DE3914784A1

DE3914784A1 - Vefahren und anordnung zur erfassung des umgebungsluftdrucks bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3914784A1
Application number: DE19893914784
Authority: DE
Inventors: Reiner Weingaertner
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-05-05
Filing date: 1989-05-05
Publication date: 1990-11-08
Anticipated expiration: 2009-05-06
Also published as: DE3914784B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erfassung des Umgebungsluftdrucks bei Brennkraftmaschinen mit einem Saugrohr und einer Drosselklappe.

Bei elektronischen Gemischbildungssystemen für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen ist eine Berücksichtigung des Umgebungsluftdrucks erforderlich, um Start- und Fahrbarkeitsprobleme durch den geringeren Luftdruck in großen Höhen zu vermeiden. Zur Erfassung des Umgebungsluftdrucks ist es bekannt, einen sogenannten Absolutdrucksensor außerhalb der Brennkraftmaschine anzuordnen. Dieses bedeutet einen zusätzlichen Aufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Erfassung des Umgebungsluftdrucks anzugeben, welche sich durch geringen Aufwand auszeichnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck im Saugrohr hinter der Drosselklappe gemessen wird und daß die Messung und/oder eine Weiterleitung des Meßergebnisses als Wert des Umgebungsluftdrucks nur erfolgt, wenn der jeweilige Drosselklappen-Öffnungswinkel größer als ein von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiger vorgegebener Drosselklappen-Öffnungswinkel ist. Dabei ist die Abhängigkeit vorzugsweise derart, daß der vorgegebene Drosselklappen-Öffnungswinkel mit zunehmender Drehzahl ansteigt und daß der Anstieg des vorgegebenen Drosselklappen-Öffnungswinkels mit zunehmender Drehzahl abnimmt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Verminderung des technischen Aufwands insbesondere bei Brennkraftmaschinen möglich, bei denen zur Erfassung des Unterdrucks im Saugrohr ohnehin ein Luftdrucksensor vorhanden ist. Selbst bei Brennkraftmaschinen, bei welchen an sich kein Luftdrucksensor im Saugrohr vorhanden wäre, hat das erfindungsgemäße Verfahren Vorteile. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer ausreichend großen von der Drehzahl abhängigen Öffnung der Drosselklappe der Druck im Saugrohr nur geringfügig vom Umgebungsluftdruck abweicht.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Messung bzw. Weiterleitung unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängig vom Drosselklappen-Öffnungswinkel erfolgt. Dadurch wird eine Erfassung des Umgebungsluftdrucks vor oder gegebenenfalls während des Startvorgangs möglich, auch wenn die Drosselklappe geschlossen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorzugsweise vorgesehen, daß oberhalb einer weiteren vorgegebenen Drehzahl keine Messung bzw. Weiterleitung erfolgt. Diese Weiterbildung verhindert, daß bei sehr hohen Drehzahlen bzw. hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Ansaugluft Fehler bei der Erfassung des Umgebungsluftdrucks auftreten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nach dem Einschalten und einer Initialisierung zunächst die Drehzahl abgefragt und danach geprüft wird, ob die Drehzahl über dem vorgegebenen Wert liegt, daß bei einer Drehzahl unterhalb des vorgegebenen Wertes der Luftdruck abgefragt wird und daß anderenfalls nach einer Abfrage des Drosselklappen-Öffnungswinkels und der Drehzahl der zu der Drehzahl gehörende vorgegebene Drosselklappen-Öffnungswinkel aus einer Tabelle ausgelesen und mit dem abgefragten Drosselklappen-Öffnungswinkel verglichen wird und daß eine Wiederholung der Abfrage, des Auslesens aus der Tabelle und des Vergleichs so lange erfolgt, bis der abgefragte Drosselklappen-Öffnungswinkel größer als der vorgegebene Drosselklappen-Öffnungswinkel ist und daß danach eine Messung des Luftdrucks bzw. eine Weiterleitung des gemessenen Luftdruckwertes erfolgt.

Hierdurch wird eine Ermittlung des Umgebungsluftdrucks unmittelbar nach dem Einschalten der Zündung ermöglicht, wobei für den Fall, daß die Brennkraftmaschine startet, bevor eine Erfassung des Umgebungsluftdrucks erfolgen konnte, die Erfassung bei der nächsten Gelegenheit (ausreichend großer Drosselklappen-Öffnungswinkel bei genügend kleiner Drehzahl) nachgeholt wird.

Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß ein Drosselklappen-Stellungssensor, ein Drehzahlsensor und im Saugrohr hinter der Drosselklappe ein Absolutdrucksensor vorgesehen sind, deren Ausgänge mit einem einen Mikrocomputer enthaltenden Steuergerät verbunden sind, und daß in einem dem Mikrocomputer zugeordneten Speicher der vorgegebene Drosselklappen-Öffnungswinkel als Funktion der Drehzahl und ein Programm zur Durchführung des Verfahrens abgelegt sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem an einem Vier-Zylinder-Motor mit einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Steuergerätes, welches in dem Kraftstoffeinspritzsystem nach Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des vorgegebenen Drosselklappen-Öffnungswinkels von der Drehzahl und

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Computerprogramms zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Kraftstoffeinspritzsystem ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 1 ein Einspritzventil 2, 3, 4, 5 zugeordnet. Die Einspritzventile sind Teile eines Kraftstoffkreislaufs, der in an sich bekannter Weise aus einem Tank 6, einer in den Tank integrierten Kraftstoffpumpe 7, einem Kraftstoffilter 8 und einem Druckregler 9 besteht, von dem über eine Leitung 10 überschüssiger Kraftstoff in den Tank 6 zurückbefördert wird. Die Verbrennungsluft erhält die Brennkraftmaschine 1 über einen nicht dargestellten Luftfilter, ein Saugrohr 11 und die Drosselklappe 12. Im Saugrohr 11 sind ein Ansaugluft-Temperatursensor 13 und ein Luftdrucksensor 14 vorgesehen. Außerdem steht die Drosselklappe 12 mit einem Stellungssensor 15 in Verbindung, welcher ein dem Drosselklappen-Öffnungswinkel entsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Im Abgaskanal 15 ist eine Lambdasonde 16 angeordnet. Die Strömungsrichtungen des Kraftstoffs, der Luft und der Abgase sind in Fig. 1 durch Pfeile gekennzeichnet.

Am Schwungrad 17 der Brennkraftmaschine 1 ist ein Drehzahlgeber 18 angeordnet. Ferner verfügt die Brennkraftmaschine 1 über einen Kühlwasser-Temperatursensor 19 und einen Zündverteiler 20, der in an sich bekannter Weise mit einer Zündspule 21 und mit nicht dargestellten Zündkerzen verbunden ist. Außerdem ist zur Umgehung der Drosselklappe 12 ein Leerlaufstellglied 22 vorgesehen.

Die Ausgänge der erwähnten Sensoren sowie die Eingänge der genannten Stellglieder sind mit entsprechenden Ein- und Ausgängen eines Steuergerätes 30 verbunden. Zur Spannungsversorgung dient eine Batterie 23. Steuergeräte zur elektronischen Regelung der Kraftstoffeinspritzung sind an sich bekannt, so daß im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung lediglich eine schematische Erläuterung eines solchen Steuergerätes anhand von Fig. 2 erfolgt.

Im Steuergerät 30 ist ein Mikrocomputer 31 vorgesehen, der nach einem festgelegten Programm die erforderlichen Funktionen steuert. Die analogen Größen werden über einen Multiplexer 33 und einen Analog/Digital-Wandler 32 zugeführt, während die impulsförmigen Eingangsgrößen bzw. binären Signale über Schnittstellen 34 zum Mikrocomputer 31 gelangen. Ausgangsseitig ist der Mikrocomputer 31 mit Leistungsstufen 35 verbunden, dabei sind jeweils für ein Einspritzventil 2 bis 5 (Fig. 1) eine Leistungsstufe sowie eine Leistungsstufe zur Steuerung eines nicht dargestellten Relais für die Kraftstoffpumpe 7 (Fig. 1) und eine Leistungsstufe für das Leerlaufstellglied 22 vorgesehen. Zur Speicherung von Daten auch bei abgeschaltetem Steuergerät ist ein nichtflüchtiger Speicher 36, beispielsweise ein programmierbarer Nur-Lese-Speicher (PROM, EPROM), mit dem Mikrocomputer verbunden.

Bei Kraftstoffeinspritzsystemen mit kontinuierlicher Einspritzung erfolgt anstelle der Steuerung der Einspritzdauer eine Steuerung des Systemdrucks, wozu der Druckregler 9 als Druckstellglied ausgebildet ist und an eine der Endstufen des Steuergerätes 30 angeschlossen ist.

Den Eingängen des Multiplexers 33 werden analoge Signale vom Ansaugluft-Temperatursensor 13, vom Luftdrucksensor 14, vom Drosselklappenstellungssensor (Drosselklappenpotentiometer) 15 und vom Kühlwasser-Temperatursensor 19 und, gegebenenfalls über an sich bekannte Schaltungen, die Ausgangsspannung der Lambdasonde 16 zugeführt. Die Bordnetzspannung von der Batterie 23 wird einem Anschluß 37 des Steuergerätes 30 zur Spannungsversorgung und einem Eingang des Multiplexers 33 zu Steuerungszwecken zugeführt. Die Eingänge der Schnittstellen 34 sind mit dem Drehzahlsensor 18 und mit anderen nicht dargestellten Binärsignalgebern verbunden, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht von Interesse sind.

Fig. 3 zeigt eine im EPROM 36 (Fig. 2) abgelegte Funktion des Drosselklappen-Öffnungswinkels α _n in Abhängigkeit von der Drehzahl n. Dabei ist der schraffiert angedeutete Bereich für die Erfassung des Umgebungsluftdrucks mit Hilfe der Messung des Luftdrucks innerhalb des Saugrohrs geeignet. Die dargestellte Funktion wird für den jeweiligen Typ der Brennkraftmaschine ermittelt und im EPROM 36 (Fig. 2) des Steuergerätes 30 abgelegt.

Das in Fig. 4 dargestellte Flußdiagramm zeigt ein ebenfalls im EPROM 36 abgelegtes Programm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Start 41 des Programms erfolgt durch Einschalten der Zündung. Daraufhin wird bei 42 eine übliche Initialisierung vorgenommen und bei 43 die Drehzahl n gemessen. Anschließend erfolgt eine Verzweigung 44 in Abhängigkeit davon, ob sich die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bereits dreht. Als Anzeichen dafür wird eine applizierbare Drehzahl angenommen. Ist die Drehzahl n kleiner als n _min, so erfolgt bei 45 die Abfrage der Ausgangsspannung des Luftdrucksensors 14 (Fig. 1). Das Ergebnis wird bei 46 im Speicher abgelegt und im Programmteil 47 zur Bildung eines Höhenkorrekturfaktors verwendet, worauf ein Programm 48 zur Regelung bzw. Steuerung der Kraftstoffeinspritzung gestartet wird.

Ist jedoch die bei 43 gemessene Drehzahl n gleich oder größer als n _min, so wird im Programmteil 49 der Drosselklappen-Öffnungswinkel α abgefragt, in der im EPROM 36 (Fig. 2) abgelegten Tabelle α _n als Funktion der Drehzahl n ausgelesen (Programmteil 50) und bei 51 mit dem abgefragten Wert a verglichen. Ist der abgefragte Wert kleiner als der vorgegebene Wert, wird nach der Verzweigung 52 bei 53 ein Ersatzwert α _e übernommen und das Programm mit der Regelung bzw. Steuerung bei 48 fortgesetzt. Nach der Regelung und gegebenenfalls anderen Programmen wird mit Hilfe der Programmschritte 49 bis 52 erneut geprüft, ob die Bedingungen für eine Ermittlung des Umgebungsluftdrucks erfüllt sind. Sobald α größer als α _n ist, verzweigt sich bei 52 das Programm in Richtung auf den Programmteil 45, in welchem die Ausgangsspannung des Luftdrucksensors 14 (Fig. 1) abgefragt wird.

Eine Messung des Umgebungsluftdrucks ist wichtig, wenn zur Regelung des Kraftstoff-Luftgemischs ein Luftmengenmesser verwendet wird.

Wenn im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bedingung α < α _n genannt wird, ist die Bedingung α α _n nicht ausgeschlossen. Einerseits ist bei einer Speicherung von α _n = f(n) mit genügend Binärstellen der Unterschied ohnehin sehr klein; andererseits ist die Wirkung beider Bedingungen exakt gleich, wenn im zweiten Fall jeweils um eine geringstwertige Stelle kleinere Werte abgespeichert sind.

Claims

1. Verfahren zur Erfassung des Umgebungsluftdrucks bei Brennkraftmaschinen mit einem Saugrohr und einer Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck im Saugrohr hinter der Drosselklappe gemessen wird und daß die Messung und/oder eine Weiterleitung des Meßergebnisses als Wert des Umgebungsluftdrucks nur erfolgt, wenn der jeweilige Drosselklappen-Öffnungswinkel größer als ein von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiger vorgegebener Drosselklappen-Öffnungswinkel ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Drosselklappen-Öffnungswinkel mit zunehmender Drehzahl ansteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg des vorgegebenen Drosselklappen-Öffnungswinkels mit zunehmender Drehzahl abnimmt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung bzw. Weiterleitung unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängig vom Drosselklappen-Öffnungswinkel erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb einer (weiteren) vorgegebenen Drehzahl keine Messung oder Weiterleitung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschalten und einer Initialisierung zunächst die Drehzahl abgefragt und danach geprüft wird, ob die Drehzahl über dem vorgegebenen Wert liegt, daß bei einer Drehzahl unterhalb des vorgegebenen Wertes der Luftdruck abgefragt wird und daß anderenfalls nach einer Abfrage des Drosselklappen-Öffnungswinkels und der Drehzahl der zu der Drehzahl gehörende vorgegebene Drosselklappen-Öffnungswinkel aus einer Tabelle ausgelesen und mit dem abgefragten Drosselklappen-Öffnungswinkel verglichen wird und daß eine Wiederholung der Abfrage, des Auslesens aus der Tabelle und des Vergleichs so lange erfolgt, bis der abgefragte Drosselklappen-Öffnungswinkel größer als der vorgegebene Drosselklappen-Öffnungswinkel ist und daß danach eine Messung des Luftdrucks bzw. eine Weiterleitung des gemessenen Luftdruckwertes erfolgt.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drosselklappen-Stellungssensor (15), ein Drehzahlsensor (18) und im Saugrohr (11) hinter der Drosselklappe (12) ein Absolutdrucksensor vorgesehen sind, deren Ausgänge mit einem einen Mikrocomputer (31) enthaltenden Steuergerät (30) verbunden sind, und daß in einem dem Mikrocomputer (31) zugeordneten Speicher (36) der vorgegebene Drosselklappen-Öffnungswinkel als Funktion der Drehzahl und ein Programm zur Durchführung des Verfahrens abgelegt sind.