DE19829303C2 - Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung - Google Patents
Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit DirekteinspritzungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Seit kurzem findet ein Ottomotor mit Direkteinspritzung Beachtung, bei dem der Treib
stoff direkt in eine Verbrennungskammer des Motors eingespritzt wird. Bei dieser Art von
Motor wird die Verbrennungsart durch Umschalten in Abhängigkeit von einem Betriebs
zustand des Motors geregelt, d. h., daß die Verbrennungsart durch Schalten zwischen
stöchiometrischer Verbrennung (homogene stöchiometrische Verbrennung) und Mager
verbrennung (geschichtete Magerverbrennung oder homogene Magerverbrennung) ge
regelt wird (vgl. ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 59-37236).
Aus der DE 41 10 618 A1 ist eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art be
kannt. Während des Schichtbetriebs wird hier bei einer Anforderung eines höheren Soll-
Drehmoments, als von der Brennkraftmaschine bei dieser Betriebsart abgegeben wer
den kann, in den Homogenbetrieb umgeschaltet, wonach dann eine Anpassung des
abgegebenen Motormoments an den Sollwert erfolgt.
Bei einem Ottomotor mit Direkteinspritzung wird jedoch der Treibstoff direkt in die
Verbrennungskammer des Motors gespritzt, so daß die Drehmomentempfindlichkeit des
Treibstoffsystems verstärkt ist (d. h., es hat sich herausgestellt, daß sich das Drehmo
ment selbst bei kleinen Veränderungen der Einspritzmenge stark verändert). Dadurch
kann sich das Fahrzeugverhalten ändern, wenn sich die Treibstoffeinspritzmenge bei
spielsweise aufgrund einer Störung im Treibstoffsystem plötzlich erhöht. Dies resultiert in
einer Verschlechterung der Fahreigenschaften.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit
Direkteinspritzung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Lage ist, einer
Verschlechterung der Fahreigenschaften aufgrund von Fehlern bei der Motormoment
regelung vorzubeugen.
Die Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsge
mäß gelöst durch eine Einrichtung zum Sperren der Magerverbrennung, durch die die
Magerverbrennung sperrbar ist, wenn die Fehlergröße gleich oder größer als ein vorge
gebener Wert ist.
Bei einem derartigen Aufbau wird das vom Motor zu leistende Soll-Motordrehmoment
berechnet und das tatsächlich vom Motor erzeugte Ist-Motordrehmoment erfaßt. Wenn
die Abweichung zwischen dem Soll-Motordrehmoment und dem Ist-Motordrehmoment
groß ist, besteht die Möglichkeit, dass sich die Fahreigenschaften verschlechtern kön
nen. Durch Verhindern einer Magerverbrennung kann einer Verschlechterung der Fahr
barkeit aufgrund der Magerverbrennung vorgebeugt werden.
Vorzugsweise berechnet die Einrichtung zur Berechnung des Soll-Motordrehmoments
das Soll-Motordrehmoment in Abhängigkeit von einer Drehgeschwindigkeit des Motors
und einem Öffnungsgrad einer Drosselklappe.
Des weiteren berechnet die Einrichtung zum Erfassen des Ist-Motordrehmoments das
Ist-Motordrehmoment vorteilhafterweise in Abhängigkeit von einer Winkelbeschleuni
gung (Änderung der Drehgeschwindigkeit) während eines Verbrennungstaktes des
Motors oder in Abhängigkeit von einem Verbrennungsdruck des Motors.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels berechnet die Einrichtung zur Berech
nung der Fehlergröße die Fehlergröße als eine Differenz zwischen dem Soll-
Drehmoment und dem Ist-Drehmoment, um den Abweichungszustand leicht zu quantifi
zieren.
Vorteilhafterweise kann die Einrichtung zur Berechnung der Fehlergröße die Fehlergrö
ße als eine Differenz zwischen einer Änderung des Soll-Motordrehmoments und einer
Änderung des Ist-Motordrehmoments berechnen. Daher kann ein Einfluß beispielsweise
aufgrund einer Änderung des Betriebszustands der Maschine oder einer Änderung der
Umgebungsbedingungen unterdrückt werden, wodurch die Genauigkeit der Diagnose
verbessert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn die Regeleinrichtung zum Umschalten der Verbrennungsart fer
ner die Verbrennungsart des Motors in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors
durch Umschalten zumindest zwischen einer homogenen stöchiometrischen Verbren
nung bei einem stöchiometrischen Luft-Treibstoffgemisch, bei dem Treibstoff während
eines Ansaugtaktes eingespritzt wird, einer homogenen Magerverbrennung bei einem
mageren Luft-Treibstoffgemisch, bei der Treibstoff während des Ansaugtaktes einge
spritzt wird, und einer geschichteten Magerverbrennung bei einem mageren Luft-
Treibstoffgemisch, bei der der Treibstoff während eines Verdichtungstaktes eingespritzt
wird, regelt, wobei die Einrichtung zum Sperren der Magerverbrennung die homogene
Magerverbrennung und die geschichtete Magerverbrennung sperrt, wenn die Fehler
größe gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Dadurch kann eine Ver
schlechterung der Fahrbarkeit sicher verhindert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm, in dem ein grundsätzlicher Aufbau einer Re
geleinrichtung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Verbrennungskraftmotors entsprechend ei
nem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Programms zum Umschalten einer Verbrennungsart
des Motors,
Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Programms zum Feststellen einer Sperrung der Ma
gerverbrennung,
Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Programms zur Berechnung eines Soll-Motordreh
moments,
Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Programms zur Erfassung eines Ist-Motordrehmo
ments,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Flußdiagramms eines Programms zur
Erfassung eines Ist-Motordrehmoments und
Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Programms zum Feststellen der Sperrung der Mager
verbrennung entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 ist ein grundsätzlicher Aufbau einer Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit
Direkteinspritzung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
gezeigt, dessen bevorzugte Weiterbildungen im folgenden unter Bezug auf die Fig.
2 bis 8 beschrieben werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Verbrennungskraftmotors entsprechend
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches im folgenden zunächst
beschrieben wird. In eine Verbrennungskammer eines an einem Fahrzeug angebrach
ten Verbrennungskraftmotors 1 wird Luft durch einen Luftfilter 2 über eine Ansaugleitung
3 gesteuert durch ein elektrisch geregeltes Drosselventil 4 angesaugt. Außerdem ist ein
Drallregelventil 5 vorgesehen, um die Strömung der Luft, die in die Verbrennungskam
mer eingesaugt wird, zu steuern, indem eine Querschnittsfläche der Öffnung gesteuert
wird.
Außerdem ist ein elektromagnetisches Einspritzventil (Einspritzdüse) 6 zur direkten Ein
spritzung von Treibstoff (Benzin) in die Verbrennungskammer vorgesehen.
Um Benzin, welches auf einen vorbestimmten Druck geregelt ist, einzuspritzen, ist das
elektromagnetische Einspritzventil 6 derart aufgebaut, daß es durch einen Solenoid ge
öffnet wird, welcher durch ein von einer weiter unten beschriebenen Regeleinrichtung 20
ausgegebenes Einspritzimpulssignal bei einem Ansaug- oder Verdichtungstakt syn
chron zur Motordrehung betätigt wird. Der eingespritzte Treibstoff diffundiert in der
Verbrennungskammer, um dadurch ein homogenes Luft-Treibstoffgemisch im Falle einer
Einspritzung in den Ansaugtakt und, im Falle einer Einspritzung in den Verdich
tungstakt, ein geschichtetes Luft-Treibstoffgemisch zu bilden, das um eine Zündkerze 7
konzentriert ist und welches in Abhängigkeit von einem Zündsignal von einer weiter un
ten beschriebenen Regeleinrichtung 20 durch die Zündkerze 7 gezündet und dadurch
verbrannt wird (homogene Verbrennung oder geschichtete Verbrennung). Entspre
chend den obigen Ausführungen können die Verbrennungsarten als homogene stöchi
ometrische Verbrennung, homogene Magerverbrennung und geschichtete Mager
verbrennung in Verbindung mit der Regelung des Luft-Treibstoffgemisches unterteilt
werden.
Die Abgase des Verbrennungskraftmotors 1 werden über eine Abgasleitung 8, die mit
einem Katalysator 9 zum Reinigen des Abgases versehen ist, abgelassen. Ein Teil des
Abgases wird stromab des elektrisch geregelten Drosselventils 4 (Ladeleitung) über ein
elektrisch geregeltes Abgasrückführventil 10 und danach durch eine Abgasrückführlei
tung 11 zur Ansaugleitung 3 zurückgeleitet.
Die Regeleinrichtung 20 ist mit einem Mikrocomputer versehen, der eine CPU, ROM,
RAM, einen A/D-Wandler und eine E/A-Schnittstelle aufweist. Diese Regeleinrichtung
20 empfängt Eingangssignale von verschiedenen Sensoren und führt darauf beruhende
Berechnungen durch, um dadurch Regeleingriffe, wie beispielsweise eine Betätigung
des elektromagnetischen Einspritzventils 6 und eine Betätigung der Zündkerze 7,
durchzuführen.
Die oben erwähnten verschiedenen Sensoren umfassen Kurbelwinkelsensoren 21 und
22, die eine Drehung einer Kurbelwelle bzw. einer Nockenwelle der Verbrennungskraft
maschine 1 erfassen. Ein jeder der Kurbelwinkelsensoren 21 und 22 ist derart ausges
taltet, daß er ein Referenzimpulssignal REF bei einer zuvor festgelegten Kurbelwinkella
ge (beispielsweise 110° vor dem oberen Totpunkt) bei einem jeden Kurbelwinkel 720°/n,
wobei angenommen ist, daß die Anzahl der Zylinder "n" ist, sowie ein Einheits
impulssignal POS bei jedem Einheitswinkel von 1° bis 2° erzeugt, so daß eine Motor
drehgeschwindigkeit Ne beispielsweise basierend auf einer Periode des Referenzim
pulssignals REF berechnet werden kann. Insbesondere der Kurbelwinkelsensor 22 er
zeugt Zylinderunterscheidungssignale PHASE bei zuvor gesetzten Kurbelwinkeln
innerhalb eines Kurbelwinkels von 720°, von denen ein jedes jeweils einem speziellen
Zylinder entspricht, so daß die Zylinder voneinander unterschieden werden können.
Zusätzlich sind vorgesehen: Ein Luftströmungsmesser 23 zur Erfassung einer Ansaug
luftmenge Qa stromauf des elektrisch geregelten Drosselventil 4 der Ansaugleitung 3,
ein Beschleunigungssensor 24 zur Erfassung des Grades des Niedertretens des Gas
pedals (Öffnungswinkel der Drosselklappe) ACC, ein Drosselsensor 25 zur Erfassung
eines Drosselöffnungswinkels TVO des elektrisch geregelten Drosselventils 4 (wobei der
Drosselsensor 25 einen Leerlaufschalter aufweist, der in der vollständig geschlossenen
Stellung des Drosselventils 4 AN geschaltet ist), ein Wassertemperatursensor 26 zur
Erfassung einer Temperatur Tw des Kühlwassers des Verbrennungskraftmotors 1, ein
Sauerstoffsensor 27 zur Ausgabe eines Signals entsprechend einem fetten bzw. mage
ren Zustand eines Luft-Treibstoffgemisches des Abgases in der Abgasleitung 8 sowie
ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28 zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP.
Im folgenden wird die Umschaltregelung der Verbrennungsart des Motors, wie sie durch
die Regeleinrichtung 20 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der
Fig. 3 bis 7 beschrieben.
Fig. 3 zeigt ein Programm zum Umschalten einer Verbrennungsart des Motors, welches
in vorbestimmten Zeitabständen (beispielsweise 10 ms) ausgeführt wird. Dieses Pro
gramm entspricht der Regeleinrichtung zum Umschalten der Verbrennungsart.
In einem Schritt 1 (als S1 bezeichnet; im folgenden findet diese Regelung entsprechend
weitere Anwendung) werden die Betriebszustände des Motors wie beispielsweise die
Motordrehgeschwindigkeit Ne, die Nenneinspritzmenge Tp (oder das Soll-
Motordrehmoment tTe) sowie die Kühlwassertemperatur Tw eingelesen.
Im Schritt 2 wird auf eine Tabelle zum Umschalten der Verbrennungsart in Abhängigkeit
von den Betriebszuständen des Motors zurückgegriffen. Es sind nämlich eine Vielzahl
von Tabellen vorgesehen, von denen jede in Abhängigkeit von den Parametern Motor
drehgeschwindigkeit Ne und Nenn-Einspritzmenge Tp und gekennzeichnet durch Bedingungen
wie die Kühlwassertemperatur Tw und die verstrichene Zeit seit dem Starten
des Motors die Verbrennungsart (ebenso wie das Nenn-Soll-Gleichgewichtsverhältnis
TFBYA0) bestimmt. Mit Hilfe der in Abhängigkeit von diesen Zuständen ausgewählten
Tabelle wird eine geeignete Verbrennungsart (zusammen mit dem Nenn-Soll-Gleichge
wichtsverhältnis TFBYA0) aus der homogenen stöchiometrischen Verbrennung, der
homogenen Magerverbrennung und der geschichteten Magerverbrennung in Überein
stimmung mit Parametern des gerade vorherrschenden Betriebszustandes des Motors
ausgewählt. Die beispielhaft in der Fig. 3 gezeigte Tabelle ist für einen Zustand nach
Beendigung des Aufwärmens vorgesehen (die Kühlwassertemperatur Tw ist hoch und
es ist genügend Zeit nach dem Starten des Motors verstrichen).
