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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in eine Brennkraftmaschine,
genauer gesagt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der
Kraftstoffeinspritzung in eine Brennkraftmaschine, mit denen Torsionsvibrationen
eines Ausgangswellensystems der Brennkraftmaschine verhindert werden
können.
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Torsionsvibrationen
einer Ausgangwelle einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise
in einem Fahrzeugmotor auftreten, bewirken Schwankungen (beispielsweise
Stöße, die
während
der Beschleunigung oder Verzögerung
auftreten, Druckerscheinungen o. ä.) in der Beschleunigung des
Fahrzeuges, wenn dieses beschleunigt oder verzögert wird, oder Sprünge, wenn
sich das Fahrzeug in einem stetigen Laufzustand befindet. Daher
verschlechtert sich das Fahrverhalten des Fahrzeuges. Insbesondere
wird die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge für einen Dieselmotor
in Abhängigkeit
von einem Betriebszustand des Motors festgelegt (beispielsweise
der Motordrehzahl und dem Niederdrückgrad (Öffnungsgrad) eines Gaspedals).
Daher variiert die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge unmittelbar
mit dem Öffnungsgrad
des Gaspedals.
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Wenn
eine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge in den Motor eingespritzt
wird, verändert
sich das vom Motor erzeugte Drehmoment rasch, was zu erhöhten Torsionsvibrationen
des Ausgangswellensystems führt.
Um dies zu verhindern, wird eine sogenannte Glättungssteuerung bei dem Dieselmotor durchgeführt, wenn
die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge rasch ansteigt, wenn
beispielsweise eine Beschleunigung durchgeführt wird. Im vorstehend erwähnten Fall
wird die tatsächliche
Kraftstoffeinspritzmenge sanft auf die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge
erhöht.
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Andererseits
ist ein Verfahren bekannt, mit dem Torsionsvibrationen eines Wellensystems
tatsächlich
detektiert werden, um das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine
so zu steuern, dass Torsionsvibrationen verhindert werden können. Eine Steuervorrichtung,
bei der das vorstehend erwähnte Verfahren
Anwendung findet, ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift
60-26142 offenbart.
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Eine
Vorrichtung des vorstehend genannten Typs detektiert irgendeine
Zustandsgröße, wie
beispielsweise die Größe der Schwankung
der Drehzahl des Dieselmotors, die Größe der Schwankung der Beschleunigung
eines Fahrzeuges in Längsrichtung, in
dem der Motor des Fahrzeugs montiert ist, und die Größe der Schwankung
des Torsionsmomentes der Ausgangswelle des Motors. Eine detektierte
Zustandsgröße findet
als Vibrationsgröße Verwendung, die
die Torsionsvibrationen repräsentiert.
In Abhängigkeit
vom Wert der detektierten Größe der Torsionsvibrationen
wird die tatsächliche
Kraftstoffeinspritzmenge des Motors so geregelt, dass Torsionsvibrationen
verhindert werden.
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Die
Vorrichtung des vorstehend genannten Typs besitzt jedoch eine Grenze
in Bezug auf das Erhöhen
der Kraftstoffeinspritzmenge bei einer raschen Beschleunigung. Es
besteht daher die Möglichkeit, dass
sich das Beschleunigungsverhalten verschlechtert.
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Wie
vorstehend erläutert,
detektiert jede herkömmliche
Vorrichtung eine Schwankungsgröße als einen
Wert, der die tatsächlichen
Torsionsvibrationen betrifft, wie die Drehzahl des Motors, die Beschleunigung
des Fahrzeuges in Längsrichtung
und das Torsionsmoment der Ausgangswelle des Motors. Die Kraftstoffeinspritzmenge
wird in Abhängigkeit
von der Größe der Torsionsvibrationen
geregelt. Wie vorstehend erläutert,
wird die Größe der Torsionsvibrationen
unter Verwendung der Drehzahl des Motors, der Beschleunigung des
Fahrzeugs in Längsrichtung
und des Torsionsmomentes der Ausgangswelle des Motors berechnet.
Die vorstehend genannten Faktoren können jedoch während der
Beschleunigung des Fahrzeuges rasch variieren, selbst wenn keine
Torsionsvibrationen erzeugt werden. Wenn der detektierte Wert der
Größe der Schwankung,
wie die Drehzahl des Motors, die Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung
und das Torsionsmoment der Ausgangswelle des Motors, zum Steuern
der Torsionsvibrationen verwendet wird, wird beispielsweise eine Änderung
der Drehzahl des Motors, die mit der Beschleunigung des Fahrzeuges
einhergeht, auf unerwünschte
Weise als Anstieg der Torsionsvibrationen detektiert. Im vorstehend
erwähnten
Fall wird die Kraftstoffeinspritzmenge korrigiert, um die Schwankung
zu unterdrücken.
Daher ist der erforderliche Anstieg der Kraftstoffeinspritzmenge
be grenzt, so dass das Beschleunigungsverhalten des Motors verschlechtert
wird.
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Die
EP 0655554 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Korrigieren von Stößen in einer Brennkraftmaschine
mit Kraftstoffeinspritzung eines Typs, der ein elektronisches Motormanagementsystem
aufweist, bei dem auf der Basis von vorgegebenen Strategien und
auf der Basis von Werten, die den charakteristischen Parametern
des Betriebes des Motors entnommen werden, die Werte der Steuerparameter
bestimmt werden, die den Betrieb des Motors steuern, wobei mindestens
ein Steuerparameter in Abhängigkeit
von Schwankungen im Motordrehmoment korrigiert wird. Bei diesem
Verfahren finden die folgenden Schritte Anwendung: Schätzen des
Momentanwertes der Schwankungen im Motordrehmoment durch Filtern
der Drehzahl der Antriebswelle; Bestimmen der Korrektur, die mit
dem Steuerparameter durchzuführen
ist, durch Anwenden eines variablen Multiplikationsverstärkungsfaktors
bei dem Momentanwert der Schwankungen im Drehmoment, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt zum Schätzen
des Momentanwertes der Schwankungen im Motordrehmoment die folgenden
Vorgänge
umfasst: Berechnen der mittleren Drehzahl durch Filtern der momentanen Drehzahl;
Berechnen der Differenz zwischen der momentanen Drehzahl und der
mittleren Drehzahl; Berechnen der mittleren Differenz zwischen der
momentanen Drehzahl und der mittleren Drehzahl durch Filtern der
Differenz zwischen der momentanen Drehzahl und der mittleren Drehzahl;
Berechnen der Differenz zwischen der mittleren Differenz zwischen der
momentanen Drehzahl und der mittleren Drehzahl einerseits und der
Differenz zwischen der momentanen Drehzahl und der mittleren Drehzahl
andererseits.
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Die
US 5 669 354 A beschreibt
eine Drehmomentsteuerung einer Brennkraftmaschine zum Dämpfen von
unerwünschten
Motordrehzahlveränderungen,
bei der die Veränderungen
als Hochfrequenzmotordrehzahlveränderungen
bei einem bekannten Motorbetriebswinkel gemessen werden und für jedes
Verbrennungsereignis im Zylinder, bei dem die Veränderung
vorhanden ist, eine phasenkompensierte Solldrehmomentänderung
berechnet wird, um die Motordrehzahlveränderung durch Projizieren der Motordrehzahlveränderungsphase
bei dem bekannten Motorbetriebswinkel auf die Phase beim nächsten Verbrennungsereignis
zu dämpfen
und die Ausgangsdrehmomentveränderung
eines gegenüberliegenden
Zylinders zu berechnen, um die Motordrehzahlveränderungsphase bei diesem nächsten Verbrennungsereignis
zu dämpfen.
Die Drehmomentänderung
wird dann über
eine Veränderung
des Zündtimings
bei dem Verbrennungsereignis oder durch eine Veränderung der Menge des zum Zünden bei dem
Verbrennungsereignis zugeführten
Kraftstoffs durchgeführt.
