DE3636810C2 - - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritz
regelsystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ge
nannten Art.
Ein solches, aus der EP-PS 00 26 643 bekanntes
Kraftstoffeinspritzregelsystem weist eine Einrichtung zur
Berechnung eines Differenzwertes zwischen einer Gleichge
wichtsmenge von im Einlaßsystem haftenden Kraftstoff und
einer tatsächlichen Menge des im Einlaßsystem haftenden
Kraftstoffs auf. Dieser Differenzwert wird durch eine
Einlaßflächenzeitkonstante dividiert, um eine
Übertragungsgeschwindigkeit des haftenden Kraftstoffs zu
erhalten. Die Einlaßflächenzeitkonstante stellt dabei
einen Zeitraum dar, der am Einlaßsystem zur Verdampfung
von flüssigem Kraftstoff oder zur Verflüssigung von ver
dampftem Kraftstoff erforderlich ist. Die
Übertragungsgeschwindigkeit stellt das Volumen des ver
dampften oder verflüssigten Kraftstoffs einer Zeiteinheit
dar. Unter Berücksichtigung des Differenzwertes und einer
Standardeinspritzmenge wird eine korrigierte Einspritz
menge berechnet. Ein jeweils neuer Wert der Menge des im
Einlaßsystem haftenden Kraftstoffs wird in vorbestimmten
Zeitabständen neu berechnet.
Aus der EP-OS 01 52 019 ist ein Verfahren zur Steuerung
der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine
bekannt, bei dem sowohl die im Einlaßsystem haftende als
auch die umherströmende Kraftstoffmenge berechnet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Kraftstoffeinspritzregelsystem für eine Brennkraftma
schine so zu verbessern, daß optimale
Kraftstoffeinspritzmengen insbesondere bei
Übergangsbetriebszuständen der Maschine zugeführt werden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung wird die Übergangskor
rekturgröße in zeitlicher Beziehung zur Motordrehzahl
bzw. den Umdrehungen der Kurbelwelle der Maschine be
rechnet, wobei eine Korrekturgeschwindigkeit nach Maßgabe
des Betriebszustandes der Maschine bestimmt wird, die bei
der Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge neben der
Standardkraftstoffeinspritzmenge und der Übergangskorrek
turgröße ebenfalls berücksichtigt wird. Dadurch kann ins
besondere bei Übergangsbetriebszuständen der Maschine,
wie einer Verzögerung der Maschine bis zu ihrem Leerlauf
zustand oder aber einer Beschleunigung der Maschine die
Kraftstoffeinspritzmenge noch optimaler bestimmt werden,
da auch die Zeitdauer berücksichtigt wird, innerhalb der
die Korrekturgröße auf die Berechnung der Kraftstoffein
spritzmenge einwirkt.
So wird z. B. eine zuvor ermittelte Korrekturgröße mit der
augenblicklich erfaßen Korrekturgeschwindigkeit multi
pliziert, um eine endgültige Korrekturgröße zu erhalten,
die gegenüber der zuvor bestimmten Korrekturgröße immer
dann vermindert ist, wenn z. B. ein Verzögerungszustand
der Brennkraftmaschine festgestellt wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläu
tert. Es zeigt
Fig. 1 eine Blockdarstellung, die den grundsätzlichen
Aufbau einer ersten Ausführungsform einer
Kraftstoffeinspritzregelung gemäß der Erfindung
zeigt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung, teilweise im
Schnitt einer Ausführungsform des bei einer
Brennkraftmaschine eingesetzten Kraftstoffein
spritzsystems;
Fig. 3 und 4 Flußdiagramme einer Hauptroutine einer
Kraftstoffeinspritzregelung der ersten Ausfüh
rungsform;
Fig. 5 ein Flußdiagramm einer Subroutine zur Hauptroutine
nach den Fig. 3 und 4, die Berechnung einer
Gleichgewichtsmenge zeigend;
Fig. 6 ein Flußdiagramm einer weiteren Subroutine zur
Hauptroutine nach den Fig. 3 und 4, die
Berechnung eines Annäherungskoeffizienten
zeigend;
Fig. 7 ein Flußdiagramm einer weiteren Subroutine zur
Hauptroutine nach den Fig. 3 und 4, die Be
rechnung einer Korrekturtaste für eine Kraft
stoffkürzungsmenge zeigend;
Fig. 8 eine graphische Darstellung eines Beispiels
einer Tafel, die eine Gleichgewichtsmenge M0 von
Kraftstoff zeigt, der in einem Einlaßsystem bei
gleichförmigem Betriebszustand der Maschine
enthalten ist, in Verbindung mit Fig. 5;
Fig. 9 und 10 graphische Darstellungen von Beispielen
von Tafeln, die Annäherungskoeffizienten in Ver
bindung mit Fig. 6 liefern;
Fig. 11 eine graphische Darstellung von Kurvenverläufen
mehrerer Signale während Übergangsbetriebszu
ständen der Maschine in Verbindung mit einer an
deren Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritz
regelung;
Fig. 12 ein Flußdiagramm ähnlich Fig. 7, jedoch zur Aus
führung einer weiteren Kraftstoffeinspritzre
gelung und
Fig. 13 und 14 graphische Darstellungen von Tabellen, die
die Korrekturrate in Verbindung mit Fig. 12
liefern.
