DE3805823A1 - Elektronische steuerung fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Elektronische steuerung fuer einen verbrennungsmotor

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerung zum Steuern eines Verbrennungsmotors für Fahrzeuge, insbe­ sondere eine elektronische Steuerung, die bei Beschleu­ nigung des Fahrzeuges die Beschleunigungsvibration in Längsrichtung des Fahrzeugs verhindert.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des allgemeinen Aufbaus einer elektronischen Steuerung für einen Verbrennungs­ motor, die zusammen mit einer schematischen Darstellung des grundlegenden Aufbaus des Verbrennungsmotors ge­ zeigt ist.
Zunächst wird ein Beispiel der herkömmlichen elektro­ nischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor, wie etwa die in JP 59-96 446 (1984) beschriebene Vorrichtung, in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen Verbrennungsmotor 1, ein mit dem Verbrennungsmotor 1 verbundenes Saugrohr 2 und ein in dem Saugrohr 2 angeordnetes Drosselventil 3.
Der Druck innerhalb des Saugrohres 2 wird von einem Drucksensor 4 ermittelt, und der ermittelte Druckwert wird einem Analog-/Digital-Wandler 91 zugeführt. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird von einem Dreh­ zahlsensor 5 als Impulsanzahl ermittelt, und das Aus­ gangssignal des Drehzahlsensors 5 wird einer Eingangs­ schaltung 92 übermittelt. Ein Injektor 6, der durch das Ausgangssignal einer Ausgangsschaltung 96 gesteuert wird, düst Kraftstoff in das Saugrohr 2. Mit dem Dros­ selventil 3 ist ein Drosselventilöffnungssensor 8 ver­ bunden, der den Öffnungsbetrag des Ventils ermittelt. Ein dem Drosselöffnungsbetrag entsprechendes Ausgangs­ signal wird dem Analog-/Digital-Wandler 91 zugeführt.
Ein Verteiler 11 ist zwischen den (nicht gezeigten) Zündkerzen und einer Zündspule 10 angeschlossen. Die Zündspule wird von einem Ausgangssignal einer Ausgangs­ schaltung 97 betätigt, so daß die Zünd-Zeitgebung des Motors 1 gesteuert erfolgt.
Eine Steuerung 9 errechnet die erforderliche Kraft­ stoffmenge aufgrund von Informationen von dem Drucksen­ sor 4, dem Drehzahlsensor 5, dem Drosselventilöffnungs­ sensor 8 u.d. und regelt die Steuerimpulsbreite des Injektors 6. Der Analog-/Digital-Wandler 91 in der Steuerung 9 wandelt Analogsignale vom Drosselventil­ öffnungssensor 8, dem Drucksensor 4 usw. in Digital­ werte um, welche einem Mikroprozessor (µ-P) 93 übermit­ telt werden. Die Eingangsschaltung 92 bewirkt eine Im­ pulshöhenumwandlung des Impulsausgangssignals des Dreh­ zahlsensors 5, und ein Ausgangssignal von der Eingangs­ schaltung 92 wird dem Mikroprozessor 93 übermittelt.
Der Mikroprozessor 93 errechnet die Kraftstoffzufuhr­ menge des Verbrennungsmotors 1 auf der Basis der von dem Analog-/Digital-Wandler 91 und der Eingangsschal­ tung 92 ausgegebenen Digitalimpulssignale und bestimmt dem errechneten Ergebnis entsprechend die Steuerimpuls­ breite des Injektors 6, um diesen Steuerimpuls auszuge­ ben. Der Steuerablauf und Daten für den Mikroprozessor 93 werden zuvor in einem ROM 94 gespeichert, und beim Rechenablauf anfallende Daten werden zeitweilig in einem RAM 95 gespeichert. Der Injektor 6 wird mittels der Ausgangsschaltung 96 dem Ausgangssignal vom Mikro­ prozessor 93 entsprechend gesteuert.
Im folgenden wird der Arbeitsablauf der beschriebenen herkömmlichen Schaltung im Zusammenhang mit dem in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramm erläutert.
Zunächst wird in Schritt 100 ein Impulssignal, d.h. die vom Drehzahlsensor 5 eingegebene Drehzahl Ne des Mo­ tors, in den Mikroprozessor 93 eingelesen. In Schritt 101 wird der vom Drucksensor 4 erhaltene Wert Pb des Ansaugdrucks (Absolutdruck) im Saugrohr 2 in den Mikro­ prozessor 93 eingelesen. In Schritt 102 wird die Grund- Steuerimpulsbreite τ 0 des Injektors 6 auf der Basis der eingelesenen Informationen errechnet.