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in eine Brennkraftmaschine
zu schaffen, mit denen ein zufriedenstellender Effekt in Bezug auf
die Verhinderung von Torsionsvibrationen erreicht werden kann, ohne
die Beschleunigungseigenschaften der Brennkraftmaschine zu verschlechtern.
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Dieses
Ziel wird durch die Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und
5 erreicht, während
die abhängi gen
Ansprüche
weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung offenbaren.
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Zum
Erreichen des vorstehend angegebenen Zieles wird gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
in eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die Vibrationsdetektionseinrichtungen zum
Detektieren einer Zustandsgröße, die
die Amplitude der Torsionsvibrationen eines Ausgangswellensystems
der Brennkraftmaschine betrifft, als Torsionsvibrationsparameter
und eine Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinrichtung zum Korrigieren
einer Kraftstoffeinspritzmenge der Brennkraftmaschine umfasst, um
Torsionsvibrationen in Übereinstimmung mit
dem detektierten Torsionsvibrationsparameter zu verhindern, wobei
die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinrichtung eine Änderung
im Torsionsvibrationsparameter, die bis zur Jetztzeit aufgetreten
ist, als Hysteresewert speichert und wobei eine Vibrationskomponentenextraktionseinrichtung
vorgesehen ist, um eine Torsionsvibrationskomponente aus dem detektierten
Torsionsvibrationsparameter unter Verwendung des Hysteresewertes
zu extrahieren, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit
von der Größe der Torsionsvibrationskomponente
korrigiert wird.
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Gemäß dem vorstehend
wiedergegebenen Aspekt wird der Vibrationsparameter in Bezug auf
die Amplitude der Torsionsvibrationen detektiert. Der Hysteresewert
des Torsionsvibrationsparameters wird verwendet, um nur die Torsionsvibrationskomponente,
die die Torsionsvibrationen des Wellensystems wiedergibt, aus dem
detektierten Torsionsvibrationsparameter zu extrahieren. Bei dem
Torsionsvibrationsparameter kann es sich beispielsweise um den Änderungswert
der Motorumdrehungen, der Beschleunigung in Vorwärtsrichtung (in Längsrichtung), des
Torsionsmomentes einer Motorausgangswelle o. ä. handeln. Der Hysteresewert
des Torsionsvibrationsparameters kann beispielsweise die Größe des Torsionsvibrationsparameterwertes
innerhalb einer vorgegebenen vergangenen Periode sein. Begleitet vom
Anstieg der Motorumdrehungen, der Beschleunigung in Vorwärtsrichtung
und dem Torsionsmoment der Welle während der Beschleunigung des
Motors steigt der Parameterwert der Torsionsvibrationen an. Die
Torsionsvibrationen können
den resultierenden Torsionsvibrationsparameterwert zum erhöhten Parameter
der Torsionsvibrationen während
der Beschleunigung addieren. Der Anstiegswert der Motorumdrehungen,
der Beschleunigung in Vorwärtsrichtung
oder des Torsionsmomentes der Welle wird nicht wesentlich verändert. Mit
anderen Worten, der Anstiegswert des Parameters der Vibrationen
während
der Beschleunigung ist im Wesentlichen konstant. Der Parameterwert
der Vibrationen aufgrund der Torsionsvibrationen nimmt üblicherweise
entweder einen positiven oder einen negativen Wert ein. Somit kann
nur die Komponente, die die Torsionsvibrationen betrifft, aus dem
Torsionsvibrationsparameter extrahiert werden, indem die Größe der Torsionsvibrationen
innerhalb einer vorgegebenen vergangenen Periode und die Größe des momentanen
Torsionsvibrationsparameters verglichen werden.
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Eine
Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Größe der Torsionsvibrationskomponente
macht es möglich,
die Kraftstoffeinspritzmenge so zu korrigieren, dass Torsionsvibrationen
verhindert werden, ohne die für die
Beschleunigung erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge zu begrenzen.
Daher können
Torsionsvibrationen verhindert werden, ohne dass ein nachteiliger
Einfluss auf die Motorbeschleunigung ausgeübt wird.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist es wirksam, dass die Vibrationskomponentenextrakionseinrichtung
einen Wert speichert, der durch eine Glättung der Änderung des Torsionsvibrationsparameters
erhalten wurde, die bis zur Jetztzeit als Hysteresewert aufgetreten
ist, und dass die Vibrationskomponentenextraktionseinrichtung einen
Wert einstellt, der durch Subtrahieren des Hysteresewertes von einem Änderungswert
des momentanen Torsionsvibrationsparameters als momentane Torsionsvibrationskomponente
erhalten wurde.
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Wenn
der Änderungswert
der Motorumdrehungen als Vibrationsparameter verwendet wird, wird er
durch Kombination der Änderung
der Beschleunigung, Verzögerung
o. ä.,
die einen relativ langen Änderungszyklus
besitzt, und der Änderung
in den Torsionsvibrationen mit einem relativ kurzen Änderungszyklus
erhalten. Daher wird bei der vorstehende erwähnten Ausführungsform die Schwankung der
Motorumdrehungen über
eine vorgegebene Zeitdauer geglättet,
um einen Wert zu berechnen, aus dem die Schwankungen des Änderungswertes
der Umdrehungen infolge der Torsionsvibrationen entfernt worden
sind. Der berechnete Wert wird als Hysteresewert verwendet.
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Daher
repräsentiert
der Hysteresewert den Änderungswert
der Umdrehungen während
der Beschleunigung oder Verzögerung,
der unabhängig vom
Torsionswert ist. Wenn der Hysteresewert vom momentanen Torsionsvibrationsparameterwert
subtrahiert wird, kann nur die Vibrationskomponente des Torsionsvibrationsparameters
genau extrahiert werden. Der Änderungswert
der Motorumdrehungen kann geglättet
werden, indem das arithmetische Mittel des Änderungswertes der Umdrehungen
innerhalb einer vorgegebenen Periode oder ein von einem später beschriebenen
Prozess abgeleiteter Wert verwendet wird.
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Es
ist wirksam, dass gemäß dem vorstehend erwähnten Aspekt
die Vibrationskomponentenextraktionseinrichtung die Torsionsvibrationskomponente bei
einem vorgegebenen Zeitintervall extrahiert und die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinrichtung eine
Vibrationskorrekturmenge der Kraftstoffeinspritzmenge gemäß der extrahierten
Torsionsvibrationskomponente berechnet und die Vibrationskorrekturmenge
zu einer Kraftstoffeinspritzmenge halbiert, die gemäß einem
Betriebszustand des Motors eingestellt wird, um die Kraftstoffeinspritzmenge
zu korrigieren und den Absolutwert der Vibrationskorrekturgröße zu reduzieren,
wenn ein inverses Muster der Vorzeicheninversionen der Torsionsvibrationskomponente
mit einem vorgegebenen Muster übereinstimmt.
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Wenn
bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Timingmuster
der Vorzeicheninversionen der extrahierten Torsionsvibrationskomponente
zu einem vorgegebenen Muster wird, kann ein Pendeln um den Nennwert
während
des Steuervorganges verhindert werden, indem der Absolutwert der
Vibrationskorrekturgröße erniedrigt wird.
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Die
Motorumdrehungen, die Beschleunigung des Fahrzeuges und das Torsionsmoment
der Ausgangswelle erzeugen wahrscheinlich einen sehr geringen Grad
an Vibrationen, der aus der Änderung des
Ausgangsdrehmomentes von den Zylindern des Motors und dem Einfluss
eines mechanischen Elementes (beispielsweise eines Getriebes) der
Ausgangswelle des Motors resultiert. Die von der Vibrationskomponentenextraktionseinrichtung
extrahierte Vibrationskomponente enthält die vorstehend erwähnten Änderungen.
