SE518931C2 - Förfarande och anordning för styrning av en förbränningsmotors vridmoment - Google Patents

Description

gzs »nina 1 8 9 3 1 2 Genom DE-OS 38 13 220 (US-patentet 5 072 712) är känd en tankluftningsregle- ring, där en s.k. belastningsfaktor bestämmes. Denna anger andelen bensinánga i u .- u. den luft som via tankluftningsventilen ledes till förbränningsmotoms insugnings- system.

Fördelar med uppfinningen Genom uppfinningen möjliggöres en noggrann inställning av det av förbrânnings- motorn avgivna motorvridmomentet vid blockeringstendens av åtminstone ett drivande hjul på grund av för högt motorbromsmoment.

Särskilt fördelaktigt är att därvid ingen stor anpassningskostnad uppstår vid anpassning till olika fordons- och motortyper.

Särskilda fördelar erhålles vidare därigenom, att vid sidan av lufttillförselns höjning för snabbare reaktion på motsvarande krav är anordnat ett tändvinkel- ingrepp. Detta tändvinkelingrepp säkerställer tillsammans med ingreppet i lufttill- förseln ett noggrant förverkligande av det vridmoment som förbränningsmotorn skall avge.

Vidare är det fördelaktigt att hänsyn kan tagas till inverkan av en eventuell tank- luftningsreglering på motorvridmomentet.

Särskilt fördelaktigt är att för påverkan av lufttillförseln till förbränningsmotom kan insättas ett tomgängsregleringen genomförande, elektriskt manövrerbart inställningsorgan, så att även konventionella motorstyrsystem (utan elektronisk gaspedal) kan utrustas med det uppfinningsmässiga förfaringssättet.

Ytterligare fördelar framgår av den följande beskrivningen av utföringsexempel jämte av de beroende patentkraven. ø u - n - | nu I o 1 n z v n a »v n sura: .Åïšso 518 931 3 Ritningar Uppfinningen kommer nedan att närmare förklaras i anslutning till de i ritningar- na visade utföringsformerna. Därvid visar fig. 1 ett översiktsblockschema av ett motorstyrsystem med inriktning på det uppfinningsmässiga förfaringssättet. Fig. 2 visar ett översiktsblocksschema för ett utföringsexempel av det uppfinningsmäs- siga förfaringssättet.

Beskrivning av utföringsexempel I fig. l visas ett översiktsblockschema över en styrenhet för styrning av vrid- momentet från en förbränningsmotor. Därvid visas bara de inom ramen för den uppfmningsmässiga motorslirmomentregleringen nödvändiga elementen i motor- styrsystemet. Därutöver omfattar motorstyrsystemet även funktioner och element för bränslemätning etc., vilka av översiktlighetsskäl ej visats i fig. l.

Styrenheten 10, som omfattar minst en mikrodator, styr via en utgångsledning 12 ett inställningsorgan 14 för påverkan av lufttillförseln till förbränningsmotorn.

Detta inställningsorgan 14 kan vara ett elektriskt manövrerbart gasspjäll, en elektriskt manövrerbar tomgångsinställare i shuntningskanalen till gasspjället eller ett elektriskt ställbart tomgángsanslag till ett gasspjäll. Vidare styr styrenheten 10 via en utgângsledning 20 tândvinkeln för förbränningsmotorn och i ett fördelaktigt utföringsexempel via en andra utgångsledning 16 en tankluftningsventil 18. Via en ingångsledning 22, som utgår från en mätenhet 24, tillföres styrenheten 10 ett mått för förbränningsmotoms varvtal. Via en ledning 26, som är kopplad till en mätenhet 28, erhåller styrenheten 10 ett mått för förbränningsmotoms belastning, exempelvis en signal för luftmängd, luftmassa eller insugningsrörtryck. Vidare har styrenheten 10 en ingångsledning 30, som förbinder styrenheten 10 med minst en ytterligare styrenhet 32, exempelvis en ABS/ASR-styrenhet, som beräknar ett börmomentvärde beroende av drivhjulens slirning och leder detta via ledningen 30 till motorstyrenheten 10. Vidare finns ingángsledningar 34-36, vilka utgår från §25 1|>;i 518 931 4 n u.. mätelement 38-40 och tillför styrenheten 10 ytterligare driftsstorheter, såsom exempelvis ett mått för avgasernas sammansättning, motortemperaturen, en knacksignal, etc.

Om vid uppsläppt gaspedal, vid motorbromsningsdrift, motorbromsmomentet i motorn är så stort, att de drivande hjulen tenderar att blockeras, så kommer inom ramen för motorslirmomentregleringen (MSR) motormomentet att på definierat sätt höjas för att motverka blockeringstendensen. För detta ändamål bestämmes i styrenheten 32, som även kan vara en beståndsdel av styrenheten 10, på basis av det uppmätta hjulslirningsvärdet (skillnad mellan fordonshastighet och hjulhastig- het) liksom på basis av den mätta friktionskoefficienten mellan hjul och väg ett börmomentvärde MSoll. Detta börmomentvärde betecknar det drivmoment som motorn skall avge för att minska blockeringstendensen på hjulet respektive det vridmoment som motom skall avge på vevaxeln. Detta börmomentvärde över- föres via ledningen 30, företrädesvis via ett kommunikationssystem såsom CAN, till styrenheten 10. Styrenheten 10 beräknar då från det tillförda börmomentvärdet på sätt som kommer att beskrivas nedan, ett styrvärde för inställning av lufttill- förseln till motorn och/eller för inställning av tändvinkeln. Via ledningarna 12 respektive 20 avges det beräknade värdet till respektive inställningsorgan, så att det av motorn avgivna vridmomentet i det väsentliga svarar mot det tillförda börmomentet.

Vidare omfattar vid ett fördelaktigt utföringsexempel styrenheten 10 en s.k. tank- luftningsreglering, medelst vilken under förutbestämda villkor genom öppning av en ventil medelst en styrsignal luft ledes från fordonets tank till motorns insug- ningssystem. En dylik tankluftningsreglering är känd genom den inledningsvis omnämnda teknikens ståndpunkt.

Pig. 2 visar ett detaljerat blockschema över styrenheten 10 med hänsyn till det uppfinningsmässiga förfaringssättet. o | o I Q s n .n än .attt 3 I ï l ... ... '30 . ., .., 518 931 o s. .nu Ledningen 22, via vilken till styrenheten 10 ledes ett mått på motorvarvtalet, till- föres inom styrenheten 10 till flera funktionsblock, en tomgångsreglerare 100, ett värdefält 102 för bestämning av luftmassebörströmmen QMSR ur börmoment- värdet MIMSR, ett värdefält 104 för bestämning av den optimala tändvinkeln ZWOPT, som fastlägges med hänsyn till optimal verkningsgrad för motorn, ett funktionselement 106 för bestämning av tändvinkeln ZWKF jämte ett ytterligare värdefált 108 för bestämning av det vid inställning av den optimala tändvinkeln avgivna vridmomentet MIOPT. Ledningen 26, via vilken en mot motorbelast- ningen svarande signal tillföres, leder till värdefáltet 104, funktionselementet 106 och värdefältet 108.

Den i fig. 2 framställda funktionen omfattar i ett föredraget utföringsexempel inställningen av lufttillförseln till motorn i beroende av det förutbestämda bör- momentvärdet vid aktiv motorslirmomentreglering. Vid fördelaktiga utförings- exempel kan denna föredragna utföringsform utvidgas med ett tändvinkelingrepp (funktionsblocket 200) och/eller en korrektion av den luftmängd som skall in- ställas i beroende av en tankluftningsreglering (funktionsblocket 202).

Vid det föredragna utföringsexemplet avger styrenheten 32 via ledningen 30 till styrenheten 10 ett börvärde för det vridmoment MkupSoll som skall avges på motorns utgång. Detta ledes via ledningen 30 till ett beräkningselement 110. I detta bestämmes under hänsynstagande till det via ledningen 112 från en beräk- ningsenhet 114 tillförda förlustmomentet börförbränningsmomentet MIMSR, Bestämningen av förlustmomentet ur förutbestämda karakteristikor i beroende av motorvarvtal och motortemperatur är känd genom den inledningsvis nämnda teknikens ståndpunkt. För bestämning av börförbränningsmomentet ur börkopp- lingsmomentet adderas i berâkningselementet 110 förlustmomentet till kopplings- börmomentet. Förlustmomentet betecknar därvid den andel av det genom för- bränning alstrade vridmomentet som genom inre friktion i motorn går förlorat.

Alternativt bildas i stället för kopplingsbörmomentet börförbränningsmomentet direkt i den ytterligare styrenheten 32 och överföres via ett kommunikations- a v | o ø a n a :I šß 1111: 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 518 931 6 system, Lex. CAN, till styrenheten 10. Börförbränningsmomentet MIMSR ledes till korrektionselementet 116, i vilket börförbränningsmomentet korrigeras med hänsyn till den inställda tändvinkeln. Detta på grund av att det efterföljande visade värdefáltet 102 bestämts under antagande av att motorns drift sker med optimal tändvinkel. Därför subtraheras från den i värdefältet 104 bildade optimala tändvinkeln den genom motorstyrsystemet inställda tändvinkeln ZWKF. Denna baständvinkel bildas på basis av motorvarvtal, motorbelastning jämte ytterligare inflytanden såsom knackreglering, skyddsåtgärder för en katalysator, etc. I för- bindelsestället 118 drages baständvinkeln ZWKF från den optimala tändvinkeln ZWOpt. Differensen dzws omvandlas i karakteristikenheten 120 till en tändvin- kelverkningsgrad, vilken avges till korrektionselementet 116. I korrektionsele- mentet 116 divideras börförbränningsmomentvärdet MIMSR med tändvinkelverk- ningsgraden, och det korrigerade börförbränningsmomentvärdet omsättes i värde- fáltet 102 i enlighet med det via ledningen 22 tillförda varvtalet till en börluft- massaström QMSR. Börluftmassaströmmen QMSR ledes via ledningen 122 till en första anslutning 124 till ett kopplingselement 126. Kopplingselementet förbinder alltefter omkopplingsställning antingen anslutningen 124 eller en andra anslutning 128 till ett karakteristikelement 130, vilket ur respektive tillförda börluftmassa- ström bildar en styrsignal f för inställningselementet 14. Karakteristikelementet 130 består därvid i det väsentliga av en karakteristika som efterbildar inställnings- elementets 14 karakteristika.

Omkopplingselementet 126 befinner sig normalt i en inställning, där det samman- kopplar anslutningen 128 med elementet 130. Om det föreligger ett krav från motorslirmomentregleringen, d.v.s. minst ett drivande hjul tenderar till blocke- ring genom det höga motorbromsmomentet vid uppsläppt gaspedal, så kopplar kopplingselementet 126 om till anslutningen 124. I detta fall ledes det av motor- slirmomentregleringens börmoment bildade börluftmassaströmmen till karakte- ristikelementet 130, och inställningsorganet blir via ledningen 12 på motsvarande sätt inställt. Utan motorslirmomentregleringen kopplar kopplingselementet 126 beräkningsenheten 130 till tomgångsregleraren 100. Denna bestämmer enligt en o o 1 n e u 1 1 no -225 sivu: ø 4 - . .n 518 931 7 förutbestämd reglerstrategi ett luftmassabörvärde QLL, vilket är så bestämt, att det via ledningen 22 tillförda ärvarvtalet närmar sig ett börvärde. Det senare bildas ur driftsstorheter såsom motortemperaturer, batterispänning, etc., vilka tillföres via ledningarna 34-36.

I det föredragna utföringsexemplet omsättes alltså det av motorslirmomentregle- ringen pâfordrade indikerade börmotormomentet med tillhjälp av motorvarvtalet till ett börvärde för luftmassaströmmen, som flyter till cylindrarna. Vid beräk- ningen av börluftmassaströmmen tages hänsyn till att den av styrenheten 10 inställda tändvinkeln utan ingrepp skiljer sig från den optimala tändvinkeln, där luftmassavärdefåltet för bestämning av börluftmassaströmmen fastlagts.

Vid ett föredraget utföringsexempel göres för förbättring av ingreppets dynamik därutöver eller alternativt till luftingreppet ett ingrepp i tändvinkeln för motorn.

