DE4440920B4

DE4440920B4 - Steuersystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4440920B4
Application number: DE4440920A
Authority: DE
Inventors: Hong Dr. Zhang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2014-11-18
Also published as: JP4026866B2; SE9504097L; SE9504097D0; DE4440920A1; JP4436857B2; SE520766C2; JP2007309330A; JPH08210161A

Abstract

Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10), wobei
– das von der Brennkraftmaschine (10) abgegebene Drehmoment reduzierbar ist durch Ausblenden der Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Zylinder oder durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät und wobei
– die Anzahl (RED) der pro Kurbelwinkel auszublendenden Zylinder für die gewünschte Reduzierung des Drehmoments ermittelbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
– abhängig von wenigstens einem Signal (TAn), das die Temperatur der von der Brennkraftmaschine (10) angesaugten Luft angibt, ein Schwellwert (S) vorgebbar ist, der mit der Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder zusammenhängt und
– Zylinderausblendung mit der ermittelten Anzahl (RED) auszublendender Zylinder zugelassen wird, wenn die ermittelte Anzahl (RED) den Schwellwert (S) erreicht.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Steuersystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 43 41 584 A1 ist ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine Reduzierung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments durch Ausblendung einzelner Zylinder nach vorgebbaren Ausblendmustern oder durch Verschiebung des Zündzeitpunkts oder Zündwinkels erreicht wird. Das Ausblendmuster wird abhängig von der gewünschten Drehmomentreduzierung gewählt. Die Ausblendung von Zylindern wird nur dann zugelassen, wenn beim ausgewählten Ausblendmuster die Anzahl der pro Arbeitsspiel ausgeblendeten Zylinder oberhalb eines Schwellwerts liegt. Der Schwellwert hängt von der Temperatur der Brennkraftmaschine, der Abgastemperatur, der Katalysatortemperatur, der Last, der Drehzahl oder einer Variablen ab, die angibt, ob eine Warmlauffunktion der Brennkraftmaschine aktiviert ist.

Aus der DE 33 34 720 A1 ist eine Einrichtung zur Steuerung mehrerer ein- und abschaltbarer Antriebseinheiten einer Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug bekannt.

Dabei wird als Kriterium das stationäre Antriebsmoment verwendet, das einem im wesentlichen verzögerungs- und beschleunigungsfreien Fahrzustand entspricht. Wenn das stationäre Antriebsmoment größer ist als der obere Grenzwert eines Vergleichs-Bereiches, wird ein zum Einschalten der Antriebseinheiten verwendbares Signal erzeugt. Entsprechend wird ein zum Abschalten der Antriebseinheiten verwendbares Signal erzeugt, wenn das stationäre Antriebsmoment kleiner ist als der untere Grenzwert des Vergleichs-Bereiches.

Aus der US 5,287,279 ist ein Steuersystem für ein Ausgangsdrehmoment einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren ausgewählten Zylindern des Motors begrenzt wird gemäß einem vorgegebenen Kraftstoffbegrenzungsmuster, wenn das Motorausgangsmoment reduziert werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Drehmomenteingriff einen im Abgassystem der Brennkraftmaschine an geordneten Katalysator vor Übertemperatur zu schützen und eine niedrige Abgasemission und einen hohen Fahrkomfort zu gewährleisten.

Vorteile der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem nach dem unabhängigen Ansprüchen 1, 2 und 5 ist das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment durch Ausblenden der Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Zylinder oder durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät reduzierbar. Abhängig von wenigstens einem Signal, das die Temperatur der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft angibt, ist ein Schwellwert vorgebbar, der mit der Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder zusammenhängt. Nur wenn die für die gewünschte Reduzierung des Drehmoments ermittelte Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder den Schwellwert erreicht, wird die Zylinderausblendung zugelassen.

Wenn die ermittelte Anzahl an auszublendenden Zylindern den Schwellwert nicht erreicht, wird keine Zylinderausblendung zugelassen. In diesem Fall wird das Drehmoment durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät reduziert.

