EP0197315A2 - Device for modifying the operating parameters in an internal-combustion engine - Google Patents

Device for modifying the operating parameters in an internal-combustion engine Download PDF

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EP0197315A2
EP0197315A2 EP86103080A EP86103080A EP0197315A2 EP 0197315 A2 EP0197315 A2 EP 0197315A2 EP 86103080 A EP86103080 A EP 86103080A EP 86103080 A EP86103080 A EP 86103080A EP 0197315 A2 EP0197315 A2 EP 0197315A2
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EP
European Patent Office
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load
combustion engine
internal combustion
sensor
load sensor
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Application number
EP86103080A
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German (de)
French (fr)
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EP0197315B1 (en
EP0197315A3 (en
Inventor
Hans-Ernst Dipl.-Ing. Beyer
Jörg Dipl.-Ing. Bonitz
Robert Dipl.-Ing. Entenmann
Siegmar Dip.-Ing. Förster
Rochus Knab
Walter Dr. Dipl.-Phys. Künzel
Wolfgang Kugler
Alfred Dr. Mahlberg
Bernhard Miller
Matthias Dipl.-Ing. Philipp
Siegfried Dr. Rohde
Stefan Dipl.-Ing. Unland
Walter Dipl.-Ing. Viess
Herbert Dipl.-Ing. Winter
Jürgen Dr. Dipl.-Phys. Zimmermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0197315A3 publication Critical patent/EP0197315A3/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/008—Reserve ignition systems; Redundancy of some ignition devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

