DE3415214A1

DE3415214A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines den lastzustand einer brennkraftmaschine angebenden signals

Info

Publication number: DE3415214A1
Application number: DE19843415214
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Jundt; Werner 7140 Ludwigsburg Rosenzopf; Ulrich Ing. Steinbrenner (grad.), 7000 Stuttgart; Paul 7120 Bietigheim Valenta
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-04-21
Filing date: 1984-04-21
Publication date: 1985-10-24
Also published as: JPS60224955A; DE3415214C2

Description

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, 1934

1754/ot/mü
08.12.1983

Müller

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines den Lastzustand einer Brennkraftmaschine angebenden Signals

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs .

Bei insbesondere elektronisch gesteuerten Kraftstoffzumeßsystemen, Vergasern, Kraftstoffeinspritzanlagen u. dgl. für eine Brennkraftmaschine ist es bekannt, ein Lastsignal als Istwert mit Bezug'auf den tatsächlichen Lastzustand des Motors zu erstellen und für die Bestimmung beispielsweise eines Grundzumeßsignals (Einspritzwert) auszuwerten. Lastsignale können durch geeignete Mittel erzeugt werden, die im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine den Luftmengen- oder -massendurchsatz erfassen (Stauklappe, Hitzdrahtsensor), wobeidan üblicherweise mittels eines Zeitglieds der Quotient aus gemessenem Luftdurchsatz und Drehzahl bestimmt

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und davon ausgehend und unter Einbeziehung weiterer Korrekturwerte der aktuelle Grundeinspritzwert - bei einer Kraftstoffe inspritz anlage - erstellt wird.

Es ist ferner bekannt, einen ungleichmäßigen Lauf der Brennkraftmaschine, der sich insbesondere in bestimmten Bereichen des Drehzahl-Last-Diagramms einer Brennkraftmaschine als unerwünschtes Ruckein bemerkbar macht, dadurch zu begegnen, daß obere und untere Grenzwerte für ein jeweils nächstfolgendes Zumeßsignal gebildet und bei zu großen Änderungen dann diese Grenzwerte eingesetzt werden.

Es hat sich gezeigt, daß ein solcher ungleichmäßiger Lauf der Brennkraftmaschine aber auch schon auf das bei der Bestimmung des jeweiligen Einspritzwertes oder Zumeßsignals zugrunde gelegte Lastsignal zurückgeführt werden könnte, beispielsweise wenn dieses nicht in der Lage ist, den Einfluß von Zylinderschwankungen hinreichend auszugleichen oder einfach deshalb nicht der aktuellen Motorlast entspricht, weil asine Bildung von einer Programmlaufzeit abhängt - letzteres trifft im verstärkten Maß auf solche Kraftstoff zumeß sy sterne zu, bei denen programm ge führte Rechnersteuerungen zum Einsatz kommen. Die Bildung des Lastwertes oder dessen Errechnung erfolgt dann jeweils zu bestimmten Zeitpunkten je nach der abzuarbeitenden Programmschleife und daher allgemein asynchron zum Betrieb der Brennkraftmaschine. i-

Es besteht daher Bedarf nach einem System, welches zur Erzielung eines gleichmäßigen Laufs der Brennkraftmaschine in der Lage ist, ein Lastsignal als Funktion des Lastzustands der Brennkraftma-

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schine zur Bestimmung mindestens eines Grundzumeßwertes für Kraftstoff anzubieten, welches sicherstellt, daß nicht schon an dieser Stelle die Ursache für eine unzulässige Abweichung der aktuellen Zumeßsignale gelegt wird.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen System (Verfahren und Vorrichtung) zur Bestimmung eines aktuellen Lastzustandssignals für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs wird sichergestellt, daß auch bei kritischen Betriebs zuständen gute Ergebnisse hinsichtlich des Fahrverhaltens (Unterdrückung von Drehmomentsprüngen) und insoweit auch der Abgaszusammensetzung erzielt werden. Der Erfindung gelingt es schon bei der Bildung des Lastsignals, einen Ausgleich der Zylinderschwankungen der Brennkraftmaschine einzuführen und im übrigen die Erzeugung des Lastsignals drehzahlsynchron anzulegen, so daß bei gleichzeitiger Eliminierung von Programmlaufzeiten bei rechnergesteuerten Kraftstoffzumeßsystemen Signale erstellt werden können, die tatsächlich der aktuellen Motorlast entsprechen.

