DE3710081C2 - - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D41/30—Controlling fuel injection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Motorsteuerungssystem gemäß
der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist z. B. aus Bosch Technische Unterrichtung: Motronic. 2. Auflage 1985, S. 31, bekannt, die
Kraftstoffeinspritzung bei Verbrennungsmotoren in Ab
hängigkeit von der jeweiligen Betriebshöhe zu steuern.
Je nach tatsächlicher Betriebshöhe über Normalnull wird
eine sogenannte Höhenkorrektur vorgenommen, um so die
jeweils zugeführte Kraftstoffmenge zur Aufrechterhal
tung vorgegebener Mischungsanteile des Kraftstoffluft
gemisches bei abnehmender Luftdichte entsprechend
anzupassen, also ebenfalls zu reduzieren. Es wird da
durch vermieden, daß einem Kraftfahrzeug, welches sich
in unterschiedlichen Höhen bewegt, beispielsweise von
der Ebene ausgehend eine Bergfahrt unternimmt, ein zu
nehmend fetteres Gemisch zugeführt wird, was neben ei
ner Verbrauchserhöhung auch eine Leistungsreduzierung
bewirkt.
Bei Kraftstoffeinspritzanlagen sind zur Erfassung der
dem Verbrennungsmotor tatsächlich zugeführten Luftmasse
unterschiedliche Lastsensoren vorgesehen. Das vom Last
sensor abgegebene Lastsignal wird üblicherweise mit
weiteren betriebskennzeichnenden Parametern verknüpft
und daraus die Einspritzdauer bzw. die Einspritzmenge
für die Kraftstoffeinspritzung bestimmt. Um nun zur
Vermeidung von Überfettungen eine höhenabhängige Redu
zierung der Einspritzmenge vornehmen zu können, ist es
bekannt im Kraftfahrzeug einen Höhenmesser anzuordnen
und in Abhängigkeit von dessen Meßsignal die
Kraftstoff-Einspritzmenge oder den Zündwinkel zu
korrigieren. Eine derartige Höhenkorrektur erfordert
einen zusätzlichen Höhengeber und damit einen entspre
chenden Kostenmehraufwand.
Ein Motorsteuerungssystem mit den Merkmalen des Haupt
anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß kein Hö
henmesser benötigt wird, da indirekt über das maximale
vom Lastsensor festgestellte Füllungssignal verschiede
ne Betriebshöhen erkannt werden. Außerdem werden ver
schiedenen Höhenwerten zugeordnete und in einen Spei
cher abgelegte Kennlinien für das maximale Füllungs
signal mit den Istwerten der maximalen Füllung bei
Vollastsignal verglichen und sobald die Istwerte die
zugehörigen Werte einer Kennlinie unterschreiten wird
eine bestimmte Höhe erkannt. Dabei kann es sich bei
spielsweise um eine Kennlinie handeln, die den Fül
lungsverlauf in Abhängigkeit von der Drehzahl für eine
Höhe von 1000 m über Normalnull angibt. Der Füllungs
verlauf ist vom jeweiligen Motortyp abhängig, weshalb
die Kennlinien für jeden Motortyp ermittelt werden
müssen, um diese Kennlinien dann als motorspezifische
Daten in einem Speicher ablegen zu können.
Um ein dauerndes Hin- und Herschalten zwischen ver
schiedenen Höhen zu vermeiden, ist weiterhin
vorgesehen, daß die Füllmengenbegrenzung erst nach ei
ner Wartezeit nach dem Unterschreiten einer Kennlinie
abzüglich eines Hysteresewertes auf diese Kennlinie um
geschaltet wird. Das System erhält dadurch eine
Hysterese, die ein "Schwingen" im Grenzbereich
verhindert.
Eine Umschaltung auf eine höhere Kennlinie kann dann
erfolgen, wenn die gemessenen Istwerte des Füllungs
signals eine benachbarte höhere Kennlinie
überschreiten.