Definitions

  • the invention relates to a device for a spark ignition internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • Devices of this type are already being used in series by various motor vehicle manufacturers to influence the operating parameters of different types of internal combustion engines. These vehicles include the Volvo B200E (Europe), the Audi 200 Turbo and the VW Rabbit GTI, both of which are exported to the USA.
  • Volvo B200E European
  • Audi 200 Turbo the Audi 200 Turbo
  • VW Rabbit GTI both of which are exported to the USA.
  • the two control units are largely independent work in front of each other, so to speak that they can also be used individually as independent Kompersrtas.
  • the two control units are used together, the fact is that two different sensors are used for one and the same control unit input information.
  • the control device which is essentially responsible for the ignition
  • a pressure sensor which is attached in the intake pipe of the internal combustion engine, as the load signal sensor.
  • a pressure sensor can of course also be used as the load sensor for the second control device which essentially influences the fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine, but it has proven to be advantageous to record the amount of air sucked in by the internal combustion engine as load information.
  • a known air volume meter which is designed as a flap in the intake manifold of the internal combustion engine, or a hot wire air mass meter is used.
  • load detection for example detection of the throttle valve position or the like, are also conceivable.
  • the object of the invention is therefore to provide a device which allows two largely independent control units for controlling or regulating operating parameters, taking into account the economic aspects during manufacture and to combine the use in the motor vehicle while maintaining at least the accuracy of the conventional systems and minimizing the change effort.
  • An advantageous embodiment of the invention consists in the fact that the load information is processed by the second control device as a relative value. This largely mitigates the spread of specimens of the load sensor.
  • a symbolically illustrated internal combustion engine is identified by reference number 10.
  • the air necessary for the combustion of the fuel enters the internal combustion engine 10 through an intake pipe 11.
  • a sensor 12 for detecting the amount of air sucked in by the internal combustion engine is installed in the intake pipe 11, a throttle valve 13 with a throttle valve switch 14 downstream of the sensor 12 and a sensor 15 for detecting the pressure present in the intake pipe 11 downstream of the throttle valve 13.
  • An exhaust gas duct 16 is provided on the output side of the internal combustion engine 10 for the outlet of the exhaust gases of the internal combustion engine 10.
  • a first control unit 17 is used to influence the fuel-air mixture and, in the present exemplary embodiment, supplies signals for actuating injection valves 18a and thereby influences the amount of fuel injected into the working cylinders of the internal combustion engine.
  • the invention is not limited to a single-cylinder injection system, as shown in the exemplary embodiment in FIG. 1. Based on the present disclosure of the inventive concept, it can equally well be transferred to systems with intake manifold injection or with continuous single-cylinder injection (in contrast to intermittent single-cylinder injection) without inventive step.
  • the first control device 17 receives various input information, namely information 19 regarding the battery voltage, information 20 regarding the speed, information 21 regarding the load, which in the present exemplary embodiment is derived from the sensor 12, information 22 regarding the intake air temperature, information 23 regarding the throttle valve position of the throttle valve 13, which are derived from the throttle valve position sensor 14, are supplied with information 24 relating to the engine temperature and further unspecified information 26.
  • information 19 regarding the battery voltage information 20 regarding the speed
  • information 21 regarding the load which in the present exemplary embodiment is derived from the sensor 12
  • information 22 regarding the intake air temperature information 22 regarding the intake air temperature
  • information 23 regarding the throttle valve position of the throttle valve 13 which are derived from the throttle valve position sensor 14
  • further output variables 27 are provided with which the fuel-air ratio is to be influenced.
  • these output variables can be used to control the speed via a controllable air bypass (not shown in the drawing) or to control an exhaust gas recirculation system.
  • a controllable air bypass not shown in the drawing
  • the second control device 18 essentially provides output signals for actuating the ignition units 29 of the internal combustion engine as a function of the input information speed or degree crankshaft angle 20, the battery voltage 19 and other input variables 30, which are not specified in any more detail, the information about the fuel metering or about the boost pressure in a include the charger, not shown, or about the tendency of the internal combustion engine to knock. Other output variables can be used to regulate the boost pressure or other operating parameters of the combustion engine or for knock control.
  • FIG. 1 a shows the state of the art from which sensors the two control units obtain their load information. While the first control device 17 its Lastinfor tion from the intake air quantity sensor 12, the load information for the second control unit 18 is derived from the pressure sensor 15 for measuring the intake pressure in the intake pipe 11 of the internal combustion engine 10.
  • FIG. 1b shows part of the improvement of the present invention compared to the prior art, namely that the load information for the second control device 18 is also derived from the sensor 12 for measuring the amount of air drawn in by the internal combustion engine 10.
  • the pressure sensor 15 is saved and thus a more economical production and greater interference immunity of the combination of the two control devices is ensured.
  • the invention does not consist exclusively in replacing the load sensor for the second control unit 18, but also in achieving an adaptation, in particular in terms of hardware, of this second control unit 18 to the changed characteristics of the load input information of the sensor 12.
  • the block circuit structure of the two control devices 17, 18 is shown schematically. Since the interior of the first control device 17 is not of any particular interest in the determination of the fuel-air mixture in the present case, it is represented by a block 40 (black box). The input information already mentioned, in particular information 19 relating to the battery voltage and information 21 relating to the load, are fed to this block 40. All further input information should be disregarded for the following consideration.
  • the block 40 controls output stages 41, which in turn are connected to the injection valves 18. Further output stages 42 for actuating further actuators 43 are provided.
  • a load signal which is available at the center tap of a potentiometer coupled to the movable part of the air flow meter, is taken from the sensor 12 for detecting the amount of air drawn in.
  • This potentiometer of the sensor 12 is in series with a protective resistor R1, which in turn is connected to a reference voltage source U1, which is fed by the battery voltage UB.
  • the voltage applied to the center tap of the potentiometer of the sensor 12 is thus a measure of the deflection of the movable part of the air flow meter and thus contains information about the load. If sensors are used to detect the intake air quantity of the internal combustion engine, which are based on another measuring principle, for example on the hot wire principle or the vortex principle, then these are processed further as equivalent load information.
  • the structure of the second control device 18 is shown in somewhat more detail in FIG.
  • the input variables 19, 21 and further input variables 30, for example for knock control, are converted into digital variables in an analog-digital converter 45.
  • the information 20 about the speed and the crankshaft angle degrees, which is already largely digital due to the sensor characteristic, is fed to a pulse shaper 46, which essentially normalizes the pulse shape of the input pulses. All signals in digital form are fed to an input unit 47, which is connected to an output unit 49 via an input / output unit 48.
  • These units 47, 48, 49 form the periphery of a digital signal processing unit, which is constructed from the central unit 50, read-only memories 51, operating data memories 52, a bus 53, all of which are connected to one another in terms of data.
  • the read-only memory 51 In the read-only memory 51, all programs and all characteristic data, characteristic curve setpoints, etc. are stored in a captive manner, while the data supplied by the sensors are stored in the read / write memory 52 until they are called up by the microprocessor or replaced by more current data. In the central processing unit 50, the arithmetic and logical operations are carried out with the data fed in.
  • the output unit 49 In turn controls various output stages 54, 55, which are used for ignition 56 or for controlling other actuators 57, for example for controlling the boost pressure.
  • the output signal of the sensor 12 for detecting the amount of intake air is also supplied to the second control unit as load information 21. Since the second control unit 18 is one of the reference voltage source U1 of the first control created 17 independent reference voltage source U2, because of the tolerance in the output voltage of these reference voltage sources, care must be taken that the input signal for the second control device 16 in no case assumes values that are above the current value of the reference voltage source U2. For this reason, a voltage divider circuit consisting of resistors R2 and R3 is provided, which divides the output voltage of the load sensor down by a certain proportion.
  • a second signal path 58 is provided, which supplies the voltage applied to the total resistance of the potentiometer, the sensor 12, to the second control device 18.
  • a further voltage divider circuit consisting of the resistors R2, R3 is provided.
  • these two pieces of information 21, 58 are essentially divided by one another, so that a measurement variable which is independent of the absolute value of the total resistance of the potentiometer of the sensor 12 is available as load information.
  • both control units now calculate output variables for controlling the actuators.
  • characteristic maps are provided in particular for the second control device 18 of interest, in which, for example, the ignition timing is stored in degrees crankshaft angle as a function of the load and speed in the read-only memory means 51, 52.
  • FIG. 3a An example of such a map is shown in Figure 3a, in which the map values as a function of the speed and the output signals of a pressure sensor as Load sensor are stored. Depending on the output signal of the pressure sensor, eight load ranges L1 to L8 and eight speed ranges can be distinguished in the present case, so that a total of 64 map values are stored. Of course, it is possible to interpolate between the individual map values for finer gradation. If the load signals for the map control are now derived from an air quantity sensor, in particular an air flap sensor, instead of a pressure sensor, the map takes on the form shown in FIG. 3b due to the completely different output signal characteristics of the air volume sensor.
  • this figure illustrates that a load range, for example load range L1, can no longer be described by a fixed output voltage value over the entire speed range, but that the voltage values per load range assume a wide, speed-dependent bandwidth.
  • the output signal characteristic of the air quantity sensor is designed in such a way that the output values of the air quantity sensor do not even assume the full maximum possible range of the possible output values in the various speed ranges. It follows from this that in order to achieve the same resolution as is possible with a pressure sensor as a load sensor, a much larger memory is required for storing the map values.
  • the output signals of the sensor 12 in the second control unit are influenced by computing functions according to the invention, so that the output characteristic of the sensor 12 can be changed .
  • This will ultimately achieve that the value set of the output signals of the air quantity sensor is compressed and shifted in a manner dependent on the speed in such a way that an optimal use of the available storage space is guaranteed with a constant resolution compared to a pressure sensor version for load detection.
  • the method for changing the output signal characteristic of the air quantity sensor is explained in more detail below with reference to FIG. 3b.
  • the possible range of values for the output values of the air flow sensor in the individual speed ranges is applied with individual, in particular speed-dependent, additive variables C1 (n1), ..., C1 (n8), ... such that, for example, the lowest values of all value ranges have a common, identical value accept.
  • This can be, for example, the zero line in the coordinate system shown, or it can also be another basic variable that appears to be advantageous.
  • the individual possible values of each speed-dependent value range are acted upon by a speed-dependent multiplicative variable C2 (n1), ..., C2 (n8), ... in order to adapt the speed-dependent value ranges to one another.
  • the multiplicative constant C2 can also assume a value that is constant for all speed ranges, in particular if the variation of the individual speed-dependent value ranges of the output signals of the air quantity sensor is essentially the same or has negligible differences from one another. As a result of this additive and / or multiplicative change in the output signals of the air flow sensor, the value set in the individual speed ranges becomes essentially identical.
  • the full-load characteristic curve can in particular be stored as the setpoint characteristic curve, the position of the throttle valve 13 being monitored by means of the throttle valve position sensor 14 in order to detect the full-load case. If the throttle valve is fully open, there is a full load and the described target / actual value comparison can be carried out. In a first approximation, this correction can be valid for the entire speed range, ie all additive C1 (n) are modified with one and the same correction value ⁇ C1.
  • the correction value ⁇ C1 / 2 (n) is determined in such a way that the difference between the setpoint and actual value of the load characteristic is eliminated.
  • the invention allows an air quantity sensor to be used instead of an additional pressure sensor for load detection without having to sacrifice accuracy and long-term stability.
  • the invention is not only based on map sizes such as As the ignition angles mentioned in the exemplary embodiments are limited, but can be applied to characteristic diagrams for all possible operating parameters of an internal combustion engine, such as, for example, for exhaust gas control variables, knock control variables, boost pressure control variables and fuel metering variables, which are stored in read-only memory means.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit einem ersten Steuergerät (17) zur Beeinflussung wenigstens des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches wenigstens in Abhängigkeit von einer die Last der Brennkraftmaschine charakterisierenden Größe, bei der dem ersten Steuergerät die Lastinformation als Ausgangsgröße eines Lastsensors (12), insbesondere eines Luftmengensensors für die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge, zugeführt wird und mit einem im Funktionsablauf vom ersten Steuergerät im wesentlichen unabhängigen zweiten Steuergerät (18) zur Beeinflussung wenigstens des Zündzeitpunktes der Brennkraftmaschine, wobei das zweite Steuergerät (18) wenigstens einen Mikrocomputer und Festwertspeichermittel (51, 52) aufweist und in den Festwertspeichermittel wenigstens Daten für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine als Funktion von Last- und Drehzahlinformationen abgelegt sind, vorgeschlagen. Gekennzeichnet ist diese Vorrichtung dadurch, daß die Lastinformation für das zweite Steuergerät (18) vom Lastsensor (12), der die Lastinformation für das erate Steuergerät (17) liefert, bezogen werden und im zweiten Steuergerät (18) Rechenfunktionen zur Beeinflussung der Ausgangscharakteristik des Lastsensors (12) vorgesehen sind.The invention relates to a device for a spark-ignition internal combustion engine with a first control unit (17) for influencing at least the fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine, at least as a function of a variable that characterizes the load of the internal combustion engine, in which the first control unit contains the load information as the output variable of a load sensor (12), in particular an air quantity sensor for the air quantity drawn in by the internal combustion engine, and with a second control unit (18) which is essentially independent of the function of the first control unit in order to influence at least the ignition point of the internal combustion engine, the second control unit (18) at least one Microcomputer and read-only memory means (51, 52) and at least data for the ignition timing of the internal combustion engine as a function of load and speed information are stored in the read-only memory means. This device is characterized in that the load information for the second control device (18) is obtained from the load sensor (12) which supplies the load information for the erate control device (17) and in the second control device (18) arithmetic functions for influencing the output characteristics of the load sensor (12) are provided.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige Vorrichtungen werden bereits von verschiedenen Kraftfahrzeugherstellern zur Beeinflussung von Betriebsparametern verschiedener Brennkraftmaschinentypen in Serie eingesetzt. Zu diesen Kraftfahrzeugen gehören unter anderem der Volvo B200E (Europa) sowie der Audi 200 Turbo und der VW Rabbit GTI, die beide nach USA exportiert werden. Durch die Verwendung von zwei Steuergeräten, von denen das eine wenigstens für die Beeinflussung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches und das andere für die Beeinflussung der Zündung der Brennkraftmaschine verantwortlich ist, wird eine hohe Flexibilität dadurch erreicht, daß jedes der beiden Steuergeräte individuell an verschiedene Anforderungen der Kraftfahrzeughersteller angepaßte werden kann. Da die beiden Steuergeräte weitgehend unabhängig voreinander arbeiten, sozusagen als eigenständige Kompersrtas auch einzeln eingesetzt werden können, liegt beim gemeinsamen Einsatz der beiden Steuergeräte der Sachverhalt vcr, daß für ein und dieselbe Steuergeräteeingangsinformation zwei verschiedene Sensoren eingesetzt werden. So ist es beispielsweise üblich, für das Steuergerät, das im wesentlichen für die Zündung zuständig ist, als Lastsignalsensor einen im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angebrachten Drucksensor zu verwenden. Für das, im wesentlichen das der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussende zweite Steuergerät kann als Lastsensor natürlich auch ein Drucksensor eingesetzt werden, es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, als Lastinformation die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge zu erfassen. Hierzu wird beispielsweise ein an sich bekannter Luftmengenmesser, der als Klappe im Saugrohr der Brennkraftmaschine ausgebildet ist oder ein Hitzdraht-Luftmassenmesser verwendet. Natürlich sind auch andere Arten der Lasterfassung, beispielsweise eine Erfassung der Drosselklappenstellung oder ähnliches denkbar.The invention relates to a device for a spark ignition internal combustion engine according to the preamble of the main claim. Devices of this type are already being used in series by various motor vehicle manufacturers to influence the operating parameters of different types of internal combustion engines. These vehicles include the Volvo B200E (Europe), the Audi 200 Turbo and the VW Rabbit GTI, both of which are exported to the USA. By using two control devices, one of which is responsible at least for influencing the fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine and the other for influencing the ignition of the internal combustion engine, a high degree of flexibility is achieved in that each of the two control devices is individually can be adapted to various requirements of the motor vehicle manufacturers. Since the two control units are largely independent work in front of each other, so to speak that they can also be used individually as independent Kompersrtas. When the two control units are used together, the fact is that two different sensors are used for one and the same control unit input information. For example, it is common for the control device, which is essentially responsible for the ignition, to use a pressure sensor, which is attached in the intake pipe of the internal combustion engine, as the load signal sensor. A pressure sensor can of course also be used as the load sensor for the second control device which essentially influences the fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine, but it has proven to be advantageous to record the amount of air sucked in by the internal combustion engine as load information. For this purpose, for example, a known air volume meter, which is designed as a flap in the intake manifold of the internal combustion engine, or a hot wire air mass meter is used. Of course, other types of load detection, for example detection of the throttle valve position or the like, are also conceivable.

