DE4112540A1 - Verfahren zur ermittlung des luftmassenstroms einer brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur ermittlung des luftmassenstroms einer brennkraftmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des
Luftmassenstroms einer Brennkraftmaschine mit einem
Luftmassenstromsensor im Saugrohr.
Auf Luftmassenmessung beruhende Einspritz- bzw. kombinierte
Einspritz- und Zündsteuergeräte nutzen den gemessenen
Luftmassenstrom zur Berechnung der Last und der
Einspritzzeit. Durch die Saugrohr- und Drosselklappendynamik
unterscheiden sich bei instationärem Betrieb die vom Motor
angesaugte und die im Eingangsbereich des Saugrohrs
gemessene Luftmasse. Daraus ergeben sich bei instationärem
Betrieb Abweichungen von lambda = 1.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur
Ermittlung des Luftmassenstroms anzugeben, das auch beim
instationären Betrieb ein hinreichend genaues Ergebnis
liefert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine vom Luftmassenstromsensor erzeugte Meßgröße über
einen Tiefpaß erster Ordnung geleitet wird. Neben dem
Vorteil einer einfachen Realisierung ist ferner der geringe
Applikationsaufwand vorteilhaft.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß dem Tiefpaß ein variabler Filterfaktor zugeführt
wird und daß der Filterfaktor aus dem Absolutwert der
Änderungsgeschwindigkeit der Meßgröße abgeleitet wird.
Hierdurch ist eine besonders gute Filterung ohne wesentliche
Verlängerung der Anstiegszeiten des Meßergebnisses möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform dieser
Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Filterfaktor
proportional zum Absolutwert der Differenz der Meßgröße von
einem Meßwert zum folgenden ist.
Eine weitere Anpassung des Tiefpasses an den jeweiligen
Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist gemäß einer
anderen Weiterbildung dadurch möglich, daß dem Tiefpaß ein
korrigierter Filterfaktor zugeführt wird, der durch
Multiplikation des abgeleiteten Filterfaktors mit einem von
mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine
abhängigen Korrekturwert berechnet wird. Vorzugsweise ist
der Betriebsparameter das Verhältnis zwischen dem
Saugrohrdruck und dem Umgebungsdruck, die Drehzahl oder die
Last und die Drehzahl.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß der
dem Tiefpaß zugeführte Filterfaktor auf einen vorgegebenen
Wert begrenzt ist. Hiermit wird eine unverhältnismäßige
Erhöhung der Einschwingzeit des Tiefpasses vermieden.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß
bei relativ weit geöffneter Drosselklappe und negativer
Änderung der Meßgröße (gemessener Luftmassenstrom) eine von
der Änderungsgeschwindigkeit unabhängige Absteuerung des
Filterfaktors vorgenommen wird und/oder daß bei relativ weit
geschlossener Drosselklappe und positiver Änderung
(gemessener Luftmassenstrom) eine von der
Änderungsgeschwindigkeit unabhängige Absteuerung des
Filterfaktors vorgenommen wird. Dabei erfolgt vorzugsweise
die Absteuerung für eine vorgegebene Zahl von Meßwerten.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine
davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer
Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 Zeitdiagramme verschiedener Größen bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 3 ein weiteres Strukturbild zur Erläuterung einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 4 eine Tabelle zum Strukturbild nach Fig. 3.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Bei dem Strukturbild nach Fig. 1 wird davon
ausgegangen, daß die Signalverarbeitung mit digitalen
Schaltungen erfolgt, daß also die bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren benutzten Größen in digitaler Form vorliegen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird das
Ausgangssignal eines Heißfilm-Luftmassenmessers UHFM einer
Tabelle 2 zur Entzerrung der Kennlinie des
Heißfilm-Luftmassenmessers zugeführt. Das Ausgangssignal
stellt den gemessenen Luftmassenstrom L dar. Diese Meßgröße
wird einerseits einem digitalen Filter 3 und andererseits
einem Funktionsblock 4 zur Berechnung der zeitlichen
Änderung δL der Meßgröße zugeführt, von der bei 5 der
Absolutwert gebildet wird. Die zeitliche Änderung bezieht
sich jeweils auf eine Periodendauer Tn, welche durch die
Zündimpulse der Brennkraftmaschine gegeben sind. Bei einem
praktisch durchgeführten erfindungsgemäßen Verfahren beträgt
die Abtastperiode bei der Analog/Digital-Wandlung 1 ms,
während Tn in Abhängigkeit von der Drehzahl in der
Größenordnung von <10 ms liegt.
Der somit vorliegende unkorrigierte Filterfaktor UFF wird
bei 6 mit einem Korrekturwert KW multipliziert. Der somit
korrigierte Filterfaktor KFF wird bei 7 begrenzt und
anschließend dem digitalen Tiefpaß 3 zugeführt. Am Ausgang 8
steht der gefilterte Wert F des Luftmassenstroms zur
Verfügung.
