DE3723251A1 - Verfahren zur steuerung der kraftstoffeinspritzung bei kraftfahrzeugmotoren - Google Patents
Verfahren zur steuerung der kraftstoffeinspritzung bei kraftfahrzeugmotorenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung
der Kraftstoffeinspritzung bei Kraftfahrzeugmotoren,
insbesondere ein Kraftstoff-Einspritzsystem, welches unter
Berücksichtigung des Drucks der Ansaugluft arbeitet.
Bei
einem herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzsystem, welches
unter Berücksichtigung der Menge der Ansaugluft arbeitet,
ist ein Luftströmungsmesser im Ansaugkanal vor der Drosselklappe
angeordnet, um die Menge (Q) der Ansaugluft festzustellen.
Die Basiseinspritzzeit Tp wird durch die Gleichung
Tp = Q/N bestimmt, wobei N die Motordrehzahl it.
Bei einem Kraftstoff-Einspritzsteuersystem, welches in Abhängigkeit
vom Druck der Ansaugluft arbeitet (JP-A-58-1 07 825),
wird die Menge der Ansaugluft indirekt durch den Druck derselben
ermittelt. Der Druck der Ansaugluft steigt mit abnehmender
Motordrehzahl und fällt mit zunehmender Motordrehzahl.
Die Änderung des Drucks der Ansaugluft erfolgt jedoch mit
Verzögerung aufgrund des Volumens des Ansaugsystems.
Fig. 5 zeigt die Änderung der Motordrehzahl N, des Drucks P
der Ansaugluft und des Drehmoments T bei Leerlauf.
Wenn die Motordrehzahl bei Leerlauf variiert entsprechend
der Kurve N aufgrund äußerer Einflüsse, sollte sich der
Druck der Ansaugluft theoretisch nach der Kurve P′ ändern.
Tatsächlich ändert sich der Druck der Ansaugluft entsprechend
der Kurve P mit einer Verzögerung aufgrund des Volumens
des Luftansaugsystems. Da die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit
Tp aus dem Druck P bestimmt wird, ändert sich das Motor-
Drehmoment entsprechend der Kurve T mit einer Phasenverschiebung
von etwa 270° im Verhältnis zur Änderung der Motordrehzahl
N. Am Punkt A, wo die Motordrehzahl maximal verzögert
wird, ist das Motor-Drehmoment ein Minimum, und am Punkt B,
wo die Motordrehzahl maximal beschleunigt wird, ist das Drehmoment
ein Maximum.
Dementsprechend wird die Änderung der Leerlauf-Drehzahl ohne
Dämpfung aufrechterhalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zu schaffen, mit welchem Änderungen der Leerlaufdrehzahl
unterdrückt werden unter entsprechender Stabilisierung
der Motordrehzahl.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung der
Kraftstoffeinspritzung bei einem Kraftfahrzeugmotor gelöst,
bei dem sich die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit aus der Motordrehzahl
und dem Druck der Ansaugluft im Ansaugkanal des
Motors hinter der Drosselklappe bestimmt, und bei dem die
Basis-Kraftstoffeinspritzzeit korrigiert wird durch einen
Korrekturwert, der sich aus Motorkonstanten und Daten ergibt,
die von der Änderung des Drucks der Ansaugluft über die Zeit
abhängen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung gehen als Motorkonstanten
ein eine Konstante für die Einspritzdüse und die
Kapazität einer Kammer, die im Ansaugkanal ausgebildet ist;
die weiteren Korrekturdaten ergeben sich aus der Änderung des
Drucks der Ansaugluft bei jeder Kurbelwellen-Umdrehung des
Motors.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand des
in der anliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems, bei dem
das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung findet;
Fig. 2 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Steuersystems;
Fig. 3a und 3b schematische Darstellungen eines Ansaugsystems;
Fig. 4a und 4b sowie 5 Diagramme unter Darstellung der Motordrehzahl.