Im Schritt 3 wird eine Bewertung der Verbrennungsart vorgenommen und der Pro
grammfluß verzweigt sich von hier an in Abhängigkeit von dieser Bewertung.
Im Falle einer homogenen stöchiometrischen Verbrennung geht der Programmfluß
weiter zu Schritt 6, um die entsprechende Regelung durchzuführen. Insbesondere wird
die Treibstoffmenge derart gesetzt, daß ein stöchiometrisches Luft-Treibstoffgemisch
(14,6) erhalten wird und mit Hilfe des Sauerstoffsensors 27 wird ein geschlossener Re
gelkreis zur Regelung des Luft-Treibstoffgemisches aufgebaut, während der Einspritz
zeitpunkt auf den Ansaugtakt gelegt wird, um auf diese Weise die homogene stöchio
metrische Verbrennung durchzuführen.
Im Falle einer homogenen Magerverbrennung geht der Programmfluß weiter zu Schritt
7, um die entsprechende Regelung durchzuführen. Insbesondere wird die eingespritzte
Treibstoffmenge auf einen Wert gesetzt, der einem mageren Luft-Treibstoffverhältnis
von 20 bis 30 entspricht, wobei ein offener Steuerkreis verwendet wird, während der
Einspritzzeitpunkt auf den Ansaugtakt gelegt wird, um so die homogene Magerverbren
nung durchzuführen.
Im Falle einer geschichteten Magerverbrennung geht der Programmfluß weiter zu Schritt
8, um auf diese Weise eine geeignete Steuerung durchzuführen. Insbesondere wird die
eingespritzte Treibstoffmenge so gesetzt, daß sie einem mageren Luft-Treibstoffverhält
nis von ungefähr 40 entspricht, wobei ein offener Steuerkreis aufgebaut wird, während
der Einspritzzeitpunkt auf den Verdichtungstakt gelegt wird, um so eine geschichtete
Magerverbrennung durchzuführen.
Es ist festzuhalten, daß die Schritte 4 und 5 jeweils genau vor den Schritten 7 und 8 der
homogenen Magerverbrennung und der geschichteten Magerverbrennung durchgeführt
werden. In einem jeden der Schritte 4 und 5 wird festgestellt, ob die Magerverbrennung
gesperrt werden soll oder nicht (bei einer Sperrung wird ein Magerverbrennungs-
Sperrflag auf den Wert "1" gesetzt). Im Falle einer Sperrung der Magerverbrennung
geht der Programmfluß weiter zu Schritt 6, um die homogene, stöchiometrische
Verbrennungsregelung durchzuführen, ohne daß eine homogene Magerverbrennungs
regelung oder eine Regelung der geschichteten Magerverbrennung stattfindet.
Die Gleichung für die eingespritzte Treibstoffmenge lautet wie folgt:
TI = Tp × TFBYA × α + Ts;
wobei Tp die Nenn-Einspritzmenge darstellt, die dem stöchiometrischen Luft-
Treibstoffgemisch entspricht und welche durch eine Gleichung Tp = K0 × Qa/Ne erhal
ten wird (K0: Konstante).
Des weiteren stellt TFBYA ein Nenn-Gleichgewichtsverhältnis dar, welches erhalten
wird, indem das Nenn-Soll-Gleichgewichtsverhältnis TFBYA0, das sich aus der ausge
wählten Tabelle ergibt, beispielsweise durch den Wirkungsgrad der Verbrennung korri
giert wird, und eine Zeitverzögerung erster Ordnung hinzuaddiert wird. Das Soll-
Gleichgewichtsverhältnis TFBYA wird auch als "Korrekturkoeffizient des Soll-Luft-
Treibstoffverhältnisses" bezeichnet und berechnet sich zu 14,6/tAF, wobei tAF das Soll-
Luft-Treibstoffverhältnis darstellt.
Des weiteren bezeichnet α einen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten des Luft-
Treibstoffgemisches basierend auf dem Signal des Sauerstoffsensors, welcher bei Ma
gerverbrennung beim Wert eins (d. h. = 1) festgehalten wird.
Ts bezeichnet ein Korrekturteil für eine ungültige Einspritzung, der von einer Batterie
spannung abhängt.