Es besteht nun das Bestreben, anstelle von zwei verschiedenen Lastsensoren nur einen einzigen Lastsensor für beide Steuergeräte einzusetzen, um eine noch wirtschaftlichere Fertigung dieser Systeme zu gewährleisten. Allerdings sollen dadurch keine oder nur minimale, insbesondere hardwaremäßige Änderungen im Aufbau der Steuergeräte durchgeführt werden, da beide Steuergeräte an sich eigenständige Komponenten bleiben und zur wirtschaftlichen Fertigung auch weitgehend gleiche Bauteile unabhängig vom speziellen Einsatz aufweisen sollen.There is now an effort to use only one load sensor for both control units instead of two different load sensors in order to ensure an even more economical production of these systems. However, no or only minimal, in particular hardware, changes are to be made in the structure of the control units, since both control units themselves remain independent components and, for economical production, should also have largely the same components regardless of the specific application.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, zwei weitgehend voneinander unabhängig arbeitende Steuergeräten zur Steuerung bzw. Regelung von Betriebsparametern unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Gesichtspunkte bei der Herstellung und dem Einsatz im Kraftfahrzeug unter Beibehaltung wenigstens der Genauigkeit der herkömmlichen Systeme und unter Minimierung des Änderungsaufwandes miteinander zu kombinieren.The object of the invention is therefore to provide a device which allows two largely independent control units for controlling or regulating operating parameters, taking into account the economic aspects during manufacture and to combine the use in the motor vehicle while maintaining at least the accuracy of the conventional systems and minimizing the change effort.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved by a device with the features of the main claim.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs läßt sich eine erheblich preisgünstigere Fertigung der Steuergeräte erreichen. Darüber hinaus werden Fehlerquellen aufgrund von Ausfällen von Sensoren reduziert.With the device according to the invention with the features of the main claim, a considerably cheaper manufacture of the control units can be achieved. In addition, sources of error due to sensor failures are reduced.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Tatsache, daß die Lastinformation vom zweiten Steuergerät als Relativwert verarbeitet wird. Hierdurch werden Exemplarstreuungen des Lastsensors weitgehend entschärft.An advantageous embodiment of the invention consists in the fact that the load information is processed by the second control device as a relative value. This largely mitigates the spread of specimens of the load sensor.

Als sehr vorteilhaft hat sich erwiesen, die Ausgangssignale des Lastsensors mit additiven bzw. multiplikativen Größen zu beaufschlagen, die darüber hinaus noch eine Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufweisen können. Durch geeignete Festlegung dieser Größen, die in vorteilhafter Weise in Speichermitteln des Steuergerätes abgelegt sind, kann eine Anpassung des Wertevorrates der Ausgangssignale des Lastsensors an die Gegebenheiten des Steuergerätes erzielt werden unter Gewährleistung einer sehr hohen Verarbeitungsgenauigkeit bei einen minimalen hardwaremäßigen Aufwand.It has proven to be very advantageous to apply additive or multiplicative variables to the output signals of the load sensor, which can also have a dependency on the speed of the internal combustion engine. By appropriately defining these variables, which are advantageously stored in memory means of the control unit, an adaptation of the value set of the output signals of the load sensor to the conditions of the control unit can be achieved while ensuring a very high processing accuracy with minimal hardware expenditure.

Darüber hinaus hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, die Ausgangssignale des Lastsensors einer korrigierenden Beeinflussung zu unterwerfen, die auf einem Vergleich der Soll- und Istwertlastkennlinie des Lastsensors beruht. Hierdurch wird eine hervorragende Stabilität des Sensorsystems bezogen auf die Zeit garantiert.In addition, it has proven to be very advantageous to subject the output signals of the load sensor to a corrective influence, based on a comparison the setpoint and actual value load characteristics of the load sensor. This guarantees excellent stability of the sensor system in relation to time.