Wenn daher der vorstehend erwähnte Änderungszyklus
mit dem Zyklus zum Steuern zur Verhinderung der Torsionsvibrationen zusammenfällt, wird
während
der Steuerung ein Pendeleffekt erzeugt. Infolgedessen können Schwankungen
im inversen Bereich des Vorzeichens der Vibrationskorrekturgröße verstärkt werden,
was zu einer Divergenz der Steuerung führt. Dieses Pendeln kann verhindert
werden, indem die Regelverstärkung
vorläufig
auf einen geringen Wert eingestellt wird. Durch das Einstellen der
Regelvestärkung
auf einen geringen Wert kann jedoch das Ansprechen der Regelung zum
Verhindern der Torsionsvibrationen verzögert werden, so dass kein zufriedenstellender
Effekt in Bezug auf das Verhindern von Vibrationen erreicht wird.
Daher wird bei der vorliegenden Erfindung das Timingmuster der Vorzeicheninversionen
der Torsionsvibrationskomponente, das das Pendeln verursacht, vorläufig gespeichert.
Wenn das tatsächliche Timingmuster
mit dem gespeicherten Muster zusammenfällt, wird die Vibrationskorrekturgröße erniedrigt (d.
h. die Regelverstärkung
erniedrigt). Infolgedessen wird die Regelverstärkung nur dann verringert,
wenn die Möglichkeit
eines Pendelns besteht. Wenn kein Pendeln vorhanden ist, wird die
Verstärkung
nicht verringert. Daher wird mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
ein zufriedenstellender Effekt zum Unterdrücken von Vibrationen bei einer
Verhinderung des Pendelns erreicht.
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Das
Erniedrigen der Vibrationskorrekturgröße im Falle der Möglichkeit eines Pendelns kennzeichnet
nicht nur das teilweise Erniedrigen der Vibrationskorrekturgröße, sondern
auch das Einstellen der Vibrationskorrekturgröße auf Null (d. h. das Unterbrechen
der Kraftstoffeinspritzkorrektur).
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Diese
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht alle notwendigen
Merkmale, so dass die Erfindung auch in einer Unterkombination dieser beschriebenen
Merkmale zu finden ist.
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Es
folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Konstruktion einer Ausführungsform,
bei der die vorliegenden Erfindung bei einem Dieselmotor für ein Fahrzeug
Anwendung findet;
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die 2A und 2B Diagramme,
die jeweils Änderungen
an Motorumdrehungen während der
Beschleunigung wiedergeben;
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3 ein
Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Verhindern von Torsionsvibrationen;
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4 ein
Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge;
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5 ein
Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Verhindern eines Pendelns bzw.
Aufschaukelns; und
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6 eine
Karte, die zum Ermitteln des Auftretens eines Aufschaukelns verwendet
wird.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den Zeichnungen
erläutert.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, bei der die vorliegende
Erfindung bei einem Dieselmotor für ein Fahrzeug Verwendung findet.
Wie 1 zeigt, ist ein Dieselmotor 1 (bei dieser
Ausführungsform
ein Vierzylinder-Viertaktmotor) an einem Fahrzeug 10 montiert.
Antriebsräder 9 werden
von einer Ausgangswelle (nicht gezeigt) des Motors 1 angetrieben,
die mit einer Getriebeeinheit 3 über eine Antriebswelle 5,
ein Differential 7 und Achsen 8 in Verbindung
steht. Ein Wellensystem, das Wellen von einer Kurbelwelle des Motors 1 bis
zu den Antriebsrädern 9 umfasst,
wird hiernach als das „Ausgangswellensystem
für den
Motor 1" bezeichnet.
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Eine
elektronische Regeleinheit (ECU) 30 zum Regeln des Motors 1 ist
als Mikrocomputer ausgebildet, der einen RAM (Random Access Memory), einen
ROM (Read Only Memory), eine CPU (bei der es sich um einen Mikroprozessor
handelt) und Eingänge/Ausgänge aufweist.
Bei dieser Ausführungsform
führt die
ECU 30 eine Basisregelung, beispielsweise eine Regelung
der Kraftstoffeinspritzung des Motors 1, sowie eine Korrektur
einer Kraftstoffeinspritzmenge zum Verhindern von Torsionsvibrationen durch,
die später
beschrieben wird.
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Die
ECU 30 zur Durchführung
der vorstehend erwähnten
Regelungen besitzt einen Eingang, mit dem ein Gaspedalöffnungssensor 31 über einen AD-Wandler
(nicht gezeigt) in Verbindung steht. Darüber hinaus ist ein Kurbelwellensensor 35 mit
dem Eingang der ECU 30 verbunden.
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Der
Gaspedalöffnungssensor 31 ist
benachbart zu einem Gaspedal (nicht gezeigt) des Motors 1 angeordnet,
um ein Spannungssignal zu erzeugen, das dem Grad des Niederdrückens des
Gaspedals (der Öffnung
des Gaspedals) ACCP, das vom Lenker des Fahrzeuges 10 betätigt wird,
entspricht. Bei dieser Ausführungsform
findet der Wert ACCP, der den Öffnungsgrad
des Gaspedals anzeigt, als ein Parameter Verwendung, der die vom
Fahrzeuglenker geforderte Motorleistung repräsentiert.
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Der
Kurbelwinkelsensor 35 wird von zwei Sensoren gebildet,
nämlich
einem Referenzpositionssensor und einem Kurbeldrehwinkelsensor.
Der Referenzpositionssensor (nicht gezeigt) ist benachbart zu einer
Nockenwelle des Motors 1 angeordnet, um ein Referenzimpulssignal
abzugeben, wann immer die Nockenwelle die Referenzposition erreicht (beispielsweise
wann immer ein erster Zylinder des Motors 1 den oberen
Totpunkt beim Ansaughub erreicht). Mit anderen Worten, das Referenzimpulssignal
wird abgegeben, wann immer sich die Kurbelwelle um 720° gedreht
hat. Der Kurbeldrehwinkelsensor ist benachbart zur Kurbelwelle angeordnet,
um ein Kurbel drehwinkelimpulssignal abzugeben, wann immer sich die
Kurbelwelle um einen vorgegebenen Winkel (beispielsweise 15°) dreht.
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Bei
dieser Ausführungsform
berechnet die ECU 30 die Umdrehungen (die Umdrehungsgeschwindigkeit) ΔNE des Motors 1 gemäß dem Intervall
des Kurbeldrehwinkelimpulssignals und eine momentane Drehphase der
Kurbelwelle gemäß der Anzahl
der Kurbeldrehwinkelimpulssignale, nachdem das Referenzimpulssignal
vom Referenzpositionssensor zugeführt worden ist.
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Darüber hinaus
berechnet die ECU 30 bei dieser Ausführungsform einen Änderungswert
(einen Differenzwert) der Motorumdrehungen. Der Änderungswert findet als Vibrationstorsionsparameter Verwendung,
der die Größe der Torsionsvibrationen des
Ausgangswellensystems des Motors 1 anzeigt. Die Torsionsvibrationen
des Ausgangswellensystems treten als Schwankung der Drehzahl der
Kurbelwelle des Motors 1 auf. Daher kann der Änderungswert
der Motorumdrehungen als ein Parameter verwendet werden, der die
Größe (Amplitude)
der Torsionsvibrationen kennzeichnet. Mit anderen Worten, der bei
dieser Ausführungsform
verwendete Kurbelwinkelsensor 35 funktioniert auch als
Vibrationsdetektionseinrichtung.
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Obwohl
der Änderungswert
der Umdrehungen dieser Ausführungsform
als Parameter verwendet wird, der die Torsionsvibrationen repräsentiert, können auch
andere Faktoren als Parameter Verwendung finden, der die Torsionsvibrationen
kennzeichnet. Beispielsweise können
die Torsionsvibrationen des Ausgangswellensystems des Motors als Änderung
in der Beschleunigung in Vorwärtsrichtung (Längsrichtung)
des Fahrzeuges auftreten. Daher kann ein Beschleunigungssensor zum
Detektieren der Beschleunigung des Fahrzeuges 10 in Vorwärtsrichtung
hinzugefügt
werden, um als Vibrationsdetektionseinrichtung zu dienen und die Änderung
der Beschleunigung in Vorwärtsrichtung
als Parameter zu verwenden, der die Torsionsvibrationen repräsentiert.
