DE4222693A1 - Elektronische Motorsteuerung mit einer Anreicherungsfunktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Motorsteuerung mit einer Anreicherungsfunktion nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Die Zündung und Treibstoffzufuhr wird bei modernen Brennkraft­ maschinen elektronisch gesteuert. Dazu sind sogenannte Lambda­ sonden bzw. O₂-Sonden im Abgasstrom der Brennkraftmaschine be­ kannt. Bei der elektronisch gesteuerten Benzineinspritzung und auch ggf. bei Vergasermotoren wird damit die Zusammenset­ zung der Abgase untersucht und der Luftanteil im Saugrohr korrigiert.

Weiter ist es bekannt, für einen optimierten Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere in Abhängigkeit eines Be­ schleunigungsvorgangs, eine Anreicherung des Kraftstoffluftge­ misches vorzunehmen. Eine solche Anreicherung wird bei einem festgestellten Beschleunigungsvorgang über eine Initialisie­ rungseinheit ausgelöst, indem beispielsweise bei einer elek­ tronisch gesteuerten Benzineinspritzung die Öffnungszeiten der Einspritzventile vergrößert werden. Die Größe des Anrei­ cherungswerts als Initialisierungswert wird dabei in Abhängig­ keit verschiedener Motorparameter, wie beispielsweise Tempera­ tur, Drehzahl, Drosselklappengeschwindigkeit, etc., in einer Anreicherungs-Bewertungseinheit berechnet und vorgegeben.

Nach der Initialisierung der Anreicherung wird diese wieder über eine Steuereinheit abgebaut. Es handelt sich dabei um eine reine Steuerung ohne Rückmeldung, deren Steuerdaten aus dem Konstantbetrieb einer Brennkraftmaschine abgeleitet sind. Damit können eine Anzahl von Einflußgrößen, insbesondere die Kraftstoffqualität, verkokte Einlaßventile und Saugrohrwand­ filmeffekte, beim Anreicherungsabbau nicht erfaßt und berück­ sichtigt werden. Während des Anreicherungsabbaus können daher weniger günstige Betriebszustände auftreten, die weiter opti­ miert werden könnten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße, elek­ tronische Motorsteuerung mit einer Anreicherungsfunktion so weiterzubilden, daß der Betrieb der Brennkraftmaschine im An­ reicherungsfall weiter optimiert wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist die Einheit zum Abbau der Anreicherung eine Abregeleinheit, die mit einer Abregel-Bewertungseinheit zur Bestimmung der Größe des Abregelwerts und der Größe der Abregelzeit verbunden ist. Der Abregeleinheit ist zur Bildung eines Regelkreises das O₂-Sondensignal zugeführt, dergestalt, daß nach erfolgter Initialisierung der Anreicherung bei einem O₂-Sondensignal entsprechend einem mageren Abgas die Abrege­ lung der Anreicherung unterbrochen und bei einem O₂-Sondensig­ nal entsprechend einem fetten Abgas die Abregelung der Anrei­ cherung weiter fortgesetzt wird.

Gemäß dem Anmeldungsgegenstand ist somit ein Regelkreis ge­ schaffen, in dem auch die nicht oder nur schwierig erfaßbaren Einflußgrößen, wie Kraftstoffqualität, verkokte Einlaßventile und Saugrohrwandfilmeffekte, zusätzlich zu den bei der Berech­ nung der Einspritzzeiten berücksichtigten Motorparamentern, wie Temperatur, Drosselklappengeschwindigkeit, Zeit, Last, Drehzahl, Leerlaufschalterstellung, etc., berücksichtigt wer­ den.

Die Rückmeldung im vorgeschlagenen Regelkreis erfolgt in ein­ facher Weise über ohnehin meist bei modernen Brennkraftmaschi­ nen vorhandene O₂-Sonden, deren Rückmeldesignale in der Motor­ steuereinheit ohne größeren weiteren Aufwand verarbeitet wer­ den können, so daß der Anmeldungsgegenstand kostengünstig rea­ lisierbar ist.