In Fig. 4 ist ein Programm gezeigt, das die Sperrung der Magerverbrennung feststellt
und welches in vorbestimmten Zeitabständen (beispielsweise 10 ms) ausgeführt wird.
Basierend auf den Betriebszuständen des Motors wird im Schritt 11 das Soll-Motordreh
moment tTe berechnet, welches vom Motor aufgebracht werden soll. Dieser Verarbei
tungsabschnitt entspricht einer Berechnungseinrichtung für das Soll-Motordrehmoment.
Die eigentliche Berechnung wird durch ein anderes Programm, d. h. einem Unterpro
gramm der Fig. 5, durchgeführt.
Im Unterprogramm der Fig. 5 wird eine Motordrehgeschwindigkeit Ne in einem Schritt
101 erfaßt und der Öffnungswinkel des Drosselventils ACC wird in einem Schritt 102
erfaßt. In einem Schritt 103 wird auf die Tabelle zurückgegriffen, die mit dem Soll-
Motordrehmoment tTe abgespeichert ist, welches vom Motor aufzubringen ist. Dieses
Drehmoment tTe wurde zuvor als eine Funktion der Parameter wie beispielsweise der
Motordrehgeschwindigkeit Ne und dem Öffnungswinkel des Drosselventils ACC festge
setzt. Dann wird das Soll-Motordrehmoment tTe basierend auf dem vorliegenden Ne
und ACC abgerufen.
Im Schritt 12 wird das tatsächlich vom Motor erzeugte Ist-Motordrehmoment Te erfaßt.
Dieser Verarbeitungsabschritt entspricht der Einrichtung zum Erfassen des Ist-Motor
drehmoments. Die tatsächliche Erfassung wird durch ein weiteres Programm, d. h. dem
Unterprogramm der Fig. 6 oder der Fig. 7, durchgeführt.
Im Unterprogramm der Fig. 6 wird zunächst in einem Schritt 201 eine Dreh-Winkel
geschwindigkeit ω1 des Motors in einem ersten Bereich von Kurbelwinkeln, der jeweils
eine Spanne von 30° vor und nach dem oberen Totpunkt TDC umfaßt, während der
Kurbelwinkel basierend auf den Signalen der Kurbelwinkelsensoren 21, 22 überwacht
wird. Dann wird in einem Schritt 202 eine Drehwinkelgeschwindigkeit ω2 des Motors in
einem zweiten Bereich gemessen, der einen Drehwinkelbereich von 30° vor und nach
einem Punkt umfaßt, der um einen vorbestimmten Kurbelwinkel ANG hinter dem oberen
Totpunkt TDC liegt. Dabei wird die Drehwinkelgeschwindigkeit dadurch erhalten, daß in
einem jeden der Bereiche die Zeitspanne vom Startpunkt zum Endpunkt gemessen
wird.
Dann wird in einem Schritt 203 eine Drehwinkelbeschleunigung Δω = (ω2 - ω1)/dt wäh
rend eines Verbrennungstaktes basierend auf den Drehwinkelgeschwindigkeiten ω1 und
ω2 berechnet. Dabei stellt dt eine Zeitspanne (Meßwert) vom Startpunkt zum Endpunkt
des vorbestimmten Kurbelwinkels ANG dar.
In einem Schritt 204 wird das Ist-Motordrehmoment tTe durch die folgende Gleichung
basierend auf der Drehwinkelbeschleunigung Δω während des Verbrennungstaktes be
rechnet:
Te = Δω × K + OFFSET;
dabei ist K ein Umwandlungskoeffizient und OFFSET ist ein Versatz (beides Konstan
ten).
Bezüglich des Unterprogramms der Fig. 7 ist festzustellen, daß ein Verbrennungsdruck
sensor (30 in Fig. 2) vorgesehen ist, der ein piezoelektrisches Element in Form einer
Unterlegscheibe an den Gewindeabschnitten des elektromagnetischen Einspritzventils 6
oder der Zündkerze 7 umfaßt. Während einer Zeitspanne zwischen einem zuvor ge
setzten Kurbelwinkel für den Integrationsbeginn und einem zuvor gesetzten Kurbelwin
kel für das Integrationsende wird in einem Schritt 211 ein Verbrennungsdruck P durch
A/D-Wandlung eines Signals vom Verbrennungsdrucksensor zu vorgegebenen Wan
delzeiten eingelesen, während der Kurbelwinkel anhand der Signale der Kurbelwinkel
sensoren 21, 22 überwacht wird. Entsprechend wird ein aufintegrierter Wert ΣP = ΣP +
P des Verbrennungsdruckes P berechnet. In einem Schritt 212 wird ein aufintegrierter
Wert ΣP während der Zeitspanne zwischen dem Kurbelwinkel für den Integrationsbe
ginn und dem Kurbelwinkel für das Integrationsende als ein mittlerer wirksamer Druck
Pe erfaßt.
Im Schritt 213 wird das Ist-Motordrehmoment Te durch folgende, auf dem mittleren wirk
samen Druck Pi basierende Gleichung berechnet:
Te = Pi × K + OFFSET;
dabei ist K ein Umwandlungskoeffizient und OFFSET ist ein Versatz (beides Konstan
ten).
Im Schritt 13 der Fig. 4 wird eine Drehmomentdifferenz ΔTQ = Te - tTe (oder ΔTQ = |Te -
tTe|) zwischen dem Ist-Motordrehmoment Te und dem Soll-Motordrehmoment tTe als
eine Fehlergröße berechnet, die eine Abweichung zwischen dem Soll-Motordrehmoment
tTe und dem Ist-Motordrehmoment Te darstellt. Dieser Abschnitt entspricht der Einrich
tung zur Berechnung der Fehlergröße.
Im Schritt 14 wird festgestellt, ob ΔTQ ≧ SL gilt oder nicht, indem die Drehmomentdiffe
renz ΔTQ als Fehlergröße mit einem vorgegebenen Wert SL (Schwellwert zum Fest
stellen eines ungewöhnlichen Betriebszustandes) verglichen wird.
Wenn die Fehlergröße groß ist, d. h. wenn ΔTQ ≧ SL gilt, wird angenommen, daß sich
die Fahreigenschaften möglicherweise verschlechtern, und eine NG (nicht gut)-
Feststellung wird in einem Schritt 15 getroffen. Die Magerverbrennung wird in einem
Schritt 16 gesperrt (das Sperrflag für die Magerverbrennung wird auf den Wert "1" ge
setzt).
Als Ergebnis sind danach die Regelung der homogenen Magerverbrennung und die
Regelung der geschichteten Magerverbrennung durch das Programm zum Umschalten
der Verbrennungsart (Schritte 4 und 5) der Fig. 3 gesperrt, so daß eine Regelung der
homogenen, stöchiometrischen Verbrennung durchgeführt wird (Schritt 6).
Daher entsprechen die Schritte 14, 16 der Fig. 4 und die Schritte 4, 5 der Fig. 3 zusam
men der Einrichtung zum Sperren der Magerverbrennung.
Wenn zwischenzeitlich die Fehlergröße klein wird, d. h. wenn TQ < SL gilt, so ist dies ein
normaler Zustand, bei dem das Programm der Fig. 4 durchlaufen und beendet wird.
Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung be
schrieben.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Programm zum Feststellen, ob die Magerverbrennung gesperrt
ist. Dieses Programm wird anstelle des Programms der Fig. 4 ausgeführt.
Im Schritt 21 wird basierend auf dem Betriebszustand des Motors das Soll-Motordreh
moment tTe berechnet, welches vom Motor aufgebracht werden muß. Dieser Verarbei
tungsabschnitt entspricht der Einrichtung zur Berechnung des Soll-Motordrehmoments.
Die tatsächliche Berechnung wird durch ein weiteres Programm, d. h. dem Unterpro
gramm der Fig. 5 durchgeführt.
Im Schritt 22 wird eine Änderung des Soll-Motordrehmoments ΔtTe = tTe - tTeold be
rechnet (tTeold stellt den zuletzt berechneten Wert des Soll-Motordrehmoments dar).
Im Schritt 23 wird das tatsächlich vom Motor erzeugte Ist-Motordrehmoment Te erfaßt.
Dieser Verarbeitungsabschnitt entspricht der Einrichtung zum Erfassen des Ist-Motor
drehmoments. Die tatsächliche Erfassung wird durch ein weiteres Programm, d. h. dem
Unterprogramm der Fig. 6 oder dem der Fig. 7, durchgeführt.
Im Schritt 24 wird eine Änderung des tatsächlichen Motordrehmoments ΔTe = Te - Teold
berechnet (Teold stellt einen zuletzt erfaßten Wert des Ist-Motordrehmoments dar).
Im Schritt 25 wird eine Drehmomentdifferenz ΔΔTQ = ΔTe - ΔtTe (oder ΔΔTQ = |ΔTe -
ΔtTe|) zwischen einer Änderung des Ist-Motordrehmoments ΔTe und einer Änderung
des Soll-Motordrehmoments ΔtTe als eine Fehlergröße berechnet, die eine Abweichung
zwischen dem Soll-Motordrehmoment tTe und dem Ist-Motordrehmoment Te darstellt.
Dieser Verarbeitungsabschnitt entspricht der Einrichtung zur Berechnung der Fehler
größe.
Im Schritt 26 wird festgestellt, ob ΔΔTQ ≧ SL oder nicht gilt, indem der Unterschied der
Drehmomentänderung ΔΔTQ als Fehlergröße mit einem vorbestimmten Wert (Schwell
wert, bei dem festgestellt wird, daß ein ungewöhnlicher Betriebszustand vorliegt) SL
verglichen wird. Es ist festzustellen, daß der vorbestimmte Wert SL in Abhängigkeit von
einem Ausführungsintervall dieses Programmes gesetzt wird, so daß der festgesetzte
Wert SL um so größer wird, je kürzer das Ausführungsintervall des verwendeten Gerä
tetypus ist.
Wenn die Fehlergröße groß ist, d. h. wenn ΔΔTQ ≧ SL gilt, wird angenommen, daß sich
die Fahrbarkeit verschlechtern kann, so daß eine NG-Feststellung in einem Schritt 27
getroffen wird und die Magerverbrennung in einem Schritt 28 gesperrt wird (das Sperr
flag der Magerverbrennung wird auf den Wert "1" gesetzt).
Als Ergebnis sind im folgenden die Regelung der homogenen Magerverbrennung und
die Regelung der geschichteten Magerverbrennung durch das Umschaltprogramm für
die Verbrennungsart (Schritte 4 und 5) der Fig. 3 gesperrt, so daß die Regelung der
homogenen stöchiometrische Verbrennung stattfindet (Schritt 6).
Damit entsprechen die Schritte 26, 28 der Fig. 8 und die Schritte 4, 5 der Fig. 3 zusam
men der Einrichtung zum Sperren der Magerverbrennung.
Wenn zwischenzeitlich die Fehlergröße klein ist, d. h. wenn ΔΔTQ < SL gilt, so ist dies
ein normaler Betriebszustand, bei dem das Programm der Fig. 8 bis zu seiner Beendi
gung durchlaufen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Abweichung basierend auf dem Unterschied
zwischen der Änderung des Soll-Motordrehmoments und der Änderung des Ist-Motor
drehmoments quantifiziert, so daß der Einfluß beispielsweise aufgrund einer Änderung
des Motors oder aufgrund von Änderungen der Umgebungsbedingungen eliminiert wer
den kann, wodurch die Genauigkeit der Diagnose verbessert werden kann.
Im Falle, daß als Fehlergröße Te - tTe oder ΔTe - ΔtTe erhalten wird und diese Größe
mit einem vorbestimmten positiven Wert verglichen wird, ist es möglich, die Mager
verbrennung zu sperren, wenn das Ist-Motordrehmoment viel größer als das Soll-
Motordrehmoment wird und die Fahreigenschaften sich möglicherweise verschlechtern
würden. Des weiteren ist es zusätzlich möglich, die Magerverbrennung in dem Fall zu
sperren, in dem die Fehlergröße über |Te - tTe| oder |ΔTe - ΔtTe| erhalten wird und die
so erhaltene Größe mit dem vorgegebenen positiven Wert verglichen wird, wenn das
Ist-Motordrehmoment viel kleiner als das Soll-Drehmoment ist und sich die Fahreigen
schaften möglicherweise ebenfalls verschlechtern würden.
Dementsprechend wird durch die vorliegende Regeleinrichtung auf vorteilhafte Weise
das vom Motor aufzubringende Soll-Motordrehmoment und das tatsächlich vom Motor
aufgebrachte Ist-Motordrehmoment erfaßt. Des weiteren wird vorzugsweise die Möglich
keit einer Verschlechterung der Fahrbarkeit angenommen oder festgestellt, wenn die
Abweichung zwischen dem Soll-Motordrehmoment und dem Ist-Motordrehmoment groß
ist, so daß die Magerverbrennung gesperrt wird. Dadurch vorteilhaft einer Verschlechte
rung der Fahrbarkeit aufgrund der Magerverbrennung wirksam vorgebeugt werden.
