DE3248745A1 - Regelsystem fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Regelsystem fuer eine brennkraftmaschine

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DE3248745A1 DE19823248745 DE3248745A DE3248745A1 DE 3248745 A1 DE3248745 A1 DE 3248745A1 DE 19823248745 DE19823248745 DE 19823248745 DE 3248745 A DE3248745 A DE 3248745A DE 3248745 A1 DE3248745 A1 DE 3248745A1
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Description

R. 18293
17.12.1982"Mü/Pi
ROBERT BOSCH GM3H, 7OOO STUTTGART 1
Regelsystem für eine Brennkraftmaschine Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Regelsystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist aus der DE-OS 2k 57 ^3β ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches abhängig von Laufruhe- und Lambda-Werten. Dabei wird für Lambda *> 1 eine Laufruhenregelung' vorgenommen, während bei Lambda im Bereich von Eins eine Lambda = Eins-Regelung stattfindet. Diese Vorveröffentlichung lehrt somit zwei getrennte Regelsysteme bei unterschiedlichen Betriebszuständen.
Aus dem VW-Forschungsbericht FAT 7809 V/5 1978, Seite 1 bis 17 ist ein Beispiel für ein aus der Sicht von 1978 zukünftiges Motor steuersystem mit Teilregelkreisen bekannt geworden, bei dem ein Brennstoffregler ein bestimmtes Soll-Gemisch einregelt und der Lambda-Sollwert mit dem Ausgangssignal eines Laufruhesensors korrigiert wird. Dem Laufunruhesignal kommt demnach bei diesem bekannten Gegenstand eine Korrekturfunktion zu.
Es hat sich gezeigt, daß mit den beiden bekannten Systemen noch keine alle Eventualitäten berücksichtigende Gemischbildung möglich ist. So korrigiert zwar eine Lambda-Regelung mit Hilfe einer Lambda-Sonde Streuungen des Gemische aufgrund von Fertigungstoleranzen, Umwelteinflüssen, Kraftstoffsorte usw., doch kann der unterschiedliche Lambda-Bedarf der einzelnen Motoren, der von Alterung, Zustand der Zündanlage usw. abhängt, nicht in ausreichender Weise berücksichtigt werde-n. Demgegenüber korrigiert eine Laufruheregelung in Alleinstellung diese Einflüsse, sie ist jedoch im dynamischen Fahrbetrieb zu langsam, um ein befriedigendes Regelverhalten zu erzeugen. : ; ; -:
Vorteile der Erfindung .
Durch die Kombination der schnellen Regelung mit Hilfe der Lambda-Sonde und einer Laufruheregelung können vorteilhafte Einzelpunkte bei verschiedenen Regelkonzepten miteinander kombiniert werden, so:, daß sich insgesamt eine optimale Motorsteuerung bzw. Motorregelung ergibt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Erwähnt sei der vorteilhafte Einsatz des erfindungsgemäßen Regelsystems auch in Verbindung mit Diesel-Brennkraftmaschinen, bei denen anstelle gemessener Lambda-Werte die Zylindergesamtfüllung aus Kraftstoff, Frischluft und Abgas tritt.
BAD ORIGINAL
-ν-*- 18293
Zeichnung
Sin Ausführungsbeispiel der Erfindung i.st in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Figur 1 ein grobes Blockschaltbild mit den wesentlichsten Komponenten der Erfindung in Verbindung mit Laufruheregelung und Λ- bzw. Zylindergesamtfüllungsregelung, Figur 2 ein Flußdiagramm zur rechnergesteuerten Realisierung des Gegenstandes von Figur 1 bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, und Figur 3 ein Blockschaltbild zur Laufruhe- und Abgasrückführungsregelung*
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt in grober Übersicht die wichtigsten Komponenten der erfindungsgemäßen Regelsystems bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung. Mit 10 ist die Brennkraftmaschine selbst bezeichnet, mit 11 ein Luftansaugrohr und mit 12 eine Abgasleitung. Im Ansaugrohrj 11 liegen hintereinander ein Luftmengensensor 13, eine Prosseiklappe \\ sowie ein Einspritzventil 15 als Kraftstoffzumeßeinrich- Γ~* tung. Die Drosselklappe 1 h steht mit einem Fahrpedal 16 in Verbindung. Als weitere Sensoren sind ein Drehzahlsensor 17 sowie eine in der Abgasleitung 12 angeordneter Lambda-Sonde 18 vorgesehen.
Der elektrische Teil des Regelsystem umfaßt ein Kennfeld 20 für Lambda-Soll-Werte und ein Lacibda-Regler 21, dem neben einem Lambda-Sollwert auch das Ausgangssignal der Lambda-Sonde 18 zuführbar ist. Eingangsgrößen des Kennfeldes 20 sind ein Drehzahlsignal vom Drehzahlsensor IT ■
sowie ein Luftmengensignal vom Luftmengensensor 13 und weitere Größen wie Drosselklappenstellung, Motortemperatur, Ansauglufttemperatur usw. Außerdem erhält es als Eingangswert das Ausgangssignal·eines Laufruhereglers 23, dem wiederum Signale, bezüglich Laufruhesoll- und Laufruhe-Istwert zugeführt werden. Die Laufruhe-Sollwerte entstammen einem Sollwertgeber 2k abhängig von Luftdurchsatz im Ansaugrohr, Drehzahl und weitere Betriebsparametern, während die Laufruhe-Istwerte aus dem Drehzahlsignal des Drehzahlsensors 17 abgeleitet werden (Block 25).
Entsprechend der Erfindung wird ein Lambda-Sollwert abhängig von Last-, Drehzahl-, Laufruhe- und weiteren Betriebsparameterweirten gebildet, wobei diese Lambda-.SO.ilwerte bereits das Ergebnis eines Laufruheregelvorganges sind. Dieser Lambda-Sollwert opie-ntiert sich demnach außer an Last- und Drehzahlwerten auca an einer bestimmten Laufruhe bzw. Laufunruhe, was gerade im Magerlaufbetrieb, d.h. bei hohen Lambda-Werten von . z..B,,-;J ,h , beachtliche Vorteile bietet. Niedriger Kraftstoffverbrauch -bei gleichzeitig noch zufriedenstellendem Fahrνerhalten lassen sich auf diese Weise ideal kombinieren. Der ermittelte Lambda-Sollwert wird schließlich noch einer Regelung unterzogen.
Figur 2 erläutert in Form eines Flußdiagramms die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Regelbetriebs. 3ine Abfrageeinheit 30 stellt fest, ob ein quasistationärer Betrieb vorliegt. Bei Lastwechseln z.B. ist das Wirken einer Laufruheregelung nicht sinnvoll aufgrund der dann möglichen Fehlinterpretationen von Sensorsignalen. Liegt quasistationärer Betrieb vor, dann erreicht man über zwei getrennte Zweige sowohl eine Laufruheregelung,
als auch eine Lambda-Regelung. Für die Laufruheregelung wird in einer Abfrageeinheit 31 festgestellt, ob ein Laufruhewert über oder unter einem bestimmten Schwellwert liegt. Bei Nichtübereinstimmung von Laufruhesoll- und Istwert wird ein Δ Lambda-Sollwert abhängig von der Laufruhensignalabweichung gebildet (Block 32) und mit diesem Wert die Daten einer Korrekturtabelle 33 korrigiert. Bei übereinstimmenden Laufruhesoll- und Istwert wird ein gleichbleibender Lambda-Sollkorrekturwert aus der Tabelle 33 ausgelesen.
In- einem nachfolgenden Kennfeld 35, das dem Kennfeld 20 beim Gegenstand von Figur 1 entspricht, werden drehzahl-, last- und korrekturwertabhängig ein Lambda-Sollwert ausgelesen, der einem nachfolgenden Lambda-Regler als Sollwert dient. Dieser Lambdaregler entspricht Block 21 von Figur 1 und umfaßt zusätzlich noch die Abfrageeinheit 37 sowie eine Einheit 38 zum Bilden eines Korrekturfaktors F λ. = !/list/ /!soll.
Dem Lambda-Bjegler 36 schließt sich ein Korrekturglied
an, in dem zj.B. noch die Brennkraftmaschinentemperatur berücksichtigt werden kann und schließlich gelangt das Zumeßsignal jvom Lambda-Regler 36 zu einer Treiberstufe 39 für wenigstens ein Einspritzventil 15·
In Figur 1 ist noch eine Leitung 29 vom Laufruheregier 23 zur Korrekturstufe 23 gezeichnet. Sie verdeutlicht die Möglichkeit, das Ausgangssignal des Laufruheregiers nicht nur in Verbindung mit dem Lambda-Sollsignal zu verarbeiten, sondern damit das Kraft stoffsumeßsignal unmit-
182
telbar zu beeinflussen. Dies kann je nach Brennkraftaaschinentyp und Art der Einzelkomponenten beim Regelsystem, sinnvoll sein.
Während sich das obengenannte 3eispiel auf eine Brennkraftmaschine mit Fremzündung bezieht, ist die Erfindung grundsätzlich auch bei einer Diesel-Brennkraftmaschine anwendbar. Dann steht für den obengenannten Lambda-Regler die Regelung der Zylindergesamt füllung, d.h. die Sinzelkomponenten, Kraftstoffmenge, Frischluft- und Abgasanteil. Dabei wird in der Regel das Verhältnis von Frischluft zu Abgasanteil mittels einer Mischklappe i+5 geregelt, die alternierend entweder einea Abgasrückführungskanal Ii δ oder den Durchlaß im Luf tafts^ugr. ohr freigibt. Bei vorgegebener Kraft stoff menge kajin, dann über die Mischklappe U5 der Frischluftanteil und somit insgesamt gesehen das Lambda eingestellt. v*i?4tn...- .Wesentlieh ist auch hier, daß eine Lauf?ufee;riigfXung: Grundwerte liefert , die dann mittels innerer Regelkreise exakt eingehalten werden. . ' ■:-.--■- :
In ähnlicher Weise wie bei der Lambda-Regelung oder der Regelung auf Zylindergesamtfüllung läßt sich die der Laufruhe auch zur Korrektur der Regelung einer Abgasrückführung verwenden. Bei Fahrzeugen, die auf Lambda = Eins geregelt werden (mit 3-Wege-Kataly3at;or ) kann die Abgasrückführung zur Verbrauchsminderung eingesetzt werden·, zum ersten, weil Drosselverluste vermindert werden, zum zweiten, weil aufgrund der durch die Abgasrückführung verringerten Rohemission von NOx die übrige Steuerung des Motors verbrauchsgünstiger ausgelegt werden kann, z.3. bezüglich der Zündverstellung. Die Abgasrückführung hat jedoch den
J 32
Nachteil, daß das Fahrverhalten bei zu großer Abgasrückführrate sich verschlechtert. Dies kann durch die Laufruheregelung kompensiert werden.
Aus den 3etriebsparametern ies Motors, vie Drehzahl, Luftdurchsatz im Ansaugrohr, Temperatur usw. wird ein Sollwert einer Ventilstellung für das zurückgeführte Abgas vorgegeben. Die Stellung des Ventils, die die Menge des zurückgeführten Abgases bestimmt oder die Menge als solche werden gemessen. In einem Regelkreis wird diese Stellung eingeregelt, so daß Soll- und Istwert zumindest in gewissen Grenzen übereinstimmen, oder jedoch der Istwert um den. Sollwert pendelt. Die für das Fahrverhalten erträgliche Abgasrückführrate kann bei einigen Exemplaren einer Fahrzeugserie bei üblicher Auslegung oder aber durch Alterungseffekte im Laufe der Zeit überschritten werden. Dies läßt sich über die Laufruhe erfassen. Weicht das Laufruhesignal von einem Grenzwert der Laufruhe ab, der von Last, Drehzahl und weiteren Betriebsparametern abhängen kann, dann wird der Sollwert der'Stellung des Abgasrückführventils entsprechend korrigiert.
Figur 3 zeigt ein Beispiel einer derart kombinierten Abgasrückführungs- und Laufruheregelung im Blockschaltbild. Dabei-sind mit dem Gegenstand von Figur 1 übereinstimmende Elemente und Blöcke auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Mit 50 ist las Abgasrückführungsventil bezeichnen, dar seine Ansteuerung vom Abgasrückführungsregler erhält. Der Istwert der Abgasrückführung wird beim speziellen Beispiel über die Stellung das Ventils 50 bestimmt, in einem Block 52 signalmäßig aufbereitet und dem Regler 51 zur Verfügung gestellt. 3in Block 53 stellt
den Sollwertgeber für die Abgasrückführung 3ar. Seine Eingangsgrößen sind Drehzahl-, Last- sowie Temperaturwerte. Außerdem ermöglicht ein getrennter Eingang 5h die Änderung des Abgasrückführungssollwertes abhängig vom Ausgangssignal des Laufruheregiers 23.
Das in Figur 3 dargestellte Blockschaltbild verdeutlicht die Kombination von Laufruhe- und Abgasrückführungsregelung, wobei der Laufruhenregeiung die Regelung des Abgases unterlagert ist. Die einzelnen Blöcke bezüglich der Signalverarbeitung entsprechen weitestgehend denjenigen von Figur 1. Sie gehören auch größtenteils zum Stand der Technik, so daß es sich an dieser Stelle erübrigt, die Einzelelemente und Einzelblöcke näher zu erläutern.
+ und weitere Betriebstaraftieter
- Leerseite BAD ORIGINAL

Claims (7)

R. 18293 17. 12. 1982 Mii/Pi ROBERT 30SCH GMBH, TOOO STUTTGART 1 Ansprüche
1./Regelsystem für eine Brennkraftmaschine mit Einrichtungen zur Kraftstoffzumessung bzw. zur Bestimmung der Zylindergesamtfüllung sowie einer Laufruhe-Regelung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laufruhe-Regler (23) eine Regelung bezüglich Lambda oder der Zylindergesamtfüllung (21) zugeordnet ist.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von wenigstens einem Signal bezüglich Drehzahl, Last- und weiteren Betriebsparametern wie der Temperatur sowie abhängig von der Soll-Istwertabweichung der Laufruhe ein Lambda-Sollwert ermittelt wird.
3. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufruhe-Regelung ein TL -Kennfeld, abhängig von Drehzahl, Last und u.U. weiteren Betriebsparametern (20) im Sinne eines lernenden Kennfeldes beeinflußt.'
k. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Laufruheregelung und Lambda-Regelung lediglich in quasistationärem Betrieb vorgesehen sind.
5. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Laufruheregelung betriebskenngroßenabhängig gewählt ist.
6. Regelsystem nacpi Anspruch 1 für ein.e Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laufruhe-Regler (23) ein Regler für das Frischluftzu Abgasverhältnis (steuerbar mittels einer Mischklappe U5) zugeordnet ist.
7. Regelsystem nach dem Oberbe,|;rift 4«s Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laufruh*refler (23) ein Regler für die Abgasrückführung auf«ordnet ist.
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