Weitere Vorteile der Erfindung und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele.Further advantages of the invention and expedient configurations result in connection with the subclaims from the following description of the exemplary embodiments.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zwei Steuergeräten und verschiedenen Signalgebern,
  • Figur 1a den bekannten Stand der Technik bezüglich der Lastsignalgewinnung für die beiden Steuergeräte,
  • Figur 1b die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung der Lastinformation für die beiden Steuergeräte,
  • Figur 2 ein grobes Blockschaltbild der beiden Steuergeräten mit einer Signalanpassung für die Ausgangssignaie des Lastsensors,
  • Figur 3a ein Drehzahllastkennfeld für beispielsweise den Zündzeitpunkt, wobei das Lastsignal entsprechend dem bekannten Stand der Technik von einem Drucksensor abgeleitet wird,
  • Figur 3b ein zu Figur 3a äquivalentes Kennfeld, wobei in diesem Fall die Lastinformation von einem Luftmengenmesser abgeleitet wird,
  • Figur 4 einen Ausschnitt der Figur 3b zur Erläuterung zur korrigierenden Beeinflussung der Ausgangssignale des Lastsensors.
Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an internal combustion engine with two control devices and different signal transmitters,
  • FIG. 1 a shows the known prior art with regard to the generation of load signals for the two control units,
  • 1b shows the device according to the invention for obtaining the load information for the two control units,
  • FIG. 2 shows a rough block diagram of the two control devices with a signal adaptation for the output signals of the load sensor,
  • FIG. 3a shows a speed load map for, for example, the ignition timing, the load signal being derived from a pressure sensor in accordance with the known prior art,
  • FIG. 3b shows a map which is equivalent to FIG. 3a, in which case the load information is derived from an air flow meter,
  • Figure 4 shows a detail of Figure 3b to explain the corrective influence on the output signals of the load sensor.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In Figur 1 ist eine symbolisch dargestellte Brennkraftmaschine mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Eingangsseitig tritt durch ein Ansaugrohr 11 die zur Verbrennung des Kraftstoffs notwendige Luft in die Brennkraftmaschine 10 ein. Im Ansaugrohr 11 ist ein Sensor 12 zur Erfassung der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge, stromab vom Sensor 12 eine Drosselklappe 13 mit einem Drosselklappenschalter 14 sowie stromab von der Drosselklappe 13 ein Sensor 15 zur Erfassung des im Ansaugrohr 11 vorhandenen Drucks angebracht. Ausgangsseitig der Brennkraftmaschine 10 ist ein Abgaskanal 16 für den Auslaß der Abgase der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen.In Figure 1, a symbolically illustrated internal combustion engine is identified by reference number 10. On the input side, the air necessary for the combustion of the fuel enters the internal combustion engine 10 through an intake pipe 11. A sensor 12 for detecting the amount of air sucked in by the internal combustion engine is installed in the intake pipe 11, a throttle valve 13 with a throttle valve switch 14 downstream of the sensor 12 and a sensor 15 for detecting the pressure present in the intake pipe 11 downstream of the throttle valve 13. An exhaust gas duct 16 is provided on the output side of the internal combustion engine 10 for the outlet of the exhaust gases of the internal combustion engine 10.

Ein erstes Steuergerät 17 dient zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und liefert im vorliegenden Ausführungsbeispiel Signale zur Ansteuerung von Einspritzventilen 18a und beeinflußt dadurch die in die Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge. Natürlich ist die Erfindung nicht auf eine Einzelzylindereinspritzanlage, wie sie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 dargestellt ist, beschränkt. Sie läßt sich aufgrund der vorliegenden Offenbarung des Erfindungsgedankens ohne erfinderisches Zutun ebensogut auf Anlagen mit Saugrohreinspritzung oder mit kontinuierlicher Einzelzylindereinspritzung (im Gegensatz zur intermittierender Einzelzylindereinspritzung) übertragen.A first control unit 17 is used to influence the fuel-air mixture and, in the present exemplary embodiment, supplies signals for actuating injection valves 18a and thereby influences the amount of fuel injected into the working cylinders of the internal combustion engine. Of course, the invention is not limited to a single-cylinder injection system, as shown in the exemplary embodiment in FIG. 1. Based on the present disclosure of the inventive concept, it can equally well be transferred to systems with intake manifold injection or with continuous single-cylinder injection (in contrast to intermittent single-cylinder injection) without inventive step.

Dem ersten Steuergerät 17 werden verschiedene Eingangsinfcrnationen, nämlich Informationen 19 bezüglich der Batteriespannung, Informationen 20 bezüglich der Drehzahl, Informationen 21 bezüglich der Last, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel vom Sensor 12 abgeleitet werden, Informationen 22 bezüglich der Ansauglufttemperatur, Informationen 23 bezüglich der Drosselklappenstellung der Drosselklappe 13, die vom Drosselklappenstellungssensor 14 abgeleitet werden, Informationen 24 bezüglich der Motortemperatur und weitere nicht näher spezifizierte Informationen 26 zugeführt. Neben der Ausgabe der Einspritzzeiten für die Einspritzventile 18 sind weitere Ausgabegrößen 27 vorgesehen, mit denen das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu beeinflussen ist. Beispielsweise kann mittels dieser Ausgabegrößen eine Drehzahlregelung über einen in der Zeichnung nicht dargestellten steuerbaren Luftbypaß oder eine Steuerung einer Abgasrückführung durchgeführt werden. Der Einfachheit halber soll im weiteren jedoch nur auf die Steuerung der Kraftstoff zumessung eingegangen werden.The first control device 17 receives various input information, namely information 19 regarding the battery voltage, information 20 regarding the speed, information 21 regarding the load, which in the present exemplary embodiment is derived from the sensor 12, information 22 regarding the intake air temperature, information 23 regarding the throttle valve position of the throttle valve 13, which are derived from the throttle valve position sensor 14, are supplied with information 24 relating to the engine temperature and further unspecified information 26. In addition to the output of the injection times for the injection valves 18, further output variables 27 are provided with which the fuel-air ratio is to be influenced. For example, these output variables can be used to control the speed via a controllable air bypass (not shown in the drawing) or to control an exhaust gas recirculation system. For the sake of simplicity, however, only the control of the fuel metering will be discussed below.

Das zweite Steuergerät 18 liefert im wesentlichen Ausgangssignale zur Ansteuerung der Zündungseinheiten 29 der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Eingangsinformation Drehzahl bzw. Grad Kurbelwellenwinkel 20, der Batteriespannung 19 und von anderen nicht näher spezifizierten Eingangsgrößen 30, die Informationen über die Kraftstoffzumessung oder über den Ladedruck eines in der Zeichnung nicht dargestellten Laders oder über die Klopfneigung der Brennkraftmaschine beinhalten. Weitere Ausgabegrößen können zur Regelung des Ladedrucks oder anderer Betriebsparameter der Brennjkrefumaschine oder für eine Klopfregelung dienen.The second control device 18 essentially provides output signals for actuating the ignition units 29 of the internal combustion engine as a function of the input information speed or degree crankshaft angle 20, the battery voltage 19 and other input variables 30, which are not specified in any more detail, the information about the fuel metering or about the boost pressure in a include the charger, not shown, or about the tendency of the internal combustion engine to knock. Other output variables can be used to regulate the boost pressure or other operating parameters of the combustion engine or for knock control.

In Figur 1a ist als Stand der Technik dargestellt, von welchen Sensoren die beiden Steuergeräte ihre Lastinformation beziehen. Während das erste Steuergerät 17 seine Lastinformation vom Sensor 12 für die angesaugte Luftmenge bezieht, wird die Lastinformation für das zweite Steuergerät 18 vom Drucksensor 15 zur Messung des Ansaugdrucks im Ansaugrohr 11 der Brennkraftmaschine 10 abgeleitet.FIG. 1 a shows the state of the art from which sensors the two control units obtain their load information. While the first control device 17 its Lastinfor tion from the intake air quantity sensor 12, the load information for the second control unit 18 is derived from the pressure sensor 15 for measuring the intake pressure in the intake pipe 11 of the internal combustion engine 10.

In Figur 1b ist ein Teil der Verbesserung der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik dargestellt, nämlich das die Lastinformation für das zweite Steuergerät 18 ebenfalls vom Sensor 12 zur Messung der von der Brennkraftmaschine 10 angesaugten Luftmenge abgeleitet wird. Hierdurch wird, wie symbolisch in der Figur 1b dargestellt ist, der Drucksensor 15 eingespart und damit eine wirtschaftlichere Fertigung und größere Störsicherheit der Kombination der beiden Steuergeräte gewährleistet. Allerdings besteht die Erfindung nicht ausschließlich in einem Austausch des Lastsensors für das zweite Steuergerät 18, sondern auch darin, eine insbesondere hardwaremäßig unaufwendige Anpassung dieses zweiten Steuergerätes 18 an die geänderte Charakteristik der Lasteingangsinformation des Sensors 12 zu erzielen. Für eine Anpassung stehen folgende Kriterien im Vordergrund: Aufgrund der geänderten Lasteingangsinformation sollen keine weitgreifenden Änderungen im hardwaremäßigem Aufbau des zweiten Steuergerätes 18 durchgeführt werden. Die Anpassung soll vielmehr im wesentlichen durch softwaremäßige Änderungen realisiert werden. Die Ansprechgenauigkeit des zweiten Steuergerätes 18 auf die neue Lastinformation soll sich gegenüber der Version gemäß dem Stand der Technik wenigstens nicht verschlechtern und es soll eine weitgehende Unabhängigkeit von Fertigungsstreuungen des Sensors 12 gewährleistet sein.FIG. 1b shows part of the improvement of the present invention compared to the prior art, namely that the load information for the second control device 18 is also derived from the sensor 12 for measuring the amount of air drawn in by the internal combustion engine 10. As a result, as is symbolically represented in FIG. 1b, the pressure sensor 15 is saved and thus a more economical production and greater interference immunity of the combination of the two control devices is ensured. However, the invention does not consist exclusively in replacing the load sensor for the second control unit 18, but also in achieving an adaptation, in particular in terms of hardware, of this second control unit 18 to the changed characteristics of the load input information of the sensor 12. The following criteria are in the foreground for an adaptation: Due to the changed load input information, no far-reaching changes in the hardware structure of the second control device 18 should be carried out. Rather, the adaptation should essentially be implemented through software changes. The response accuracy of the second control device 18 to the new load information should at least not deteriorate compared to the version according to the prior art, and it should be largely independent of production variations of the sensor 12.

In Figur 2 ist der blockschaltmäßige Aufbau der beiden Steuergeräte 17, 18 schematisch dargestellt. Da das Innenleben des ersten Steuergerätes 17 für die Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im vorliegenden Fall nicht näher interessiert, ist es durch einen Block 40 (black box) dargestellt. Diesem Block 40 werden die schon erwähnten Eingangsinformationen, insbesondere Informationen 19 bezüglich der Batteriespannung und Informationen 21 bezüglich der Last zugeführt. Alle weiteren Eingangsinformationen sollen für die folgende Betrachtung außer Acht bleiben. Ausgangsseitig steuert der Block 40 Endstufen 41 an, die ihrerseits an die Einspritzventile 18 angeschlossen sind. Weitere Endstufen 42 zur Betätigung weiterer Stellglieder 43 sind vorgesehen.In Figure 2, the block circuit structure of the two control devices 17, 18 is shown schematically. Since the interior of the first control device 17 is not of any particular interest in the determination of the fuel-air mixture in the present case, it is represented by a block 40 (black box). The input information already mentioned, in particular information 19 relating to the battery voltage and information 21 relating to the load, are fed to this block 40. All further input information should be disregarded for the following consideration. On the output side, the block 40 controls output stages 41, which in turn are connected to the injection valves 18. Further output stages 42 for actuating further actuators 43 are provided.

Vom Sensor 12 zur Erfassung der angesaugten Luftmenge wird ein Lastsignal abgenommen, das am Mittelabgriff eines mit dem beweglichen Teil des Luftmengenmessers gekoppelten Potentiometers zur Verfügung steht. Dieses Potentiometer des Sensors 12 liegt in Serie mit einem Schutzwiderstnd R1, der seinerseits an eine Referenzspannungsquelle U1, die von der Batteriespannung UB gespeist wird, angeschlossen ist. Die am Mittelabgriff des Potentiometers des Sensors 12 anliegende Spannung ist somit ein Maß für die Auslenkung des beweglichen Teils des Luftmengenmessers und beinhaltet somit eine Information über die Last. Sollten Sensoren zur Erfassung der angesaugten Luftmenge der Brennkraftmaschine eingesetzt werden, die auf einem anderen Meßprinzip beispielsweise auf dem Hitzdrahtprinzip oder dem Vortexprinzip basieren, so werden diese als äquivalente Lastinformationen weiterverarbeitet.A load signal, which is available at the center tap of a potentiometer coupled to the movable part of the air flow meter, is taken from the sensor 12 for detecting the amount of air drawn in. This potentiometer of the sensor 12 is in series with a protective resistor R1, which in turn is connected to a reference voltage source U1, which is fed by the battery voltage UB. The voltage applied to the center tap of the potentiometer of the sensor 12 is thus a measure of the deflection of the movable part of the air flow meter and thus contains information about the load. If sensors are used to detect the intake air quantity of the internal combustion engine, which are based on another measuring principle, for example on the hot wire principle or the vortex principle, then these are processed further as equivalent load information.

Der Aufbau des zweiten Steuergerätes 18 ist in Figur 2 etwas detaillierter dargestellt. Die Eingangsgrößen 19, 21 und weitere Eingangsgrößen 30 beispielsweise für eine Klopfregelung werden in einem Analog-Digital-Wandler 45 in digitale Größen umgesetzt. Die aufgrund der Gebercharakteristik schon weitgehend digital vorliegende Informationen 20 über die Drehzahl und die Kurbelwellenwinkelgrade werden einem Impulsformer 46 zugeführt, der die Pulsform der Eingangspulse im wesentlichen normiert. Alle in digitaler Form vorliegenden Signale werden einer Eingabeeinheit 47 zugeführt, die über eine Ein/Ausgabe-Einheit 48 mit einer Ausgabeeinheit 49 in Verbindung steht. Diese Einheiten 47, 48, 49 bilden die Peripherie einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, die aus der Zentraleinheit 50, Festwertspeichern 51, Betriebsdatenspeichern 52, einem Bus 53, die alle datenmäßig miteinander in Verbindung stehen, aufgebaut ist. Im Festwertspeicher 51 sind alle Programme und alle Kenndaten, Kennliniensollwerte usw. unverlierbar gespeichert, während im Schreib/Lese-Speicher 52 die von den Sensoren gelieferten Daten gespeichert werden, bis sie vom Mikroprozessor abgerufen oder durch aktuellere Daten ersetzt werden. In der Zentraleinheit 50 werden die arithmetischen und logischen Operationen mit den eingespeisten Daten durchgeführt. Die Ausgabeeinheit 49 steuert ihrerseits wiederum verschiedene Endstufen 54, 55 an, die zur Zündung 56 oder zur Ansteuerung anderer Stellglieder 57, beispielsweise zur Steuerung des Ladedrucks dienen.The structure of the second control device 18 is shown in somewhat more detail in FIG. The input variables 19, 21 and further input variables 30, for example for knock control, are converted into digital variables in an analog-digital converter 45. The information 20 about the speed and the crankshaft angle degrees, which is already largely digital due to the sensor characteristic, is fed to a pulse shaper 46, which essentially normalizes the pulse shape of the input pulses. All signals in digital form are fed to an input unit 47, which is connected to an output unit 49 via an input / output unit 48. These units 47, 48, 49 form the periphery of a digital signal processing unit, which is constructed from the central unit 50, read-only memories 51, operating data memories 52, a bus 53, all of which are connected to one another in terms of data. In the read-only memory 51, all programs and all characteristic data, characteristic curve setpoints, etc. are stored in a captive manner, while the data supplied by the sensors are stored in the read / write memory 52 until they are called up by the microprocessor or replaced by more current data. In the central processing unit 50, the arithmetic and logical operations are carried out with the data fed in. The output unit 49 in turn controls various output stages 54, 55, which are used for ignition 56 or for controlling other actuators 57, for example for controlling the boost pressure.