Ein Kraftstoffeinspritzregelsystem enthält erste bis
achte Einrichtungen a bis h, die in Fig. 1 dargestellt
sind. Die erste Einrichtung a ist dazu vorgesehen, den
Betriebszustand einer Brennkraftmaschine zu ermitteln.
Die zweite Einrichtung b ist dazu vorgesehen, eine
Standardeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Ma
schinenbetriebszustand zu berechnen. Die dritte Einrich
tung c dient dazu, eine Gleichgewichtsmenge von im Ein
laßsystem der Maschine in einem konstanten Betriebszu
stand der Maschine anhaftenden und umherströmenden Kraft
stoff in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand
zu berechnen. Die vierte Einrichtung d ist dazu vorgese
hen, einen Differenzwert zwischen der vorgenannten
Gleichgewichtsmenge anhaftenden und umherströmenden
Kraftstoffs, berechnet durch die dritte Einrichtung und
einer vorbestimmten Variablen einer Menge im Einlaßsystem
zu einem vorbestimmten Zeitpunkt anhaftenden und umher
fließenden Kraftstoffs zu berechnen. Die fünfte Einrich
tung e ist dazu vorgesehen, eine Übergangskorrekturgröße
in Übereinstimmung mit dem Differenzwert, der von der
vierten Einrichtung errechnet worden ist, und einem Kor
rekturkoeffizienten, der zuvor in Übereinstimmung mit dem
Maschinenbetriebszustand eingestellt worden ist, zu be
rechnen. Die sechste Einrichtung f dient dazu, die vor
hergesagte Variable des anhaftenden und umherströmenden
Kraftstoffs in Übereinstimmung mit der von der fünften
Einrichtung errechneten Übergangskorrekturgröße und der
vorgenannten Variablen des anhaftenden und umherströmen
den Kraftstoffs neu zu berechnen. Die siebente Einrich
tung g dient dazu, eine Kraftstoffeinspritzmenge in Über
einstimmung mit der von der zweiten Einrichtung berechne
ten Standardeinspritzmenge und der von der fünften Ein
richtung berechneten Übergangskorrekturgröße zu berechnen
und ein Einspritzsignal abzugeben, das repräsentativ für
die Kraftstoffeinspritzmenge ist. Schließlich dient die
achte Einrichtung h dazu, Kraftstoff der Maschine in
Übereinstimmung mit dem Einspritzsignal von der siebenten
Einrichtung zuzuführen.
Dementsprechend kann speziell aufgrund der fünften Ein
richtung zur Berechnung der Übergangskorrekturgröße diese
genau in Korrelation mit dem Maschinenbetriebszustand
während einer Übergangszeit des Betriebszustandes erhal
ten werden, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge während
der Übergangszeit in Übereinstimmung mit der Übergangs
korrekturgröße genau korrigiert werden kann. Dies verbes
sert in erheblichem Umfang die Regelgenauigkeit des
Luft/Kraftstoffverhältnisses des
Luft/Kraftstoffgemisches, das der Maschine zugeführt
wird, wodurch eine Verbesserung im Fahrverhalten, eine
Verringerung schädlicher Abgasemission, eine Steigerung
in der Ausgangsleistung und eine Verbesserung des Kraft
stoffverbrauchs erzielt werden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Kraftstoffein
spritzregelsystems, das als ein elektronisch geregeltes
Kraftstoffeinspritzsystem ausgebildet und in einer
fremdgezündeten Brennkraftmaschine 102 eingesetzt ist, wobei
die Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zentral
von einer Regelschaltung 101 ausgeführt wird, die aus
einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem RAM, einem ROM
und einer I/O-Einrichtung und dgl. besteht.
Die Maschine 102 ist, wie gewöhnlich, mit einem Ein
laßsystem versehen, enthaltend eine Einlaßleitung 3 und
einen Einlaßkanal (nicht bezeichnet), durch den Einlaß
luft in die Maschine 102 zusammen mit Kraftstoff einge
saugt wird, der von einem elektromagnetisch betätigten
Kraftstoffeinspritzventil 107 eingespritzt wird. Die
Maschine 102 ist weiterhin mit einem Abgassystem ver
sehen, enthaltend eine Abgasleitung 104, in der ein
Sauerstoffsensor 113 angeordnet ist, der die Sauerstoff
konzentration im Abgas mißt. Drosselklappengehäuse 105
steht mit der Einlaßleitung 103 in Verbindung und trägt
im Inneren eine Drosselklappe 106. Ein Leerlaufdrossel
ventil 108 ist dazu vorgesehen, die für den Leerlauf
benötigte Luftmenge zu regeln. Ein Warmwassermantel 9
ist benachbart der Bodenwand der Einlaßleitung 104 aus
gebildet, um die Einlaßluft, die durch die Einlaßlei
tung 103 strömt, zu erwärmen. Das obenerwähnte Kraft
stoffeinspritzventil 107 wird von einem Kraftstoffzu
führsystem (nicht dargestellt) mit Kraftstoff versorgt,
dessen Druck auf eine Konstante geregelt ist, damit die
durch das Einspritzventil eingespritzte Kraftstoffmenge
proportional dem Öffnungszeitverhältnis des Betriebs
signals von der Regelschaltung 101 ist, so daß das Luft/
Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs, das
der Maschine 102 zugeführt wird, durch Steigerungs- und
Verminderungsregelung der Kraftstoffeinspritzmenge
vom Kraftstoffeinspritzventil 107 unter Regelung durch
die Regelschaltung 101 geregelt wird.