Nach Fig. 1 ist in einem Ansaugkanal 2 eines Verbrennungsmotors
hinter einer Drosselklappe 4 eine Drosselkammer 3 angeordnet,
welche dazu dient, Pulsationen der Ansaugluft zu
absorbieren. Eine Mehrfach-Einspritzdüse 11 ist im Ansaugkanal
2 nahe des Einlaßventils 5 angeordnet zur Versorgung
eines jeden Zylinders 1 des Motors mit Kraftstoff. Zur Messung
des Drucks der Ansaugluft ist in der Kammer 3 ein Drucksensor
10 vorgesehen, welcher ein Ansaugluft-Drucksignal erzeugt
bzw. liefert. Dieses Signal wird an eine Steuereinheit
6 übertragen, welche einen Mikrocomputer umfaßt. Ein Verteiler
9 liefert ein Motordrehzahl-Signal, welches ebenfalls an
die Steuereinheit 6 übertragen wird. Die Steuereinheit 6 bestimmt
eine Basismenge des durch die Einspritzdüsen 11 eingespritzten
Kraftstoffs, und zwar in Abhängigkeit von dem Ansaugluft-
Drucksignal und dem Motordrehzahl-Signal, und überträgt
ein entsprechendes Signal an die Einspritzdüsen 11.
Um den Leerlaufzustand des Motors festzustellen, ist ein Drossel-
Positionsschalter 12 nahe der Drosselklappe 4 vorgesehen.
Der Drossel-Positionsschalter 12 ist eingeschaltet, wenn die
Drosselklappe 4 sich in vollständiger Schließstellung befindet.
Ein EIN-Signal wird vom Schalter 12 an die Steuereinheit
6 übertragen zur Korrektur der Basis-Kraftstoffeinspritzzeit
Tp.
Nach Fig. 2 umfaßt die Steuereinheit 6 eine CPU 14 mit einer
arithmetisch/logischen Einheit bzw. ALU 19, einem ROM 20, und
einem RAM 21. Die Steuereinheit 6 arbeitet nach einem
Programm, welches im ROM 20 gespeichert ist. Eine Wellenformschaltung
15 erhält die Motordrehzahlsignale vom Verteiler 9,
um eine Wellenformung des Signals vorzunehmen. Ein Analog/
Digital- bzw. A/D-Wandler 16 erhält vom Drucksensor 10 ein
analoges Spannungssignal, um dieses in ein digitales Signal
umzuwandeln. Ferner ist ein Eingangs-Interface 17 zur Feststellugn
eines EIN- oder AUS-Signals vom Drossel-Positionsschalter
12 vorgesehen, wobei das Ausgangssignal des Interface
17 an die CPU 14 geliefert wird. Ein Treiber 18 erzeugt
ein Impulssignal zur Aktivierung der Einspritzdüsen 11 in
Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der CPU 14.
Das Motordrehzahl-Signal von der Wellenformschaltung 15 und
das Ansaugluft-Drucksignal vom A/D-Wandler 16 werden über die
ALU 19 im RAM 21 gespeichert. Die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit
Tp für die Einspritzdüsen 11 wird errechnet aus den im
RAM gespeicherten Daten und einer im ROM gespeicherten Tabelle.
Die Beziehung zwischen dem Verfahren und der Feststellung des
Drucks der Ansaugluft und dem Verfahren und der Feststellung
der Menge der Ansaugluft wird nachstehend beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3a und 3b entspricht das in
Fig. 3a schematisch dargestellte Luftansaugsystem etwa dem
elektrischen Schaltkreis nach Fig. 3b. Der Druck P im Ansaugkanal
hinter der Drosselklappe 4 entspricht der Spannung P′,
die Menge Q der Ansaugluft, welche durch den Luftströmungsmesser
7 im Ansaugkanal vor der Drosselklappe 4 hindurchströmt,
entspricht dem Strom Q′, der Luftströmungsmesser 7
entspricht einem Amperemeter I und der Drucksensor 10 entspricht
einem Voltmeter V in Fig. 3b. P A repräsentiert einen
Druck vor der Drosselklappe 4 und Qe repräsentiert die tatsächliche
Menge Luft, die in den Zylinder 1 gelangt.
In Fig. 3b entspricht R R dem Widerstand an der Drosselklappe
4, C der Kapazität der Kammer 3 und Re dem Ansaugwiderstand
am Zylinder 1. Die Beziehung zwischen dem Strom Q′, welcher
vom Amperemeter I gemessen wird, und der Spannung P′, welche
vom Voltmeter V gemessen wird, wird wie folgt ausgedrückt:
Q′ = Qe′ + C (dP′/dt)
wobei
Q = Qe + C (dP/dt) (1)
ist und wobei sich die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit Tp errechnet
aus
Tp = K × Q/N (2)
K ist eine Kontante für die Einspritzdüse.
Die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit Tp ergibt sich unter Berücksichtigung
des Drucks P der Ansaugluft wie folgt:
Tp = Tp (P, N) ≒ K × Qe/N (3)
Tp wird dann von einer Nachschlagetabelle im ROM 20 in Abhängigkeit
vom Druck P und der Motordrehzahl N abgerufen.