Dies hat den Vorteil, daß Drehmomenteingriffe so ausgeführt werden, daß ein im Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordneter Katalysator zuverlässig vor Beschädigung durch Übertemperatur geschützt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine niedrige Abgasemission bei gleichzeitig möglichst hohem Fahrkomfort erreicht wird. Durch die Abhängigkeit des Schwellwerts von der Temperatur der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft läßt sich die Einsatzhäufigkeit der abgaserhöhenden Zylinderausblendung reduzieren, ohne dabei den Katalysator zu gefährden.

In einer Variante des erfindungsgemäßen Steuersystems ist ein gewünschtes Drehmoment der Brennkraftmaschine vorgebbar.

Weiterhin ist ein Schwellwert für das Drehmoment vorgebbar. Das gewünschte Drehmoment wird durch Ausblenden der Kraftstoffeinspritzung wenigstens eines Zylinders eingestellt, wenn das gewünschte Drehmoment den Schwellwert für das Drehmoment nicht überschreitet. Wenn das gewünschte Drehmoment den Schwellwert für das Drehmoment überschreitet, erfolgt ein Eingriff in den Zündwinkel oder Zündzeitpunkt. Dies hat den Vorteil, daß es nur dann zu einer Zylinderausblendung kommt, wenn dies unbedingt erforderlich ist.

Der Schwellwert für das Drehmoment ist aus einem Signal für ein optimales Drehmoment und einem Signal, das einen Schwellwert für den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine angibt, ermittelbar. Das Signal für den Schwellwert des Wirkungsgrads ist abhängig von einem Signal für die Temperatur der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft und/oder einem Signal für die Temperatur der Brennkraftmaschine beeinflußbar.