Der Tiefpaß 3 ist ein rekursives Filter mit folgendem
Algorithmus:
Dabei bedeuten FF der dem Tiefpaßfilter zugeführte Filterfaktor,
F(n) und L(n) die gegenwärtigen Abtastwerte und F(n-1)
der vorangegangene Abtastwert des gefilterten
Luftmassenstroms.
Wegen der Differenzbildung (256-FF) steigt die
Einschwingzeit des Tiefpasses bei Werten von FF, die nahe
bei 256 liegen, stark an. Da dieses eine zu große Trägheit
der Messung zur Folge hat, wird bei dem in Fig. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel der korrigierte
Filterfaktor KFF auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.
Der Korrekturwert KW wird einer Tabelle 9 entnommen, welcher
als Eingangswert bei 10 entweder das Verhältnis des
Saugrohrdrucks zum Umgebungsdruck, die Drehzahl n oder
sowohl die Last als auch die Drehzahl n zuführbar sind.
Die in der Tabelle 9 abgelegte Abhängigkeit des
Korrekturwertes KW vom Verhältnis Saugrohrdruck zu
Umgebungsdruck (ps/p₀) wird beispielsweise in folgender
Weise gebildet:
Bei maximal auftretendem δmax von zum Beispiel 50 kg/h ist
zum Erreichen der Begrenzung (z. B. 250) für den korrigierten
Filterfaktor KFF ein Korrekturwert KW = 5 erforderlich. Bei
niedrigem ps/p₀ tritt kein Überschwinger auf, deshalb wird
dort KW niedrig angesetzt (KW = 1).
Bei mittlerem Ps/p₀ ≈ 0,5 treten die höchsten Überschwinger
auf. Um in diesem Bereich schon bei mittleren δ eine gute
Filterwirkung zu erreichen, wird KW so gewählt, daß schon
für δ < δmax die Begrenzung erreicht wird (KW = 6). Bei
hohem ps/p₀ treten kleinere Überschwinger auf. Deshalb wird
dort KW = 3 . . . 1 gewählt. Daraus resultiert folgende
Kennlinie:
Das Diagramm a in Fig. 2 stellt den gemessenen
Luftmassenstrom L, den gefilterten Luftmassenstrom F und
den Saugrohrdruck Sa als Funktion der Zeit dar, wobei auf
der Zeitachse die Zeitinkremente Tn der
Filterfaktor-Berechnung aufgetragen sind. Das Diagramm b in
Fig. 2 zeigt den Filterfaktor FF als Funktion der Zeit. Aus
dem Vergleich der Diagramme wird ersichtlich, daß der
Filterfaktor von der Änderung des gemessenen
Luftmassenstroms L derart abhängig ist, daß für große
Änderungen - sowohl positive als auch negative - auch ein
großer Filterfaktor eingestellt wird. Durch die starke
Änderung des gemessenen Luftmassenstroms L zwischen Tn = 2
und Tn = 3 müßte der Filterfaktor FF an sich noch wesentlich
stärker steigen. Bei dem in den Diagrammen dargestellten
Beispiel ist jedoch FF auf 250 begrenzt.
Am Verlauf des gefilterten Luftmassenstroms F im Vergleich
zum gemessenen Luftmassenstrom L ist deutlich die Wirkung
des Tiefpasses erkennbar. Ohne daß sich eine unzulässige
Verringerung der Anstiegsgeschwindigkeit ergibt, sind die
Überschwinger fast vollständig kompensiert. Das somit
gefilterte Meßergebnis hat damit einen ähnlichen Verlauf wie
der Saugrohrdruck Sa, der als Vergleich in das Diagramm a
eingezeichnet ist.
Je nach Voraussetzungen im einzelnen kann es vorkommen, daß
bei dem auf ein Überschwingen folgenden Unterschwingen durch
ein sehr kleines δL der Filterfaktor bereits stark
herabgesetzt wird, obwohl wegen der großen Amplitude des
Unterschwingens eine starke Filterwirkung noch erforderlich
ist. Bei der in Fig. 3 dargestellten Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein derartiger Zustand
erkannt und das Filter entsprechend gesteuert werden.
Das Erkennen eines derartigen Zustandes erfolgt mit einer
Logik 11, welcher δL und die Drosselklappenstellung IPDK
zugeführt werden. Ferner werden der Logik 11 als Konstanten
zwei Schwellwerte der Drosselklappenstellung IPDKMAX und
IPDKMIN sowie eine Konstante TNZA zugeleitet. Die Konstante
IPDKMAX liegt im Bereich der weit geöffneten Drosselklappe,
beispielsweise bei 50°, während IPDKMIN eine relativ
geschlossene Drosselklappe bedeutet, beispielsweise 20°.
TNZA ist die Anzahl von Perioden Tn, für welche eine zu
starke Verringerung des Filterfaktors FF verhindert werden
soll. Zueinander komplementäre Ausgänge 12, 13 der Logik 11
steuern den Datenfluß zwischen dem Begrenzer 7 und dem
Tiefpaß 3.
Im normalen Betrieb wird der Filterfaktor FF nicht
verändert, was bei 14 dargestellt ist. Liegt jedoch der oben
erwähnte Betriebszustand vor, erfolgt eine Absteuerung des
Filterfaktors FF in der bei 15 dargestellten Weise. Dazu
wird der vor der Absteuerung vorhandene Wert FFM des
Filterfaktors mit jedem Taktimpuls um einen vorgegebenen
Betrag x verringert. x ist derart gewählt, daß die
Verringerung des Filterfaktors FF kleiner ist als die durch
einen vorangegangenen schnellen Abfall von δL gegebene
Verringerung. Die übrigen Teile des Strukturbildes nach Fig. 3
entsprechen denjenigen des Strukturbildes nach Fig. 1 und
sind deshalb nicht nochmals erläutert.
Fig. 4 zeigt eine Tabelle der Logik 11 mit den
Eingangsgrößen IPDK und δL. Je nachdem, in welchen Bereich
die Drosselklappenstellung IPDK fällt und ob δL positiv
oder negativ ist, wird der Filterfaktor FF dem Tiefpaß
direkt zugeführt oder abgesteuert. Eine Absteuerung findet
nur dann statt, wenn die Drosselklappe relativ weit geöffnet
ist und δL negativ ist. Dieser Zustand liegt etwa im
Bereich zwischen Tn = 3 bis Tn = 5 (Fig. 2a) vor.
Gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten positiven Lastwechsel
kehren sich die Verhältnisse bei einem negativen Lastwechsel
um. Zur Verringerung eines entsprechenden Überschwingens
wird dann bei einer relativ kleinen Drosselklappenöffnung
und bei einem positiven δL die Absteuerung 15 (Fig. 3)
vorgenommen.
Zur Durchführung der Erfindung geeignete Anordnungen stehen
dem Fachmann ohne weiteres zur Verfügung. Bei Steuergeräten
mit einem Mikrocomputer ist dieser lediglich gemäß den
Strukturbildern nach den Fig. 1 oder 3 zu programmieren.
Die Zuführung der für das erfindungsgemäße Verfahren
erforderlichen Größen - beispielsweise das Ausgangssignal
des Heißfilm-Luftmassenmessers, die Drehzahl der
Brennkraftmaschine und die Drosselklappenstellung - erfolgt
bei den bekannten Steuergeräten ohnehin.
Claims (8)
1. Verfahren zur Ermittlung des Luftmassenstroms einer
Brennkraftmaschine mit einem Luftmassenstromsensor im
Saugrohr, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom
Luftmassenstromsensor erzeugte Meßgröße über einen Tiefpaß
erster Ordnung geleitet wird und daß dem Tiefpaß ein
variabler Filterfaktor zugeführt wird, der aus dem
Absolutwert der Änderungsgeschwindigkeit der Meßgröße
abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Filterfaktor proportional zum Absolutwert der Differenz
der Meßgröße von einem Meßwert zum folgenden ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Tiefpaß ein korrigierter
Filterfaktor zugeführt wird, der durch Multiplikation des
abgeleiteten Filterfaktors mit einem von mindestens einem
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine abhängigen
Korrekturwert berechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Betriebsparameter das Verhältnis zwischen dem
Saugrohrdruck und dem Umgebungsdruck, die Drehzahl oder die
Last und die Drehzahl ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der dem Tiefpaß zugeführte Filterfaktor
auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß bei relativ weit geöffneter
Drosselklappe und negativer Änderung der Meßgröße
(gemessener Luftmassenstrom) eine von der
Änderungsgeschwindigkeit unabhängige Absteuerung des
Filterfaktors vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß bei relativ weit geschlossener
Drosselklappe und positiver Änderung (gemessener
Luftmassenstrom) eine von der Änderungsgeschwindigkeit
unabhängige Absteuerung des Filterfaktors vorgenommen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Absteuerung für eine vorgegebene
Zahl von Meßwerten erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914112540 DE4112540A1 (de) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Verfahren zur ermittlung des luftmassenstroms einer brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914112540 DE4112540A1 (de) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Verfahren zur ermittlung des luftmassenstroms einer brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4112540A1 true DE4112540A1 (de) | 1992-10-22 |
Family
ID=6429791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914112540 Withdrawn DE4112540A1 (de) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Verfahren zur ermittlung des luftmassenstroms einer brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4112540A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4315885C1 (de) * | 1993-05-12 | 1994-11-03 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Drehmomenteinstellung |
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-
1991
- 1991-04-17 DE DE19914112540 patent/DE4112540A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MANNESMANN VDO AG, 60326 FRANKFURT, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |