DE3723251A1

DE3723251A1 - Verfahren zur steuerung der kraftstoffeinspritzung bei kraftfahrzeugmotoren

Info

Publication number: DE3723251A1
Application number: DE19873723251
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ohishi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1988-01-28
Also published as: GB8716275D0; GB2193014B; GB2193014A; JPS6321336A; DE3723251C2; US4784103A

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

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.