Dem zweiten Steuergerät wird ebenfalls als Lastinformation 21 das Ausgangssignal des Sensors 12 zur Erfassung der Ansaugluftmenge zugeführt. Da das zweite Steuergerät 18 eine von der Referenzspannungsquelle U1 des ersten Steu- ergesteltes 17 unabhängige Referenzspannungsquelle U2 auf- Weist, muß vegen der Toleranz in der Ausgangsspannung dieser Referenzespannungsquellen dafür Sorge getragen werden, daß das Eingangssignal für das zweite Steuergerät 16 in keinem Fall Werte annimmt, die oberhalb dem aktuellen Wert der Referenzspannungsquelle U2 liegen. Aus diesem Grunde ist eine Spannungsteilerschaltung bestehend aus den Widerständen R2 und R3 vorgesehen, die die Ausgangsspannung des Lastsensors um einen gewissen Anteil herunterteilt. Damit darüber hinaus eine Unabhängigkeit des Lastsignals vom Absolutwert des im Sensor 12 angeordneten Potentiometers gegeben ist, ist ein zweiter Signalpfad 58 vorgesehen, der die am Gesamtwiderstand des Potentiometers, des Sensors 12 anliegende Spannung dem zweiten Steuergerät 18 zuführt. Damit auch dieser Spannungswert den Referenzspannungswert U2 nicht überschreiten kann, ist eine weitere Spannungsteilerschaltung bestehend aus den Widerständen R2, R3 vorgesehen. Im Steuergerät 18 werden diese beiden Informationen 21, 58 im wesentlichen durcheinander dividiert, so daß eine vom Absolutwert des Gesamtwiderstandes des Poteniometers des Sensor 12 unabhängige Meßgröße als Lastinformation zur Verfügung steht. In Abhängigkeit von den verschiedenen Eingangsinformationen berechnen nun beide Steuergeräte Ausgabegrößen zur Ansteuerung der Stellglieder. Hierfür sind insbesondere beim hier interessierenden zweiten Steuergerät 18 Kennfelder vorgesehen, in denen beispielsweise der Zündzeitpunkt in Grad Kurbelwellenwinkel als Funktion der Last und Drehzahl in den Festwertspeichermitteln 51, 52 abgelegt sind.The output signal of the sensor 12 for detecting the amount of intake air is also supplied to the second control unit as load information 21. Since the second control unit 18 is one of the reference voltage source U1 of the first control created 17 independent reference voltage source U2, because of the tolerance in the output voltage of these reference voltage sources, care must be taken that the input signal for the second control device 16 in no case assumes values that are above the current value of the reference voltage source U2. For this reason, a voltage divider circuit consisting of resistors R2 and R3 is provided, which divides the output voltage of the load sensor down by a certain proportion. So that the load signal is also independent of the absolute value of the potentiometer arranged in the sensor 12, a second signal path 58 is provided, which supplies the voltage applied to the total resistance of the potentiometer, the sensor 12, to the second control device 18. In order that this voltage value cannot exceed the reference voltage value U2, a further voltage divider circuit consisting of the resistors R2, R3 is provided. In the control unit 18, these two pieces of information 21, 58 are essentially divided by one another, so that a measurement variable which is independent of the absolute value of the total resistance of the potentiometer of the sensor 12 is available as load information. Depending on the various input information, both control units now calculate output variables for controlling the actuators. For this purpose, characteristic maps are provided in particular for the second control device 18 of interest, in which, for example, the ignition timing is stored in degrees crankshaft angle as a function of the load and speed in the read-only memory means 51, 52.

Ein Beispiel für ein derartiges Kennfeld ist in Figur 3a dargestellt, in dem die Kennfeldwerte als Funktion der Drehzahl und der Ausgangssignale eines Drucksensors als Lastsensor abgelegt sind. In Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Drucksensors können im vorliegenden Fall acht Lastbereiche L1 bis L8 und acht Drehzahlbereiche unterschieden werden, so daß insgesamt 64 Kennfeldwerte abgespeichert sind. Natürlich ist es möglich, zur feineren Abstufung zwischen den einzelnen Kennfeldwerten zu interpolieren. Werden nun die Lastsignale zur Kennfeldansteuerung anstelle von einem Drucksensor von einem Luftmengensensor, insbesondere von einem Luftklappensensor abgeleitet, so nimmt das Kennfeld aufgrund der völlig anderen Ausgangssingalcharakteristik des Luftmengensensors die in Figur 3b dargestellte Form an. Insbesondere verdeutlicht diese Figur, daß ein Lastbereich, beispielsweise der Lastbereich L1 nicht mehr durch einen festen Ausgangsspannungswert über den ganzen Drehzahlbereich beschreibbar ist, sondern daß die Spannungswerte pro Lastbereich eine weite, drehzahlabhängige Bandbreite annehmen. Darüber hinaus wird verdeutlicht, daß die Ausgangssignalcharakteristik des Luftmengensensors derart gestaltet ist, daß die Ausgangswerte des Luftmengensensors in den verschiedenen Drehzahlbereichen gar nicht die volle maximale mögliche Bandbreite der möglichen Ausgangswerte annehmen. Hieraus folgt, daß zur Erzielung der gleichen Auflösung, wie sie mit einem Drucksensor als Lastsensor möglich ist, ein wesentlich größerer Speicher zur Abspeicherung der Kennfeldwerte erforderlich ist. Da der Speicherplatz der heutigen Systeme noch rar ist, und auch hardwaremäßigen Änderungen, beispielsweise durch Einbau weiterer Speicherbausteine im Steuergerät, vermieden werden sollen, werden erfindungsgemäß die Ausgangssignale des Sensors 12 im zweiten Steuergerät durch Rechenfunktionen beeinflußt, so daß die Ausgangscharakteristik des Sensors 12 änderbar ist. Dadurch wird letztendlich erreicht, daß der Wertevcrrat der Ausgangssignale des Luftmengensenscrs in der Weise drehzahlabhängig komprimiert und verschoben wird, daß eine optimale Nutzung des vorhandenen Speicherplatzes bei gleichbleibender Auflösung gegenüber einer Drucksensor-Version zur Lasterfassung gewährleistet ist. Das Verfahren zur Änderung der Ausgangssignalcharakteristik des Luftmengensensors wird im folgenden anhand der Figur 3b näher erläutert.An example of such a map is shown in Figure 3a, in which the map values as a function of the speed and the output signals of a pressure sensor as Load sensor are stored. Depending on the output signal of the pressure sensor, eight load ranges L1 to L8 and eight speed ranges can be distinguished in the present case, so that a total of 64 map values are stored. Of course, it is possible to interpolate between the individual map values for finer gradation. If the load signals for the map control are now derived from an air quantity sensor, in particular an air flap sensor, instead of a pressure sensor, the map takes on the form shown in FIG. 3b due to the completely different output signal characteristics of the air volume sensor. In particular, this figure illustrates that a load range, for example load range L1, can no longer be described by a fixed output voltage value over the entire speed range, but that the voltage values per load range assume a wide, speed-dependent bandwidth. In addition, it is clarified that the output signal characteristic of the air quantity sensor is designed in such a way that the output values of the air quantity sensor do not even assume the full maximum possible range of the possible output values in the various speed ranges. It follows from this that in order to achieve the same resolution as is possible with a pressure sensor as a load sensor, a much larger memory is required for storing the map values. Since the storage space of today's systems is still scarce and hardware changes, for example by installing additional memory modules in the control unit, are to be avoided, the output signals of the sensor 12 in the second control unit are influenced by computing functions according to the invention, so that the output characteristic of the sensor 12 can be changed . This will ultimately achieve that the value set of the output signals of the air quantity sensor is compressed and shifted in a manner dependent on the speed in such a way that an optimal use of the available storage space is guaranteed with a constant resolution compared to a pressure sensor version for load detection. The method for changing the output signal characteristic of the air quantity sensor is explained in more detail below with reference to FIG. 3b.

Der in den einzelnen Drehzahlbereichen mögliche Wertevorrat der Ausgangswerte des Luftmengensensors wird mit einzelnen, insbesondere drehzahlabhängigen additiven Größen C1 (n1), ..., C1 (n8), ... derart beaufschlagt, daß beispielsweise die niedrigsten Werte aller Wertebereiche einen gemeinsamen gleichen Wert annehmen. Dies kann beispielsweise die Nullinie im abgildeten Koordinatensystem oder aber auch eine andere, vorteilhaft erscheinende Basisgröße sein. In einem zweiten Schritt werden die einzelnen möglichen Werte eines jeden drehzahlabhängigen Wertebereiches durch die Beaufschlagung mit einer insbesondere drehzahlabhängigen multiplikativen Größe C2 (n1), ..., C2 (n8), ... beaufschlagt, um die drehzahlabhängigen Wertebereiche aneinander anzupassen. In einer einfachen Version kann die multiplikative Konstante C2 auch einen für alle Drehzahlbereiche konstanten Wert annehmen, insbesondere dann, wenn die Variation der einzelnen drehzahlabhängigen Wertbereiche der Ausgangssignale des Luftmengensensors im wesentlichen gleich ist oder vernachlässigbare Unterschiede voneinander aufweist. Durch diese additive und/oder multiplikative Änderung der Ausgangssignale des Luftmengensensors wird erreicht, daß der Wertevorrat in den einzelnen Drshzahlbereichen im wesentlich identisch wird.The possible range of values for the output values of the air flow sensor in the individual speed ranges is applied with individual, in particular speed-dependent, additive variables C1 (n1), ..., C1 (n8), ... such that, for example, the lowest values of all value ranges have a common, identical value accept. This can be, for example, the zero line in the coordinate system shown, or it can also be another basic variable that appears to be advantageous. In a second step, the individual possible values of each speed-dependent value range are acted upon by a speed-dependent multiplicative variable C2 (n1), ..., C2 (n8), ... in order to adapt the speed-dependent value ranges to one another. In a simple version, the multiplicative constant C2 can also assume a value that is constant for all speed ranges, in particular if the variation of the individual speed-dependent value ranges of the output signals of the air quantity sensor is essentially the same or has negligible differences from one another. As a result of this additive and / or multiplicative change in the output signals of the air flow sensor, the value set in the individual speed ranges becomes essentially identical.

Nach einer experimentiellen Bestimmung der Größen C1 (n) und C2 (n) und Abspeicherung dieser Größen in den Festwertspeichermitteln 51 bzw. 52 ist dann eine Anordnung der Kennfeldwerte möglich, wie sie in Figur 3a in bezug auf die Druckgeberversion dargestellt ist. Auch die Genauigkeit, d.h. die Quantisierung bleibt erhalten, so daß mittels dieser softwaremäßigen Transformation der Ausgangssignale des Luftmengensensors eine zur Druckgeber-Version identischer Kennfeldanordnung möglich ist. Darüber hinaus ist es möglich, diese Größen C1 (n), C2 (n) mittels adaptiver Regelstrategien an zeitliche Veränderung anzupassen. Derartige adaptive Regelstrategien sind beispielsweise in der Patentanmeldung P 34 08 215.8 dargestellt, die als Referenz vom Fachmann herangezogen werden kann und deren Offenbarungsgehalt damit Bestandteil dieser Anmeldung ist.After an experimental determination of the variables C1 (n) and C2 (n) and storage of these variables in the read-only memory means 51 and 52, an arrangement of the map values is then possible, as shown in FIG. 3a in relation to the pressure transmitter version. The accuracy, i.e. the quantization is retained, so that by means of this software-based transformation of the output signals of the air quantity sensor, a map arrangement identical to the pressure transmitter version is possible. In addition, it is possible to adapt these variables C1 (n), C2 (n) to changes over time using adaptive control strategies. Such adaptive control strategies are shown, for example, in patent application P 34 08 215.8, which can be used as a reference by a person skilled in the art and whose disclosure content is therefore part of this application.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird anhand der Figur 4 im folgenden näher erläutert. Mögliche Fehlerquellen in den Ausgangswerten des Luftmengensensors sind beispielsweise darin begründet, daß sich die Stellung des Potentiometers in bezug auf die Stellung der Klappe des Luftmengenmessers im Ansaugkanal verändern kann. Eine hieraus resultierende Dejustage würde zu einer falschen Zuordnung von Kennfeldwerten und Last führen. Auch andere Langzeiteinflüsse können eine Verfälschung des Ausgangssignals des Sensors herbeiführen. Um diese Effekte zu eliminieren, wird erfindungsgemäß eine Plausib'ilitätsprüfung des Luftmengensensorsignals durchgeführt, indem die Werte einer in den Festwertspeichermitteln 51, 52 abgespeicherten Lastkennlinie mit den Istwerten des Luftmengensensors insbesondere drehzahlabhängig verglichen werden. Wird dabei eine nach der Plausibilitätsprüfung noch zulässig Abweichung gegenüber einem der Seliwerte festgestellt, so läßt sich durch Addition eines Korrekturgliedes ΔC1 zu den Größen zur additiven Beainflussung C1 (n) eine Übereinstimmung zwischen Soll- und Istwert erreichen. Als Sollwertkennlinie kann insbesondere die Vollastkennlinie abgespeichert werden, wobei zur Detektion des Vollastfalles die Stellung der Drosselklappe 13 mittels des Drcsselklappenstellungssensors 14 überwacht wird. Ist die Drosselklappe voll geöffnet, so liegt der Vollastfall vor und der beschriebene Soll-Istwertvergleich kann durchgeführt werden. Diese Korrektur kann in erster Näherung für den gesamten Drehzahlbereich gültig sein, d.h. daß alle additiven C1 (n) mit ein und demselben Korrekturwert ΔC1 modifiziert werden. In einer höheren Näherung ist es darüber hinaus möglich und sehr vorteilhaft, auch den Korrekturwert ΔC1 drehzahlabhängig zu bestimmen, so daß für jeden Drehzahlbereich ein Korrekturwert Δ C1 (n) gültig ist. Darüberhinaus hat es sich in verschiedenen Anwendungsfällen als vorteilhaft erwiesen, eine multiplikative Korrekturgröße d C2 einzuführen, die in analoger Weise C2 (n) drehzahlabhängig bzw. -unabhängig beeinflußt. Mittels dieser adaptiven Korrekturen der Istwert-Vollastlinie des Luftmengensensors mit einer im Speicher abgelegten Sollwert-Vollastkennlinie ist es möglich, trotz Toleranzen im Meßsystem des Luftmengensensors die korrekten Vollast bzw. oberen Teillastwerte eines Kennfeldes auszugeben. Die Bestimmung des Korrekturwertes Δ C1/2 (n) erfolgt in der Weise, daß die Differenz zwischen dem Soll- und Istwert der Lastkennlinie eliminiert wird. Insgesamt gesehen läßt sich durch die Erfindung ein Luftmengensensor anstelle eines zusätzlichen Drucksensors zur Lasterfassung einsetzen ohne Einbußen in der Genauigkeit und Langzeitstabilität aufzuweisen. Die Erfindung ist nicht nur auf Kennfeldgrößen, wie beispielsweise die in den Ausführungsbeispielen genannten Zündwinkel beschränkt, sondern läßt sich auf Kennfelder für alle möglichen Betriebsparameter einer Brennkraftmaschine, wie beispielsweise für Abgasregelgrößen, Klopfregelgrößen, Ladedruckregelgrößen, Kraftstoffzumeßgrößen, die in Festwertspeichermitteln abgelegt sind, anwenden.A further advantageous embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to FIG. 4. Possible sources of error in the output values of the air flow sensor are based, for example, on the fact that the position of the potentiometer can change with respect to the position of the flap of the air flow meter in the intake duct. A resulting misalignment would lead to an incorrect assignment of map values and load. Other long-term influences can also falsify the output signal of the sensor. In order to eliminate these effects, a plausibility check of the air quantity sensor signal is carried out according to the invention by comparing the values of a load characteristic curve stored in the read-only memory means 51, 52 with the actual values of the air quantity sensor, in particular as a function of speed. If a deviation is still permissible after the plausibility check If one of the seli values is determined, then by adding a correction element ΔC1 to the quantities for additive influencing C1 (n), a match between the setpoint and actual value can be achieved. The full-load characteristic curve can in particular be stored as the setpoint characteristic curve, the position of the throttle valve 13 being monitored by means of the throttle valve position sensor 14 in order to detect the full-load case. If the throttle valve is fully open, there is a full load and the described target / actual value comparison can be carried out. In a first approximation, this correction can be valid for the entire speed range, ie all additive C1 (n) are modified with one and the same correction value ΔC1. In a higher approximation, it is also possible and very advantageous to also determine the correction value ΔC1 as a function of the speed, so that a correction value Δ C1 (n) is valid for each speed range. In addition, it has proven to be advantageous in various applications to introduce a multiplicative correction variable d C2 which, in an analogous manner, influences or depends on the speed C2 (n). By means of these adaptive corrections of the actual value full load line of the air quantity sensor with a set point full load characteristic curve stored in the memory, it is possible to output the correct full load or upper part load values of a characteristic map despite tolerances in the measuring system of the air quantity sensor. The correction value Δ C1 / 2 (n) is determined in such a way that the difference between the setpoint and actual value of the load characteristic is eliminated. Overall, the invention allows an air quantity sensor to be used instead of an additional pressure sensor for load detection without having to sacrifice accuracy and long-term stability. The invention is not only based on map sizes such as As the ignition angles mentioned in the exemplary embodiments are limited, but can be applied to characteristic diagrams for all possible operating parameters of an internal combustion engine, such as, for example, for exhaust gas control variables, knock control variables, boost pressure control variables and fuel metering variables, which are stored in read-only memory means.

