraft
stoffeinspritzung wenigstens eines Zylinders eingestellt,
wenn das gewünschte Drehmoment den Schwellwert für das Dreh
moment nicht überschreitet. Wenn das gewünschte Drehmoment
den Schwellwert für das Drehmoment überschreitet, erfolgt
ein Eingriff in den Zündwinkel oder Zündzeitpunkt. Dies hat
den Vorteil, daß es nur dann zu einer Zylinderausblendung
kommt, wenn dies unbedingt erforderlich ist.
Der Schwellwert für das Drehmoment ist aus einem Signal für
ein optimales Drehmoment und einem Signal, das einen
Schwellwert für den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine an
gibt, ermittelbar. Das Signal für den Schwellwert des Wir
kungsgrads ist abhängig von einem Signal für die Temperatur
der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft und/oder ei
nem Signal für die Temperatur der Brennkraftmaschine beein
flußbar.
Wenigstens eines der Signale für das optimale Drehmoment und
für den Schwellwert des Wirkungsgrads ist abhängig von der
Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgebbar. Dies
hat den Vorteil, daß auf ohnehin verfügbare Signale zurück
gegriffen wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftma
schine und von Komponenten, die für das erfindungsgemäße
Steuersystem wesentlich sind,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei
spiels der Erfindung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbei
spiels der Erfindung,
Fig. 4 ein Diagramm, in dem der Schwellwert S für die An
zahl der Ausblendungen pro Kurbelwinkelintervall abhängig
von der Temperatur TAn der von der Brennkraftmaschine ange
saugten Luft dargestellt ist,
Fig. 5 ein Diagramm, in dem ein relativer Wirkungsgrad
schwellwert ηS abhängig von der Temperatur TAn der von der
Brennkraftmaschine angesaugten Luft dargestellt ist und
Fig. 6 ein Diagramm, in dem das indizierte Motormoment MInd
bei einer bestimmten Drehzahl und Last in Abhängigkeit vom
Zündwinkel ZW aufgetragen ist.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaug
trakt 11 in Strömungsrichtung hintereinander ein Luftmengen
messer bzw. Luftmassenmesser 12, eine Drosselklappe 13 sowie
ein Einspritzventil pro Zylinder 14.1 bis 14.4 angeordnet
sind. Im Abgaskanal 15 sind in Strömungsrichtung hinterein
ander eine Abgassonde 16, ein Abgastemperatursensor 17 und
ein Katalysator 18 mit einem Katalysatortemperatur-Sensor 19
angeordnet.
Ein Steuergerät 20 erhält unter anderem Signale vom Luftmen
gen- bzw. Luftmassenmesser 12, von einem mit der Drossel
klappe 13 verbundenen Positionsgeber 13.1, von einem Dreh
zahlsensor 21 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 10,
vom Abgassensor 16 abhängig von der Zusammensetzung des Ab
gases, vom Abgastemperatur-Sensor 17, vom Katalysatortempe
ratur-Sensor 19, von einem Ansauglufttemperatur-Sensor 26,
von einem Temperatursensor 24 für die Temperatur der Brenn
kraftmaschine 10 sowie von vier Raddrehzahl-Sensoren 22.1,
22.2, 24.1 und 24.2. Die Raddrehzahl-Sensoren 22.1 und 22.2
erfassen die Drehzahl der angetriebenen Räder 23.1 und 23.2.
Die Raddrehzahl-Sensoren 24.1 und 24.2 erfassen die Drehzahl
der nicht angetriebenen Räder 25.1 und 25.2. Die angetriebe
nen Räder 23.1 und 23.2 erhalten ihr Antriebsmoment ausge
hend von der Brennkraftmaschine 10 über ein Getriebe 27 und
ein Differential 28.
Das Steuergerät 20 ermittelt aus den einzelnen Betriebskenn
größen der Brennkraftmaschine 10 Signale zur Ansteuerung der
Einspritzventile 14.1 bis 14.4 und Signale zur Ansteuerung
der nicht dargestellten Zündkerzen. Im folgenden werden ins
besondere Betriebszustände betrachtet, bei denen eine Redu
zierung des von der Brennkraftmaschine 10 abgegebenen Dreh
moments gefordert wird. Dies ist beispielsweise dann der
Fall, wenn im Rahmen der Antriebsschlupfregelung eine Redu
zierung des Antriebsmoments erforderlich ist. Stellt das
Steuergerät beispielsweise durch Auswertung der Signale der
Raddrehzahlsensoren 22.1, 22.2, 25.1 und 25.2 fest, daß der
Schlupf zu groß ist, so greift es derart in die Einspritzung
und/oder Zündung ein, daß sich das Antriebsmoment verrin
gert. Der Eingriff in die Einspritzung erfolgt durch Aus
blenden der Kraftstoffzumessung für einzelne Zylinder, das
heißt, die Einspritzventile der betreffenden Zylinder blei
ben geschlossen. Das Ausblenden erfolgt abgestuft nach vor
gebbaren Ausblendmustern, so daß je nach Ausmaß der ange
strebten Reduzierung des Antriebsmoments eine vorgebbare An
zahl von Zylindern ausgeblendet wird.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungs
beispiels der Erfindung. In einem Block 200 wird ein Signal
MRed eingespeist, das den Betrag einer gewünschten Drehmo
mentreduzierung angibt. Das Signal MRed wird abhängig von
den Betriebsbedingungen vorgegeben. Der Block 200 ermittelt
ein zum Signal MRed korrespondierendes Ausblendmuster und
gibt ein entsprechendes Signal RED aus, das die Anzahl der
pro Kurbelwinkelintervall auszublendender Zylinder angibt.
Das Signal RED wird in einem Block 202 eingespeist. Weiter
hin wird in den Block 202 noch ein Signal S eingespeist, das
einen Schwellwert für die Anzahl der pro Kurbelwinkelinter
vall ausgeblendeten Zylinder repräsentiert. Das Signal S
wird von einem Block 204 aus einem Signal TAn für die Tempe
ratur der von der Brennkraftmaschine 10 angesaugten Luft
und/oder einem Signal TBKM für die Temperatur der Brenn
kraftmaschine 10 erzeugt. Die Signale TAn und TBKM werden in
je einen Eingang des Blocks 204 eingespeist. Erzeugt werden
die Signale TAn und TBKM ausgehend von den Temperatursenso
ren 26 und 29. Der Block 202 kann sowohl die Einspritzventi
le 14.1 bis 14.4 ansteuern als auch Einfluß auf den Zündwin
kel nehmen. Falls die mit dem Signal RED vorgegebene Anzahl
der pro Kurbelwinkelintervall ausgeblendeten Zylinder größer
ist als der Schwellwert S, steuert der Block 202 die Ein
spritzventile 14.1 bis 14.4 so an, daß sich eine dem Signal
RED entsprechende Anzahl von Zylinderausblendungen ergibt.
Ist die Anzahl der durch das Signal RED vorgegebenen Aus
blendungen pro Kurbelwinkelintervall jedoch kleiner als der
Schwellwert S, so veranlaßt der Block 202 keine Zylinderaus
blendung und führt statt dessen einen Eingriff auf den Zünd
winkel durch.
Ist der Schwellwert S groß, so wird erst bei einer hohen An
zahl pro Kurbelwinkelintvervall auszublendener Zylinder eine
Zylinderausblendung durchgeführt. Folglich tritt der Zünd
winkeleingriff im Vergleich zur Zylinderausblendung bevor
zugt auf. Ist der Schwellwert S dagegen klein, so kommt es
bereits bei einer niedrigen Anzahl pro Kurbelwinkelintervall
auszublendender Zylinder zu einer Zylinderausblendung. Folg
lich ist die Zylinderausblendung gegenüber dem Zündwin
keleingriff bevorzugt. Die Abhängigkeit des Schwellwerts S
von der Temperatur TAn der angesaugten Luft, die durch Block
204 vorgegeben wird, ist in Fig. 4 dargestellt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels der Erfindung. Ähnlich wie bei dem Ausfüh
rungsbeispiel der Fig. 2 wird auch bei Fig. 3 entweder ein
Eingriff in die Zündung oder in die Einspritzung vorgenommen
um eine Reduzierung des Drehmoments zu erreichen. Ein Kenn
feld 300 gibt abhängig von den Eingangssignal L und n für
die Last und die Drehzahl ein Signal ηS aus, daß einen
Schwellwert für den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 10
repräsentiert. Das Signal ηS wird einem ersten Eingang ei
nes Verknüpfungspunktes 302 zugeführt, an dessen zweitem
Eingang ein Signal dηS anliegt. Das Signal dηS wird von ei
ner Kennlinie oder einem Kennfeld 304 ausgegeben. Die Ein
gangsgrößen dieser Kennlinie bzw. des Kennfelds 304 sind das
Signal TAn für die Temperatur der angesaugten Luft und/oder
das Signal TBKM für die Temperatur der Brennkraftmaschine.
Das Signal dηS stellt somit eine Korrektur des Signals ηS
in Abhängigkeit von der Temperatur der angesaugten Luft
und/oder der Temperatur der Brennkraftmaschine 10 dar. Im
Verknüpfungspunkt 302 werden die Signale ηS und dηS zu ei
nem Signal ηSK verknüpft, das am Ausgang des Verknüpfungs
punktes 302 bereitgestellt wird. Der Ausgang des Ver
knüpfungspunktes 302 ist mit einem ersten Eingang eines Ver
knüpfungspunktes 306 verbunden. Am zweiten Eingang des Ver
knüpfungspunktes 306 liegt ein Signal MOpt an, das von einem
Kennfeld 308 ausgegeben wird. Das Signal MOpt repräsentiert
das optimale Drehmoment der Brennkraftmaschine 10 und wird
abhängig von dem Signal L für die Last und dem Signal n für
die Drehzahl vorgegeben, die an je einem Eingang des Kenn
felds 308 anliegen.
Im Verknüpfungspunkt 306 werden die Signale ηSK und MOpt
miteinander verknüpft und auf diese Weise ein Signal MS für
einen Schwellwert des Drehmoments erzeugt. Das Signal MS
wird am Ausgang des Verknüpfungspunktes 306 bereitgestellt,
der mit einem ersten Eingang eines Blocks 310 verbunden ist.
Am zweiten Eingang des Blocks 310 liegt ein Signal MSoll für
das Solldrehmoment an. Der Block 310 steuert die Einspritz
düsen 14.1 bis 14.4 an und beeinflußt den Zündwinkel. Wenn
das Signal MSoll für das Solldrehmoment größer ist als der
durch das Signal MS vorgegebene Drehmoment-Schwellwert,
führt der Block 310 einen dem Signal MSoll entsprechenden
Eingriff auf den Zündwinkel durch. Andernfalls führt der
Block 310 eine dem Signal MSoll entsprechende Ausblendung
von Zylindern durch entsprechende Ansteuerung der Einspritz
ventile für Zündpunkt 1 bis 14.4 durch.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit des
Schwellwerts S für die Anzahl RED der pro Kurbelwinkelinter
vall auszublendeten Zylinder vom Signal TAn für die Tempera
tur der angesaugten Luft dargestellt ist. Liegt das Signal
RED für die Anzahl der pro Kurbelwinkel auszublendenden Zy
linder oberhalb der dargestellten Kurve, so führt Block 202
aus Fig. 2 eine Zylinderausblendung durch, liegt das Signal
RED dagegen unterhalb der Kurve, so führt Block 202 einen
Zündwinkeleingriff durch. Die Kurve nimmt mit steigender
Temperatur der angesaugten Luft ab, das heißt bei einer ho
hen Temperatur der angesaugten Luft kommt es in der Regel zu
einer Zylinderausblendung und bei einer niedrigen Temperatur
der angesaugten Luft kommt es in der Regel zu einem Zündwin
keleingriff.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, in der die Abhängigkeit des Wir
kungsgradschwellwerts ηS von der Temperatur TAn der ange
saugten Luft dargestellt ist. Etas ist als Relativwert dar
gestellt bezogen auf das optimale Drehmoment MOpt. Etas
nimmt mit steigender Temperatur der angesaugten Luft linear
zu.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit des
Drehmoments M vom Zündwinkel ZW bei einer bestimmten Dreh
zahl und einer bestimmten Last dargestellt ist. Beim Zünd
winkel ZWOpt besitzt das Drehmoment seinen optimalen Wert
MOpt, zu kleineren Zündwinkeln hin wird das Drehmoment n ge
ringer. Herausgehoben ist im Diagramm der Fig. 6 noch der
Drehmomentschwellwert MS. Liegt der Sollwert MSoll des Dreh
moments unterhalb des Drehmomentschwellwerts MS, so führt
der Block 310 aus Fig. 3 eine Zylinderausblendung durch.
Liegt der Sollwert MSoll des Drehmoments dagegen oberhalb
des Drehmomentschwellwerts MS, so führt der Block 310 einen
Eingriff in den Zündwinkel durch.
Claims (11)
1. Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10), wobei
- - das von der Brennkraftmaschine (10) abgegebene Drehmoment reduzierbar ist durch Ausblenden der Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Zylinder oder durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät und wobei
- - die Anzahl (RED) der pro Kurbelwinkel auszublendenden Zy linder für die gewünschte Reduzierung des Drehmoments ermit telbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - abhängig von wenigstens einem Signal (TAn), das die Tempe ratur der von der Brennkraftmaschine (10) angesaugten Luft angibt, ein Schwellwert (S) vorgebbar ist, der mit der An zahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder zusammenhängt und
- - Zylinderausblendung mit der ermittelten Anzahl (RED) aus zublendenden Zylinder zugelassen wird, wenn die ermittelte Anzahl (RED) den Schwellwert (S) erreicht.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn die ermittelte Anzahl (RED) an auszublendenden
Zylindern den Schwellwert (S) nicht erreicht, keine Zylin
derausblendung zugelassen wird.
3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn die Zylinderausblendung nicht zugelassen wird,
das Drehmoment durch Verschieben des Zündwinkels oder Zünd
zeitpunkts nach spät reduziert wird.
4. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (S) für die Anzahl
der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder ab
hängig von einem Signal (TBKM) vorgebbar ist, das die Tempe
ratur der Brennkraftmaschine (10) angibt.
5. Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10), wobei
- - das von der Brennkraftmaschine (10) abgegebene Drehmoment reduzierbar ist durch Ausblendung der Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Zylinder oder durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - ein gewünschtes Drehmoment (MSoll) der Brennkraftmaschine (10) vorgebbar ist,
- - ein Schwellwert (MS) für das Drehmoment der Brennkraftma schine (10) vorgebbar ist und
- - das gewünschte Drehmoment (MSoll) durch Ausblenden der Kraftstoffeinspritzung wenigstens eines Zylinders einge stellt wird, wenn das gewünschte Drehmoment (MSoll) den Schwellwert (MS) für das Drehmoment nicht überschreitet.
6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das gewünschte Drehmoment (MSoll) durch einen Eingriff in
den Zündwinkel oder Zündzeitpunkt eingestellt wird, wenn das
gewünschte Drehmoment (MSoll) den Schwellwert (MS) für das
Drehmoment überschreitet.
7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwellwert (MS) für das Drehmoment
aus einem Signal (MOpt) für ein optimales Drehmoment und ei
nem Signal (ηS), das einen Schwellwert für den Wirkungsgrad
der Brennkraftmaschine (10) angibt, ermittelbar ist.
8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Signal (ηS) für den Schwellwert des Wirkungsgrads der
Brennkraftmaschine (10) abhängig von einem Signal (TAn) für
die Temperatur der von der Brennkraftmaschine (10) angesaug
ten Luft und/oder einem Signal (TBKM) für die Temperatur der
Brennkraftmaschine (10) beeinflußbar ist.
9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Signale (MOpt, ηS)
für das optimale Drehmoment und für den Schwellwert des Wir
kungsgrads abhängig von der Last (L) und der Drehzahl (n)
der Brennkraftmaschine (10) vorgebbar ist.
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