Till detta ändamål tjänar funktionselementet 200. Ur motorvarvtal och motorbe- lastning bestämmes i värdefältet 108 via en s.k. fyllnadsmodell förbrännings- momentet MIOPT vid optimal tändvinkel. Detta värde ledes via ledningen 138 till ett beräkningselement 140, vilket bildar förhållandet mellan det via ledningen 142 tillförda börförbränningsmomentet och det via ledningen 138 tillförda förbrän- ningsmomentet vid optimal tändvinkel. Detta förhållande svarar mot börverk- ningsgraden för tändvinkeln. Förhållandet ledes via ledningen 144 till ett karakte- ristikelement 146, vilket omvandlar börtändvinkelverkningsgraden till ett tändvin- kelkorrektionsvärde dzw. Detta subtraheras i jämförelsestället 148 från den i värdefältet 104 bildade optimala tändvinkeln ZWOpt för bildning av börtändvin- keln ZWSoll, vilken inställes via ledningen 20. Tändvinkelingreppet är möjligt upp till en börtändvinkel, som svarar mot den optimala tändvinkeln. En ytterliga- re momenthöjning via tändvinkeln är ej möjlig. Om tändvinkelingreppet insättes i tillägg till luftingreppet, så kommer vid ett momentkrav att till en början inträda en tändvinkeländring, vilken sedan vid icke tillräcklig momenthöjning utökas genom det långsammare luftingreppet. . e - . a n . - .o gzs øuin| ,. ., -30 ø a a n un 518 931 s Därutöver kan vid ett utföringsexempel en kompensation av tändvinkelingreppet genom luftingreppet och återföring av tändvinkeln till baständvinkeln vara för- delaktig.

Vid ett ytterligare fördelaktigt utföringsexempel spärras tändvinkelingreppet. Bör- momentet blir då inställt bara via fyllningen, under det att börtändvinkeln svarar mot den av motorstyrenheten bildade baständvinkeln.

Vid ett ytterligare fördelaktigt utföringsexempel genomföres inom ramen för luftingreppet genom funktionsblocket 202 dessutom utöver de tidigare framlagda lösningarna en korrektion av luftingreppet i beroende av den via gasspjället strömmande läckluften jämte inställningssignalen för en tankluftningsreglering.

För detta ändamål hämtas efter kopplingselementet 126 det föreliggande börluft- massavärdet via ledningen 150 och ledes till ett jämförelseställe 152. Via den via ledningen 154 tillförda styrsignalstorheten för tankluftningsventilen -rTEV bildas i ett värdefält 156 (representerar inställningsorganskarakteristika) ett motsvarande luftmassaströmvärde QTEV, som via ledningen 158 ledes till multiplikationsstället 160. Därstädes multipliceras luftmassavärdet med den via ledningen 162 från ett beräkningselement 164 tillförda laddningsfaktorn, och på så sätt bildas den via tankluftningsventilen tillförda luftmassaströmmen QTEVM. Denna ledes via ledningen 166 till förbindelsestället 168. Laddningsfaktorn bestämmes därvid på. sätt och vis som nämnts inledningsvis. Den via tankluftningsventilen tillförda luftmassaströmmen ansluts i förbindelsestället 168 för bildning av ärluftmassa- värdet Qist till det av en mätanordning 136 mätta luftmassavärdet (addition). Ärluftmassaströmmen Qist ledes sedan via ledningen 170 till jämförelsestället 152, där differensen AQ mellan är- och börluftmassaströmvärde bildas. Denna differens bildar ett mått pâ den via gasspjället flytande läckluften. I luftmassa- regleraren 172 bildas ur differensen AQ ett korrektionsvärde QLeck, som i för- bindelsestället 176 avdrages från börluftmassaströmmen QSo1l. Den genom denna o o « p a n | | nu I{ß »itn- 518 931 9 differensbildning bildade börluftmassaströmmen QSte1ler tjänar sedan till styrning av inställningselementet 14.