Gemäß Anspruch 2 ist in einer Weiterführung der Erfindung eine Einheit vorgesehen, die den jeweiligen Anreicherungswert bzw. einen schon teilweise abgebauten Anreicherungswert zu dem Zeitpunkt feststellt, bei dem die Abregelung der Anreiche­ rung nach der Initialisierung zum ersten Mal unterbrochen wird.

Dieser Wert wird im Vergleich zum Initialisierungswert bzw. zu einem Wert, wenn die Anreicherung vollständig abgebaut ist, untersucht.

Wenn gemäß Anspruch 3 die Einheit eine erste Abregelunterbre­ chung bereits bei großen Anreicherungswerten, d. h. wenn die Anreicherung, ausgehend vom Initialisierungswert noch kaum ab­ gebaut ist, feststellt, bedeutet dies, daß der Initialisie­ rungswert zu gering war. Der Initialisierungswert wird daher für eine Anreicherung schrittweise bei jedem Anreicherungs­ fall um einen vorbestimmten Betrag erhöht. Dies bewirkt, daß die Einheit eine erste Abregelunterbrechung erst bei im Ver­ gleich zum Initialisierungswert kleineren Anreicherungswerten feststellt. Damit wird eine selbstlernende Anordnung geschaf­ fen.

Wenn die Einheit gemäß Anspruch 4 eine erste Abregelunterbre­ chung nach der Initialisierung erst bei kleinen Anreicherungs­ werten, d. h. wenn die Anreicherung bereits weitgehend abge­ baut ist, feststellt, ist der Wert für die Abregelzeit zu ge­ ring. Es wird daher die Abregelzeit schrittweise bei jedem An­ reicherungsfall um einen vorbestimmten Betrag verlängert, so daß auch diesbezüglich eine selbst lernende Anordnung geschaf­ fen ist.

Wenn nach Anspruch 5 die Einheit während einer Abregelphase überhaupt keine Abregelunterbrechung feststellt, liegen so­ wohl die Abregelzeit als auch der Initialisierungswert zu hoch, so daß diese schrittweise bei jedem Anreicherungsfall um einen vorbestimmten Betrag reduziert werden, solange bis die Einheit eine Abregelunterbrechung in einem vorgegebenen Bereich feststellt.

Der Selbstlerneffekt tritt somit auch in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 auf.

Gemäß Anspruch 6 sollen in an sich bekannter Weise auch beim Anmeldungsgegenstand die Größen der Initialwerte und/oder der Abregelungswerte in Abhängigkeit verschiedener, an der Motor­ steuerung anliegender Motorparameterwerte, wie Temperatur, Drosselklappengeschwindigkeit, Zeit, Last, Drehzahl und Leer­ laufschalterstellung, etc., bestimmt werden.

Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung mit weiteren Einzelheiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Regelkreis für eine Beschleunigungsanreicherung und

Fig. 2 eine detailliertere Darstellung eines Regelkreises für eine lernende Beschleunigungsanreicherung.

In Fig. 1 ist ein Regelkreis 1 für eine Anreicherungsfunktion einer elektrischen Motorsteuerung dargestellt. In einem Steuergerät 2 wird die Einspritzzeit für den Kraftstoff be­ rechnet und insbesondere bei einem Beschleunigungsvorgang auch die entsprechende Anreicherung in Abhängigkeit verschie­ dener Motorparameter (schematisch dargestellt durch Eingangs­ pfeil 3), wie Temperatur, Drosselklappengeschwindigkeit, Zeit, Last, Drehzahl, Leerlaufschalterstellung, etc., berech­ net. Im Steuergerät 2 erfolgt sowohl die Berechnung des Ini­ tialisierungswerts als auch die Berechnung der Werte und Zei­ ten zum Abbau der Beschleunigungsanreicherung. Entsprechend den berechneten Vorgaben wird die Einspritzung an der Brenn­ kraftmaschine 4 durchgeführt.

Im Abgasstrom der Brennkraftmaschine 4 sind eine oder mehrere Lambda-Sonden angeordnet, deren Signale (Leitung 5) einer Schwellwerteinheit 6 zugeführt werden. Dort wird anhand eines Sollwerts ermittelt, ob aufgrund der Lambda-Sondensignale ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine 4 mit magerem Abgas oder mit fettem Abgas vorliegt.

