DE3905156A1 - Steuerungssystem fuer die kraftstoffeinspritzung in fahrzeugmotoren - Google Patents
Steuerungssystem fuer die kraftstoffeinspritzung in fahrzeugmotorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für die Kraft
stoffeinspritzung in Fahrzeugmotoren, und zwar unter
Berücksichtigung der Motorbetriebsbedingungen.
Bei einem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystem wird
die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp in Abhängigkeit vom
absoluten Druck in einem Ansaugrohr des Motors und der
Motordrehzahl berechnet. Ein Druckfühler ist stromabwärts
von einer Drosselklappe im Motor vorgesehen, um den
absoluten Druck in dem Ansaugrohr zu messen. Die Motor
drehzahl wird von einem Kurbelwinkelfühler gemessen.
In Abhängigkeit von diesen Ausgangssignalen von diesen
Meßfühlern wird die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp
bestimmt. Die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge Ti
wird erhalten durch Korrektur der Basiskraftstoffeinspritzmenge
Tp in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen, wie z. B.
der Kühlmitteltemperatur und dem Drosselklappenöffnungsgrad.
Der Absolutdruck im Ansaugrohr oszilliert jedoch wegen der
Pulsierung der Ansaugluft. Infolgedessen ändert sich die
Basiskraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von dieser
Pulsierung. Somit wird der Betrieb des Motors insbesondere
bei niedrigen Motordrehzahlen instabil.
Die JP-OS 60-3 448 beschreibt ein Steuerungssystem für die
Kraftstoffeinspritzung. Bei diesem System wird der Druck
in dem Ansaugrohr mit einem ersten Zeitablauf abgetastet,
der mit der Drehung der Kurbelwelle des Motors synchronisiert
ist, und außerdem mit einem zweiten Zeitablauf abgetastet,
der eine kürzere Periode hat als der erste Zeitablauf.
Die gemessenen Drücke werden gemittelt, um einen ersten
Durchschnittsdruck und einen zweiten Durchschnittsdruck
zu erhalten. Die ersten und zweiten mittleren Drücke werden
in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen gewählt.
In Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem gewählten
Druckwert wird die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp berechnet.
In einem Übergangszustand des Betriebes des Motors wird
jedoch der durchschnittliche Druck PM AVE, basierend auf dem
Druck PM, mit einer Verzögerung bezüglich der Erfordernisse
des Motorbetriebszustandes erzeugt, wie es Fig. 7 zeigt.
Infolgedessen weicht die Kraftstoffeinspritzmenge von der
erforderlichen Menge ab.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Steuerungssystem für
die Kraftstoffeinspritzung anzugeben, das in der Lage ist,
für die ordnungsgemäße Kraftstoffeinspritzmenge zu sorgen,
ohne dabei von der erforderlichen Menge abzuweichen.
In dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem wird der Druck im
Ansaugrohr aus der Motordrehzahl und der Drosselklappenstellung
bestimmt. Der bestimmte Druck wird mit dem Durchschnittsdruck
der tatsächlichen Ansaugrohrdrücke verglichen, um einen
Korrekturwert zu berechnen, und die Basiskraftstoffeinspritz
menge wird mit dem Korrekturwert korrigiert.
Gemäß der Erfindung wird ein Steuerungssystem für die Kraft
stoffeinspritzung in Fahrzeugmotoren angegeben, das ein An
saugrohr, eine in dem Ansaugrohr vorgesehene Drosselklappe
sowie Kraftstoffeinspritzdüsen aufweist, um den Kraftstoff
mit einer vom System vorgegebenen Menge einzuspritzen.
Das erfindungsgemäße System weist folgendes auf: einen Motor
drehzahlfühler, der in Abhängigkeit von der Drehzahl des
Motors ein Motordrehzahlsignal erzeugt; einen Drosselklappen
stellungsfühler, der ein Drosselklappenstellungssignal in
Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Drosselklappe erzeugt; einen
Druckfühler, der ein Drucksignal in Abhängigkeit vom Druck
in dem Ansaugrohr erzeugt; einen ersten Rechner zur Durch
führung einer Mittelung von Drücken, die durch Drucksignale
repräsentiert werden, und zur Erzeugung eines Durchschnitts
drucksignals; eine Bestimmungseinrichtung, die auf das
Motordrehzahlsignal und das Drosselklappenstellungssignal
anspricht, um den Druck in dem Ansaugrohr zu bestimmen und
ein Bestimmungsdrucksignal zu erzeugen; eine Einrichtung,
die auf das Durchschnittsdrucksignal und das Bestimmungs
drucksignal anspricht, um ein Korrektursignal zu erzeugen;
einen zweiten Rechner, der auf das Motordrehzahlsignal und
das Durchschnittsdrucksignal anspricht, um ein Basiskraft
stoffeinspritzmengensignal zu erzeugen; und eine Korrektur
einrichtung, um das Basiskraftstoffeinspritzmengensignal mit
dem Korrektursignal zu korrigieren, um dadurch die einzu
spritzende Kraftstoffmenge vorzugeben.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungs
beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung
eines Steuerungssystems für die Kraftstoff
einspritzung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer
Steuereinheit gemäß der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines
mit der Steuereinheit durchführbaren Steuerungs
systems für die Kraftstoffeinspritzung;
Fig. 4a und 4b schematische Darstellungen zur Erläuterung
des Ansaugsystems;
Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer
Berechnungsroutine für die Kraftstoffein
spritzsteuerung;
Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer
Berechnungsroutine zur Bestimmung der Kraft
stoffeinspritzmenge; und in
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammen
hanges zwischen dem Drosselklappenöffnungsgrad
und dem Ansaugrohrdruck.
Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen; man erkennt ein
Ansaugrohr 2 eines Motors 1, wobei eine Drosselkammer 4
stromabwärts von einer Drosselklappe 3 vorgesehen ist, um
Pulsierungen der Ansaugluft auszugleichen. Eine Vielzahl von
Kraftstoffeinspritzdüsen oder Kraftstoffeinspritzern 5 sind
in dem Ansaugrohr 2 in den Einlaßventilen benachbarten
Positionen vorgesehen, um die jeweiligen Zylinder des Motors
mit Kraftstoff zu versorgen.
Ein Drosselklappenstellungsfühler 6 ist an der Drosselklappe
3 vorgesehen. Ein Druckfühler 7 ist in der Drosselkammer 4
vorgesehen, um den Druck im Ansaugrohr zu messen. Ein Kurbel
winkelfühler 8 sowie ein Kühlmitteltemperaturfühler 9 sind
am Motor 1 vorgesehen, während ein 02-Fühler 10 in einem
Auspuffrohr vorgesehen ist. Ein Atmosphärendruckfühler 11
ist vorgesehen, um den Atmosphärendruck zu messen. Die
Ausgangssignale der Fühler zur Messung der jeweiligen Betriebs
zustände werden einer Steuereinheit 12 zugeführt, die zur
Betätigung der Kraftstoffeinspritzdüsen 5 mit einem Mikro
computer ausgerüstet ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Steuereinheit 12 einen
A/D-Wandler 12 a auf, der mit Signalen von dem Druckfühler 7,
dem Drosselklappenstellungsfühler 6, dem Kühlmitteltemperatur
fühler 9 und dem Atmospährendruckfühler 11 versorgt wird.
Ein Digitaleingang 12 b wird mit Signalen vom Kurbelwinkel
fühler 8 und dem 02-Fühler 10 versorgt. Ausgangssignale vom
A/D-Wandler 12 a und dem Digitaleingang 12 b werden an eine
CPU oder Zentraleinheit 12 e angelegt. Die Zentraleinheit 12 e
arbeitet so, daß sie diese Signale in Abhängigkeit von Daten
und Programmen verarbeitet, die in einem Festwertspeicher oder
ROM 12 c sowie einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAM 12 d
gespeichert sind, und erzeugt ein Steuersignal, welches an
einen Digitalausgang 12 f angelegt wird, um über diesen Ausgang
die Kraftstoffeinspritzdüsen 5 zu treiben.
Fig. 3 zeigt ein Steuerungssystem für die Kraftstoffeinspritzung,
wobei die Motordrehzahl N , die von dem Kurbelwinkelfühler 8
ermittelt wird, an einen Rechner 13 für die Basiskraftstoff
einspritzmenge (Impulsbreite) sowie eine Ansaugrohrdruck-
Bestimmungseinheit 14 angelegt. Ein Signal für den oberen
Totpunkt, das vom Kurbelwinkelsignal abgeleitet wird, wird
an eine Ansaugrohrdruck-Mittelungseinheit 15 angelegt, an die
außerdem ein Ansaugrohrdruck PM vom Druckfühler 7 angelegt
wird.