Ein Drosselstellungssensor 110 ist dazu vorgesehen,
die Stellung oder den Öffnungsgrad der Drosselklappe 106
zu ermitteln. Ein Luftströmungssensor 111 ist dazu vor
gesehen, die Menge der in die Maschine 102 einzuleitenden
Einlaßluft zu ermitteln. Ein Maschinendrehzahlsensor 112
dient dazu, die Drehstellung und die Drehgeschwindigkeit
einer Maschinenkurbelwelle (nicht dargestellt) aus der
Drehung einer Nockenwelle zu ermitteln. Ein Kühlmittel
temperatursensor 115 ist dazu vorgesehen, die Temperatur
von Maschinenkühlmittel oder Kühlwasser zu ermitteln.
Ein Neutralschalter 115 ist dazu vorgesehen, die Neu
tralstellung eines Getriebes (nicht dargestellt) zu er
mitteln. Außerdem ist ein Kupplungsschalter 116 vorge
sehen, der den Eingriffszustand einer Kupplung (nicht
dargestellt) ermittelt. Es versteht sich, daß die Regel
schaltung 101 dazu eingerichtet ist, die Kraftstoffein
spritzmenge, die von dem Kraftstoffeinspritzventil 107
einzuspritzen ist, und dementsprechend das Luft/Kraft
stoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs, das der Ma
schine 102 zugeführt wird, zu berechnen und zu steuern.
Mit dieser Anordnung wird die Kraftstoffeinspritz
mengenregelung wie folgt ausgeführt: Eine Standardkraft
stoffeinspritzmenge Tp zur Erzielung eines vorbestimmten
Luft/Kraftstoffverhältnisses wird festgelgt, indem bei
spielsweise ein Tabellennachschlag ausgeführt wird, wo
bei die Tabelle das Verhältnis zwischen der Einlaßluft
menge und der Maschinendrehzahl enthält, wie mit dem
Luftströmungssensor 111 und dem Maschinendrehzahlsensor
112 ermittelt. Sodann wird die herrschende Kraftstoff
einspritzmenge (das Betriebssignal) TI berechnet, indem
die Standardeinspritzmenge Tp mit einem Luft/Kraftstoff
verhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten α und
einem weiteren Korrekturkoeffizienten COEF multipli
ziert und weiterhin zu dem so erhaltenen Produkt eine
Korrekturgröße Ts hinzuaddiert wird, die einer Kompen
sationsgröße einer nicht Ansprechzeit des Kraftstoff
einspritzventils 107 entspricht, die auf den Spannungs
pegel einer Batterie bezogen ist (d. h. TI = Tp · α+Ts).
Das so berechnete Betriebssignal TI wird dem Kraft
stoffeinspritzventil 107 zugeführt. Die Größe COEF ist
eine Gesamtgröße von Korrekturkoeffizienten, die entsprechend
den Maschinenbetriebsbedingungen, beispielsweise
Maschinenstart, Maschinenwarmlauf, Maschinenleerlauf
und dgl. vorgesehen sind.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Korrektur entsprechend
dem Übergangs-Maschinenbetriebszustand (Übergangszeit)
im Verlaufe der Festlegung der Kraftstoffeinspritzmenge
TI ausgeführt. Der Inhalt einer solchen
Regelung wird nun unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm
nach den Fig. 3 bis 7 erläutert, in welchem die Flußdiagramme
nach den Fig. 3 und 4 eine Hauptroutine
für die Kraftstoffeinspritzregelung enthalten, während
die Flußdiagramme nach den Fig. 5 bis 7 Subroutinen
zur Bestimmung von Korrekturwerten und dgl., die bei
der Ausführung der Hauptroutine verwendet werden, darstellen.
Bei dieser Regelung, die in Fig. 3 gezeigt ist,
wird zunächst die Standardeinspritzmenge Tp in einem
Schritt P301 festgelegt, indem das Verhältnis der Einlaßluftmenge
Qa zur Maschinendrehzahl N (als Parameter)
mit einer vorbestimmten Konstante K multipliziert wird.
Anschließend wird eine Gleichgewichts- (Zustands-)
Menge M0 von Kraftstoff, der im Einlaßsystem enthalten
ist (entsprechend dem im Einlaßsystem anhaftenden und
herumströmenden Kraftstoff) im gleichförmigen Betriebszustand
der Maschine in einem Schritt 302 berechnet.