Wenigstens eines der Signale für das optimale Drehmoment und für den Schwellwert des Wirkungsgrads ist abhängig von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgebbar. Dies hat den Vorteil, daß auf ohnehin verfügbare Signale zurückgegriffen wird.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigen
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine und von Komponenten, die für das erfindungsgemäße Steuersystem wesentlich sind,
2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 ein Diagramm, in dem der Schwellwert S für die Anzahl der Ausblendungen pro Kurbelwinkelintervall abhängig von der Temperatur TAn der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft dargestellt ist,
5 ein Diagramm, in dem ein relativer Wirkungsgradschwellwert ηS abhängig von der Temperatur TAn der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft dargestellt ist und
6 ein Diagramm, in dem das indizierte Motormoment MInd bei einer bestimmten Drehzahl und Last in Abhängigkeit vom Zündwinkel ZW aufgetragen ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugtrakt 11 in Strömungsrichtung hintereinander ein Luftmengenmesser bzw. Luftmassenmesser 12, eine Drosselklappe 13 sowie ein Einspritzventil pro Zylinder 14.1 bis 14.4 angeordnet sind. Im Abgaskanal 15 sind in Strömungsrichtung hintereinander eine Abgassonde 16, ein Abgastemperatursensor 17 und ein Katalysator 18 mit einem Katalysatortemperatur-Sensor 19 angeordnet.
Ein Steuergerät 20 erhält unter anderem Signale vom Luftmengen- bzw. Luftmassenmesser 12, von einem mit der Drosselklappe 13 verbundenen Positionsgeber 13.1, von einem Drehzahlsensor 21 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 10, vom Abgassensor 16 abhängig von der Zusammensetzung des Abgases, vom Abgastemperatur-Sensor 17, vom Katalysatortempe ratur-Sensor 19, von einem Ansauglufttemperatur-Sensor 26, von einem Temperatursensor 24 für die Temperatur der Brennkraftmaschine 10 sowie von vier Raddrehzahl-Sensoren 22.1, 22.2, 24.1 und 24.2. Die Raddrehzahl-Sensoren 22.1 und 22.2 erfassen die Drehzahl der angetriebenen Räder 23.1 und 23.2. Die Raddrehzahl-Sensoren 24.1 und 24.2 erfassen die Drehzahl der nicht angetriebenen Räder 25.1 und 25.2. Die angetriebenen Räder 23.1 und 23.2 erhalten ihr Antriebsmoment ausgehend von der Brennkraftmaschine 10 über ein Getriebe 27 und ein Differential 28.
Das Steuergerät 20 ermittelt aus den einzelnen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine 10 Signale zur Ansteuerung der Einspritzventile 14.1 bis 14.4 und Signale zur Ansteuerung der nicht dargestellten Zündkerzen. Im folgenden werden insbesondere Betriebszustände betrachtet, bei denen eine Reduzierung des von der Brennkraftmaschine 10 abgegebenen Drehmoments gefordert wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn im Rahmen der Antriebsschlupfregelung eine Reduzierung des Antriebsmoments erforderlich ist. Stellt das Steuergerät beispielsweise durch Auswertung der Signale der Raddrehzahlsensoren 22.1, 22.2, 25.1 und 25.2 fest, daß der Schlupf zu groß ist, so greift es derart in die Einspritzung und/oder Zündung ein, daß sich das Antriebsmoment verringert. Der Eingriff in die Einspritzung erfolgt durch Ausblenden der Kraftstoffzumessung für einzelne Zylinder, das heißt, die Einspritzventile der betreffenden Zylinder bleiben geschlossen. Das Ausblenden erfolgt abgestuft nach vorgebbaren Ausblendmustern, so daß je nach Ausmaß der angestrebten Reduzierung des Antriebsmoments eine vorgebbare Anzahl von Zylindern ausgeblendet wird.
2 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In einem Block 200 wird ein Signal MRed eingespeist, das den Betrag einer gewünschten Drehmomentreduzierung angibt. Das Signal MRed wird abhängig von den Betriebsbedingungen vorgegeben. Der Block 200 ermittelt ein zum Signal MRed korrespondierendes Ausblendmuster und gibt ein entsprechendes Signal RED aus, das die Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendender Zylinder angibt. Das Signal RED wird in einem Block 202 eingespeist. Weiterhin wird in den Block 202 noch ein Signal S eingespeist, das einen Schwellwert für die Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall ausgeblendeten Zylinder repräsentiert. Das Signal S wird von einem Block 204 aus einem Signal TAn für die Temperatur der von der Brennkraftmaschine 10 angesaugten Luft und/oder einem Signal TBKM für die Temperatur der Brennkraftmaschine 10 erzeugt. Die Signale TAn und TBKM werden in je einen Eingang des Blocks 204 eingespeist. Erzeugt werden die Signale TAn und TBKM ausgehend von den Temperatursensoren 26 und 29. Der Block 202 kann sowohl die Einspritzventile 14.1 bis 14.4 ansteuern als auch Einfluß auf den Zündwinkel nehmen. Falls die mit dem Signal RED vorgegebene Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall ausgeblendeten Zylinder größer ist als der Schwellwert S, steuert der Block 202 die Einspritzventile 14.1 bis 14.4 so an, daß sich eine dem Signal RED entsprechende Anzahl von Zylinderausblendungen ergibt. Ist die Anzahl der durch das Signal RED vorgegebenen Ausblendungen pro Kurbelwinkelintervall jedoch kleiner als der Schwellwert S, so veranlaßt der Block 202 keine Zylinderausblendung und führt statt dessen einen Eingriff auf den Zündwinkel durch.