Ersetzt man Q in der Gleichung (2) durch den Ausdruck (1),
erhält man
Tp = K × Qe/N + K × C (dP/dt) × 1/N (4)
Da der erste Ausdruck der Gleichung (4) der Gleichung (3)
entspricht, ergibt sich
Tp = Tp (P, N) + K × C (dP/dt) × 1/N (5)
Der zweite Ausdruck der Gleichung (5) kann als Korrekturwert
für die Basis-Einspritzzeit bei Leerlauf des Motors betrachtet
werden. Die Kraftstoff-Einspritzzeit nach Gleichung (5)
entspricht der Kraftstoff-Einspritzzeit, wie sie aus der
Menge der Ansaugluft erhalten wird. Dementsprechend kann die
Änderung der Motordrehzahl bei Leerlauf und ein Abfall der
Motordrehzahl bei schnellem Schließen der Drosselklappe durch
Zufuhr von Kraftstoff nach Gleichung (5) verhindert werden.
Fig. 4a zeigt die Änderung der Leerlaufdrehzahl ohne Korrekturwert,
wobei die Abweichung von der gewünschten Leerlaufdrehzahl
im Schnitt 42,4 U/min beträgt mit der Folge eines
unregelmäßigen Laufes des Motors. Fig. 4b zeigt die Änderung
der Leerlaufdrehzahl bei korrigierter Kraftstoff-Einspritzzeit,
wobei die Abweichung nur 18,0 U/min beträgt; ein unregelmäßiger
Lauf des Motors wird auf diese Weise verhindert.
Der zweite Ausdruck der Gleichung (5) kann vereinfacht werden,
wie nachstehend näher dargelegt wird.
Der zweite Ausdruck (T PIDL ) der Gleichung ist
T PIDL = K × C (dP/dt) × 1/N (6)
Wenn der Druck der Ansaugluft zur Zeit t P und der Druck der
Ansaugluft zur Zeit t 0 P 0 beträgt, ergibt sich
Wenn die Zeit für eine Umdrehung der Motor-Kurbelwelle
T ist, ergibt sich
1/N = Δ T (8)
Setzt man die Gleichungen (7) und (8) in Gleichung (6) ein,
so stellt sich Gleichung (6) wie folgt dar:
Wenn die Zeiten t und t 0 so bestimmt werden, daß man t - t 0 = Δ T
erhält, wird t - t 0 ausreichend klein. Dementsprechend stellt
sich die Gleichung (9) dar wie
T PIDL = K × C × (P - P 0) (10)
Mit anderen Worten, die Gleichung (10) bedeutet die Kalkulation
basierend auf dem Druck der Ansaugluft bei jeder Umdrehung
der Kurbelwelle. Da die Gleichung (10) eine Differenzierung
(dP/dt) nicht enthält, wird die Kalkulation bzw. Rechnung
vereinfacht und die Kapazität des ROM 20 kann dementsprechend
reduziert werden.
Die Erfindung ist auf oben beschriebene Ausführungsform nicht
beschränkt. Sie umfaßt vielmehr sämtliche Abwandlungen der
beschriebenen Ausführungsform, soweit sie im Rahmen des Erfindungsgedankens
liegen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei
einem Kraftfahrzeugmotor,
gekennzeichnet durch
- - Vorgabe einer Basis-Kraftstoffeinspritzzeit in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Druck der Ansaugluft im Ansaugkanal hinter der Drosselklappe; und
- - Korrektur der Basis-Kraftstoffeinspritzzeit durch einen Korrekturwert, der sich aus Motorkonstanten und Daten ergibt, die man aus der Änderung des Druckes der Ansaugluft über die Zeit erhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkonstanten
eine Konstante für eine Kraftstoff-Einspritzdüse und
die Kapazität einer im Ansaugkanal ausgebildeten Kammer
sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturdaten
die Änderung des Drucks der Ansaugluft bei jeder Umdrehung
der Motor-Kurbelwelle umfassen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch Feststellung des Leerlaufzusandes
des Motors oder eines schnellen Schließens der
Drosselklappe in Drosselstellung, und Korrektur der Basis-
Kraftstoffeinspritzzeit dann, wenn der Leerlaufzustand des
Motors oder ein schnelles Schließen der Drosselklappe festgestellt
wird.
Applications Claiming Priority (1)
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