Bei einem Lambda-Sondensignal bzw. O₂-Sondensignal, entspre­ chend einem mageren Abgas, wird die Abregelung der Anreiche­ rung unterbrochen (Steuersignal auf Leitung 7) und bei einem O₂-Sondensignal entsprechend einem fetten Abgas, wird die Ab­ regelung der Anreicherung weiter fortgesetzt.

Es handelt sich somit hier um einen geschlossenen Regelkreis mit einer Rückmeldung der Wirkung der Anreicherung bzw. des Abbaus, wobei sowohl eine zu schnelle als auch zu langsame Ab­ regelung vermieden und dadurch der Betrieb der Brennkraftma­ schine optimiert wird.

In Fig. 2 ist ein detaillierteres Regelschema für eine lernende Beschleunigungsanreicherung dargestellt.

Es versteht sich, daß die als einzelne Einheiten und Baustei­ ne beschriebenen Teile in einer Motorsteuereinheit mit ihrer Funktion integriert sein können.

In einer Anreicherungs-Bewertungseinheit 8 wird im Falle einer Beschleunigungsanreicherung der Initialisierungswert in Abhängigkeit verschiedener Motorparameter (dargestellt durch Eingangspfeile 9) errechnet.

In einer Initialisierungseinheit 10 wird aufgrund verschiede­ ner Eingangsgrößen, insbesondere von festgestellten Beschleu­ nigungswerten (dargestellt durch Eingangspfeil 11), ein Be­ schleunigungsfall ermittelt, für den eine Anreicherung erfor­ derlich ist. Wenn ein solcher Fall festgestellt wird, löst die Initialisierungseinheit 10 eine Anreicherung mit dem von der Bewertungseinheit 8 ermittelten Initialisierungswert (zu­ geführt mit Leitung 12) aus, indem dieser Wert (über Leitung 13) einer Abregeleinheit 14 zugeführt wird. Diese Abregelein­ heit 14 ist zum Zeitpunkt der Initialisierung noch nicht wirk­ sam und gibt den Initialisierungswert über die Leitung 15 di­ rekt an die Brennkraftmaschine 16 bzw. an deren Einspritzein­ richtung weiter.

In einer Abregelbewertungseinheit 17 werden in Abhängigkeit verschiedener Motorparameter, die den Motorparametern 9 an der Einheit 8 entsprechen, geeignete Größen für die Abrege­ lung als Abregelwerte errechnet. Mit Hilfe dieser errechneten Abregelwerte wird über die Abregeleinheit 14, ausgehend vom Initialisierungswert, die Abregelung der Anreicherung durch­ geführt.

An der Brennkraftmaschine sind Abgassonden als O₂-Sonden, schematisch dargestellt durch den Block 18, vorgesehen, deren Signale der Schwellwerteinheit 6 zugeführt sind. Je nachdem, ob mageres oder fettes Abgas ermittelt wird, erfolgt eine Unterbrechung der Anreicherungsabregelung oder eine Fortset­ zung über die Abregeleinheit 14.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die bisher erläuterte An­ ordnung für einen selbstlernenden Prozeß weitergebildet. In einer Einheit 19 wird ermittelt, wann in einer Abregelphase bzw. bei welchem Anreicherungswert das erste Mal über die Schwellwerteinheit 6 eine Abregelungsunterbrechung stattfin­ det. Dazu werden der Einheit 19 der Initialisierungswert (Lei­ tung 20), das Schwellwertsignal (Leitung 21) und der Wert ent­ sprechend der Abregelung (Leitung 22) zugeführt.

Wird in der Einheit 19 festgestellt, daß eine erste Abregel­ unterbrechung bereits bei großen Anreicherungswerten, d. h. wenn die Anreicherung noch kaum abgebaut ist, erfolgt, so wird die Anreicherungs-Bewertungseinheit dergestalt angesteu­ ert (Leitung 23), daß dort der Initialisierungswert schritt­ weise bei jedem Anreicherungsfall erhöht wird.

Wird von der Einheit 19 festgestellt, daß eine erste Abrege­ lungsunterbrechung erst bei kleinen Anreicherungswerten, d. h. wenn die Anreicherung bereits weitgehend abgebaut ist, er­ folgt, so wird die Abregel-Bewertungseinheit 17 dergestalt angesteuert (Leitung 24), daß die Abregelzeit schrittweise bei jedem Anreicherungsfall um einen vorbestimmten Betrag ver­ längert wird.

Wird von der Einheit 19 keine Abregelunterbrechung während einer Abregelphase festgestellt, werden durch entsprechende Steuerbefehle über die Leitungen 23 und 24 der Initialwert und die Abregelzeit schrittweise bei jedem Anreicherungsfall um einen vorbestimmten Betrag solange reduziert, bis eine Ab­ regelunterbrechung zur Durchführung einer geeigneten Regelung in einem vorbestimmten Bereich der Abregelphase festgestellt wird.

Claims (6)

1. Elektronische Motorsteuerung mit einer Anreicherungs­ funktion
mit wenigstens einer Lambdasonde (O₂-Sonde) im Abgasstrom der Brennkraftmaschine,
mit einer Initialisierungseinheit zur Auslösung einer Anreicherung, insbesondere in Abhängigkeit eines Beschleu­ nigungsvorgangs (Beschleunigungsanreicherung), in Verbindung mit einer Anreicherungs-Bewertungseinheit zur Bestimmung des Anreicherungswerts als Initialisierungswert in Abhängigkeit verschiedener Motorparameter und
mit einer Einheit zum Abbau der Anreicherung nach einer Initialisierung der Anreicherung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einheit zum Abbau der Anreicherung eine Abregel­ einheit (14) ist, die mit einer Abregel-Bewertungseinheit (14) zur Bestimmung der Größe des aktuellen Abregelwertes und der Größe der Abregelzeit verbunden ist,
daß die Abregel-Einheit (14) das O₂-Sondensignal (5) zur Bildung eines Regelkreises über eine Schwellwerteinheit (6) ist, dergestalt, daß nach erfolgter Initialisierung der Anreicherung bei einem O₂-Sondensignal entsprechend einem mageren Abgas die Abregelung der Anreicherung unter­ brochen und bei einem O₂-Sondensignal entsprechend einem fetten Abgas die Abregelung der Anreicherung weiter fortgesetzt wird.

2. Elektronische Motorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheit (19) zur Erfassung des Anreicherungswerts während einer Abregelphase vorgesehen ist, die den Anreicherungswert feststellt, bei dem die Abregelung der Anreicherung nach der Initialisierung zum ersten Mal unterbrochen wird.

3. Elektronische Motorsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Initialisierungswert für die An­ reicherung schrittweise bei jedem Anreicherungsfall um einen vorbestimmten Betrag erhöht wird (Leitung 23), wenn die Einheit (19) eine erste Abregelunterbrechung bereits bei großen Anreicherungswerten, d. h. wenn die Anreiche­ rung im Vergleich zum Initialisierungswert noch kaum abgebaut ist, feststellt.

4. Elektronische Motorsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abregelzeit schrittweise bei jedem Anreicherungsfall um einen vorbestimmten Betrag verlängert wird (Leitung 24), wenn die Einheit (19) eine erste Abregelunterbrechung erst bei kleinen Anreicherungswerten, d. h. wenn die Anreicherung bereits weitgehend abgebaut ist, feststellt.

5. Elektronische Motorsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abregelzeit und der Initialwert schrittweise bei jedem Anreicherungsfall um einen vorbestimmten Betrag reduziert werden (Leitungen 23 und 24), wenn während einer Abregelphase die Einheit keine Abregelunterbrechung feststellt.

6. Elektronische Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Initial­ werte und/oder der Abregelwerte und/oder der Abregelzeiten in Abhängigkeit verschiedener Motorparameter (Eingangs­ pfeile 3; 9) wie Temperatur, Drosselklappengeschwindig­ keit, Zeit, Last, Drehzahl und Leerlauf-Schalterstellung bestimmt wird.