Die bevorzugte Ausführungsform sieht weiterhin vor, daß
ein unterer Drehzahlbereich festgelegt ist, innerhalb
dessen eine Höhenumschaltung in Abhängigkeit des momen
tanen Füllsignals unterbleibt. Bei niedrigeren Drehzah
len treten nämlich Pulsationen auf, die einzelnen An
saughüben des Motors entsprechen und zu einem hohen
Füllungssignal führen. Daher kann man den unteren Dreh
zahlbereich auch als Pulsations-Drehzahlbereich
bezeichnen. Um hier eine Überfettung auch in der Höhe
zu verhindern, wird nach erkannter Höhe eine für diesen
Bereich spezielle Füllmengenbegrenzung vorgenommen, die
geringfügig über den Werten der entsprechenden, abge
speicherten Kennlinie liegt.
Eine Optimierung der Höhenkorrektur wird durch entspre
chende höhenabhängige Zündwinkelkorrektur erreicht.
Hierfür können ebenfalls höhenabhängige Zündwinkelkenn
linien als motorspezifische Kennlinien abgespeichert
sein, die dann in der jeweils erkannten Betriebshöhe
zur Zündwinkeleinstellung verwendet werden. Gleicherma
ßen können bei Systemen, bei denen keine höhenabhängige
Gemischkorrektur erfolgt, z. B. bei Luftmengen- und
Druck-Systemen ohne Lambdaregelung, in Abhängigkeit von
der erkannten Höhe Korrekturfaktoren aufgerufen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den drehzahlabhängigen Verlauf des Füllungs
signals ohne höhenabhängige Kennlinien für maximale
Füllung,
Fig. 2 den drehzahlabhängigen Verlauf des Füllungs
signals und mehrere Kennlinien zur Erkennung von ver
schiedenen Höhen,
Fig. 3 den drehzahlabhängigen Verlauf des Füllungs
signals mit spezieller Füllungsbegrenzung im
Pulsationsbereich,
Fig. 4 ein Blockschaltbild des Motorsteuerungssystems
und
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur höhenabhängigen
Zündwinkeleinstellung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm ist der von
der Drehzahl n abhängige Verlauf des Füllungssignals tL
dargestellt. Das Füllungssignal tL stellt einen der Mo
torfüllung entsprechenden Wert dar, der eine Grundein
spritzzeit zur Bestimmung der Einspritzdauer darstellt,
die durch verschiedene Faktoren korrigiert wird. Die
Einspritzdauer und somit auch die Kraftstoff-
Einspritzmenge sind linear von dem Füllungssignal tL
abhängig.
Die Kennlinie tLmax(H0) gibt die maximale Füllmenge auf
Meereshöhe an. Die geringfügig über dieser Kennlinie
tLmax(H0) verlaufende unterbrochene Kennlinie stellt
eine tLmax-Begrenzung dar. Die darunter angeordnete
Kennlinie tLmax1(H1)-Kennlinie gibt den drehzahlabhän
gigen Verlauf der Istwerte für die Füllmenge in einer
bestimmten Höhe an.
Durch Pulsationen oder Rückströmfehler können im Dreh
zahlbereich n1 bis n2 Überfettungen des Luftgemisches
auftreten, deren Überfettung durch schraffierte Flächen
dargestellt ist.
In Fig. 2 ist eine drehzahlabhängige Kennlinie TLM
angegeben, die geringfügig über der die auf Normalnull
erreichten tLmax-Werte enthaltenden Kennlinie tLmax
liegt. Die TLM-Kennlinie ist in einem Speicher des Mo
torsteuerungssystems abgespeichert.
Um Motorstreuungen zu berücksichtigen, ist es
erforderlich, daß ein gewisser Abstand zwischen den
beiden Kennlinien TLM und tLmax eingehalten wird, der
beispielsweise 0,5 ms betragen kann. Die Kennlinie TLm
gibt somit die maximale Füllung auf Meereshöhe für
vollgeöffnete Drosselklappe an, d. h. daß diese Kennli
nie dann wirksam ist, wenn ein die Drosselklappenstel
lung überwachender Vollastschalter geschlossen oder ein
drehzahlabhängiger Winkel eines Drosselklappenpotentio
meters überschritten ist.