Die Arbeitsgleichung für den genannten Rechenvorgang lautet
τ₀ = K×Pb×ηv,
wobei K eine Konstante ist; ηv drückt eine Ladeeffi­ zienz aus, welche zuvor entsprechend dem Ansaugdruck Pb innerhalb des Saugrohres 2 und der Drehzahl Ne des Mo­ tors 1 bestimmt wurde.
Anschließend geht der Ablauf über einen Schritt 103 periodisch auf einen Schritt 104, in dem festgestellt wird, ob eine Veränderung des Betrages des Ausgangs­ signals vom Drosselventilöffnungssensor 8 den vorbe­ stimmten Wert überschreitet oder nicht. Falls der Ab­ weichungsbetrag der Veränderung des Ausgangssignals vom Drosselventilöffnungssensor 8 den vorbestimmten Wert überschreitet, wird ein Beschleunigungszustand angenom­ men, und der Ablauf rückt auf Schritt 105 vor, in dem eine Ausdüsimpulsbreite τ ACC errechnet wird, welche dem durch die Beschleunigung erzielten Zunahmebetrag ent­ spricht. Anschließend rückt der Ablauf auf Schritt 106 vor.
Auch falls in Schritt 103 und Schritt 104 die Antwort "Nein" erfolgt, geht der Ablauf auf Schritt 106.
In Schritt 106 wird festgestellt, ob ein Zeitpunkt zum Ausdüsen von Kraftstoff vorliegt oder nicht. Im Falle eines Kraftstoffausdüszeitpunktes wird in Schritt 107 die Kraftstoffausdüsimpulsbreite τ mittels der Glei­ chung τ=t 0+τ ACC errechnet, und in Schritt 108 wird das Ausdüsen von Kraftstoff durchgeführt. Der beschrie­ bene Ablauf wird wiederholt, um das Luft-Kraftstoff- Verhältnis auf einen vorbestimmten Wert zu steuern.
Der durch die Beschleunigung erzielte Zunahmebetrag, welcher in dem Rechenvorgang in Schritt 105 verwendet wurde, ist vorbestimmt, so daß sich ein in dem Motor erzieltes Drehmoment Schritt für Schritt erhöhen und dann konstant halten läßt, wenn die Beschleunigung ge­ mäß Fig. 3(A) zu einem Zeitpunkt t 0 erfolgt.
Bei der herkömmlichen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor wird die Abtriebskraft des Mo­ tors lediglich abrupt erhöht und anschließend konstant gehalten, ohne daß, wie oben beschrieben, die Entste­ hung von Vibration nach dem Feststellen der Beschleuni­ gung berücksichtigt wird, und folglich tritt das Pro­ blem auf, daß sich eine in Fig. 3(B) gezeigte störende Beschleunigungsvibration in Längsrichtung des Fahr­ zeugs, die durch ein Verbundvibrationssystem aufgrund der Verbindung des Motors mit dem Fahrzeug erzeugt wird, nicht unter allen verschiedenen Beschleunigungs­ bedingungen vollkommen unterdrücken läßt.
Die Erfindung soll die beschriebenen Probleme beseiti­ gen. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektroni­ sche Steuerung zu schaffen, die die in Längsrichtung auftretende Beschleunigungsvibration eines Fahrzeugs unterdrückt.
Die erfindungsgemäße elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor weist eine Einrichtung zum Ermitteln des Beschleunigungszustandes des Fahrzeuges und eine Einrichtung zum Steuern der Kraftstoffzufuhrmenge für den Motor oder des Zündzeitpunktes auf, welche die Ab­ triebskraft des Motors für eine vorbestimmte Dauer nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit seit der Zeitgebung für den Beschleunigungszustand des Fahrzeugs verringert.
Da die Abtriebskraft des Motors für die vorbestimmte Dauer verringert wird, bevor zum Zeitpunkt des Beginns der Beschleunigung des Fahrzeugs entsprechend dem An­ steigen der Abtriebskraft des Motors die erste positive Spitze der Beschleunigungsvibration in der Längsrich­ tung erzeugt wird, läßt sich somit die Beschleunigungs­ vibration in Längsrichtung des Fahrzeugs unterdrücken.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des allgemeinen Auf­ baus eines Verbrennungsmotors und ein Blockdia­ gramm einer elektronischen Steuerung für den Verbrennungsmotor;
Fig. 2 ein Flußdiagramm des Arbeitsablaufs einer her­ kömmlichen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor;
Fig. 3 ein Zeitgebungsdiagramm der herkömmlichen Steuerung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm des Arbeitsablaufs der erfin­ dungsgemäßen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor;
Fig. 5 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Steue­ rung; und
Fig. 6 ein Flußdiagramm des Arbeitsablaufs einer wei­ teren Ausführungsform der Erfindung.
Zunächst wird die bevorzugte Ausführungsform beschrie­ ben.
Die bevorzugte Ausführungsform der elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor gleicht hinsicht­ lich ihres Aufbaus der in Fig. 1 gezeigten Steuerung; jedoch unterscheidet sich die bevorzugte Ausführungs­ form von der in Fig. 1 gezeigten Steuerung durch den Arbeitsablauf in einer Arbeitseinheit, welche innerhalb einer Steuerung 9 einen Mikroprozessor 93 als Zentral­ einheit und zum Einstellen von Daten aufweist. Der Ar­ beitsablauf dieser Arbeitseinheit ist in dem Flußdia­ gramm gemäß Fig. 4 gezeigt. Auch die Schritte des Le­ sens der Drehzahl Ne des Motors 1 in Schritt 200 bis zum Ermitteln der Beschleunigung in Schritt 204 glei­ chen den Schritten 100 bis 104 gemäß Fig. 2.
Anfangs wird somit in Schritt 200 ein Impulssignal, d.h. ein Drehzahlbetrag Ne des Motors 1, von einem Drehzahlsensor 5 abgegeben. In Schritt 201 wird der von einem Drucksensor 4 erhaltene Ansaugdruckwert (Absolut­ druck) Pb innerhalb des Saugrohrs 2 in den Mikroprozes­ sor 93 eingelesen. In Schritt 202 wird die Grund-Steu­ erimpulsbreite τ 0 des Injektors 6 auf der Basis der eingelesenen Informationen errechnet. Die entsprechen­ de Arbeitsgleichung lautet
τ₀ = K×Pb×ηv,
wobei K eine Konstante ist und η v die Ladeeffizienz ausdrückt, welche zuvor entsprechend dem Ansaugdruck Pb innerhalb des Saugrohres 2 und der Drehzahl Ne des Mo­ tors 1 bestimmt wurde. Anschließend rückt der Ablauf periodisch über Schritt 203 zu Schritt 204 vor, indem festgestellt wird, ob eine Veränderung des Betrages des Ausgangssignals vom Drosselventilöffnungssensor 8 den vorbestimmten Wert überschreitet oder nicht. Falls der Abweichungsbetrag des Ausgangssignals vom Drosselven­ tilöffnungssensor 8 den vorbestimmten Wert überschrei­ tet, wird ein Beschleunigungszustand angenommen, und der Ablauf rückt auf Schritt 205 vor.
In Schritt 205 wird festgestellt, ob eine Zeit t a , wel­ che die seit dem als Beschleunigungszeitpunkt bezeich­ neten Zeitpunkt t 0 verstrichene Zeit ist, die Bedingung t 1<t a <t 2 erfüllt oder nicht, wobei t 1 und t 2 vorbe­ stimmte Zeitpunkte sind, die vor dem Zeitpunkt liegen, zu dem gemäß Fig. 3 nach der Beschleunigung die erste Spitze (Punkt A) der Fahrzeugbeschleunigung auftritt, aber nach dem Start der Beschleunigung liegen. Wenn in der Praxis die Beschleunigung für 100 ms von einem Zeitpunkt, zu dem der dritte Gang des Getriebes einge­ schaltet ist, die Drehzahl des Motors 1500 upm und der Druck innerhalb des Saugrohrs -600 mbar (-450 mmHg) beträgt, bis zu einem Zeitpunkt ausgeführt wird, zu dem das Drosselventil voll geöffnet ist, sind t 1=50 ms und t 2=80 ms geeignete Werte.
Falls in Schritt 205 die Antwort "Ja" erfolgt, rückt der Ablauf auf Schritt 106, in dem eine Schwingkorrek­ turimpulsbreite t s errechnet wird. Diese Korrektur­ impulsbreite τ s wird zuvor durch eine der Veränderungs­ größe des Ventils proportionale Funktion bestimmt. Falls jedoch in Schritt 205 die Antwort "Nein" erfolgt, wird der Anstiegskorrekturwert τ s in Schritt 207 auf null rückgestellt.