In der Ansaugrohrdruck-Mittelungseinheit 15 wird der Ansaug
rohrdruck PM mit einem kurzen Abtastzyklus abgetastet, und
die abgetasteten Drücke werden bei jedem Zyklus in Abhängigkeit
vom Signal für den oberen Totpunkt gemittelt, und zwar mit
einem Wichtungsverfahren, um einen Durchschnittsdruck PM AVE
gemäß der nachstehenden Gleichung zu erhalten:
PM AVE(t) = a · PM AVE(t - 1) + (1 - a)PM(t),
wobei a ein Wichtungsfaktor ist. Dementsprechend kann der
Einfluß der Oszillierung oder Schwankung des absoluten
Druckes im Ansaugrohr eliminiert werden.
Der Durchschnittsdruck PM AVE wird an den Rechner 13 für die
Basiskraftstoffeinspritzmenge angelegt. Der Rechner 13 berechnet
eine Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp auf der Basis des
Durchschnittsdruckes PM AVE und der Motordrehzahl N , und zwar
unter Verwendung von Daten, die aus einer Tabelle im ROM 12 c
abgeleitet werden. Die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp wird
an eine Kraftstoffeinspritzmengen-Bestimmungseinheit 16
angelegt.
Die Ansaugrohrdruck-Bestimmungseinheit 14 bestimmt einen
Bestimmungsdruck P in Abhängigkeit von dem Drosselklappen
öffnungsgrad R, der vom Drosselklappenstellungsfühler 6
erhalten wird, und der Motordrehzahl N mit einer vorgegebenen
Modellgleichung. Die Modellgleichung wird erhalten aus einem
Ersatzschaltbild, das in Fig. 4b für das Ansaugsystem gemäß
Fig. 4a dargestellt ist.
Das in Fig. 4a schematisch dargestellte Ansaugsystem entspricht
näherungsweise dem Ersatzschaltbild in Fig. 4b. Es bezeichnet
nämlich Po einen Druck stromaufwärts von der Drosselklappe 3
und entspricht einer Spannung Vo in Fig. 4b. Der Druck P im
Ansaugrohr 2 stromabwärts von der Drosselklappe 3 und der
Drosselkammer 4 entspricht der Spannung V, und eine Menge Q R
entspricht dem Strom I R in Fig. 4b. Das Bezugszeichen Qe
gibt die tatsächliche Menge von Luft an, die in den Zylinder
des Motors 1 eingeleitet wird, und sie entspricht dem Strom Ie.
Der Strom Ic repräsentiert eine Verzögerung im Ansprechver
halten im Übergangszustand des Motors. Ein Widerstand Re und
eine Kapazität C sind Faktoren für die Verzögerung im
Ansprechverhalten. Die Modellgleichung läßt sich folgender
maßen ausdrücken:
C · dV/dt = (Vo - V)/R R - V/Re
V = {Re/(R R + Re)} × Vo × (1 - e-t/ τ )
τ = C × R R · Re/(R R + Re).
V = {Re/(R R + Re)} × Vo × (1 - e-t/ τ )
τ = C × R R · Re/(R R + Re).
Mit anderen Worten, man erkennt, daß der Ansaugrohrdruck P
in Abhängigkeit von der Motordrehzahl N und dem Drossel
klappenöffnungsgrad R bestimmt wird.
Der von der Bestimmungseinheit 14 ermittelte oder bestimmte
Druck P wird an einen Rechner 17 für einen ersten Korrektur
koeffizienten angelegt, der außerdem das Signal für den
Durchschnittsdruck PM AVE erhält. Der Rechner 17 berechnet
einen Korrekturkoeffizienten (Korrekturwert) K auf der
Basis des bestimmten Druckes P und des Durchschnittsdruckes
PM AVE. Der Korrekturkoeffizient K wird an die Kraftstoffein
spritzmengen-Bestimmungseinheit 16 angelegt.
Die Kühlmitteltemperatur TW vom Kühlmitteltemperaturfühler 9,
der Atmosphärendruck vom Atmosphärendruckfühler 11 sowie der
Drosselklappenöffnungsgrad R vom Drosselklappenstellungs
fühler 6 und die Drehzahl N vom Kurbelwinkelfühler 8 werden
an einen Rechner 18 für einen zweiten Korrekturkoeffizienten
angelegt, in welchem ein Mischkorrekturkoeffizient COEF
berechnet wird. Dieser Korrekturkoeffizient COEF wird an die
Kraftstoffeinspritzmengen-Bestimmungseinheit 16 angelegt,
in welcher eine Einspritzmenge Ti gemäß der nachstehenden
Gleichung
Ti = Tp × K × COEF
berechnet wird. Ein Ausgangssignal, das diese Einspritzmenge
Ti repräsentiert, wird an die Kraftstoffeinspritzdüsen 5
als Kraftstoffeinspritz-Impulsbreite angelegt.