Die Torsionsvibrationen des Ausgangswellensystems des Motors können als Änderung
im Torsionsmoment der Ausgangswelle des Motors auftreten. Daher
kann ein Drehmomentsensor zum Detektieren des Drehmomentes der Ausgangswelle
des Motors hinzugefügt
werden, um als Vibrationsdetektionseinrichtung zu dienen und die Änderung
im Torsionsmoment als die Torsionsvibrationen repräsentierender
Parameter zu benutzen.
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Wie
später
beschrieben, berechnet die ECU 30 einen Wert der Kraftstoffeinspritzmenge
QBASE für den
Motor 1 in Abhängigkeit
vom Betriebszustand desselben (beispielsweise der Motorumdrehungen NE
oder der Gaspedalöffnung
ACCP). Darüber
hinaus führt
die ECU 30 eine Regelung zur Verhinderung von Torsionsvibrationen
durch, indem sie einen Korrekturwert QJRKFB für die Kraftstoffeinspritzmenge in
Abhängigkeit
vom Wert des detektierten Parameters der Torsionsvibrationen einstellt.
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Ein
Ausgang der ECU 30 ist an ein Kraftstoffeinspritzventil
eines jeden Zylinders des Motors 1 über eine Kraftstoffeinspritzschaltung
(nicht gezeigt) geschaltet. Somit wird Kraftstoff in einer Menge,
die in Abhängigkeit
von QBASE und QJRKFB festgelegt
wird, in jeden Zylinder zu einem vorgegebenen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
eingespritzt.
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Vor
der Beschreibung der Funktionsweise zum Verhindern von Torsionsvibrationen
gemäß dieser
Ausführungsform
wird die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge für den Motor 1 gemäß dieser Ausführungsform
erläutert.
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Bei
dieser Ausführungsform
berechnet die ECU 30 eine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge QGOV in Abhängigkeit von der vom Gaspedalöffnungssensor 31 detektierten
Gaspedalöffnung ACCP
und den Motorumdrehungen NE. Wie vorstehend beschrieben, geben die
Gaspedalöffnung ACCP
und die Motorumdrehungen NE eine vom Fahrer angeforderte Motorausgangsgrößer wieder.
Die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge QGOV gibt
die Kraftstoffeinspritzmenge wieder, die erforderlich ist, um die
angeforderte Ausgangsgröße zu erhalten, und
wird in vorbereitender Weise im ROM der ECU 30 als numerische
Karte unter Verwendung der Gaspedalöffnung ACCP und der Motorumdrehung
NE gespeichert. Unter der Annahme, dass der Wert der Motorumdrehung
NE konstant ist, wird der Wert von QGOV so
eingestellt, dass er größer ist,
wenn die Gaspedalöffnung
ACCP zunimmt. Wenn im Gegensatz dazu davon ausgegangen wird, dass
der Wert der Gaspedalöffnung
ACCP konstant ist, wird der Wert von QGOV so
eingestellt, dass er größer ist,
wenn die Motorumdrehungen NE abnehmen.
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Dann
berechnet die ECU 30 einen Schutzwert QFULL für die Kraftstoffeinspritzmenge
in Abhängigkeit
von den Motorumdrehungen NE. Entweder der Schutzwert QFULL oder
die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge QGOV,
welcher Wert auch immer kleiner ist, wird als Wert einer Basiskraftstoffeinspritzmenge
QBASE eingestellt.
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Wie
vorstehend erläutert,
nimmt die Gaspedalöffnung
ACCP ohne Zeitverzögerung
in Abhängigkeit
von dem Niederdrückgrad
des vom Fahrzeuglenker betätigten
Gaspedales sofort zu. Wenn daher die ACCP während der Beschleunigung des
Fahrzeuges scharf ansteigt, steigt auch der Wert der erforderlichen
Kraftstoffeinspritzmenge QGOV scharf an. Tatsächlich nehmen
jedoch mit einem Anstieg der ACCP die Motorumdrehungen NE relativ
sanft mit einer Zeitverzögerung
zu. Wenn daher die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge QGOV dem Motor zugeführt wird, kann die Luft in
der Verbrennungskammer unzureichend werden, so dass Abgasrauch erzeugt wird.
Um bei dieser Ausführungsform
die Erzeugung von Rauch bei einem scharfen Lastanstieg, wie bei einer
Beschleunigung, zu verhindern, wird die Obergrenze der Kraftstoffeinspritzmenge
mit dem Schutzwert QFULL beschränkt, der
in Abhängigkeit
von den Motorumdrehungen NE festgelegt wird. Die Menge der Einlassluft
für den
Motor variiert in Abhängigkeit von
den Umdrehungen. Der Schutzwert QFULL wird als
maximale Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt, bei der bei den momentanen
Motorumdrehungen kein Rauch im Abgas erzeugt wird. Der Schutzwert QFULL wird durch Versuche o. ä. erhalten,
um als numerische Karte im ROM der ECU 30 gespeichert zu werden.
Der Schutzwert QFULL steigt an, wenn die
Motorumdrehungen NE zunehmen.
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Mit
anderen Worten, die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge QGOV steigt unmittelbar bei der Anfangsbeschleunigung
scharf an. Der Schutzwert QFULL wird jedoch
auf einem relativ geringen Wert gehalten, bis die Motorumdrehungen
ansteigen. Daher wird die tatsächliche
Kraftstoffeinspritzmenge QBASE auf den Wert
QFULL (QBASE = QFULL) eingestellt. Da der Wert QFULL zunimmt,
wenn die Motorumdrehungen NE ansteigen, nimmt auch der Wert QBASE zu. Wenn die Motorumdrehungen NE weiter
ansteigen, so dass die Beziehung QBASE < QFULL erreicht
wird, wird die tatsächliche
Kraftstoffeinspritzmenge QBASE auf dem Wert
QGOV gehalten (QBASE =
QGOV) Bei dieser Ausführungsform wird die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge
QFINC in Abhängigkeit von der folgenden
Gleichung (1) eingestellt, um Torsionsvibrationen zu verhindern.
In der Gleichung (1) gibt der Wert QJRKFB einen
Wert der Kraftstoffeinspritzmengenkorrektur an, um Torsionsvibrationen
zu verhindern, wie später
beschrieben. Mit anderen Worten, bei dieser Ausführungsform wird die tatsächliche
Kraftstoffeinspritzenge während
der Beschleunigung entweder zum Schutzwert QFULL oder
zur Summe aus der Kraftstoffeinspritzmenge QBASE und
dem Korrekturwert QJRKFB, welcher Wert hiervon
auch immer geringer ist. QFINC = MIN (QFULL,
(QBASE + QJRKFB)) (1)
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Beschrieben
wird ein Verfahren zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzkorrekturmenge
QJRKFB zum Verhindern von Torsionsvibrationen
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2A ist
ein Diagramm, das die Veränderung
der Motorumdrehungen NE während
der Beschleunigung des Fahrzeuges mit Ablauf der Zeit in einem Fall
zeigt, bei dem die Kraftstoffeinspritzkorrektur zur Verhinderung
von Torsionsvibrationen nicht durchgeführt wird. Wenn die erforderliche
Kraftstoffeinspritzmenge QGOV während der
Beschleunigung scharf ansteigt, wird die tatsächliche Kraftstoffeinspritz menge
QBASE durch den Schutzwert QFULL begrenzt,
wie in 2A gezeigt. Daher entspricht
der Wert QBASE dem Wert QFULL (QBASE = QFULL) und
steigt relativ sanft mit einem Anstieg der Motorumdrehungen NE an.