Ferner führt die Erfindung eine gewichtete Mittelung des Lastsignals (t_T *-Mittelung) ein, bei welcher ein jeweils neu gebildeter t *- L Li

Wert auf den bisher aktuellen letzten t_ *-Wert bezogen wird, entweder im Sinne einer Gleichgewichtung (Mittelung 1 : 1) oder im Sinne einer stärker rückbezogenen Mittelung, bei welchem der letzte bisher aktuelle t *-Wert mit einem höheren Faktor, bei-

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spielsweise mit Faktor 3 (Mittelung 1 : 3) einbezogen wird.

Da nicht auszuschließen ist, daß starke Anderungsgeschwindigkeiten des vom jeweils vorgesehenen Sensor erstellten Lastwerts auch auf gewollte Beschleunigungsvorgänge der Brennkraftmaschine zurückzuführen sind, wird bei solchen dynamischen Vorgängen die gewichtete Mitteilung des Lastwerts aufgehoben und der jeweils drehzahlsynchron - vorzugsweise bei jeder Zündung - erstellte Lastwert unmittelbar als neuer aktueller Wert genommen und abgespeichert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Systems möglich. Besonders vorteilhaft ist zur Erzielung eines gleichmäßigen Laufs der Brennkraftmaschine eine stärker rückwärts orientierte gewichtete Mittelung des jeweils aktuellen Lastwerts, beispielsweise auch dadurch, daß aus vorhergehenden Meßzyklen stammende Lastwerte gespeichert und, eventuell durch unterschiedliche Faktoren bewertet, in den MittelungsVorgang einbezogen werden. Hierzu können elektronische Bauelemente wie Schieberegister u.dgl. verwendet werden, bei denen im Durchschiebebetrieb ein jeweils neuester Wert gespeichert und der älteste hierbei verlorengeht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Bildung des aktuellen Last-

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werts einer Brennkraftmaschine im Zusammenhang mit einer rechnergesteuerten Realisierung der Erfindung und Fig. 2 ein Blockschaltbild als Beispiel für eine Hardware-Lösung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Ausführungsbeispiele betreffen die Erzeugung eines ge wichte ten t -Lastsignals als Funktion des Lastzustands einer Brennkraftma-L

schine und Zuordnung zu einem dieser Brennkraftmaschine den Kraftstoff über impulsweise angesteuerte E inspritz ventile zuführenden, elektrisch gesteuerten Kraftstoffzumeßsystem (Kraftstoffeinspritzanlage), sind aber auf einen solchen Anwendungsfall nicht beschränkt.

Es versteht sich ferner, daß in beiden Fällen der dargestellten Ausführungsbeispiele (programmgeführte Rechnersteuerung für ein Kraftstoffzumeßsystem) oder die hardware-mäßige Realisierungsmöglichkeit in Form eines Blockschaltbildes der Wirkungsablauf als reine Rechenfunktion im Falle des dargestellten Flußdiagramms oder als Realisierung spezieller Funktionen bezüglich des Blockschaltbildes die Erfindung adäquat beschreibt und insofern auch den erfindungsgemäßen Rahmen darstellt.

Beim Flußdiagramm der Fig. 1 wird der Beginn jeder neuen Lastsignalbildung durch den Zündungsblock 10 bestimmt, der den nachgeschalteten Block 11 dazu veranlaßt, den neuen t *-Lastwert zu

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erfassen. Hierzu kann, worauf zum besseren Verständnis sofort anhand der Darstellung der Fig. 2 eingegangen wird, als Hardware

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dem Ansaugrohr 20 einer bei 21 lediglich schematisiert dargestellten Brennkraftmaschine ein Hitzdraht geber 22 zugeordnet sein, dessen dem Lastzustand des Motors proportionale und insofern analoge Hitzdrahtspannung von einem nachgeschalteten Spannungsfrequenzwandler 23 in ein frequenzmoduliertes digitales Signal umgewandelt wird. Das frequenzmodulierte Digitalsignal wird einem nachgeschalteten Zähler 24 zugeführt, der eine Aufsummierung vornimmt und dessen Zählerinhalt drehzahlsynchron, und zwar vorzugsweise mit jeder Zündung, wie durch den Pfeil 25 angedeutet, in einem (Übernahme-)Block 26 als t *-Lastsignal ausgewertet wird.

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Die Erfassung des jeweils neuen Werts des t *-Lastsignals im

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Block 11 (Flußdiagramm der Fig. 1) wiederholt sich somit mit jeder Zündung, so daß zunächst sichergestellt wird, daß auch bei hoher und höchster Drehzahl das Lastsignal und damit die von diesem abgeleiteten Einspritzwerte der jeweils aktuellen Motorlast entsprechen. Die Abfrage im Block 12 dient der Beschleunigungserkennung; überschreitet die Änderungsgeschwindigkeit des Lastwerts bei dynamischen Vorgängen eine vorgegebene (programmierbare) Ände rungs geschwindigkeit, dann wird unter Verzicht auf eine Mittelung als neuer Lastwert der jeweils neueste Wert genommen, entsprechend weitergeleitet - Block 13 - und verarbeitet. Zur Erfassung dieser Ände rungs geschwindigkeit kann beispielsweise auch eine spitzenwert-gleichgerichtete Ände rungs geschwindigkeit der Hitzdrahtspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert einer Änderungsgeschwindigkeit verglichen werden. Der Wert des aktuellen.neuen Lastsignals zur Weiterverarbeitung ist dann der neu erfaßte Lastwert

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Ein Entscheidungsblock 14 dient dazu, das Ausmaß der gewichteten Mittelung zu bestimmen. Der Entscheidungsblock 14 entscheidet also darüber, ob gleichgewichtig im Verhältnis 1 : 1 mit dem jeweils letzten aktuellen t *-Wert gemittelt wird, oder ob die Mittelung stärker rückbezogen gewichtet wird, etwa im Verhältnis 1 : 3, wodurch dem jeweils letzten aktuellen t *-Wert ein proportional größerer Einfluß auf die Bildung des jeweils aktuellen Lastsignals eingeräumt wird. Die Entseheidungsschaltung 14 kann ihre Entscheidung davon abhängig machen, in welchen Bereichen des Drehzahl-Last-Diagramms die Brennkraftmaschine gerade arbeitet, ob also ein besonders kritischer, ruckelempfindlicher Bereich vorliegt, in welchem eine stärker rückwärts gerichtete Gewichtung zur Erzielung eines gleichmäßigen Laufs der Brennkraftmaschine angeraten ist, oder ob gleichgewichtet werden kann. Je nach Entscheidung werden nachgeschaltete Blöcke 15a oder 15b zur gleichgewichteten oder stärker zurückorientierten Gewichtung des Lastsignals geschaltet.

Alternativ und in Ausgestaltung vorliegender Erfindung kann die Mittelwertbildung auch über eine vorgegebene Anzahl von letzten Lastwerten erfolgen, dann bevorzugt unter Verwendung von Schieberegisterfunktionen, in denen die Lastwerte' in der Aufeinanderfolge gespeichert und im Durchschiebe be trieb bei Beaufschlagung mit dem jeweils neuesten Wert der älteste verlorengeht. Solche Maßnahmen sind bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Hardware-Realisierungsmöglichkeit sind aus Gründen einer besseren Über-

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sieht die einzelnen Blöcke mit den schon aus Fig. 1 bezüglich ihrer Funktionen bekannten Bezugsziffern versehen, sofern sich übereinstimmende Merkmale ergeben. Es versteht sich natürlich, daß die in Fig. 2 angegebenen Blöcke, Schaltungen und Logiken insoweit die Realisierung spezieller Funktionen darstellen.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 2 enthält, stark schematisiert, ein Zeitglied 30 zur Erzeugung der Ans teuer-Impuls dauer für die Ventile und erhält ein Drehzahlsignal von einem Drehzahlgeber 31 zugeführt, dessen Ausgangssignal im übrigen ebenfalls, beispielsweise anstelle des Zündsignals 25, gegebenenfalls geführt über eine zusätzliche Impulsformer stufe 32, zur Auslösung oder Triggerung des jeweils neuen t *-Wertes be-

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nutzt werden kann. Das Zeitglied 30 steuert, jedenfalls mittelbar, im Endeffekt die bei 33 angedeutete Ventilwicklung mindestens eines E inspritz ve ntils an, wobei in der Regel in der Signalleitung noch Korrekturstufen liegen.

Es ist eine Auswahllogik 34 vorgesehen, der an ihrem Eingang A der jeweils neue t * -Wert, an ihrem Eingang B der gleichge-

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wichtig gemittelte, aktuelle t *-Wert und am Eingang C der

mit Bezug auf zuletzt aktuelle Lastwerte stärker gewichtete aktuelle Lastwert zugeführt ist. Die Auswahllogik 34 steht unter der Steuerung der Schwellwert stufe 12, die dynamische Vorgänge wie Beschleunigen oder Abbremsen (Schubbetrieb) erfaßt und die Mittelung des Lastwerts aufhebt.

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Schließlich kann, wie durch den Block 35 gestrichelt angedeutet, noch eine Korrekturschaltung für den jeweils aktuellen Lastwert oder auch den jeweils im Block 2 6 gebildeten neuen Lastwert vorgesehen sein, die dafür sorgt, daß wegen der bei dem verwendeten System nicht idealen Linearisierung der Hitzdrahtspannung eine Korrektur des Lastwerts mit einem Korrekturfaktor FGE vorgenommen wird; im Endeffekt ergibt sich daher als Größe für die Bestimmung des Einspritzwertes das Lastsignal

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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein<

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Claims

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Patentansprüche

Iy Verfahren zur Bestimmung eines den Lastzustand einer Brennkraftmaschine angebenden Signals zur Bildung eines Kraftstoff zumeßsignals (Einspritzwert), dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Geber als Funktion des Lastzustands der Brennkraftmaschine erzeugtes Lastsignal zu jeweils drehzahlsynchronen Zeitpunkten abgefragt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehzahlsynchron, vorzugsweise zu jedem Zündzeitpunkt neu gebildete Lastsignal (t *) zum Ausgleich von Zylinderschwankungen mit dem oder einem oder mehreren vorhergehenden aktuellen Lastsignalwerten (t * . ) gemittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das

neu gebildete jeweilige Lastsignal (t * ) mit dem jeweils

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letzten, bisher aktuellen Lastsignalwert (t * } gleichgewichtig

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(im Verhältnis 1 : 1) gemittelt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das neu gebildete jeweilige Lastsignal (t * ) mit dem jeweils

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letzten, bisher aktuellen Lastsignalwert (t * ) in einem vor-

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gegebenen, den letzten aktuellen Lastwert mit einem bestimmten Faktor (n) stärker berücksichtigenden Ausmaß (Mittelung 1 : n, vorzugsweise 1 : 3) gemittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Lastzustand der Brennkraftmaschine proportionale Hitzdrahtspannung in ein frequenzmoduliertes digitales Signal umgewandelt, in einem Zähler aufsummiert und bei jeder Zündung als neuer t *-Wert erfaßt und ausgewertet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Änderungsgeschwindigkeit des jeweils neu gebildeten Lastsignals dieses ohne Mittelung für die Bestimmung des jeweiligen Kraftstoffzunießsignals ausgewertet wird.
7. Vorrichtung zur Bestimmung eines den Lastzustand einer Brennkraftmaschine angebenden Signals zur Bildung eines Kraftstoffzumeßsignals (Einspritzwert), dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Geber (22) erzeugtes Lastsignal zu drehzahlsynchronen Zeitpunkten erfaßt und zur Bildung eines Kraftstoffzumeß-Grundsignals ausgewertet wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittelwertbildner (15a, 15b) vorgesehen sind, die mit unterschiedlicher

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Gewichtung den jeweils neu gebildeten Lastwert (t * ) mit dem zuletzt aktuellen Wert unter einem oder mehreren vorhergehenden Lastwerten mitteln und einer Auswahllogikschaltung (34) zuführen, der über eine dynamische Vorgänge mit vorgegebener Änderungsgeschwindigkeit des Lastwerts erfassenden Schwellwertschaltung (12) der jeweils neu gebildete Lastwert auch zur unmittelbaren Weiterleitung zugeführt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Lastzustand der Brennkraftmaschine als proportionale Hitzdrahtspannung durch Erfassung des Saugrohrluftmengen- oder -massendurchsatzes abbildender Geber (22) mit nachgeschaltetem Spannungsfrequenzumsetzer (23) sowie die eingehenden Impulse des Spannungsfrequenzumwandlers auf summierender Zähler (24) vorgesehen ist, dessen Zählerstand, getriggert von jedem Zündimpuls, einer Übernahme schaltung (26) zugeführt ist, an welcher sich der neue Lastwert (t *) ergibt.