Weiterhin sind Kennlinien TLH1 und TLH2 angegeben, die
ebenfalls im Speicher des Motorsteuerungssystems abge
legt sind. Die beiden Kennlinien TLH1 und TLH2 reprä
sentieren den drehzahlabhängigen Verlauf der maximalen
Füllung auf zwei verschiedene Höhen H1 und H2. Kommt
das Fahrzeug in eine gewisse Höhe in der bei Vollast
signal in einem Bereich n < n1 oder n < n2, beispiels
weise bei einer Drehzahl n3, nur noch die Füllung tL2
erreicht wird, dann ist die Höhe H2 erkannt. Entspre
chendes gilt bei Unterschreiten der Kennlinie TLH1 um
einen Wert y. Dabei ist eine gewisse Wartezeit
vorgesehen, mit der die Kennlinienumschaltung verzögert
erfolgt. Dadurch ergibt sich eine Hysterese für das
System, die ein Schwingen des Regelsystems verhindert.
Eine Zurückschaltung auf die nächst größere Höhe er
folgt erst dann wieder, wenn die Istwerte von TL im Be
reich n < n1 oder n < n2 die Kennlinienwerte der gera
de wirksamen Kennlinie TLH2 bzw. TLH1 bei Vollastsignal
überschreiten.
Der Bereich n1 < n < n2 ist eingeführt, um bei Motoren
mit starken Pulsationsfehlern ein fehlerhaftes Um
schalten zu verhindern. In diesem Bereich wird bei er
kannter Höhe H1 oder H2 auch bei Überschreiten der Wer
te der Kennlinien TLH1 und TLH2 nicht auf die nächst
niedrigere Höhe zurückgeschaltet. Für Normalhöhe wird im
Pulsations-Drehzahlbereich n1 bis n2 durch die Kennli
nie TLM die Füllmenge TL begrenzt und eine wesentliche
Überfettung verhindert. Um nun hier eine Überfettung
auch in der Höhe zu verhindern, wird nach erkannter Hö
he H1 bzw. H2 die maximale Füllung tL auf den Wert
TLH1 + y1 bzw. TLH2 + y2 begrenzt. y1 und y2 können da
bei auch gleich groß und auch gleich Null sein. Ein
entsprechendes Beispiel ist in Fig. 3 dargestellt.
Die Funktion der Höhenkorrektur kann zeitlich so
ablaufen, daß sie beim Öffnen des Vollastschalters ge
speichert bleibt. Bei Bergfahrten mit häufigem Vollast
betrieb würde eine Höhenanpassung erfolgen, die bei der
anschließenden Talfahrt ohne Vollastbetrieb nicht zu
rückkommen würde. Bei anschließendem Vollastbetrieb
auf niedriger Höhe könnte dies zu unerwünschtem Klopfen
führen. Daher ist hier insbesondere vorgesehen, die Hö
henkorrektur nur für den jeweiligen Vollastbetrieb
durchzuführen und nach dem Öffnen des Vollastschalters
zunächst wieder auf Normalhöhe zurückzuschalten.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des
Motorsteuerungssystems. Die Istwerte des Füllungs
signals tL werden einer Bereichserkennung B zugeführt,
deren weitere Eingänge das Vollastsignal VS aus
Vollastschalter oder Drosselklappenpotentiometer über
wachen und Werte der Kennlinien TLM, TLH1, TLH2 und
des Schwellwertes y erhalten. Auch die Drehzahl n wird
einem Eingang der Bereichserkennung B zugeführt. Wei
terhin ist eine Einrichtung E1 vorgesehen, die für den
Pulsationsbereich n1 bis n2 eine Beibehaltung der je
weils erkannten Höhe vornimmt. Der Ausgang dieser Ein
richtung E1 ist mit dem Eingang einer tLmax-Begrenzung
tB, einer Einrichtung E2 und einer weiteren Einrichtung
E3 verbunden. Die Einrichtung E2 bildet einen höhenab
hängigen Faktor FH, der zusammen mit dem begrenzten tL-
Wert einer Einrichtung E4 zugeführt, die die Einspritz
dauer ti aus den ihr zugeführten Faktoren bestimmt. Die
weiteren die der Einrichtung E4 zugeführten motorspezi
fischen und gegebenenfalls drehzahlabhängigen Faktoren
Fn werden aus der hier nicht näher dargestellten Ein
richtung E5 abgeleitet. Der den tL-Wert begrenzenden
Einrichtung tB wird eingangsseitig außerdem der Wert y1
und/oder y2 zugeführt, der im Pulsationsbereich die
Überfettung begrenzt.
Zur drehzahlabhängigen und höhenabhängigen Einstellung
des Zündwinkels bei Vollast ist die Einrichtung E3
vorgesehen, die ausführlicher in Fig. 5 dargestellt
ist.
Die Einrichtung E 3 besteht aus einer Schaltungsanord
nung 1 zur Bestimmung des Vollast-Zündwinkels αVn, der
von der Drehzahl n abhängig ist. Weiterhin wird mittels
einer Schaltungsanordnung 2 in Abhängigkeit von der je
weiligen Höhe H die den Höhenwert H0, H1 oder H2 bei
spielsweise haben kann, eine vorzugsweise drehzahlab
hängige Winkelkorrektur Δαn bestimmt, die in einer
weiteren Schaltungsanordnung 3 mit dem Zündwinkel αVn
bei Vollast zum Vollastzündwinkel αz verknüpft wird.
Eine Erweiterung des Systems bei Lastsignalen, die kei
ne Pulsationsfehler enthalten, kann darin bestehen, daß
statt der beschriebenen zwei erkennbaren Höhen H1 und
H2 kontinuierlich die Höhe ermittelt wird. Die
Korrektur-Zündwinkel bzw. die entsprechenden Korrektur
faktoren können dann ebenfalls kontinuierliche Kennli
nien bzw. Kennfelder in Abhängigkeit von der Höhe
und/oder der Drehzahl sein.
Claims (9)
1. Motorsteuerungssystem mit höhenabhängiger
Kraftstoffeinspritzung, das einen die Motorfüllung
feststellenden Lastsensor und einen Drehzahlgeber
umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine
drehzahlabhängige, die maximale Füllmenge repräsentie
rende Kennlinie (TLM) abgespeichert ist, deren drehzahl
abhängige Werte geringfügig über den tatsächlich auf
Meereshöhe (H0) erreichten Werten (tLmax) liegen; daß
weitere, anderen Höhen (H1, H2) zugeordnete Kennlinien
(TLH1, TLH2) für die maximale Motorfüllung abgespei
chert sind; und daß der bei Vollast gemessene Istwert
des Lastsignals mit den abgespeicherten Kennlinien
(TLM, TLH1, TLH2) verglichen und bei Unterschreiten
einzelner Kennlinien (TLH1, TLH2) die momentane Höhe
(H1, H2) erkannt wird.
2. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß erst nach einer Wartezeit, während
der das Füllungssignal bei Vollast um einen Hysterese
wert (y) unter den einzelnen Kennlinien (TLH1, TLH2)
liegt, ein Übergang von einer auf eine andere Höhe (H1,
H2) erfolgt.
3. Motorsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalten auf
eine größere Höhe (H0, H1) nach Überschreiten der be
nachbarten niederwertigeren Kennlinie (TLH1, TLH2)
erfolgt.
4. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer
Drehzahlbereich (n1 bis n2) festgelegt ist, innerhalb
dessen eine Höhenumschaltung in Abhängigkeit des momen
tanen Füllungssignals unterbleibt.
5. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem unteren Drehzahlbereich (n1
bis n2) bei Überschreitung der Kennlinien (TLH1, TLH2)
durch das Füllungssignal eine geringfügig über deren
Werte liegende Füllmengenbegrenzung erfolgt.
6. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit
von den erkannten Höhenwerten (H0, H1, H2) bei Über-
oder Unterschreitung der verschiedenen Kennlinien (TLM,
TLH1, TLH2) eine Umschaltung auf jeweils zugeordnete
Zündwinkelkennlinien (αz) erfolgt.
7. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Höhen eine Zugschaltung eines Hö
henkorrekturfaktors erfolgt.
8. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für ein System
ohne Pulsationsfehler eine kontinuierliche Höhenkorrek
tur erfolgt.
9. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung
eines Drosselklappenpotentiometers als Vollastsignalge
ber ein drehzahlabhängiger Winkel für die Erzeugung des
Vollastsignals eingestellt wird.
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