Der scharfe Anstieg des Ausgangsdrehmomentes infolge des Anstieges
der Kraftstoffeinspritzmenge induziert Torsionsvibrationen im Motorausgangswellensystem.
Infolgedessen steigen die Motorumdrehungen NE weiter an, während sie
sich in der Form ändern,
was durch Hinzufügung
der durch die Torsionsvibrationen bewirkten Änderungen der Umdrehungen (wie
durch die Kurve II in 2A gezeigt) zum gleichmäßigen Anstieg
der Umdrehungen entsprechend dem Anstieg der Kraftstoffeinspritzmenge
QBASE (QFULL) (wie
durch die gerade Linie I in 2A angedeutet)
realisiert wird.
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Die
durch die Torsionsvibrationen verursachte Änderungskomponente besitzt
eine Frequenz als Resonanzfrequenz (die üblicherweise etwa einige Hz im
Falle eines Wellensystems eines Fahrzeuges beträgt) der Torsionsvibrationen
der Ausgangswelle des Motors. Die Amplitude der Änderungskomponente wird mit
dem Zeitablauf gedämpft.
Die Änderung
der Motorumdrehungen, die durch die Torsionsvibrationen verursacht
wird, verändert
die Beschleunigung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Daher verschlechtert sich
das Fahrverhalten des Fahrzeuges.
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Die
Torsionsvibrationen können
verhindert werden, indem die Kraftstoffeinspritzmenge so korrigiert
wird, dass die Änderung
in den Motorumdrehungen verhindert wird. Mit anderen Worten, wenn
die Motorumdrehungen erhöht
werden (wenn die Änderungsrate
der Motorumdrehungen einen positiven Wert an nimmt), wird die Kraftstoffeinspritzmenge
so korrigiert, dass sie reduziert wird. Wenn die Motorumdrehungen
reduziert werden (wenn die Änderungsrate
der Motorumdrehungen einen negativen Wert annimmt), wird die Kraftstoffeinspritzmenge
so korrigiert, dass sie erhöht
wird. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nur in Abhängigkeit
von der Änderungsrate
der Motorumdrehungen korrigiert wird, kann ein Problem entstehen. 2B ist
ein Diagramm, dass einen vergrößerten Abschnitt
(den von einem Kreis umschlossenen Abschnitt B gemäß 2A)
der Änderung
der Motorumdrehungen NE während
der Beschleunigung zeigt. Es wird davon ausgegangen, dass die Motorumdrehungen
NE pro Zeiteinheit Δt während der
Beschleunigung um ΔNE
zunehmen, wie in 2B gezeigt. Wenn in diesem Fall
die Kraftstoffeinspritzmenge nur in Abhängigkeit von der Motorumdrehung
NE korrigiert wird, nimmt die Korrekturmenge einen negativen Wert
(Reduktionskorrektur) entsprechend der Änderungsrate ΔNE der Motorumdrehungen ΔNE an. Tatsächlich enthält jedoch die Änderungsrate ΔNE der Umdrehungen
zusätzlich zur Änderungskomponente,
die durch die Torsionsvibrationen verursacht wird, einen Anstieg
der Umdrehungen, der durch die Beschleunigung des Motors verursacht
wird. Wenn keine Torsionsvibrationen erzeugt werden, steigen die
Motorumdrehungen ΔNE gleichmäßig an,
wie durch die in den 2A und 2B gezeigte
gerade Linie I angedeutet ist. Daher entspricht die Änderungsrate ΔNE der Umdrehungen der
Summe aus der Änderungsratenkomponente ΔNETV, die durch die Torsionsvibrationen verursacht wird,
und der Komponente ΔNEBASE der stetigen Beschleunigung, wie durch
die nachfolgende Gleichung (2) gezeigt. ΔNE = ΔNETV + ΔNEBASE (2)
-
Wenn
daher die Kraftstoffeinspritzmenge so korrigiert wird, dass sie
entsprechend dem Wert von ΔNE
reduziert wird, wenn die Umdrehungen während der Beschleunigung angestiegen
sind, wird die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Anstieg
der Umdrehungen, der durch die stetige Beschleunigung verursacht
wird, auf unerwünschte
Weise verringert. Infolgedessen wird ein Anstieg der Umdrehungen, der
durch die stetigen Beschleunigung verursacht wird, auf unerwünschte Weise
verhindert.
-
Wenn
die Umdrehungen abnehmen, nimmt ΔNETV negative Werte an. Die positiven Werte
der Komponente ΔNEBASE der Komponente der stetigen Beschleunigung
werden jedoch als der positive Wert aufrechterhalten. Da der Absolutwert
von ΔNEBASE kleiner ist als der Absolutwert von ΔNETV, wird der Absolutwert von ΔNE (der negative
Wert) auf unerwünschte
Weise kleiner als der Absolutwert von ΔNETV.
Wenn daher die Kraftstoffeinspritzmenge so korrigiert wird, dass
sie entsprechend dem Wert von ΔNE
erhöht
wird, wenn die Umdrehungen während der
Beschleunigung verringert wurden, wird die Korrekturgröße, die
dem Anstieg der Umdrehungen, der durch die stetige Beschleunigung
verursacht wird, entspricht, auf unerwünschte Weise wie in dem Fall, in
dem die Umdrehungen erhöht
worden sind, reduziert. Infolgedessen wird ein durch die stetige
Beschleunigung verursachter Anstieg der Umdrehungen auf unerwünschte Weise
verhindert. Mit anderen Worten, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge
in Abhängigkeit
vom Wert der Änderungsrate ΔNE der Umdrehungen
korrigiert wird, wird das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeuges
begrenzt, so dass das Problem einer Verschlechterung des Beschleunigungsverhaltens
verursacht wird.
-
Daher
wird bei dieser Ausführungsform
die Komponente ΔNEBASE der stetigen Beschleunigung vom Torsionsvibrationsparameter ΔNE subtrahiert, um
nur die Torsionsvibrationskomponente ΔNETV so zu
extrahieren, dass die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit
von der Vibrationskomponente ΔNETV korrigiert wird.
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Die
durch die geraden Linien I in den 2A und 2B angegebene Änderungsrate
wird als Wert von ΔNEBASE verwendet. Die durch die gerade Linie
I angedeutete Änderungsrate ΔNEBASE kann durch Entfernung der Torsionsvibrationskomponente (der Änderungskomponente)
von der Umdrehungsänderungskurve
zur Glättung
erhalten werden. Die geglättete Änderungsrate ΔNEBASE kann als durch arithmetische Mittelbildung
einer Änderungsrate ΔNE der Umdrehungen
innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erhaltener Wert verwendet
werden. Der aus Gleichung (3) abgeleitete Glättungswert ΔNEAV findet bei dieser Ausführungsform
Verwendung. ΔNEAV = ΔNEAVi–1 +
(ΔNE – ΔNEAVi–1)/K (3)worin ΔNE die zum
gegenwärtigen
Zeitpunkt detektierte Änderungsrate
der Umdrehungen, ΔNEAVi–1 ein
zur vorhergehenden Zeit berechneter Glättungswert und K ein Glättungsfaktor
bedeuten.
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Mit
anderen Worten, der Glättungswert ΔNEAV wird
sequentiell als gewichteter Durchschnittswert der Glättungswerte ΔNEAVi–1,
die bis zur vorhergehenden Detektion akkumuliert wurden, und aus
dem zum gegenwärtigen
Zeitpunkt detektierten Wert ΔNE
berechnet. Der Glättungswert
K (K > 1) entspricht
dem Gewichtungsfaktor zur Verwendung bei der gewichteten Durchschnittsbildung.
Je größer K wird,
desto größer wird
der Glättungsgrad
der Veränderung
der Umdrehungen. Der Wert von K wird auf einen optimalen Wert eingestellt,
der aus Versuchen unter Verwendung eines tatsächlichen Ausgangswellensystems
des Motors erhalten wird.
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Wie
vorstehend beschrieben, wird nur die Torsionsvibrationskomponente
vom Wert des Torsionsvibrationsparameters extrahiert, um die Kraftstoffeinspritzmenge
in Abhängigkeit
von der Torsionsvibrationskomponente zu korrigieren. Somit können Torsionsvibrationen
des Ausgangswellensystems des Motors auf wirksame Weise verhindert
werden, ohne das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeuges zu verschlechtern.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm des Vorgangs zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge
zum Zwecke der Verhinderung von Torsionsvibrationen gemäß dieser
Ausführungsform.
Dieser Vorgang wird als Programm ausgeführt, das von der ECU 30 durchgeführt wird,
wann immer die Kurbelwelle des Motors 1 um einen vorgegebenen
Rotationswinkel (180° bei
dieser Ausführungsform)
rotiert.
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Wie
in 3 gezeigt, werden beim Start des Vorganges die
letzten Motorumdrehungen ME, die in Abhängigkeit vom Im pulssignal vom
Kurbelwellensensor 35 berechnet und im RAM der ECU 30 gespeichert
wurden, in Schritt 301 ausgelesen. Ferner wird der vom
Gaspedalöffnungssensor 31 detektierte Gaspedalöffnungsgrad
ACCP ausgelesen.
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In
Schritt 303 wird die Änderungsrate ΔNE der Motorumdrehungen
NE aus Gleichung (4) berechnet, wobei ΔNEi–1 die
während
der Ausführung des
Vorgangs beim vorhergehenden Prozess ausgelesenen Motorumdrehungen
bedeutet, während ΔNEi–1 einen
Wert bedeutet, der in Schritt 315 bei jeder Ausführung des
vorhergehenden Vorgangs aktualisiert wird. ΔNE
= ΔNE – ΔNEi–1 (4)
-
In
Schritt 305 wird die stetige Komponente ΔNEAV vom
im Schritt 303 gemäß Gleichung
(5) berechneten Wert ΔNE
subtrahiert, so dass die Vibrationskomponente ΔNETV berechnet
wird. Die stetige Komponente ΔNETV kann unter Verwendung des Glättungsfaktors
K zum sequentiellen Glätten
von ΔNE
(Schritt 313) erhalten werden. ΔNETV = ΔNE – ΔNEAV (5)
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In
Schritt 307 wird die Kraftstoffeinspritzkorrekturmenge
QJRKFB in Abhängigkeit von der berechneten
Torsionsvibrationskomponente ΔNETV berechnet. Bei dieser Ausführungsform
wird QJRKFB als Wert berechnet, der durch
Multiplizieren der Torsionsvibrationskomponente ΔNETV mit
einer negativen Konstante α erhalten
wird, wie in Gleichung (6) wiedergegeben. QJRKFB = α × ΔNETV (α < 0) (6)
-
Als
Ergebnis wird der Wert der Korrekturmenge QJRKFB als
Wert eingestellt, der proportional zur Änderung (Änderungsrate) der Umdrehungen, die
durch die Torsionsvibrationen verursacht wurden, erhöht wird
und ein umgekehrtes Vorzeichen besitzt. Mit anderen Worten, wenn
die durch die Torsionsvibrationen verursachten Umdrehungen ansteigen,
wird der vorhergehende Wert als negativer Wert eingestellt, um die Änderung
zu löschen.
Wenn die Umdrehungen verringert werden, wird der vorhergehende Wert
als positiver Wert eingestellt.
-
Nach
Berechnung der Kraftstoffeinspritzkorrekturmenge QJRKFB in
der vorstehend beschriebenen Weise wird in Schritt 209 ein
Vorgang zur Verhinderung des Pendelns bzw. Aufschaukelns durchgeführt. In
Schritt 309 wird festgestellt, ob die Möglichkeit eines Aufschaukelns
vorhanden ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass es die Möglichkeit
eines Aufschaukelns gibt, wird der Wert der Korrekturmenge QJRKFB auf Null gesetzt, um eine Korrektur
der Kraftstoffeinspritzung zu verhindern. Der ein Aufschaukeln verhindernde
Vorgang in Schritt 309 wird später beschrieben.
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Nachdem
der Schritt zum Feststellen des Aufschaukelns beendet worden ist,
wird die Korrekturmenge QJRKFB dazu verwendet,
um die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge
QFINC in Schritt 311 einzustellen.
Im nachfolgenden Schritt 313 wird der vorhandene Wert der
Umdrehungsänderungsrate ΔNE dazu verwendet,
um erneut den Wert der vorstehend erwähnten stetigen Komponente (den
Glättungswert) ΔNEAV zu berechnen.
In Schritt 315 wird der Wert von NEi–1 für den xt-Vorgang
aktu alisiert und auf diese Weise der vorhergehende Vorgang beendet.
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4 ist
ein Ablaufdiagramm eines Vorgangs zum Einstellen der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge
QFINC der in Schritt 311 durchgeführt wird.
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In
Schritt 401 werden die Motorumdrehungen NE und der Gaspedalöffnungsgrad
ACCP, die in Schritt 301 ausgelesen wurden, wie in 3 gezeigt, dazu
verwendet, um die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge QGOV aus der im ROM der ECU 30 gespeicherten
numerischen Karte auszulesen. In Schritt 403 wird der Wert
von NE in entsprechender Weise verwendet, um den Schutzwert QFULL für
die Kraftstoffeinspritzmenge aus der im ROM der ECU 30 gespeicherten
numerischen Karte auszulesen.
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In
Schritt 405 wird die Basiskraftstoffeinspritzmenge QBASE entweder auf den Wert QGOV oder auf
den Wert QFULL, welcher Wert auch immer
kleiner ist, in Abhängigkeit
von Gleichung (7) eingestellt. QBASE = MIN (QGOV,
QFULL) (7)
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In
Schritt 407 wird die Kraftstoffeinspritzkorrekturmenge
QSRKFB, die in den in 3 gezeigten Schritten 307 und 309 berechnet
und zur Verhinderung von Torsionsvibrationen verwendet wurde, dazu benutzt,
um die Kraftstoffeinspritzmenge QFIN gemäß Gleichung
(8) einzustellen. QFIN =
QBASE + QJRKFB (8)
-
Da
QJRKFB als großer Wert eingestellt wird, wenn
die Torsionsvibrationen relativ stark sind, besitzt diese Ausführungsform
eine Ausgestaltung, bei der der in Gleichung (8) berechnete Wert
QFIN unter Verwendung des Schutzwertes QFULL wieder in Schritt 309 begrenzt
wird. Gemäß Gleichung
(9) wird die endgültige
Kraftstoffeinspritzmenge QFINC berechnet. QFINC = MIN (QFIN, QFULL) (9)
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In
Schritt 411 wird der Wert der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge
QFINC für
die Kraftstoffeinspritzschaltung eingestellt und der vorstehend
genannte Vorgang beendet.
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Als
Ergebnis wird die dem Motor 1 zuzuführende Kraftstoffeinspritzmenge
korrigiert, um die nur durch die Torsionsvibrationen erzeugte Änderung
der Umdrehungen zu beseitigen. Daher können die Torsionsvibrationen
verhindert werden, ohne das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeuges
zu verschlechtern.
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Der
in Schritt 309 durchgeführte
und in 3 gezeigte Vorgang zur Verhinderung eines Aufschaukelns
wird nunmehr beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird die Torsionsvibrationsverhinderungssteuerung
bei einer Umdrehungsänderung
(bei der es sich um eine Änderung
der Umdrehungen für
jeden Zylinder eines bei dieser Ausführungsform verwendeten 4-Zylinder-Viertaktmotors
handelt) durchgeführt,
die detektiert wird, wann immer sich die Kurbelwelle des Motors
um 180° dreht.
Die Verbrennungsbedingungen des tatsächlichen Motors unterscheiden
sich jedoch geringfügig
in Abhängigkeit
von den entsprechenden Zylindern, selbst wenn keine Torsionsvibrationen
erzeugt werden. Daher ist das Ausgangsdrehmoment von den entsprechenden
Zylindern verschieden. Trotz des stetigen Betriebszustandes kann
die Änderung
des Drehmomentes die Motorumdrehungen in den Explosionshüben der
entsprechenden Zylinder verändern.
Daher besteht die Möglichkeit
eines Aufschaukelns, wenn die Zyklen zum Detektieren der Veränderung
der Umdrehungen zur Verhinderung der Torsionsvibrationen mit den
Zyklen der Veränderungen
der Umdrehungen der entsprechenden Zylinder zusammenfallen. Wenn
keine Torsionsvibration erzeugt wird, wird die Änderung der Umdrehungen der
entsprechenden Zylinder in unerwünschter
Weise während
der in 3 gezeigten Steuerung als ΔNE detektiert. Daher kann der
Fehler bei der Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge bewirken,
dass die Veränderung
der Umdrehungen auf unerwünschte
Weise verstärkt
wird.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird in Abhängigkeit
von einem Timingmuster der Vorzeicheninversionen der Torsionsvibrationskomponente ΔNETV, die in Schritt 305 in 3 berechnet
wurde, festgestellt, ob die Möglichkeit
eines Aufschaukelns besteht oder nicht. Wenn festgestellt wird,
dass das Muster zur Bewirkung eines Aufschaukelns erzeugt wird,
wird die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge unterbrochen (d.
h. die Korrekturmenge QJRKFB auf Null gesetzt,
QJRKFB = 0), so dass ein durch einen Fehler
bei der Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge verursachtes Aufschaukeln
verhindert wird.
-
Es
wird nunmehr die Ermittlung des Aufschaukelns gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben. Bei dieser Ausführungsform
wird die Veränderungskomponente ΔNETV berechnet, wann immer sich die Kurbelwelle
um 180° dreht.
Da bei dieser Ausführungsform
ein Vier-Zylinder-Viertaktmotor Verwendung findet, wird die Kraftstoffeinspritzung
in einem Winkelintervall von 180° durchgeführt. Wenn daher
das Vorzeichen von ΔNETV bei jedem Berechnungsvorgang (bei jeden
180°) umgedreht
wird, ist die Kraftstoffeinspritzmenge übermäßig stark korrigiert worden,
so dass festgestellt wird, dass die Kraftstoffeinspritzmenge auf übermäßige Weise
korrigiert worden ist. Infolgedessen wird festgestellt, dass ein Aufschaukeln
aufgetreten ist. Wenn das Vorzeichen von ΔNETV bei
dem vorhergehenden Rechenvorgang positiv ist, wird die Korrektur
durchgeführt,
um die Kraftstoffeinspritzmenge zu verringern und die Umdrehungen
zu vermindern. Wenn in diesem Fall das Vorzeichen des gegenwärtigen Wertes ΔNETV beim vorliegenden Berechnungsvorgang negativ
ist, ist bei der vorhergehenden Korrektureinspritzmenge eine übermäßig große Menge
reduziert worden. Das bedeutet, dass die Motorumdrehungen übermäßig stark abgenommen
haben. Daher wird die Kraftstoffeinspritzmenge QBASE so
korrigiert, dass sie bei der momentanen Korrektur erhöht wird.
Wenn daher das Vorzeichen von ΔNETV bei jedem Rechenvorgang (bei jeden 180°) umgedreht
wird, wird die Kraftstoffeinspritzmenge alternativ so korrigiert,
dass sie reduziert und erhöht
wird. Daher wird der Steuervorgang aller Wahrscheinlichkeit nach
unstabil, so dass daher die Möglichkeit
eines Aufschaukelns bzw. Pendelns besteht.
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Im
folgenden Fall tritt ein Aufschaukeln auf:
Wenn das Vorzeichen
von ΔNETV in Intervallen von zwei Rechenvorgängen umgedreht
wird (d. h. bei einer Umdrehung des Motors von (180° × 2 = 360°)) (beispielsweise
in dem Fall, in dem sich die nachfolgende Umkehrung wiederholt,
wobei ein positiver Wert während
einer Umdrehung des Motors und ein negativer Wert während der
nachfolgenden einen Umdrehung des Motors angenommen wird); und
wenn
die nachfolgende Umkehrung wiederholt wird, bei der das Vorzeichen
von ΔNETV sukzessive einen positiven (oder negativen)
Wert dreimal annimmt und dann das Vorzeichen zum nächsten Zeitpunkt
einen negativen (oder positiven) Wert annimmt.
-
Daher
wird bei dieser Ausführungsform
der Einfluss eines Detektionsfehlers, der durch Rausch- und Störungseinflüsse bewirkt
wird, den vorhergehenden Mustern hinzugefügt, so dass das in 6 gezeigte
Aufschaukelmuster vorbereitend eingestellt wird. Das in 6 gezeigte
Aufschaukelmuster wird nachfolgend beschrieben.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Aufschaukelverhinderungsvorgang zeigt,
der in Schritt 309 in 3 durchgeführt wird.
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In
Schritt 501 wird ermittelt, ob das Vorzeichen von ΔNETV, welcher Wert in Schritt 305 der 3 berechnet
wurde, gegenüber
dem im vorhergehenden Vorgang berechneten Wert invertiert wurde
(ob das Vorzeichen invertiert wurde oder nicht). Wenn das Vorzeichen
nicht invertiert wurde, rückt
der Vorgang zu Schritt 505 vor, indem der Zählwert eines Zählers C1 um eins erhöht wird. In den Schritten 507 und 509 wird
der Begrenzungsvorgang so durchgeführt, dass der Wert von C1 den Maximalwert CMAX nicht übersteigt.
Infolgedessen wird der Zählwert
des Zählers
C1 auf den Maximalwert CMAX erhöht, wenn das
Vorzeichen von ΔNETV entweder als positiv oder als negativ
beibehalten wird.
-
Wenn
in Schritt 501 festgestellt wird, dass das Vorzeichen von ΔNETV invertiert worden ist, rückt der
Vorgang zu Schritt 503 vor, indem die Werte der Zähler C2 und C1 für die Werte
der Zähler
C3 und C2 substituiert
werden. Darüber
hinaus wird der Wert des Zählers
C1 auf 1 gesetzt.
-
Als
Ergebnis wird die Hysterese der Umkehrung des Vorzeichens von ΔNETV in den drei vorhergehenden Vorgängen in
den Zählern
C3, C2 und C1 gespeichert.
-
Beispielsweise
gibt die Beziehung C3 = C2 = C1 = 1 wieder, dass das Vorzeichen von ΔNETV bei jedem Vorgang invertiert wurde. Die
Beziehung C3 = C2 =
2 gibt wieder, dass das Vorzeichen von ΔNETV einmal
in zwei Vorgängen
invertiert wurde. Die Beziehung C3 = 3 und
C2 = 1 oder C3 =
1 und C2 = 3 gibt den Änderungszyklus wieder, bei
dem der Wert ΔNETV auf wiederholte Weise dreimal den Wert
mit dem gleichen Vorzeichen annimmt und dann den Wert mit dem invertierten
Vorzeichen annimmt.
-
In
Schritt 511 wird ein Aufschaukeln in Abhängigkeit
von den Zählern
C1, C2 und C3 ermittelt. In Schritt 511 wird
in Abhängigkeit
von einer in 6 gezeigten Karte festge stellt,
ob die Möglichkeit
eines Aufschaukelns besteht oder nicht.
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6 zeigt
eine Karte mit einer Ordinate, auf der die Werte des Zählers C2 angegeben sind, und einer Abszisse, die
die Werte des Zählers
C3 wiedergibt. Die in der Karte aufgeführten Punkte
A–D entsprechen
den folgenden Beziehungen:
- A: C3 =
C2 = 1
- B: C3 = C2 =
2
- C: C3 = 3, C2 =
1
- D: C3 = 1, C2 =
3
-
Mit
anderen Worten, der Punkt A gibt eine Umkehrung des Vorzeichens
von ΔNETV bei jedem Vorgang wieder. B gibt eine
Umkehrung des Vorzeichens von ΔNETV einmal in zwei Vorgängen wieder, und C und D verdeutlichen
eine Fortsetzung des gleichen Vorzeichens in drei aufeinanderfolgenden
Vorgängen,
wonach nur einmal ein invertiertes Vorzeichen folgt. Die vorstehenden
Bedingungen stellen repräsentative
Beispiele dar, bei denen ein Aufschaukeln auftritt. Mit anderen
Worten, die Punkte A–B
auf der Karte sind grundlegende Bedingungen zur Ermittlung des Auftretens
eines Aufschaukelns. Wenn daher bei dieser Ausführungsform die Kombination der
Zähler
C3 und C2 einem
der Punkte A bis D entspricht, wird festgestellt, dass ein Aufschaukeln
aufgetreten ist. Im tatsächlichen
Betrieb ist die Detektion der Motorumdrehungen ME mit einem Fehler
aufgrund von Rausch- oder
Störungseffekten
verbunden. Daher kann die Ermittlung der Möglichkeit eines Aufschaukelns
nur in Abhängigkeit
von den grundlegenden Bedingungen nicht genau durchgeführt werden.
Somit werden bei dieser Ausführungsform
die Einflüsse
von Rauscheffekten u. ä.
berücksichtigt,
so dass die Möglichkeit
eines Aufschaukelns ermittelt wird, wenn die Werte von C2 und C3 in den Diagonallinienbereich
auf der in 6 gezeigten Karte fallen. Der
in 6 gezeigte Diagonallinienbereich wird durch die
Linien definiert, die durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:
C2 = C3 + 2 (Linie I),
C2 = C3 – 2 (Linie
II) und C2 = – C3 +
8 (Linie III). Mit anderen Worten, die Bedingungen zur Ermittlung
eines Aufschaukelns gemäß dieser
Ausführungsform sind
wie folgt: C3 – 2 ≤ C2 ≤ C3 + 2 und
C2 +
C3 ≤ 8
-
Während des
Fortschreitens der Vorgänge von
Schritt 501 bis 505 werden die Werte von C2 und C3 unverändert gelassen.
Wenn daher bei den vorstehend erwähnten Bestimmungsbedingungen
einmal ein Aufschaukeln ermittelt wird, wird die Bestimmung des
Aufschaukelns nicht gelöscht,
selbst wenn das Vorzeichen von ΔNETV nicht länger invertiert ist. Daher
wird bei dieser Ausführungsform
ein Zustand, bei dem der Wert des Zählers C1 in
Schritt 511 geringer ist als der Wert des Zählers C2 oder C3, zu den Bedingungen
zur Ermittlung des Aufschaukelns addiert. Die Tatsache, dass der
Wert von C1 geringer ist als der Wert von
C2 oder C3, gibt
wieder, dass die Anzahl von Malen, bei denen ΔNETV auf
dem gleichen Vorzeichen gehalten worden ist, im Vergleich zur vorhergehenden
Anzahl von Malen abgenommen hat. Mit anderen Worten, das Aufschaukeln
ist verstärkt worden.
Wenn der Wert von C1 größer ist als beide Werte von
C2 und C3, wird
festgestellt, dass das Aufschaukeln eliminiert worden ist.
-
Mit
anderen Worten, die Bedingungen, bei denen ein Auftreten des Aufschaukelns
in Schritt 511 von 5 ermittelt
wird, sind wie folgt: C3 – 2 ≤ C2 ≤ C3 + 2; und
C2 +
C3 ≤ 8;
und
C1 ≤ C2 oder
C1 ≤ C3
-
Wenn
die Zähler
C1, C2 und C3 die vorstehend genannten Bedingungen in
Schritt 511 erfüllen, d.
h. wenn gegenwärtig
die Möglichkeit
eines Aufschaukelns besteht, bewegt sich der Vorgang zu Schritt 513 vor,
bei dem der Wert der in Schritt 307 gemäß 3 eingestellten
Korrekturmenge QJRKFB auf Null eingestellt
wird. Infolgedessen fällt
der Wert der in Schritt 409 gemäß 4 eingestellten
endgültigen
Kraftstoffeinspritzmenge QFINC mit dem Wert QBASE zusammen. Im vorhergehenden Fall wird
ein Aufschaukeln durch die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge
zum Zwecke der Verhinderung von Torsionsvibrationen verursacht,
was zur Möglichkeit
von verstärkten
Vibrationen oder einer unbeständigen Steuerung
führt.
Daher wird eine Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge nicht ausgeführt. Wenn
die Werte der Zähler
nicht die vorstehend erwähnten
Bedingungen in Schritt 511 erfüllen und keine Möglichkeit eines
Aufschaukelns besteht, wird der Wert der Korrekturmenge QJRKFB unverändert gehalten und der Vorgang
in diesem Zustand beendet. Infolgedessen wird die Korrektur der
Kraftstoffein spritzmenge zum Verhindern von Torsionsvibrationen
ausgeführt.
-
Es
wird bevorzugt, dass der in 6 gezeigte
Diagonallinienbereich durch Versuche unter Verwendung eines tatsächlichen
Motor- und Ausgangswellensystems ermittelt wird.
-
In
dem in 5 gezeigten Schritt 513 wird die Korrekturmenge
QJRKFB auf Null gesetzt und die Korrektur
der Kraftstoffeinspritzmenge im Falle der Möglichkeit eines Aufschaukelns
nicht ausgeführt. Der
Wert der Korrekturmenge QJRKFB kann auch
anstelle der Einstellung von QJRKFB = 0
gemäß Gleichung
(10) reduziert werden. Somit wird der Steuerungszuwachs verringert
und werden die Torsionsvibrationen auf einen bestimmten Grad gesteuert, während ein
Aufschaukeln verhindert wird. QJRKFB = QJRKFB × β (β < 1) (10)
-
Wie
vorstehend erläutert,
können
erfindungsgemäß Torsionsvibrationen
auf wirksame Weise verhindert werden, ohne dass die Motorbeschleunigungseigenschaften
verschlechtert werden.
-
Es
werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
in einer Brennkraftmaschine (1) zum Verhindern von Torsionsvibrationen
der Brennkraftmaschine ohne Verschlechterung des Beschleunigungsverhaltens
offenbart. Die Vorrichtung ist mit einer Regeleinheit (einer ECU)
(30) zum Regeln der Kraftstoffeinspritzmenge für den Dieselmotor
(1) eines Fahrzeugs (10) versehen. Die ECU (30)
berechnet die Änderungsrate ΔNE der Motorumdrehungen
in Abhängigkeit
von einem Eingang von einem Kurbelwinkelsensor (35) und subtrahiert
einen Wert, der durch das Glätten
einer Änderungskomponente ΔNE erhalten
wurde, von ΔNE,
um hieraus eine Torsionsvibrationskomponente zu extrahieren. Darüber hinaus
korrigiert die ECU (30) die Kraftstoffeinspritzmenge des
Motors zur Reduzierung der Torsionsvibrationskomponente. Da die extrahierte
Torsionsvibrationskomponente während einer
Beschleunigung o. ä.
keine stetige Änderung der
Umdrehungen enthält,
wird die stetige Änderung der
Umdrehungen, die nur durch die Beschleunigung verursacht wird, nicht
durch die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge beeinflusst. Daher
kann eine Verschlechterung des Beschleunigungsverhaltens, die durch
Verhinderung der Torsionsvibrationen verursacht wird, verhindert
werden.