Die Berechnung zur Bestimmung des bestimmten Druckes P beim
Betrieb des Systems wird nachstehend unter Bezugnahme auf das
Flußdiagramm in Fig. 5 näher erläutert. Nach dem Start wird
bei einem Schritt S 101 der Drosselklappenöffnungsgrad R aus
dem Ausgangssignal des Drosselklappenstellungsfühlers 6 er
halten; ferner wird die Motordrehzahl N auf der Basis des
Ausgangssignals vom Kurbelwinkelfühler 8 berechnet.
Bei einem Schritt S 102 werden die Widerstände R R und Re aus
Nachschlagetabellen entsprechend dem Drosselklappenöffnungs
grad R und der Motordrehzahl N abgeleitet. Bei einem Schritt
S 103 wird die Zeitkonstante für die Ansprechverzögerung τ
berechnet. Bei den Schritten S 104 und S 105 werden die ange
gebenen Berechnungen durchgeführt, und es wird der bestimmte
Druck P erhalten. In den Gleichungen gemäß den Schritten
S 104 und S 105 in Fig. 5 sind mit Kc, α und β jeweils Konstanten
bezeichnet.
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm zur Berechnung der Kraftstoff
einspritzmenge Ti. Nach dem Start wird bei einem Schritt S 201
der Korrekturkoeffizient K berechnet auf der Basis des
bestimmten Druckes P und des Durchschnittsdruckes PM AVE.
Bei einem Schritt S 202 wird die Basiskraftstoffeinspritzmenge
Tp mit dem Korrekturkoeffizienten K korrigiert.
Da gemäß der Erfindung die Basiskraftstoffeinspritzmenge mit
dem Korrekturkoeffizienten korrigiert wird, der auf der Basis
des Durchschnittsdruckes und des bestimmten Druckes berechnet
wird, wird ohne Ansprechverzögerung dafür gesorgt, daß die
richtige Kraftstoffmenge eingespritzt wird.
Claims (3)
1. Steuerungssystem für die Kraftstoffeinspritzung in
Fahrzeugmotoren, mit einem Ansaugrohr (2), mit einer
Drosselklappe (3) in dem Ansaugrohr (2) und mit einer
Kraftstoffeinspritzdüse (5), um eine von dem Steuerungs
system vorgegebene Kraftstoffmenge einzuspritzen,
gekennzeichnet durch
- - einen Motordrehzahlfühler (8), der in Abhängigkeit von der herrschenden Drehzahl des Motors (1) ein Motordrehzahlsignal (N) erzeugt;
- - einen Drosselklappenstellungsfühler (6), der in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Drosselklappe (3) ein Drosselklappenstellungssignal (R) erzeugt;
- - einen Druckfühler (7), der in Abhängigkeit vom Druck im Ansaugrohr (2) ein Drucksignal (PM) erzeugt;
- - einen ersten Rechner (15) zur Mittelung von Drücken, die von dem Drucksignal (PM) repräsentiert werden, und zur Erzeugung eines Durchschnittsdrucksignals (PM AVE);
- - eine Bestimmungseinheit (14), die auf das Motordrehzahl signal (N) und das Drosselklappenstellungssignal ( R ) an spricht, um den Druck in dem Ansaugrohr (2) zu bestimmen und ein Bestimmungsdrucksignal (P) zu erzeugen;
- - eine Einrichtung (17), die auf das Durchschnittsdrucksignal (PM AVE) und das Bestimmungsdrucksignal (P) anspricht und ein Korrektursignal (K) erzeugt;
- - einen zweiten Rechner (13), der auf das Motordrehzahlsignal (N) und das Durchschnittsdrucksignal (PM AVE) anspricht, um ein Basiskraftstoffeinspritzmengensignal (Tp) zu erzeugen; und
- - eine Korrektureinrichtung (17, 18), zur Korrektur des Basiskraftstoffeinspritzmengensignals (Tp) mit dem Korrektur signal (K, COEF), um die einzuspritzende Menge an Kraftstoff zu bestimmen.
2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Motordrehzahlfühler ein Kurbelwinkelfühler (8) ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Korrektursignal (K, COEF) einen Korrekturkoeffizienten
enthält.
Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |