DE3010583A1 - Verfahren zum steuern der kraftstoffzufuhr an eine brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum steuern der kraftstoffzufuhr an eine brennkraftmaschine

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DE3010583A1 DE19803010583 DE3010583A DE3010583A1 DE 3010583 A1 DE3010583 A1 DE 3010583A1 DE 19803010583 DE19803010583 DE 19803010583 DE 3010583 A DE3010583 A DE 3010583A DE 3010583 A1 DE3010583 A1 DE 3010583A1
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Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für die Kraftstoffzufuhr bei einer Brennkraftmaschine, wie Benzinmaschinen, Dieselmaschinen oder dergleichen, und insbesondere auf ein solches Steuersystem für die Kraftstoffzufuhr, die einen digitalen Rechner zum Bestimmen einer optimalen Impulsbreite von Kraftstoff einspritzimpulsen benutzt, um die Dauer der Öffnung von Kraftstoffeinspritzventilen zu steuern,
Herkömmliche elektronische Kraftstoffeinspritz-Steuersysteme bestimmen zuerst eine Grund-Kraftstoffeinspritz-Signalimpulsbreite Tp durch Ableiten einer Luftströmungsgröße pro Drehzahl der Brennkraftmaschine Q/N aus der Luftansaugströmungsgröße Q, die mit Hilfe eines Luftströmungsmessers gemessen wird, und der Drehzahl W der Brennkraftmaschine, die nach Maßgabe mit einem Zündimpulssignal oder irgendeinem anderen Signal erfaßt wird, das proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, und durch Multiplizieren des erhaltenen Wertes Q/N mit einer Konstanten K sowie durch anschließendes Berechnen einer wirksamen Kraftstoffeinspritz-Signalimpulsbreite Te, in-dem eine Rechenoperation durchgeführt wird, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist:
Te - - -Tp · 1 +(1+2V) 1 + 2(S+R+D+F) , (1)
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wobei V der Korrekturfaktor, der durch die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine bestimmt ist, S der Korrekturfaktor, der während des Anlassens der Brennkraftmaschine erforderlich ist, R der Korrekturfaktor, der bei der Beschleunigung erforderlich ist, D der Korrekturfaktor, der bei der Verzögerung erforderlich ist, und Γ der Korrekturfaktor sind, der bei Hochleistungsbedingungen erforderlich ist.
Die sich ergebende tatsächliche Kraftstoffeinspritz-Signalimpulsbreite Te kann nach Maßgabe eines Luft/-Kraftstoff-Verhältnis-Steuersignals von einem Abgasfühler und eines Korrekturfaktors modifiziert werLen, der durch die Spannung einer Batterie bestimmt ist, sowie durch Benutzung einer weiteren arithmetischen Gleichung, wenn eine KraftstoffUnterbrechungssteuerung benutzt wird, um die Kraftstoffzufuhr für die Brennkraftmaschine während der Verzögerung zu unterbrechen.
Wie aus der Gleichung (1) zu erkennen ist, muß das Kraftstoffeinspritz-Steuersystem eine Anzahl von Multiplikationen ausführen, nämlich sechs Multiplikationen, einschließlich der Multiplikation einer Konstanten K. Obwohl eine solche Brechnung mit einer relativ kleinen Verzögerung ausgeführt werden kann, so." daß sich keinerlei Probleme bei der Benutzung eines Hardware benutzenden logischen Rechners ergeben, der die Multiplikationen gleichzeitig durchführen kann, ist eine lange Laufzeit bei der Benutzung eines Rechners mit einem gespeicherten Programm erforderlich, um die arithmetischen Operationen im Zeitmultiplex durchzuführen. Die meisten
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der gegenwärtig erhältlichen Mikrocomputer haben keinen Multiplizierer und erfordern viel Zeit, um Multiplikationen durchzuführen. So erfordert z.B. der 8-Bit-Mikrocomputer Motorola Inc., Modell MG 6800 etwa 200 /US für eine Multiplikation von 8 Bits mit 8 Bits und von etwa 800 /us für eine Multiplikation von 16 Bits mit 16 Bits. Pur diese secns Multiplikationen sind daher 1,2 bis 4,8 ms erforderlich.
In jüngster Zeit wurden verbesserte Mikrocomputer entwickelt, die eine verbesserte Multiplikationsmöglichkeit haben, um die Laufzeit der Multiplikationen zu vermindern. Jedoch sind diese teuer und erfordern eine platzverbrauchende integrierte Schaltung Außerdem erfordern sie viel Zeit, um Multiplikationen verglichen mit Additions- und Subtraktionsoperationen durchzuführen.
Es ist möglich, die Drehzahl einer Brennkraftmaschine auf bis zu 7000 bis 8000 U/min zu vergrößern. Venn die Drehzahl bei 8000 U/min liegt, erfordert jede Umdrehung der Brennkraftmaschine 7»5 ms. Da der Kraftstoff synchron mit der Drehung der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, ist eine Berechnung innerhalb von 7,5 tns erforderlich. Im Hinblick darauf ist die Laufzeit von 1,2 bis 4,8 ms zu lang. Das Steuersystem führt andere Rechenoperationen als Multiplikationen durch, so daß es unerwünscht ist, daß viel Zeit für solche Multiplikationen vergeudet wird. Wenn außerdem die Zündzeitpunktssteuerung, eine Abgasrückführungssteuerung und andere Steuerungen gleichzeitig in einem einzigen Mikrocomputer durchgeführt werden, werden die Operationen des Mikrocomputers sehr kompliziert, und es ist erforderlich, die
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zur Durchführung solcher Multiplikationen erforderliche Zeit zu vermindern. Außerdem soll die Zeit so kurz wie möglich gemacht werden, die für solche Berechnungen erforderlich ist, um die Brennkraftmaschine mit neuen Daten und ohne Verzögerung steuern zu können, obwohl viel Zeit für die Berechnungen zur Verfügung steht, wenn die Brennkraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen arbeitet. Die herkömmliche Gleichung ist daher für elektronisch gesteuerte KraftstoffZuführungssysteme, die einen digitalen Rechner benutzen, nicht geeignet.
Vie bei einer Betrachtung der Gleichung (1) zu erkennen ist, werden verschiedene Korrekturfaktoren S, R, D und F mit dem Korrekturausdruck (1+2 ¥) multipliziert. Die verschiedenen Korrekturfaktoren hängen von der Kühlmitteltemperatur ab und der Ausdruck (1 + 2 W) ist nicht immer für diese geeignet. Die verschiedenen Korrekturfaktoren solltea als eine !Funktion der Kühlmitteltemperatur eingestellt werden. Es sind daher komplizierte und zeitrauhende Operationen erforderlich, um eine optimale Impulsbreite des Kraftstoffeinspritzsignals dann zu erzeugen, wenn die Gleichung (1) bei verschiedenen Typen von Kraftfahrzeugen und Brennkraftmaschinen angewendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr unter Benutzung eines digitalen Rechners anzugeben, das die bei den herkömmlichen Verfahren erkannten Nachteile nicht aufweist, eine schnelle Ansprechempfindlichkeit auf Änderungen in den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine hat und die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine sowie die Kraftstoff-
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Wirtschaftlichkeit verbessern kann.
Erfindungsgemäß wird der digitale Eechner zum Ausführen einer arithmetischen Operation benutzt, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:
Te = Tp · (1+Kw+Ks+Kr+Kd+Kf),
wobei Te die tatsächliche Impulsbreite, Tp die Grundimpulsbreite, Kw der Korrekturfaktor, der durch die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine bestimmt ist, Ks der Korrekturfaktor, der während des Anlassens der Brennkraftmaschine erforderlich ist, Kr der Korrekturfaktor, der bei der Beschleunigung erforderlich ist, Kd der Korrekturfaktor, der bei der Verzögerung erforderlich ist, und Kf der Korrekturfaktor sind, der bei Hochleistungs-Betriebszuständen erforderlich ist.
Dieses ermöglicht die Verminderung der Anzahl von Multiplikationen, die zur Bestimmung der Impulsbreite des Kraftstoffeinspritzsignals erforderlich sind, und die Laufzeit der Berechnung. Die Korrekturfaktoren Ks, Kr, Kd und Kf können unäbhängig von dem Korrekturfaktor Kw eingestellt werden.
Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung wird also ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr unter Benutzung eines digitalen Rechners mit einem gespeicherten Programm angegeben, mit dem eine Grundmenge an Kraftstoff berechnet und diese nach Maßgabe verschiedener
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Korrekturfaktoren modifiziert wird, was in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erfolgt, um eine an die Brennkraftmaschine gegebene tatsächliche Kraftstoffmenge zu bestimmen. Die tatsächliche Kraftstoffmenge wird durch Addieren aller Korrekturfaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine und durch Multiplizieren der Summe mit der Grundmenge an Kraftstoff bestimmt.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den TJnteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
J1Xg. 2 und 5 zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung benutzte Flußdiagramme,
Fig. 4- eine graphische Darstellung verschiedener Korrekturfaktoren in Bezug auf gegebene Kühlmitteltemperaturen der Brennkraftmaschine, und
Fig. 5 bis 8 zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung benutzte Flußdiagramme.
Das in Fig. 1 gezeigte und die Erfindung benutzende Kraftstoffeinspritz-Steuersystem weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CFU) 11, einen Festspeicher (ROM) 12, einen Speicher mit freiem Zugriff (RAM) 13, eine Eingabe-Ausgabe-Einrichtung (I/O) 14- und Leitungsstränge 15 auf.
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Die Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 1A- erhält über eine Leitung 14-1 Taktimpulse, die synchron mit der Drehung einer Brennkraftmaschine erzeugt werden, um die Zeitgabe des. Beginns der Kraftstoffeinspritzung und die Synchronisierung der in dem System ausgeführten Operationen zu bewirken. Impulse, die mit einer Frequenz erzeugt werden, die proportional· der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, werden über eine Leitung 14-2 an die Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14- gegeben, die die Anzahl der Impulse zählt, um die Drehzahl N der Brennkraftmaschine angebende Daten zu erzeugen. Die an die Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14- über die Leitungen 14-1 und 14-2 zugeführten Impulssignale können mit Hilfe einer Einrichtung erzeugt werden, die Drehglieder aufweist, die mechanisch mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt sind. Ein Analogsignal, das umgekehrt proportional zur Ansaugluftströmungsgröße ist, wird über eine Leitung 14-5 der Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14 zugeführt, die es in digitale Daten umformt, die den Reziprokwert 1/Q der Ansaugluftströmungsgröße Q angeben. .Die Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14- erhält außerdem ein Analogsignal über eine Leitung 14-4- von einem Temperaturfühler, wie einem Termistor oder dergleichen, der die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine erfaßt und sie in digitale Daten umformt, die die Temperatur Tw der Brennkraftmaschine angeben. Außerdem erhält die Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14- ein Signal über eine Leitung 14-5 von einem hier nicht gezeigten Anlaßschalter und ein Signal über eine Leitung 14-6 von einem hier nicht gezeigten Drosselschalter, der nahe der vollständig geschlossenen Stellung des Drosselventils betätigt wird. Die Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14- gibt über eine Leitung 14-7 ein Kraftstoffeinspritz-
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Impulssignal zum Speisen von Kraftstoffeinspritzventilen ab.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 11 führt nach Maßgabe des in dem IFestspeicher 12 gespeicherten Programms und der Daten ein Auslesen der eingegebenen Daten aus der Eingabe-Ausgate-Einrichtung 14· aus, führt eine arithmetische Operation durch, die durch eine später beschriebene Gleichung ausgedrückt wird, um die Impulsbreite des Kraftstoffeinspritz-Impulssignals zu bestimmen, und stellt den erhaltenen Wert in der Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14· ein. Synchron mit der Ankunft der Taktimpulse erzeugt die Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14- Kraftstoff einspritzxmpulse mit einer Impulsbreite, die der Ventileinstellung für die Kraftstoffeinspritzventile entspricht. Die während der arithmetischen Operation benutzten Daten und die eingegebenen Daten werden zeitweilig in dem Speicher 13 gespeichert und von der zentralen Verarbeitungseinheit 11 ausgelesen. Das System umfaßt eine Steuereinrichtung, wie eine Konstantspannungs-Speisequelle, eine Rücksetzschaltung, einen Kristalloszillator, eine ein Unterbrechungssignal erzeugende Zeitgeberschaltung oder dergleichen.
Pig. 2 zeigt ein Flußdiagramm mit aufeinanderfolgenden Schritten, die zum Vorgang der Bestimmung der tatsächlichen Impulsbreite gehören und die Erfindung angeben. Das linke oder erste Programm beginnt bei I und endet bei II, während das rechte oder zweite Programm bei III beginnt und bei IV endet. Das erste Programm kann bei jedem Zyklus ausgeführt werden, der durch die Laufzeit bestimmt wird, die für alle die Programme erforderlich ist, wobei das Ende II unmittelbar oder über irgendein anderes geeignetes Programm mit dem Beginn I
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verbunden ist, wobei jedesmal dann, wenn eine konstante Zeit verstrichen ist, wobei dann das Programm synchron mit der Ankunft eines Uhterbrechungssignals, das mit dem Verstreichen der konstanten Zeit ankommt, begonnen wird, und ein weiteres, hier nicht gezeigtes Programm nach der Beendigung des Programms ausgeführt wird, oder aber nach der Beendigung eines weiteren Programms, wobei dann das Programm nach der Beendigung von z.B. eines hier nicht gezeigten Eingangssignals-Ausleseprogramms ausgeführt wird, und ein weiteres Programm nach der Beendigung des Programms ausgeführt wird.
Das erste, bei I beginnende Programm umfaßt einen Block 201 zum Berechnen einer Grund-Impulsbreite Tp, wobei die Drehzahl N und der Reziprokwert 1/Q der Ansaugluftströmungsgröße Q benutzt werden, einen Block
202 zum Berechnen eines Korrekturfaktors Kw, der durch die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine aus der Kühlmit teltemperatur Tw und einem Signal Sid von dem Leerlaufschalter bestimmt wird, einen Block
203 zum Berechnen des Anfangswertes des Korrekturfaktors Ks, der während des Anlassens der Brennkraftmaschine erforderlich ist, aus der Kühlmitteltemperatur Tw und einem Signal Sst von dem Anlaßschalter, einen Block 204 zum Berechnen des Anfangswertes des Korrekturfaktors Kr, der während der Beschleunigung erforderlich ist, aus der Kühlmitteltemperatur Tw und dem Signal Sid, einen Block 206 zum Berechnen eines Korrekturfaktors Kf, der für Hochleistungsbetriebszustände erforderlich ist, aus der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und der Grund-Impulsbreite Tp, einen Block 207 zum Berechnen eines Korrekturkoeffizienten COEF durch Addieren von 1, Kw, Ks, Kr, Kd und Kf, sowie einen Block 208 zum Be-
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rechnen einer wirksamen Impulsbreite Te durch Multiplizieren der Grund-Impulsbreite Tp mit dem Korrekturkoeffizienten COEF, sowie einen Block 209 zum Korrigieren der wirksamen Impulsbreite Te nach Maßgabe irgendeines weiteren geeigneten Korrekturfaktors, um eine Ausgangsimpulsbreite Ti zu bestimmen, die an die Eingabe-Ausgabe-Einrichtung 14 abgegeben wird.
Die Anfangswerte Ks, Kr und Kd, die Jeweils in den Blöcken 205 bis 205 bestimmt werden, werden nach Maßgabe eines aufsummierten Wertes der Drehzahl der Brennkraftmaschine mit Hilfe des zweiten Programms eingestellt, das bei der Ankunft eines Drehzahl-Unterbrechungssignals synchron mit der Drehung der Brennkraftmaschine gebinnt.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm mit aufeinanderfolgenden Schritten, die beim Vorgang zur Berechnung der Grund-Impulsbreite entsprechend dem Block 201 in Fig. 2 benutzt werden. Das Programm beginnt bei 1 und umfaßt einen Block 301 zum Lesen der Signale, die die Drehzahl N der Brennkraftmaschine und den Reziprokwert 1/Q der Ansaugluftstromungsgroße Q angeben, einen Block 302 zum Multiplizieren der Drehzahl N mit dem Reziprokwert 1/Q, um N/Q zu erhalten, und einen Block 303 zum Dividieren einer Konstanten K durch den Wert N/Q, um eine Grund-Impulsbreite Tp = K · Q zu erhalten. Vor
der Division sollte ein Überfließen der Division geprüft werden.
Bei der Berechnung der Grund-Impulsbreite sollte beachtet werden, daß der Luftströmungsmesser, der so ausgelegt ist, daß er eine hohe Empfindlichkeit hat, um schnellen
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Änderungen der Ansaugluftströnmngsgröße folgen zu können, zum Überschießen oder Unterschießen neigt, wodurch sich ein überschießender oder unterschießender Wert für die Grund-Impulsbreite ergibt, wenn er schrittweisen Änderungen in der Ansaugluftströmungsgröße ausgesetzt ist. Dieses erzeugt ein übermäßig fettes oder übermäßig mageres Gemisch, wodurch die Reinigung der Abgase gestört, der Lauf der Brennkraftmaschine beeinträchtigt und ein "Absterben" der Brennkraftmaschine bewirkt werden kann. Um ein solches Über- und Unterschießen des Wertes der Grund-Impulsbreite zu vermeiden, sollen die höchsten und niedrigsten Werte der berechnetem Grund-Impulsbreite Tp begrenzt werden.
Zu diesem Zweck wird, nachdem in einem Block 304 geprüft wurde, ob das Kraftfahrzeug mit einem automatischen oder einem Schaltgetriebe versehen ist, die berechnete Grund-Impulsbreite Tp mit einer unteren Grenze von 0,65 ms in einem Block 507 verglichen, wenn ein automatisches Getriebe vorliegt, und mit einer unteren Grenze von 1,05 ms in einem Block 305 verglichen, wenn das Getriebe ein Schaltgetriebe ist. Der Grund für diesen Unterschied zwischen den unteren Grenzen in Abhängigkeit von dem Typ des in dem Kraftfahrzeug benutzten Getriebes ist der, daß im Gegensatz zu einem automatischen Getriebe ein Kraftfahrzeug mit einem Schaltgetriebe eine Antriebswelle hat, die unmittelbar mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, so daß die Abtriebswelle die Brennkraftmaschine antreibt, um die Möglichkeit eines "Absterbens" der Brennkraftmaschine während der Verzögerang zu vermindern, wobei im Hinblick auf die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
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die untere Grenze so niedrig wie möglich angesetzt werden soll.
Wenn die berechnete Grund-Impulsbreite Tp oberhalb der unteren Grenze liegt, wird sie auf 0,65 ms in einem Block 308 für ein Kraftfahrzeug mit automatischem Getriebe und in einem Block 306 auf 1,05 ms für ein Kraftfahrzeug mit einem Schaltgetriebe einge-Γ stellt. Andererseits wird die berechnete Grund-Impulsbreite Tp mit einer oberen Grenze,z.B. 0,8 ms verglichen. Wenn die berechnete Grund-Impulsbreite Tp oberhalb der oberen Grenze liegt, wird ä.ie auf 8,0 ms eingestellt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die obere Grenze getrennt für Kraftfahrzeuge mit automatischem und Schaltgetriebe bestimmt werden kann. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß, um ein über- und Unterschießen der Grund-Impulsbreite Tp zu vermeiden, der Reziprokwert 1/Q der Ansaugluftströmungsgröße Q oder das Produkt N/Q aus der Drehzahl IT und dem Reziprokwert 1/Q in einer gleichen Weise begrenzt werden kann, wie dieses zu vor in Verbindung mit der Begrenzung der Grund-Impulsbreite Tp beschrieben wurde.
I1Xg. 4- zeigt eine graphische Darstellung verschiedener Korrekturfaktoren in Bezug auf vorgegebene Kühlmitteltemperaturen der Brennkraftmaschine. Eiae Kurve A zeigt Änderungen im Korrekturfaktor Kw, der durch die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine bestimmt ist. Eine Kurve B zeigt Änderungen des Korrekturfaktors Ks, der während des Anlassens der Brennkraftmaschine
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erforderlich ist, eine Kurve C zeigt Änderungen des Korrekturfaktors Kr1, der bei der Beschleunigung erforderlich ist, und eine Kurve D zeigt Änderungen des Korrekturfaktors Kd, der bei der Verzögerung erforderlich ist.
Der Vorgang der Bestimmung des Korrekturfaktors Kw wird durch Ablesen von Werten, die in einer Tabelle angeordnet sind, entsprechend von vorgegebenen Temperaturwerten des Kühlmittels erreicht. Eine Vereinfachung der Tabelle kann durch Anordnung der Korrekturfaktorwerte mit einem großen Abstand und durch Anwendea von Interpolation zur Bestimmung eines Zwischenwertes erreicht werden.
Das die Kühlmitteltemperatur angebende Signal ist ein digitales Signal, das aus einem analogen Spannungssignal umgeformt wurde, das sich aus Änderungen im Widerstand des Termistors ergibt, wie dieses zuvor angegeben wurde. Da die Beziehung zwischen dem die Kühlmitteltemperatur angebenden digitalen Signal und der Kühlmitteltemperatur nicht immer linear ist, wird vorzugsweise der erforderliche Kühlmitteltemperaturwert durch Ablesen aus einer Tabelle in Bezug auf das digitale Signal erhalten. Natürlich kann das digitale Signal unmittelbar als ein erforderlicher Kühlmitteltemperaturwert benutzt werden, wenn eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen dem die Kühlmitteltemperatur angebenden digitalen Signal und der Kühlmitteltemperatur vorherrscht.
Der Korrekturfaktor Kw soll in Abhängigkeit vom Zustand des Leerlaufschalters während des Leerlaufs geändert wer-
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den, wenn die Kühlmitteltemperatur relativ hoch ist und die Belastung der Brennkraftmaschine relativ niedrig ist, wobei ein kleiner Wert des Korrekturfaktors Kw keine Probleme ergibt und dieser im Hinblick auf die Kraftstoffwirtschaftlichkeit bevorzugt wird. Zu diesem Zweck gibt die zentrale ■Verarbeitungseinheit ein in Pig. 5 gezeigtes Programm ein, das dem in Fig. 2 gezeigten Block 202 entspricht und das dem Ende des Programms der Pig. 3 folgt. Venn der Leerlaufschalter geschlossen ist und die Kühlmitteltemperatur oberhalb von 1O0C liegt, wird der Korrekturfaktor Kw mit Hilfe einer Ablesetechnik oder mit Hilfe einer Berechnung nach Maßgabe einer experimentellen Gleichung, wie sie in Pig. 5 gezeigt ist, vermindert. Wenn das Eechenergebnis negativ ist, wird der Korrekturfaktor Kw auf O eingestellt. Die experimentelle Gleichung kann für andere Arten von Brennkraftmaschinen modifiziert werden.
Der Korrekturfaktor Ks dient zum Verbessern des Anlaßverhaltens der Brennkraftmaschine beim Anlassen der Brennkraftmaschine und zum Stabilisieren des Laufs der Brennkraftmaschine nach dem Anlassen. Der Korrekturfaktor Ks wird nach Maßgabe mit einem in Pig. 6 gezeigten Programm bestimmt, das dem Block 203 der Pig. entspricht und auf das Ende des Programms der Pig. 5 folgt, und einem in Pig. 6 gezeigten Programm, das dem Block 210 der Pig. 2 entspricht.
Wenn der Anlaßschalter geschlossen ist, d.h. während des Anlassens der Brennkraftmaschine, wird der Wert Ks
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nach Maßgabe der graphischen Darstellung der Pig. 4-bestimmt. Wenn der Leerlaufschalter geschlossen ist, und sich die Kühlmitteltemperatur oberhalb von 1O0C unter dieser Bedingung befindet, wird der Wert des Korrekturfaktors Ks ineiner Weise vermindert, die ähnlich der in Verbindung mit dem Korrekturfaktor Kw beschriebenen ist. Wenn der Anlaßschalter geöffnet ist,d.h., nach Beendigung des Anlassens!, wird der Wert des Korrekturfaktors Ks nach Maßgabe der aufsummierten Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine vermindert. So kann z.B. der Korrekturfaktor Ks um einen konstanten Betrag alle fünf Umdrehungen der Brennkraftmaschine herabgesetzt werden, bis der Korrekturfaktor Ks O erreicht. Obwohl der Korrekturfaktor Ks um einen konstanten Betrag bei jeder Umdrehung der Brennkraftmaschine vermindert werden kann, sind digitale Rechner schwierig zu realisieren, die ein Fünftel einer ganzen Zahl von Daten subtrahieren, im Gegensatz zum Subtrahieren einer ganzen Zahl von den Daten.
Die Korrekturfaktoren Kw und Ks werden vorzugsweise auf höhere Werte bei höheren Kühlmitteltemperaturen geändert. Wenn die Brennkraftmaschine sich überhitzt oder nach dem Laufen eine kurze Zeit danach erneut angelassen wird, sind die Kraftstoffzuführungsleitung gen auf hohe Temperaturen aufgewärmt, und das Luft-Kraftstoff -Gemisch ist mager und ausgedampft. Dadurch wird die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff menge unzureichend,!, wenn die Dauer der Kraftstoffeinspritzung konstant gehalten wird. Um diese Nachteile zu vermeiden, werden die Korrekturfaktoren Kw und Ks auf höhere V/erte in dem Bereich eingestellt,
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bei dem die Kühlmitteltemperatur oberhalb von 8O0C liegt. Daa heißt, die Daten können in der Tabelle so angeordnet werden, daß sie an der Seite der hohen Temperaturen ansteigen, wie dieses in der graphischen Darstellung der Fig. 4 gezeigt ist.
Der Korrekturfaktor Kr, der bei der Beschleunigung erforderlich ist, umfaßt einen Korrekturfaktor Kr1, der sich in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur zum Verbessern des Ansprechens der Brennkraftmaschine bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen ändert, sowie einen Korrekturfaktor, der unabhängig von der Kühlmitteltemperatur konstant gehalten wird, um eine Korrektur vorzunehmen, wenn ein Überschießen bei dem Ansaugluftstromungsmesser auftritt. Eine Beschleunigung kann mit Hilfe des Leerlaufschalters oder irgendeiner anderen geeigneten Einrichtung erfaßt werden. Der Korrekturfaktor Kd, der bei der Verzögerung erforderlich ist, dient zum Vermindern von Stoßen während der Verzögerung, und ändert sich mit der Kühlmitteltemperatur.
Ifig. 8 zeigt ein Flußdiagramm von aufeinanderfolgenden Schritten zum Bestimmen der Anfangswerte der Korrekturfaktoren Kr und Kd. Das Flußdiagramm entspricht den Blöcken 204 und 205 der Pig. 2 und schließt an das Ende des Programms der Fig. 6 an. Obwohl die Korrekturfaktoren Kr und Kd aufeinanderfolgend beim Programm der Fig. 2 bestimmt werden, ist darauf hinzuweisen, daß die Korrekturfaktoren bei dem gezeigten Fall gleichzeitig bestimmt werden können, wenn die Beschleunigung und Verzögerung durch einen einzigen Leerlaufschalter festgestellt werden. Natürlich können die Beschleunigung
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und die Verzögerung aufeinanderfolgend festgestellt werden, wenn unterschiedliche Einrichtungen zum Erfassen der Beschleunigung und Verzögerung benutzt werden.
Nachfolgend wird angenommen, daß die Beschiu nigung nach dem Leerlauf oder einer Verzögerung erfaßt wird, und der Leerlaufschalter sich öffnet. Nachdem das öffnen des Leerlaufschalters beim Block 801 festgestellt wurde, geht das Programm zu einem Block 802 weiter, wo die Flagge F für 1 geprüft wird, d.h., ob die Beschüseunigung die erste ist oder nicht. Da die Flagge F 1 ist, gerade nachdem der Leerlaufschalter geschlossen wurde, wird die Flagge in einem Block 803 gleich 0 gemacht, und anschließend wird der Korrekturfaktor Kd in einem Block 804 gleich 0 gemacht. Dieses ist dadurch bedingt, daß der Korrekturfaktor Kd während der Beschleunigung nicht erforderlich ist. Das Programm schreitet dann zu einem Block 805 weiter, wo der Anfangswert des ersten Korrekturfaktors Kr1 durch Ablesen aus einer Tabelle in Bezug auf die Kühlmitteltemperatur Tw bestimmt wird. Der Anfangswert ist positiv und ändert sich mit der Kühlmitteltemperatur, Anschließend gelangt das Programm zu einem Block 806, wo der Anfangswert des zweiten Korrekturfaktors Kr2 bestimmt wird. Der zweite Korrekturfaktor Kr2 dient zur Korrektur, wenn ein Überschießen bei dem Andaugluftströmungsmesser auftritt. Der Anfangswert des zweiten Korrekturfaktors Kr 2 ist ein negativer Wert, der unabhängig von der Kühlmitteltemperatur konstant gehalten wird. Wenn das Programm erneut ausgeführt wird, ist die Flagge F weiterhin gleich 0, und dem Block folgt unmittelbar das Ende dieses Programms. Dadurch
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wird der Anfangswert nur einmal unmittelbar nach der Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine in den Beschleunigungszustand eingestellt.
Der Leerlaufschalter ist während der Verzögerung geschlossen, so daß damit der Block 801 vom Block 807 gefolgt wird. Da zu diesem Zeitpunkt die Plagge F gleich 0 ist, folgt dem Block 807 ein Block 808, "bei dem die Plagge P gleich 1 gemacht wird. In den Blöcken 809 und 810 werden die Korrekturfaktoren Kr1 und Kr2 aus dem gleichen Grund gleich 0 gemacht, wie bei dem in Verbindung mit dem während der Beseht unigung erforderlichen Korrekturfaktor beschriebenen Grund. Das Programm gelangt dann zueinem Block 811, wo der Anfangswert des Korrekturfaktors Kd bestimmt wird. Obwohl der Anfangswert durch eine Ablesetechnik bestimmt werden kann, kann er leicht durch eine Berechnung infolge der einfachen Beziehung zwischen dem Korrekturfaktor Kd und der Kühlmitteltemperatur erhalten werden. So wird z.B. der Anfangswert des Korrekturfaktors Kd auf einen konstanten Pegel (0) unterhalb einer ersten bestimmten niedrigen Temperatur eingestellt, auf einen zweiten konstanten Pegel (0,5) oberhalb einer zweiten bestimmten hohen Temperatur eingestellt und auf einen Pegel proportional zu der Temperatur zwischen den ersten und zweiten Temperaturen eingestellt. Wenn das Programm während der Verzögerung erneut ausgeführt wird, ist die Plagge P gleich 1, sß daß der Anfangswert nur einmal eingestellt wird. Das heißt, die Plagge P ist eine Größe zum Speichern der Tatsache, daß der Anfangswert des Korrekturfaktors Kd eingestellt wurde. Die in dem Programm voreingestellten Anfangswerte werden nach Maßgabe der aufsummierten Zahl von Umdrehungen
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der Brennkraftmaschine vermindert oder vergrößert, bis sie 0 erreichen.
Jetzt wird der Korrekturfaktor Kf erläutert, der für Hochleistungs-Betriebszustände erforderlich ist. Es ist bekannt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines einer Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches jniAbhängigkeit von verschiedenen Betriebs zuständen der Brennkraftmaschine, einschließlich der Belastung, modifiziert werden soll. Mit anderen Worten, das bei einem auf einer flachen Straße fahrenden Fahrzeug erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist unterschiedlich von dem, das bei einem auf einer ansteigenden oder abfallenden Straße laufenden Fahrzeug erforderlich ist. Die Belastungsbedingungen einer Brennkraftmaschine können durch die Zusammenfassung der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und der Ansaugluftstromungsgroße Q oder der Ansaugluftstromungsgroße pro Umdrehung der Brennkraftmaschine (Q/ET = ^P) dargestellt werden. Daher kann der Korrekturfaktor Kf als eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Grund-Impulsbreite Tp bestimmt werden. So kann z.B. der Korrekturfaktor Kf durch Ablesen aus einer zweidimensionalen Tabelle bestimmt werden, wo Daten übec.Korrekturfaktoren Kf in Bezug auf die Drehzahl N und die Grund-Impulsbreite Tp angegeben sind. Eine Interpolation kann durchgeführt werden, um einen Korrekturfaktorwert zu bestimmen, der auf der Tabelle nicht angegeben ist.
Eine wirksame oder tatsächliche Impulsbreite wird durch Addieren der bestimmten K^rrekturfaktoren und anschließendes Multiplizieren der Summe mit der Grund-
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Impulsbreite Tp bestimmt. Die folgende Gleichung kann zum Erhalten einer tatsächlichen Impulsbreite Ti benutzt werden:
Ti = Tp · (1+Kw+Ks+Kr+Kd) · Kc · Ki+Ts,
wobei Kc der Korrekturfaktor, der erforderlich ist, wenn eine Kraftstoffunterbrechung während der Verzögerung durchgeführt wird, K1 der Korrekturfaktor in Abhängigkeit eines Steuersignals von einem Abgasfühler und Ts der Korrekturfaktor für eine Verzögerung sind, mit der die Kraftstoffeinspritzventile infolge der Spannung der Speisequelle arbeiten, wobei der letztere durch eine Gleichung Ts = a - b · Vb angegeben ist, wobei a und b Konstanten und Vb die Spannung der Batterie sind.
Obwohl die Erfindung so beschrieben wurde, daß eine Änderung der Korrekturfaktoren Ks, Kr und Kd mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine auftritt, ist darauf hinzuweisen, daß sie auch mit der' Zeit geändert werden können, wobei in diesem Fall mindestens ein Teil des Programms III bis IV der Fig. 2 innerhalb eines Intervalls einer konstanten Zeit ausgeführt werden kann. In jedem Fall kann das Programm zum Bestimmen der Anfangswerte der Korrekturfaktoren von dem mit der Zeit ausgeführten Programm getrennt werden. Dieses ist zur Vereinfachung der Programme sehr wirkungsvoll. Wenn das Programm I bis II mit der Drehung der Brennkraftmaschine oder mit der. Zeit ausgeführt wird, kann es zum Programm III bis IV übergehen. Da Änderungen
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bei der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine mit der Drehung der Brennkraftmaschine auftreten, ist eine Änderung der Korrekturfaktoren mit der Drehung der Brennkraftmaschine vorteilhafter als eine Änderung mit der Zeit.
In einigen Fällen kann es sinnvoll sein, die Korrekturfaktoren "bei Änderungen der Betriebszustände der Brennkraftmaschine mit der Ansaugluftströmungsgröße zu ändern. Zu diesem Zweck können die Korrekturfaktoren mit der Drehung der Brennkraftmaschine um eine Größe geändert werden, die proportional der Grund-Impulsbrei te Tp ist, d.h., mit der Ansaugluftströmungsgröße, oder um eine Größe, die proportional der tatsächlichen Impulsbreite Ti oder der tatsächlichen Impulsbreite Ti vermindert um den Korrekturfaktor Ts ist, d.h., mit der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge. Aus diesem Grund können die Korrekturfaktoren um einen Betrag geändert werden, der proportional der Impulsbreite jedesmal dann ist, wenn die Brennkraftmaschine eine Umdrehung ausführt. Bei KraftstoffZuführungssystemen, die Kraftstoff mit einem konstanten Zeitintervall einspritzen, oder Kraftstoff einige Male bei einem konstanten Zeitintervall einspritzen, können die Korrekturfaktoren bei jedem Zyklus der Kraftstoffeinspritzung geändert werden,damit sie an die Betriebszustände der Brennkraftmaschine angepaßt sind. Bei Kraftstoffzuführung ssystemen, die kontinuierlich Kraftstoff einspritzen, können die Korrekturfaktoren in einem Konstanten Zeitintervall geändert werden.
Die zum Erhalten des Korrekturkoeffizienten benutzte Gleichung ist nicht auf 1+Kw+Ks+Kr+Kd+Kf begrenzt, und
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der Ausdruck (1-Kw) kann ein weiterer Faktor sein. Außerdem muß die Gleichung nicht alle Korrekturfaktoren enthalten. So kann z.B. der Korrekturfaktor Kf beseitigt werden und mit der gesamten Gleichung multipliziert werden. Außerdem kann ein weiterer geeigneter Korrekturfaktor, wie z.B. ein Korrekturfaktor, der sich in Abhängigkeit von der Temperatur der Ansaugluft ändert, oder ein Korrekturfaktor, der sich mitder Luftdichte ändert, benutzt werden.
Bei mit einem automatischen Getriebe versehenen Fahrzeugen ist der Stoß während der Verzögerung gering und der Korrekturfaktor Kd daher unnötig. Das Programm zum Bestimmen des Korrekturfaktors Kd braucht daher bei solchen Fahrzeugen nicht ausgeführt werden. Da einige der Korrekturfaktoren von dem Typ des Fahrzeuges abhängen, soll in Abhängigkeit von dem Typ des Fahrzeuges eine Vielzahl von Dateneinheiten benutzt werden.
Die Grund-Impulsbreite Tp kann aus der Ansaugluftströmungsgröße Q, der Kombination des Ansaugunterdrucks und der Drehzahl oder der Kombination der Drosselöffnung und der Drehzahl anstelle aus der Drehzahl N und dem Reziprokwert 1/Q der AnsaugluftstrÖmungsgröße Q berechnet werden, wie dieses zuvor angegeben wurde. Außerdem kann die Drehzahl der Brennkraftmaschine aus der Periodendauer der Synchronimpulse anstelle der die Zahl der Umdrehungen der, Brennkraftmaschine angebenden Impulse während einer konstanten Zeitdauer erfaßt werden.
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Obwohl die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine benutzt wird, um die Temperatur der Brennkraftmaschine anzugeben, kann eine Korrektur nach Maßgabe der öltemperatur bei einer luftgekühlten Brennkraftmaschine, der Temperatur des Maschinengehäuses, der Temperatur der Innenwand der Brennkammer oder dergleichen vorgenommen werden.
Mit der Erfindung wurde ein verbessertes Kraftstoffzuführungs-Steuersystem mit einer schnellen Ansprechgeschwindigkeit auf .Änderungen der Betriebszustände der Brennkraftmaschine geschaffen, um den Lauf der Brennkraftmaschine und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit besonderen Ausführungsbeispielen erläutert wurde, können selbstverständlich viele Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen vorgenommen werden, die der Fachmann sofort erkennt. Alle diese Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen fallen daher unter den allgemeinen Erfindungsgedanken, wie er durch die Patentansprüche umrissen ist.
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Claims (12)

  1. ΡΛΤ ΞΙ N ΤΑΜ W .«· LT E.
    NISSM MOTOR COMPMY, LIMITED
    Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi,
    Kanagawa-ken, Japan
    A. GRUNEiCKER
    diw-ing.
    H. KINKELDEY
    dh-inq.
    W. STOCKMAIR
    Dft. ING - AeE (CALTtCH
    K. SCHUMANN
    DB Rm WT ■ DIPL-PHYS
    P. H. JAKOB
    Ol PU-WG.
    G. BEZOLD
    8 MÜNCHEN
    MAXIMILIANSTRASSE
    19. März 1980 P 14
    Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine
    Patentansprüche
    I/ Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine unter Benutzung eines digitalen Rechners mit einem gespeicherten Programm zum Berechnen einer Grundmenge an Kraftstoff und zum Modifizieren der Grundmenge nach Maßgabe verschMener Korrekturfaktoren in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, um eine der Brennkraftmaschine zuzuführende tatsächliche Kraftstoffmenge zu bestimmen, dadurch gekenn-
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    TELEFON (OBS) 22 2363
    TELEX OS-3S380
    TELEKOPIERER
    zeichnet, daß die tatsächliche Kraftstoff menge durch Addieren aller Korrekturfaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine und Multiplizieren der Summe mit der Grundmenge bestimmt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ekennze ichnet, daß die Grundmenge durch Multiplizieren der Drehzahl der Brennkraftmaschine mit dem reziproken Wert der Ansaugluftströmungsgröße und anschließendes Dividieren einer Konstanten durch dieses Produkt berechnet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g ekennz e ichnet, daß eine der Größen des Reziprokwertes der Ansaugluftströmungsgröße, des Produktes der Drehzahl der Brennkraftmaschine und des Reziprokwertes der Ansaugluftströmungsgröße sowie der Grundmenge mindestes obere und untere Grenzen hat.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Korrekturfaktoren durch Ablesen aus einer Tabelle bestimmt wird, die in Bezug auf die entsprechenden Temperaturwerte der Brennkraftmaschine organisierte Werte hat.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß eine Interpolation durchgeführt wird, um einen Korrekturfaktorwert entsprechend zu bestimmen, der zwischen zwei auf der Tabelle angeordneten Temperaturwerten der Brennkraftmaschine vorliegt.
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  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Korrekturfaktoren durch Berechnen nach Maßgabe eines der Temperatur der Brennkraftmaschine proportionalen Signals bestimmt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Programm zum Bestimmen mindestens eines der Anfangswerte der Korrekturfaktoren, die sich mit der Zeit ändern, und ein zweites Programm zum Ändern dieses Korrekturfaktors mit den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zu unterschiedlichen Zeitpunkten begonnen werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Beginns des zweiten Programms synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine gewählt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturfaktor um einen bestimmte! Wert mit einem konstanten Zeitintervall vergrößert oder vermindert wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturfaktor um einen Wert vergrößert oder vermindert wird, der proportional zur der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff menge oder zur AnsaugluftStrömungsgröße ist.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangswert des Korrektur-
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    faktors nach seinem einmaligen Einstellen nicht erneut eingestellt wird.
  12. 12. Verfahren zum Steuern der Kraftstoff zufuhr an eine Brennkraftmaschine unter Benutzung eines digitalen Rechners mit einem gespeicherten Programm zum Berechnen einer Grundmenge an Kraftstoff und zum Modifizieren der Grundmenge nach Maßgabe verschiedener Korrekturfaktoren in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, um eine der Brennkraftmaschine zuzuführende tatsächliche Kraftstoffmenge zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Korrekturfaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine addiert und dann die Summe mit der Grundmenge multipliziert wird, um die tatsächliche Kraftstoffmenge zu bestimmen, daß mindestens einer von oberen und unteren Grenzwerten für die Grundmenge vorgegeben wird und daß mindestens einer der oberen und unteren Grenzwerte nach Maßgabe des Typs des Kraftfahrzeuges verändert wird.
    Λ-j. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Typ des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit davon erfaßt wird, ob das Kraftfahrzeug mit einem automatischen Getriebe oder einem Schaltgetriebe ausgerüstet ist.
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DE3010583A 1979-03-19 1980-03-19 Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr, insbesondere Kraftstoffeinspritzung, an eine Brennkraftmaschine Expired DE3010583C2 (de)

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