Ist der Schwellwert S groß, so wird erst bei einer hohen Anzahl pro Kurbelwinkelintvervall auszublendener Zylinder eine Zylinderausblendung durchgeführt. Folglich tritt der Zündwinkeleingriff im Vergleich zur Zylinderausblendung bevorzugt auf. Ist der Schwellwert S dagegen klein, so kommt es bereits bei einer niedrigen Anzahl pro Kurbelwinkelintervall auszublendender Zylinder zu einer Zylinderausblendung. Folglich ist die Zylinderausblendung gegenüber dem Zündwinkeleingriff bevorzugt. Die Abhängigkeit des Schwellwerts S von der Temperatur TAn der angesaugten Luft, die durch Block 204 vorgegeben wird, ist in 4 dargestellt.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel der 2 wird auch bei 3 entweder ein Eingriff in die Zündung oder in die Einspritzung vorgenommen um eine Reduzierung des Drehmoments zu erreichen. Ein Kennfeld 300 gibt abhängig von den Eingangssignal L und n für die Last und die Drehzahl ein Signal ηS aus, daß einen Schwellwert für den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 10 repräsentiert. Das Signal ηS wird einem ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 302 zugeführt, an dessen zweitem Eingang ein Signal dηS anliegt. Das Signal dηS wird von einer Kennlinie oder einem Kennfeld 304 ausgegeben. Die Eingangsgrößen dieser Kennlinie bzw. des Kennfelds 304 sind das Signal TAn für die Temperatur der angesaugten Luft und/oder das Signal TBKM für die Temperatur der Brennkraftmaschine. Das Signal dηS stellt somit eine Korrektur des Signals ηS in Abhängigkeit von der Temperatur der angesaugten Luft und/oder der Temperatur der Brennkraftmaschine 10 dar. Im Verknüpfungspunkt 302 werden die Signale ηS und dηS zu einem Signal ηSK verknüpft, das am Ausgang des Verknüpfungspunktes 302 bereitgestellt wird. Der Ausgang des Verknüpfungspunktes 302 ist mit einem ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 306 verbunden. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 306 liegt ein Signal MOpt an, das von einem Kennfeld 308 ausgegeben wird. Das Signal MOpt repräsentiert das optimale Drehmoment der Brennkraftmaschine 10 und wird abhängig von dem Signal L für die Last und dem Signal n für die Drehzahl vorgegeben, die an je einem Eingang des Kennfelds 308 anliegen.
Im Verknüpfungspunkt 306 werden die Signale ηSK und MOpt miteinander verknüpft und auf diese Weise ein Signal MS für einen Schwellwert des Drehmoments erzeugt. Das Signal MS wird am Ausgang des Verknüpfungspunktes 306 bereitgestellt, der mit einem ersten Eingang eines Blocks 310 verbunden ist. Am zweiten Eingang des Blocks 310 liegt ein Signal MSoll für das Solldrehmoment an. Der Block 310 steuert die Einspritzdüsen 14.1 bis 14.4 an und beeinflußt den Zündwinkel. Wenn das Signal MSoll für das Solldrehmoment größer ist als der durch das Signal MS vorgegebene Drehmoment-Schwellwert, führt der Block 310 einen dem Signal MSoll entsprechenden Eingriff auf den Zündwinkel durch. Andernfalls führt der Block 310 eine dem Signal MSoll entsprechende Ausblendung von Zylindern durch entsprechende Ansteuerung der Einspritzventile für Zündpunkt 1 bis 14.4 durch.
4 zeigt ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit des Schwellwerts S für die Anzahl RED der pro Kurbelwinkelintervall auszublendeten Zylinder vom Signal TAn für die Temperatur der angesaugten Luft dargestellt ist. Liegt das Signal RED für die Anzahl der pro Kurbelwinkel auszublendenden Zylinder oberhalb der dargestellten Kurve, so führt Block 202 aus 2 eine Zylinderausblendung durch, liegt das Signal RED dagegen unterhalb der Kurve, so führt Block 202 einen Zündwinkeleingriff durch. Die Kurve nimmt mit steigender Temperatur der angesaugten Luft ab, das heißt bei einer hohen Temperatur der angesaugten Luft kommt es in der Regel zu einer Zylinderausblendung und bei einer niedrigen Temperatur der angesaugten Luft kommt es in der Regel zu einem Zündwinkeleingriff.
5 zeigt ein Diagramm, in der die Abhängigkeit des Wirkungsgradschwellwerts ηS von der Temperatur TAn der angesaugten Luft dargestellt ist. Etas ist als Relativwert dargestellt bezogen auf das optimale Drehmoment MOpt. Etas nimmt mit steigender Temperatur der angesaugten Luft linear zu.
6 zeigt ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit des Drehmoments M vom Zündwinkel ZW bei einer bestimmten Drehzahl und einer bestimmten Last dargestellt ist. Beim Zündwinkel ZWOpt besitzt das Drehmoment seinen optimalen Wert MOpt, zu kleineren Zünwinkeln hin wird das Drehmoment n geringer. Herausgehoben ist im Diagramm der 6 noch der Drehmomentschwellwert MS. Liegt der Sollwert MSoll des Drehmoments unterhalb des Drehmomentschwellwerts MS, so führt der Block 310 aus 3 eine Zylinderausblendung durch. Liegt der Sollwert MSoll des Drehmoments dagegen oberhalb des Drehmomentschwellwerts MS, so führt der Block 310 einen Eingriff in den Zündwinkel durch.

Claims

Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10), wobei – das von der Brennkraftmaschine (10) abgegebene Drehmoment reduzierbar ist durch Ausblenden der Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Zylinder oder durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät und wobei – die Anzahl (RED) der pro Kurbelwinkel auszublendenden Zylinder für die gewünschte Reduzierung des Drehmoments ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß – abhängig von wenigstens einem Signal (TAn), das die Temperatur der von der Brennkraftmaschine (10) angesaugten Luft angibt, ein Schwellwert (S) vorgebbar ist, der mit der Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder zusammenhängt und – Zylinderausblendung mit der ermittelten Anzahl (RED) auszublendender Zylinder zugelassen wird, wenn die ermittelte Anzahl (RED) den Schwellwert (S) erreicht.
Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10), wobei – das von der Brennkraftmaschine (10) abgegebene Drehmoment reduzierbar ist durch Ausblenden der Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Zylinder oder durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät und wobei – die Anzahl (RED) der pro Kurbelwinkel auszublendenden Zylinder für die gewünschte Reduzierung des Drehmoments ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – abhängig von wenigstens einem Signal (TAn), das die Temperatur der von der Brennkraftmaschine (10) angesaugten Luft angibt, ein Schwellwert (S) vorgebbar ist, der mit der Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder zusammenhängt und dass dann, wenn die ermittelte Anzahl (RED) an auszublendenden Zylindern den Schwellwert (S) nicht erreicht, keine Zylinderausblendung zugelassen wird.
Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Zylinderausblendung nicht zugelassen wird, das Drehmoment durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät reduziert wird.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (S) für die Anzahl der pro Kurbelwinkelintervall auszublendenden Zylinder auch abhängig von einem Signal (TBKM) vorgebbar ist, das die Temperatur der Brennkraftmaschine (10) angibt.
Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10), wobei das von der Brennkraftmaschine (10) abgegebene Drehmoment reduzierbar ist durch Ausblendung der Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Zylinder oder durch Verschieben des Zündwinkels oder Zündzeitpunkts nach spät, dadurch gekennzeichnet, dass – das abgegebene Drehmoment auf ein gewünschtes Drehmoment (MSoll) der Brennkraftmaschine (10) zu reduzieren ist, – ein Schwellwert (MS) für das Drehmoment der Brennkraftmaschine (10) vorgebbar ist, – das gewünschte Drehmoment (MSoll) durch Ausblenden der Kraftstoffeinspritzung wenigstens eines Zylinders eingestellt wird, wenn das gewünschte Drehmoment (MSoll) den Schwellwert (MS) für das Drehmoment nicht überschreitet und – ein Eingriff in den Zündwinkel oder Zündzeitpunkt erfolgt, wenn das gewünschte Drehmoment den Schwellwert für das Drehmoment überschreitet.
Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das das gewünschte Drehmoment (MSoll) durch einen Eingriff in den Zündwinkel oder Zündzeitpunkt eingestellt wird, wenn das gewünschte Drehmoment (MSoll) den Schwellwert (MS) für das Drehmoment überschreitet.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (MS) für das Drehmoment aus einem Signal (MOpt) für ein optimales Drehmoment und einem Signal (ηS), das einen Schwellwert für den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine (10) angibt, ermittelbar ist.
Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (ηS) für den Schwellwert des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine (10) abhängig von einem Signal (TAn) für die Temperatur der von der Brennkraftmaschine (10) angesaugten Luft und/oder einem Signal (TBKM) für die Temperatur der Brennkraftmaschine (10) beeinflußbar ist.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Signale (MOpt, ηS) für das optimale Drehmoment und für den Schwellwert des Wirkungsgrads abhängig von der Last (L) und der Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (10) vorgebbar ist.