Die Gleichgewichtsmenge M0 dient bei der obenbeschriebenen
Korrektur als Basis. In diesem Fall ist die Gleichgewichtsmenge
M0 aus den Speichertabellen zu ermitteln
die zuvor für einen Temperaturbereich Tw0 bis Tw4 erstellt
worden ist, um Gleichgewichtsmengen M00 bis M04
zu ergeben, deren Parameter die Standardeinspritzmenge
Tp und die Maschinendrehzahl N sind. Mit anderen Worten,
die Tabelle für die Ermittlung von M0n bei jeder vorbestimmten
Kühlmitteltemperatur der in Fig. 8 dargestellten
Charakteristika werden in dem Speicher der
Regelschaltung 101 gespeichert, wobei die Gleichgewichtsmenge
M0 in der Weise festgelegt wird, daß Daten
aus der obenerwähnten Tabelle ausgelesen werden, deren
Parameter die herrschende Kühlmitteltemperatur Tw, Tp
und N sind, und indem man eine Interpolationsberechnung
macht, wie in dem Flußdiagramm nach Fig. 5 gezeigt.
Spezieller gesagt, werden fünf Tabellen zur Ermittlung
der entsprechenden Werte M00 bis M04 vorbereitet. Die
Werte M00-M04, deren Parameter Tp und N sind, werden
jeweils für Temperaturen Tw0-Tw4 (Tw0 ≦λτ Tw4) innerhalb
eines Temperaturbereiches vorbestimmt, der von dem
Maschinenkühlmittel wirklich überstrichen wird, wobei
jede Dateninformation aus den Tabellen ausgelesen wird,
entsprechend den oberen und unteren Standardtemperaturen,
die als die Grenzen der Temperaturbereiche dienen, innerhalb
deren eine wirkliche Kühlmitteltemperatur liegt,
und es wird eine lineare Näherungsinterpolationsberechnung
ausgeführt, wobei die Differenz zwischen der
herrschenden Temperatur Tw und der Standardtemperatur
verwendet wird, um schließlich M0 festzulegen.
Anschließend wird eine Berechnung ausgeführt, um
einen (Annäherungs-)Korrekturkoeffizienten DK zu erhalten,
der für eine Geschwindigkeit steht, mit der
die vorhergesagte Variable M des im Einlaßsystem zum
vorhandenen Zeitpunkt anhaftenden und umherströmenden
Kraftstoffs sich der Größe M0, wie oben festgelegt, annähert,
bezogen auf einen Einheitszyklus (beispielsweise
jede Umdrehung der Maschinenkurbelwelle) in einem
Schritt 303. Dies wird wie folgt ausgeführt: DKTw wird
gegeben, indem man Daten aus einer zuvor gebildeten Tabelle
ausliest, wie in Fig. 9 gezeigt, entsprechend der
Kühlmitteltemperatur Tw und dem Koeffizienten DK, der
einer Kraftstoffkürzungsmenge pro Einheitszyklus entspricht
und in der vorangehenden Verarbeitung bestimmt
worden ist, und anschließend wird DKN gegeben, indem
man Daten aus einer Tabelle ausliest, die wie in Fig. 10
gebildet ist, in Übereinstimmung mit N und Tp, wobei DKTw
und DKN miteinander multipliziert werden, um DK zu
erhalten, wie in dem Flußdiagramm von Fig. 6 gezeigt.
Weiterhin wird in einem Schritt 304 eine Kraftstoffkürzungsmenge
(entsprechend der Übergangskorrekturgröße)
DM durch Berechnung ermittelt, wobei die Differenz
zwischen M0 und der vorhergesagten Variablen M
mit dem Koeffizienten DK multipliziert wird. Die vorhergesagte
Variable zu diesem Zeitpunkt entspricht jener
der vorangehenden Verarbeitung, die in dem in
Fig. 4 gezeigten Ablauf erhalten worden ist. Dementsprechend
wird die Kraftstoffkürzungsmenge zum gegenwärtigen
Zeitpunkt relativ zur Gleichgewichtsmenge im
Einlaßsystem haftenden und herumströmenden Kraftstoffs
gegeben, indem DM von M0 abgezogen wird, so daß die
Kraftstoffkürzungsmenge pro Einheitszyklus festgelegt
wird, indem man die obenerwähnte Kraftstoffkürzungsmenge
mit dem (Annäherungs-)Korrekturkoeffizienten DK
multipliziert. Es versteht sich, daß die Fehlmenge DM
negativ sein kann, aufgrund eines Verzögerungszustandes,
so daß in diesem Falle DM eine Überschußmenge darstellt.
Nachdem die Kraftstoffkürzungs- bzw. Fehlmenge DM
pro Einheitszyklus auf diese Weise bestimmt worden ist,
wird eine Korrekturrate oder Korrekturgeschwindigkeit KGI in Übereinstimmung mit dem
Maschinenbetriebszustand zu diesem Zeitpunkt berechnet.
Die Korrekturrate KGI wird mit dem obenerwähnten DM
multipliziert, so daß man eine Korrekturgröße KFM zur
Korrektur der Standardeinspritzmenge erhält, wie in
den Schritten 305 und 306 des Flußdiagramms nach Fig. 3
dargestellt. In diesem Falle ist KGI ein Wert, der in
Übereinstimmung mit dem Übergangsmaschinenbetrieb variabel
ist, der beispielsweise vorliegt, wenn von einem
gleichförmigen Zustand auf einen Beschleunigungszustand,
einen Verzögerungszustand oder Leerlaufzustand übergegangen
wird. Wie im einzelnen Fig. 7 zeigt, wird eine
Entscheidung getroffen, ob man sich während eines Leerlaufzustandes
befindet, oder nicht, was durch ein Signal
vom Drosselstellungssensor 110 (in Fig. 2) und dgl.
angezeigt wird. Wenn kein Leerlaufzustand vorliegt,
dann wird eine Entscheidung getroffen, ob man sich im
Verzögerungs- oder in einem anderen Zustand befindet, beispielsweise
im Beschleunigungs- oder Gleichförmigkeitszustand,
was entsprechend einem Vergleich zwischen
der Kraftstoffehlmenge DM und dem Standardwert LH ausgeführt
wird. DM steigt während einer Beschleunigung
und fällt während einer Verzögerung, so daß DM ≦ωτ LH (vgl. Fig. 7)
als Entscheidungsbedingung verwendet wird. Dementsprechend
wird eine Entscheidung getroffen, daß man sich
im Verzögerungszustand befindet, wenn diese Entscheidungsbedin
gung erfüllt ist, und daß man sich im Beschleunigungszustand
oder im gleichförmigen Betriebszustand
befindet, wenn die vorangehend beschriebene Bedingung
nicht gilt. In diesem Falle wird KGI während dem Beschleunigungs-
oder gleichmäßigem Betriebszustand auf 1,0 gesetzt,
im Leerlaufzustand auf 0,8 gesetzt und während der
Verzögerung auf 0,9 gesetzt. DM wird mit dem so festgelegten
KGI multipliziert, so daß schließlich eine Korrekturgröße
KGM erhalten wird, wie im Schritt 306 im
Flußdiagramm von Fig. 3 gezeigt.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm der Ausführung der
Berechnung für die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge
TI, wobei die Korrekturgröße KDM in Betracht gezogen
wird. In einem Schritt 401 wird eine neue Standardeinspritzmenge
Tpf berechnet, indem die obenbeschriebene
Größe KDM der Standardeinspritzmenge Tp hinzuaddiert
wird. In einem Schritt 402 wird TI erhalten, indem
man die nicht abhängige Kompensationsmenge Ts dem
Produkt der Standardeinspritzmenge Tpf, des Standardkorrekturkoeffizienten
COEF und des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten
α hinzuaddiert. In der Regelschaltung
101 wird der so erhaltene Wert TI in ein Ausgaberegister
eingeschrieben, so daß das Betriebssignal
entsprechend TI über die I/O-Einrichtung dem Kraftstoffeinspritzventil
117 zugeführt wird, um die Kraftstoffeinspritzung
in Übereinstimmung mit dem Betriebssignal
im Schritt 403 auszuführen. Anschließend wird
eine neue vorhergesagte Variable M eingestellt, indem
die Fehlmenge DM des laufenden Zeitpunktes zur vorhergesagten
Variablen M des vorangehenden Zeitpunktes hinzuaddiert
wird, wie in dem Schritt 404 gezeigt, womit
eine Regelschleife vervollständigt wird. Es sei hier
hervorgehoben, daß der Ablauf in Fig. 4 in zeitlicher
Abstimmung mit dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt oder
der Kurbelwellenumdrehung stattfindet, so daß beispielsweise
TI bei jeder Umdrehung der Maschinenkurbelwelle
berechnet wird, wobei die vorhergesagte Variable M bei
jeder Kurbelwellenumdrehung erneuert wird.
Fig. 11 zeigt die Signalverläufe einer Mehrzahl von
Regelgrößen einer Regelung nach den Fig. 3 bis 10,
d. h. die Drosselstellung (Öffnungsgrad), wie durch
eine Kurve A dargestellt, die Gleichgewichts- (Zustands)-
Menge M0 und ihre vorhergesagte Variable M, wie durch
eine Kurve B dargestellt, die Differenz zwischen M0 und M,
wie durch eine Kurve C dargestellt, die Kraftstoff-Fehlmenge
DM pro Einheitszyklus, wie durch eine Kurve D dargestellt,
die Korrekturgröße KDM, wie durch eine Kurve E
dargestellt, das Luftkraftstoffverhältnis (A/F), das
als Ergebnis der Regelung erhalten wird, wie durch eine
Kurve F dargestellt und die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-
Charakteristik, wie durch eine Kurve G dargestellt ist,
im Falle, daß die Korrekturgeschwindigkeit auf 1,0
festgesetzt ist, d. h. eine Korrektur unter Beachtung
einer Verzögerung und von Leerlauf wurde nicht ausgeführt.
Wie man aus den verschiedenen Kurven entnimmt, ändert
sich die Kraftstoffmengengröße DM als eine Korrekturgröße,
die man auf der Grundlage der Gleichgewichtsmenge
M0 des im Einlaßsystem enthaltenen Kraftstoffs und seines
vorhergesagten Wertes M erhält, sehr gut entsprechend
der jeweiligen Fehl- (oder Überschuß-)Kraftstoffmenge.
Dementsprechend wird eine hochgenaue Luft/Kraftstoff-
Verhältnisregelung selbst in Übergangsmaschinenbetriebszuständen
erreicht.
In diesem Falle wird eine Korrektur der Korrekturmenge
selbst in einem Betriebszustand ausgeführt, der
von Verzögerung auf Leerlauf übergeht, indem die obenerwähnte
Größe DM der Korrekturgeschwindigkeit KGI multipliziert
wird. Genauer gesagt, die Luft/Kraftstoff-
Verhältniskorrektur wird mit einer Korrekturgröße ausgeführt,
die man erhält, indem man DM um 10 bis 20%
bei der Verzögerung auf den Leerlaufzustand vermindert,
wie oben erläutert, wobei die Kraftstoffmenge, die
zuzuführen ist, gegen die fettere Seite korrigiert
wird, weil DM und KDM eine Korrekturgröße ergeben,
die den Kraftstoff während der Verzögerung verringern.
Eine solche Korrektur der Korrekturgröße entspricht der
Differenz in den Eigenschaften des zu verwendenden Kraftstoffs,
wie nachfolgend erläutert. Im Falle, daß ein relativ
hochflüchtiger Kraftstoff verwendet wird, wird die
Entfernung des im Einlaßsystem enthaltenen Kraftstoffs
sehr lebhaft, so daß beispielsweise der Kraftstoff, der
an den Innenwandflächen des Einlaßrohrs (oder der Einlaßzweigleitung)
hängt, unter der Wirkung der Entwicklung
des Einlaßunterdrucks während einer Verzögerung
schnell verdampft und frühzeitig in die Maschinenzylinder
eingesaugt wird. Dementsprechend tritt hier ein
Phänomen einer Verknappung von Kraftstoff im Einlaßsystem
auf, so daß ein Teil entsprechend der Fehlmenge von
eingespritztem Kraftstoff aus den Kraftstoffeinspritzern
neuen Reservekraftstoff in der Ansaugleitung bilden.
Als Folge davon wird das Luft/Kraftstoffverhältnis um
ein Ausmaß magerer, das dem obenerwähnten Anteil des
Kraftstoffs entspricht, und zwar während einer Betriebszeit
vom Ende einer Beschleunigungsperiode zum Anfang
einer Leerlaufperiode, wobei die Abmagerung des Luft/
Kraftstoffverhältnisses in solch großem Umfang fortschreitet,
daß vorübergehend die Brennbarkeitsgrenze
des Luft/Kraftstoffgemisches überschritten wird. Dies
ruft unmittelbar nach einer Verzögerung Fehlzündungen
hervor, was zu Drehmomentschwankungen und zum Maschinenstillstand
führen kann. Andererseits, entsprechend der
obenerwähnten Korrektur der Korrekturgröße bei der
Regelung nach der anderen Ausführungsform einer Kraft
stoffeinspritzregelung,
wird die Korrekturgröße zur Verminderung der Kraft
stoffmenge herabgesetzt, so daß das Luft/Kraftstoffver
hältnis fetter wird. Selbst im Falle, daß der Kraftstoff
eine höhere Flüchtigkeit als gewöhnlicher Kraftstoff
hat, bleibt das magere Luft/Kraftstoffverhältnis unter
dem Grenzwert, ab welchem keine Zündfähigkeit mehr vorliegt,
und es ergibt sich daher ein stabiler Maschinenbetrieb,
selbst wenn der Maschinenbetriebszustand von
Verzögerung auf Leerlauf übergeht.
Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer
Kraftstoffeinspritzregelung,
die ähnlich der anderen
Ausführungsform gestaltet ist, mit der Ausnahme, daß
der Ablauf von Fig. 7 durch den nach Fig. 12 ersetzt
ist, um eine noch genauere Regelung der Korrekturgrößenkorrektur
zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird
die Korrekturgeschwindigkeit KGI fein regelbar in Übereinstimmung
mit einer Differenz DN zwischen einer herrschenden
Leerlaufdrehzahl N und einem Sollwert NSET
verändert oder in Übereinstimmung mit einem Maschinenbelastungszustand,
der durch eine Standardkraftstoffeinspritzmenge
Tp repräsentiert wird. Der Vorgang
dieser Regelung wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm
nach Fig. 12 erläutert. Zunächst wird eine
Entscheidung getroffen, ob man sich im Verzögerungszustand
befindet oder nicht, indem zwischen der Kraftstoff-
Fehlmenge DM pro Einheitszyklus und dem Verzögerungsentscheidungspegel
LH, wie in Fig. 7, verglichen wird.
Wenn man sich nicht im Verzögerungszustand befindet,
wird KGI auf 1,0 gesetzt, damit keine wesentliche Korrektur
von DM stattfindet. Wenn man sich im Verzögerungszustand
befindet, dann wird das obenerwähnte DN berechnet.
Sodann wird eine von der Maschinendrehzahl abhängige
Größe KGIN der Korrekturgeschwindigkeit durch
Nachschlagen in einer Tabelle für DN ermittelt, und
eine von der Maschinenbelastung abhängige Größe wird
durch Tabellennachschlag aus der Standardeinspritzmenge
Tp ermittelt. Anschließend wird ein Vergleich zwischen
dem obenerwähnten KGIN und DGITp ausgeführt, um den
größeren von ihnen als die Größe KGI festzulegen. Tabellen
zum Ermitteln der obenerwähnten Werte KGIN und KGITp
sind beispielsweise in den Fig. 13 und 14 dargestellt,
wobei KGI so eingestellt ist, daß es sich innerhalb
eines Bereiches, der von 0,8 bis 1,0 reicht, in vorbestimmten
DN und Tp-Bereichen in der Nähe des Leerlaufbetriebszustandes
ändert.
Indem auf diese Weise KGI eingestellt wird, wird
KGI nur in einem Maschinenbetriebszustand in der Nähe
des Leerlaufs minimiert, d. h. die Korrekturgröße zum
Vermindern der Kraftstoffeinspritzmenge nimmt zum
erstenmal ab, wenn der Maschinenbetriebszustand von
Verzögerung kommend sich Leerlauf annähert. Im Gegensatz
dazu wird die Kraftstoffzuführmenge auf einen
notwendigen Minimalwert der Verzögerung auf
die Nähe des Leerlaufs unterdrückt. Als Ergebnis dieser
Regelung werden ein Anhalten der Maschine und ein
instabiler Betrieb auch bei Verwendung hochflüchtigen
Kraftstoffs mit Sicherheit verhindert, während eine
Steigerung der Kraftstoffzuführmenge während der Verzögerung
unterdrückt wird, wenn Kraftstoff verwendet
wird, der relativ gering flüchtig ist, so daß die
Emission unverbrannter Kraftstoffbestandteile verhindert
wird und die Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des
Kraftstoffverbrauchs verbessert wird. Da in diesem
Falle KGI sanft zwischen Verzögerung und Leerlauf
verändert wird, wie in den Fig. 13 und 14 gezeigt,
können sich die Korrekturgröße und das Luft/Kraftstoffverhältnis
nicht plötzlich ändern, so daß sich ein
entsprechend glattes Betriebsverhalten der Maschine
ergibt.
Claims (16)
1. Kraftstoffeinspritzregelsystem für eine Brennkraftmaschine,
mit einer Einrichtung (110, 111, 112, 113, 114, 115, 116) zum Ermitteln des Betriebszustandes der Maschine,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen einer Standardeinspritzmenge (Tp) in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen einer Gleichgewichtsmenge (M0) des Einlaßsystems der Maschine haften den Kraftstoffs in einem gleichförmigen Maschinenbe triebszustand in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen eines Diffe renzwertes (M0-M) zwischen der Gleichgewichtsmenge des im Einlaßsystem haftenden Kraftstoffs und einer vorausge sagten Variablen (M) der Menge des im Einlaßsystem haf tenden Kraftstoffs zu einem vorbestimmten Zeitpunkt,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen einer Über gangskorrekturgröße (DM) in Übereinstimmung mit dem Dif ferenzwert und einem Korrekturkoeffizienten, der zuvor in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine ein gestellt worden ist,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen einer Kraft stoffeinspritzmenge (TI) in Übereinstimmung mit der Standardeinspritzmenge und der Übergangskorrekturgröße (DM) und zum Ausgeben eines Einspritzsignals (Si), das für die Kraftstoffeinspritzmenge repräsentativ ist, und
mit einer Einrichtung (101) zum Zuführen von Kraftstoff zu der Maschine in Übereinstimmung mit dem Einspritzsig nal (Si),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übergangskorrekturgröße (DM) und die Kraftstoff einspritzmenge (TI) in zeitlicher Beziehung zur Drehzahl (N) der Maschine und unter Berücksichtigung auch des im Einlaßsystem umherströmenden Kraftstoffs berechnet wird, und
daß eine Einrichtung (101) zum Bestimmen einer Korrekturge schwindigkeit (KGI) nach Maßgabe des Betriebszustandes der Maschine vorgesehen ist, wobei die Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungseinrichtung (101) die Kraftstoffeinspritzmenge (TI) nach Maßgabe der Standardkraftstoffeinspritzmenge (τp), der Übergangskor rekturgröße (DM) und der Korrekturgeschwindigkeit (KGI) berechnet.
mit einer Einrichtung (110, 111, 112, 113, 114, 115, 116) zum Ermitteln des Betriebszustandes der Maschine,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen einer Standardeinspritzmenge (Tp) in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen einer Gleichgewichtsmenge (M0) des Einlaßsystems der Maschine haften den Kraftstoffs in einem gleichförmigen Maschinenbe triebszustand in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen eines Diffe renzwertes (M0-M) zwischen der Gleichgewichtsmenge des im Einlaßsystem haftenden Kraftstoffs und einer vorausge sagten Variablen (M) der Menge des im Einlaßsystem haf tenden Kraftstoffs zu einem vorbestimmten Zeitpunkt,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen einer Über gangskorrekturgröße (DM) in Übereinstimmung mit dem Dif ferenzwert und einem Korrekturkoeffizienten, der zuvor in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine ein gestellt worden ist,
mit einer Einrichtung (101) zum Berechnen einer Kraft stoffeinspritzmenge (TI) in Übereinstimmung mit der Standardeinspritzmenge und der Übergangskorrekturgröße (DM) und zum Ausgeben eines Einspritzsignals (Si), das für die Kraftstoffeinspritzmenge repräsentativ ist, und
mit einer Einrichtung (101) zum Zuführen von Kraftstoff zu der Maschine in Übereinstimmung mit dem Einspritzsig nal (Si),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übergangskorrekturgröße (DM) und die Kraftstoff einspritzmenge (TI) in zeitlicher Beziehung zur Drehzahl (N) der Maschine und unter Berücksichtigung auch des im Einlaßsystem umherströmenden Kraftstoffs berechnet wird, und
daß eine Einrichtung (101) zum Bestimmen einer Korrekturge schwindigkeit (KGI) nach Maßgabe des Betriebszustandes der Maschine vorgesehen ist, wobei die Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungseinrichtung (101) die Kraftstoffeinspritzmenge (TI) nach Maßgabe der Standardkraftstoffeinspritzmenge (τp), der Übergangskor rekturgröße (DM) und der Korrekturgeschwindigkeit (KGI) berechnet.
2. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach Anspruch 1, ge
kennzeichnet durch eine Einrichtung (101) zum Ermitteln
eines Zustandes, in welchem eine
Kraftstoffzuführungsunterbrechung ausgeführt wird, und
eine Einrichtung (101) zum Einstellen der Gleichgewichts
menge (M0) des anhaftenden und umherströmenden Kraft
stoffs auf einen vorbestimmten Wert (MFC), der kleiner
als der Gleichgewichtswert ist und zum Sperren der
Gleichgewichtsberechnungseinrichtung, wenn die
Betriebszustandsermittlungseinrichtung den
Kraftstoffabsperrzustand feststellt.
3. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung (101) zum Zuteilen
eines Übergangslernkoeffizienten (GM0) entsprechend einem
Maschinenbetriebsparameter (Tw) auf einen RAM, eine Ein
richtung (101) zum Zugreifen auf den in dem RAM zugeteilten
Übergangslernkoeffizienten (GM0) entsprechend einem
Maschinenbetriebsparameter zu einem vorbestimmten Zeit
punkt.
punkt.
4. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach Anspruch 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (101) zum Be
rechnen einer Übergangskorrekturgröße (DM) auch den
Übergangslernkoeffizienten (GM0) berücksichtigt.
5. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (101)
zum Regeln des Luft/Kraftstoffverhältnisses des
Luft/Kraftstoffgemischs, das der Maschine zuzuführen ist,
in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzmenge (TI).
6. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (101)
zum Berechnen einer neuen Voraussagevariablen (M) des an
haftenden und umherströmenden Kraftstoffes in Überein
stimmung mit der Übergangskorrekturgröße (DM) und der
bisher vorhergesagten Variablen (M) des anhaftenden und
umherströmenden Kraftstoffs, wobei die neue vorhergesagte
Variable (M) gegenüber dem in der
Differenzwertberechnungseinrichtung verwendeten vorherge
sagten Wert (M) zeitlich später liegt.
7. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardein
spritzmenge (τp) in zeitlicher Abhängigkeit von der Mo
tordrehzahl berechnet wird.
8. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichge
wichtsmenge (M0) in zeitlicher Abhängigkeit von der Mo
tordrehzahl berechnet wird.
9. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenz
wert (M0-M) in zeitlicher Abhängigkeit von der Motordreh
zahl berechnet wird.
10. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vorausge
sagte Variable (M) in zeitlicher Abhängigkeit von der Mo
tordrehzahl berechnet wird.
11. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichge
wichtsmenge (M0) bei jeder Drehung der Motorkurbelwelle
berechnet wird.
12. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorausge
sagte Variable (M) bei jeder Drehung der Motorkurbelwelle
berechnet wird.
13. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die neu vorher
gesagte Variable (M) in zeitlicher Abhängigkeit von der
Motordrehzahl berechnet wird.
14. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangs
korrekturgröße (DM) und die Kraftstoffeinspritzmenge (TI)
in zeitlicher Abhängigkeit von der Motordrehzahl berech
net werden.
15. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung
(101) zum Bestimmen der Korrekturgeschwindigkeit (KGI)
diese nach Maßgabe mindestens einer der Größen Drehzahl
und Belastung der Maschine bestimmt.
16. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach einem der Ansprüche 1
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung
(101) zum Berechnen der Übergangskorrekturgröße (DM) eine
Einrichtung zum Multiplizieren der Übergangskorrektur
größe (DM) mit der Korrekturgeschwindigkeit (KGI) umfaßt,
um eine endgültige Korrekturgröße (KDM) zu erhalten, wo
bei die Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungseinrichtung
(101) die Kraftstoffeinspritzmenge (TI) nach Maßgabe der
Standardkraftstoffeinspritzmenge (τp) und dieser endgül
tigen Korrekturgröße (KDM) berechnet und das diese Kraft
stoffeinspritzmenge (TI) angebende Einspritzsignal (Si)
abgibt.
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