Hänsynstagandet till den via gasspjället strömmande läckluften vid bildning av börluftmassaströmmen sker alltså genom insättande av luftmassaströmreglerare, som utreglerar skillnaden mellan börvärdet QSoll och den faktiska ärluftmassa- strömmen Qist. Vidare bestämmer luftmassamätaren 136 bara luftmassaströmmen över gasspjället och eventuellt tomgångsinställaren, men inte den över tankluft- ningsventilen. Därför korrigeras ärluftmassaströmmen genom tillägg av den från tankluftningsventilen strömmande luftmassaströmmen till den mätta luftmassa- strömmen.

Vid ett annat fördelaktigt utföringsexempel kan man avstå från att ta hänsyn till luftmassaströmmen från tankluftningsventilen, varvid tankluftningsventilens öppnande är spärrat under det att motorslirmomentregleringen är i ingrepp.

Vid sidan av det framställda utförandet på basis av luftmassaströmvärden före- ligger vid ett fördelaktigt utföringsexempel beräkning av funktionen på basis av luftmängds- eller insugningsrörstryckvärden.

Ett föredraget förverkligande av det skildrade uppfinningsmässiga förfaringssättet sker inom ramen för ett program för styrenhetens 10 mikrodator.

Genom det framställda uppfinningsmässiga förfaringssättet kan uppnås en nog- grann inställning av det moment som fordras genom motorslirmomentregleringen, utan betydande merkostnad och besvär. u o | » a n - r un

Claims (7)

10 15 20 25 30 518 931 10 Patentkrav

1. Förfarande för styrning av en förbränningsmotors vridmoment, varvid ett börvärde (lvflcupsoll) för vridmomentet tillföres, vilket under motorbromsning vid blockeringstendens för minst ett hjul höjer vridmomentet för motom för reducering av motorbromsverkan, varvid detta börvärde omsätts under hänsynstagande av motorvarvtalet till ett börvärde (qsoll) för lufttillförseln till motorn, så att motoms vridmoment närmar sig börvärdet och varvid börvärdet för lufttillförseln till motom inställes genom ett elektriskt manövrerbart och lufttillförseln påverkande inställningselement (14), kännetecknat av att börvärdet (qsoll) för lufttillförseln till motom konigeras i beroende av den till motom flytande läckluften (qleck) och/eller i beroende av den via en tankluflningsventil tillförda luften (qtev).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att börmomentvärdet (Mlcupsoll) under hänsynstagande till tändvinkelinflytandet (dzws) och med hjälp av motorvarvtalet omsättes till ett börvärde (qsoll) för lufttillförseln till motorn.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att bönnomentvärdet (Mkupsoll) omsättes genom jämförelse med det ur motorvarvtal och motorbelasming härledda optimala förbränningsmomentet (Miopt) till en korrektionständvinkel (dzw) för att konigera den inställda tändvinkeln för höjning av motorvridmomentet.

4.' F örfarande enligt krav 1, kännetecknat av att under ett driftstillstånd där en höjning av vridmomentet sker spärras tankluftningsventilens öppnande.

5. F örfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vridmomentets höjning sker inom ramen för en motorslirmomentreglering vid blockeringstendens för minst ett drivhjul på grund av för högt motorbromsmoment vid motorbromsning.

6. F örfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den lufttillförseln representerande storheten är luftmassaströmmen, luflmängden eller insugningsrörstrycket. a anna 10 518 931 11

7. Anordning för styrning av en förbrämringsmotors vridmoment, med en styrenhet (10), till vilken tillföres ett börvärde (Mkupsoll) för motorns vridmoment, vilket under motorbromsning vid blockeringstendens för minst ett hjul höjer vridmomentet för motorn för reducering av motorbromsverkan, och som styr ett elektriskt manövrerbart och lufttillförseln påverkande inställningselement (14) och en elektriskt styrbar tankluftvenfil (18), som omfattar medel (102) som omsätter börvärdet (Mkupsoll) för motorrnomentet under tillhjälp av motorvarvtalet till ett börvärde (qsoll) för lufttillförseln till motom, och som ytterligare omfattar medel (130) som inställer detta börvärde genom styrning av inställningselementet, kännetecknad av att styrenheten (10) dessutom omfattar medel (202), vilka korrigerar börvärdet (qsoll) för lufttillförseln till motom i beroende av den till motom flytande läckluften (qleck) och/eller i beroende av den via en tankluftventil (18) tillförda luften (qtev). n nnqn . n nnn nu