Nachdem in den Schritten 206, 207 der Anstiegskorrek­ turwert τ s errechnet worden ist, wird in Schritt 208 der Wert τ ACC des Beschleunigungszuwachses errechnet. In Schritt 209 wird festgestellt, ob es sich um einen Kraftstoffausdüszeitpunkt handelt oder nicht, und falls ein Kraftstoffausdüszeitpunkt vorliegt, wird die Kraft­ stoffausdüsimpulsbreite τ in Schritt 210 durch die Gleichung
τ = τ₀ + τ ACC + τ s
errechnet, und in Schritt 211 wird der Injektor 6 so gesteuert, daß er das Ausdüsen von Kraftstoff entspre­ chend dieser Impulsbreite durchführt; anschließend wird der Ablauf zu Schritt 200 rückgeführt. Wenn in Schritt 209 festgestellt wird, daß kein Kraftstoffausdüszeit­ punkt vorliegt, wird der Ablauf auf Schritt 200 rück­ geführt.
Dieser Ablauf wird wiederholt, um die ausgedüste Kraft­ stoffmenge derart zu steuern, daß bei Beschleunigung keine Schwingungen entstehen.
Fig. 5 zeigt den Betrieb für den Fall, daß daß eine Beschleuningung tatsächlich dem beschriebenen Flußdia­ gramm entsprechend abläuft. Dabei wird die Kraftstoff­ ausdüsimpulsbreite τ für die Zeit von t 1 bis t 2 vom Zeitpunkt des Starts der Beschleunigung (t 0) um t 0 ver­ ringert, und eine im Motor erzeugtes Drehmoment Tr wird um Δ Tr verringert, um eine Negativbeschleunigung des Fahrzeugs zu bewirken. Folglich wird die in Fig. 3(B) gezeigte Beschleunigungsspitze A vermieden, und somit wird eine Beschleunigungseinwirkung auf die Fahr­ zeugkarosserie gemäß Fig. 5(C) erzielt, wodurch ein sanftes Beschleunigen unter Vermeidung von Schwingungen erfolgt.
Obwohl der Schwingkorrekturwert τ bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 5(A) beschaffen war, kann er auch gemäß Fig. 6(A) als Muster vorgesehen sein, das eine Funktion der seit der Beschleunigung verstrichenen Zeit ist. In diesem Fall nimmt das in dem Motor erzeugte Drehmoment Tr die in Fig. 6(B) gezeigten Werte an. Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform bei der Errechnung des Schwingkorrekturwertes τ s gemäß Fig. 4 das Getriebeübertragungsverhältnis nicht berück­ sichtigt wurde, läßt sich selbstverständlich der glei­ che Effekt erzielen, obwohl der Wert τ s entsprechend dem Übertragungsverhältnis verändert wird. Obwohl gemäß Fig. 4 anhand der Veränderung des Drosselventilöff­ nungsbetrages festgestellt wurde, ob ein Beschleuni­ gungszustand vorlag oder nicht, kann diese Feststellung auch anhand der Veränderung des Druckwertes innerhalb des Saugrohres getroffen werden. Obwohl sich bei der bevorzugten Ausführungsform das Schwingen verhindern läßt, indem beim Beschleunigungszustand die ausgedüste Kraftstoffmenge für die vorbestimmte Dauer gesteuert wird, kann der gleiche Effekt auch erzielt werden, in­ dem der Zündzeitpunkt mit einem Verzögerungswinkel ge­ steuert wird, wodurch das im Motor erzeugte Drehmoment innerhalb der vorbestimmten Dauer nach dem Beschleuni­ gen verringert und eine Negativbeschleunigung für das Fahrzeug erzeugt wird.
Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform der Er­ findung im Zusammenhang mit dem Flußdiagramm gemäß Fig. 7 erläutert. Schritt 300, in dem die Drehzahl Ne des Motors 1 gelesen wird, bis Schritt 305, in dem die Be­ schleunigung ermittelt wird, gleichen den Schritten 200 bis 205 der anhand von Fig. 4 beschriebenen ersten Aus­ führungsform mit Ausnahme von Schritt 302, in dem der Grund-Zündzeitpunkt R 0 aus einer Karte entnommen wird, die zuvor anhand der Motordrehzahl Ne und des Saug­ drucks Pb bestimmt wurde, im Gegensatz zu der Bestim­ mung der Grund-Steuerimpulsbreite t 0.
Wenn in Schritt 305 die Antwort "Ja" erfolgt, rückt der Ablauf auf Schritt 306, in dem ein Schwingkorrektur­ wert R s errechnet wird. Dieser Korrekturwert R s wird zuvor durch eine der Veränderungsgröße des Ventils pro­ portionale Funktion bestimmt. Wenn jedoch in Schritt 305 die Antwort "Nein" erfolgt, wird der Schwingkorrek­ turwert R s in Schritt 307 auf null rückgestellt.
Nach dem Errechnen des Schwingkorrekturwertes R s in den Schritten 306, 307 wird in Schritt 308 ein Beschleuni­ gungskorrekturwert R ACC errechnet. Anschließend wird der Zündzeitpunkt R in Schritt 309 anhand der folgenden Gleichung errechnet:
R = R₀ + R ACC + R s .
In Schritt 310 wird festgestellt, ob es sich um einen Kraftstoffausdüszeitpunkt handelt oder nicht. Wenn ein Kraftstoffausdüszeitpunkt vorliegt, wird der Injektor 6 diesem Zündzeitpunkt R entsprechend betätigt, indem die Ausgangsschaltung 97 in Schritt 311 so gesteuert wird, daß sie das Kraftstoffausdüsen veranlaßt. Anschließend wird der Ablauf auf Schritt 300 rückgeführt. Wenn in Schritt 310 festgestellt wird, daß kein Zündzeitpunkt vorliegt, geht der Ablauf auf Schritt 300 zurück.
Dieser Ablauf wird wiederholt, um die ausgedüste Kraft­ stoffmenge derart zu steuern, daß beim Beschleunigen keine Schwingungen erzeugt werden.
Obwohl bei dieser Beschreibung eine Kraftstoffausdüs­ einrichtung mit geschwindigkeitsabhängiger Kraftstoff­ dichte als Kraftstoffausdüssystem verwendet wurde, kön­ nen selbstverständlich auch eine Kraftstoffausdüsein­ richtung mit einem Luftstromsensor und ein System mit einem elektronisch gesteuerten Vergaser verwendet wer­ den.
Beschreibungsgemäß wird bei der Erfindung für die vor­ bestimmte Dauer nach dem Zeitpunkt des Feststellens des Beschleunigungszustandes die Kraftstoffausdüsimpuls­ breite verringert oder der Zündzeitpunkt mit einem Win­ kel verzögert. Dadurch wird die Abtriebskraft des Mo­ tors verringert, so daß die Beschleunigung erfolgt, ohne störende Vibrationen zu verursachen. Somit läßt sich die Entstehung von Schwingungen verhindern, und bei Beschleunigung des Fahrzeugs wird ein sanftes Be­ schleunigungsgefühl vermittelt.

Claims (5)

1. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor zum Antreiben eines Fahrzeuges, die die Abtriebskraft des Verbrennungsmotors steuert, indem sie die dem Ver­ brennungsmotor zugeführte Kraftstoffmenge und/oder den Zündzeitpunkt dem Betriebszustand des Verbrennungs­ motors entsprechend steuert,
wobei eine Beschleunigungsermittlungseinrichtung (4; 8) den Beschleunigungszustand des Fahrzeugs ermittelt, und
eine Zeitmeßeinrichtung den Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach dem Ermitteln des Beschleunigungszustandes des Fahrzeugs durch die Beschleunigungsermittlungsein­ richtung (4; 8) mißt;
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Speichereinrichtung (9) eine Funktion speichert, die ein zum Unterdrücken der Beschleunigungsvibration des Fahrzeugs vorgesehenes Verringerungsmuster der Ab­ triebskraft des Verbrennungsmotors repräsentiert; und
daß eine Kraftstoffsteuereinrichtung (96) während der Beschleunigung die Kraftstoffzuführmenge und/oder den Zündzeitpunkt derart steuert, daß die Abtriebskraft des Verbrennungsmotors während einer vorbestimmten Dauer entsprechend der Funktion verringert wird, wenn die Zeitmeßeinrichtung den Ablauf der Zeit ermittelt hat.
2. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ schleunigungsermittlungseinrichtung ein Detektor (8) zum Ermitteln des Öffnungsbetrages des Drosselventils (3) des Verbrennungsmotors ist.
3. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ schleunigungsermittlungseinrichtung ein Detektor (4) zum Ermitteln einer Druckveränderung in dem Saugrohr (2) des Verbrennungsmotors ist.
4. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Funktion ein derartiges Muster aufweist, daß während der vorbestimmten Dauer die Abtriebskraft des Verbrennungsmotors um einen vorbestimmten Betrag verringert wird.
5. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Funktion ein derartiges Muster aufweist, daß während der vorbestimmten Dauer die Abtriebskraft des Verbrennungsmotors laufend verringert und dann lau­ fend erhöht wird.
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