Claims (7)
1. Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, mit:
einem Treibstoffeinspritzventil, durch das Treibstoff in eine Verbrennungs kammer des Motors direkt einspritzbar ist, und einer Regeleinrichtung zum Umschalten der Verbrennungsart, durch die das Umschalten der Verbren nungsart des Motors zumindest zwischen stöchiometrischer Verbrennung bei einem stöchiometrischen Luft-Treibstoffgemisch und einer Magerverbrennung bei einem mageren Luft-Treibstoffgemisch in Abhängigkeit von einem Be triebszustand des Motors regelbar ist, wobei die Regeleinrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Drehmoments, durch die ein vom Motor aufzubringendes Soll-Motordrehmoment in Abhängigkeit vom Betriebs zustand des Motors berechenbar ist,
eine Einrichtung zum Erfassen eines Ist-Motordrehmoments, durch die ein tat sächlich vom Motor aufgebrachtes Ist-Motordrehmoment erfassbar ist,
eine Einrichtung zur Berechnung einer Fehlergröße, durch die eine Fehlergrö ße, die eine Abweichung zwischen dem Soll-Motordrehmoment und dem Ist- Motordrehmoment darstellt, berechenbar ist,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Sperren der Magerverbrennung, durch die die Magerverbrennung sperrbar ist, wenn die Fehlergröße gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist.
einem Treibstoffeinspritzventil, durch das Treibstoff in eine Verbrennungs kammer des Motors direkt einspritzbar ist, und einer Regeleinrichtung zum Umschalten der Verbrennungsart, durch die das Umschalten der Verbren nungsart des Motors zumindest zwischen stöchiometrischer Verbrennung bei einem stöchiometrischen Luft-Treibstoffgemisch und einer Magerverbrennung bei einem mageren Luft-Treibstoffgemisch in Abhängigkeit von einem Be triebszustand des Motors regelbar ist, wobei die Regeleinrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Drehmoments, durch die ein vom Motor aufzubringendes Soll-Motordrehmoment in Abhängigkeit vom Betriebs zustand des Motors berechenbar ist,
eine Einrichtung zum Erfassen eines Ist-Motordrehmoments, durch die ein tat sächlich vom Motor aufgebrachtes Ist-Motordrehmoment erfassbar ist,
eine Einrichtung zur Berechnung einer Fehlergröße, durch die eine Fehlergrö ße, die eine Abweichung zwischen dem Soll-Motordrehmoment und dem Ist- Motordrehmoment darstellt, berechenbar ist,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Sperren der Magerverbrennung, durch die die Magerverbrennung sperrbar ist, wenn die Fehlergröße gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Soll-
Motordrehmoment durch die Einrichtung zum Berechnen des Soll-
Motordrehmoments in Abhängigkeit einer Motordrehgeschwindigkeit und eines
Öffnungsgrades des Gaspedals berechnet ist.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-
Motordrehmoment durch die Einrichtung zum Erfassen des Ist-
Motordrehmoments in Abhängigkeit einer Drehwinkelbeschleunigung während
eines Verbrennungstaktes des Motors (1) berechnet ist.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-
Motordrehmoment durch die Einrichtung zum Erfassen des Ist-
Motordrehmoments in Abhängigkeit eines Verbrennungsdrucks des Motors (1)
berechnet ist.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehler
größe durch die Einrichtung zur Berechnung der Fehlergröße als eine Differenz
zwischen dem Soll-Motordrehmoment und dem Ist-Motordrehmoment berech
net ist.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehler
größe durch die Einrichtung zur Berechnung der Fehlergröße als eine Differenz
zwischen einer Änderung des Soll-Motordrehmoments und einer Änderung des
Ist-Motordrehmoments berechnet ist.
7. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbrennungsart des Motors (1) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand
des Motors (1) durch die Regeleinrichtung (20) zum Umschalten der Verbren
nungsart durch Umschalten zumindest zwischen der homogenen stöchiometri
schen Verbrennung bei einem stöchiometrischen Luft-Treibstoffgemisch, bei
der Treibstoff während eines Ansaugtaktes eingespritzt ist, einer homogenen
Magerverbrennung bei dem mageren Luft-Treibstoffgemisch, bei der Treibstoff
während des Ansaugtaktes eingespritzt ist, und der geschichteten Mager
verbrennung bei dem mageren Luft-Treibstoffgemisch, bei der Treibstoff wäh
rend eines Verdichtungstaktes eingespritzt ist, geregelt ist; und die homogene
Magerverbrennung und die geschichtete Magerverbrennung durch die Ein
richtung zum Sperren der Magerverbrennung gesperrt ist, wenn die Fehlergrö
ße gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert.
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