Claims (19)

1. Vorrichtung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit einem ersten Steuergerät zur Beeinflussung wenigstens des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches wenigstens in Abhängigkeit von einer die Last der Brennkraftmaschine charakterisierenden Größe, bei der dem ersten Steuergerät die Lastinformationen als Ausgangsgröße eines Lastsensors, insbesondere eines Luftmengensensors für die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge zugeführt wird und mit einem im Funktionsablauf vom ersten Steuergerät im wesentlichen unabhängigen zweiten Steuergerät zur Beeinflussung wenigstens des Zündzeitpunktes der Brennkraftmaschine, wobei das zweite Steuergerät wenigstens einen Mikrocomputer und Speichermittel aufweist und in den Speichermitteln wenigstens Daten für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine als Funktion von wenigstens Last- und Drehzahlinformationen abgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastinformationen für das zweite Steuergerät (18) vom Lastsensor (12), der die Lastinformation für das erste Steuergerät (17) liefert, bezogen werden und im zweiten Steuergerät (18) Rechenfunktionen zur Beeinflussung der Ausgangscharakteristik des Lastsensors (12) vorgesehen sind.1. Device for a spark-ignited internal combustion engine with a first control device for influencing at least the fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine at least as a function of a variable that characterizes the load of the internal combustion engine, in which the first control device contains the load information as the output variable of a load sensor, in particular an air flow sensor is supplied for the amount of air sucked in by the internal combustion engine and with a second control unit, which is essentially independent of the function of the first control unit, for influencing at least the ignition point of the internal combustion engine, the second control unit having at least one microcomputer and storage means and in the storage means at least data for the ignition point of the Internal combustion engine are stored as a function of at least load and speed information, characterized in that the load information for the second control unit (18) from the load sensor r (12), which supplies the load information for the first control unit (17), are obtained and in the second control unit (18) computing functions are provided for influencing the output characteristic of the load sensor (12). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Ausgangssignale des Lastsensors (12) mit einer additiven Größe (C1) beaufschlagt werden.2. Device according to claim 1, characterized in that the values of the output signals of the load sensor (12) with an additive variable (C1) are applied. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Ausgangssignale des Lastsensors (12) mit einer multiplikativen Größe (C2) beaufschlagt werden.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the values of the output signals of the load sensor (12) are acted upon by a multiplicative variable (C2). 4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen (C1, C2) eine funktionelle Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufweisen.4. The device according to at least one of claims 2 and 3, characterized in that the sizes (C1, C2) have a functional dependence on the speed of the internal combustion engine. 5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen über adaptive Regelstrategien bestimmt werden.5. The device according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that the sizes are determined via adaptive control strategies. 6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen in Speichermitteln abgelegt sind.6. The device according to at least one of claims 2 to 5, characterized in that the sizes are stored in storage means. 7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß additive (C1) bzw. multiplikative Größen (C2) zur Beeinflussung der Übertragungscharakteristik des Lastsensors (12) vorgesehen sind, die derart festgelegt werden, daß der Wertevorrat der Ausgangssignale des Lastsensors (12) im wesentlichen keine Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufweist.7. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that additive (C1) or multiplicative quantities (C2) are provided for influencing the transmission characteristic of the load sensor (12), which are determined such that the value set of the output signals of the load sensor ( 12) has essentially no dependence on the speed of the internal combustion engine. 8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind um die Lastinformation vom zweiten Steuergerät (18) als Relativwert in der Weise zu verarbeiten, daß Fehler aufgrund von Fertigungsstreuungen des Lastsensors reduziert bzw. eliminiert werden.8. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that means are provided to process the load information from the second control device (18) as a relative value in such a way that errors due to manufacturing variations of the load sensor are reduced or eliminated. 9. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastsensor (12) ein Potentiometer aufweist, an dem die Lastinformation abgegriffen wird.9. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the load sensor (12) has a potentiometer on which the load information is tapped. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die am Mittelabgriff des Potentiometers auftretende Spannung und die über den gesamten Potentiometerwiderstand abfallende Spannung dem zweiten Steuergerät (18) zur Verarbeitung zugeführt werden.10. The device according to claim 9, characterized in that the voltage occurring at the center tap of the potentiometer and the voltage drop across the entire potentiometer resistance are fed to the second control device (18) for processing. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, dem zweiten Steuergerät (18) zugeführten Spannungen durcheinander dividiert werden.11. The device according to claim 10, characterized in that the two voltages supplied to the second control device (18) are divided by one another. 12. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für einen bestimmten Lastbetrieb der Brennkraftmaschine die Istwerte des Lastsensors (12) mit einer abgespeicherten Sollwert-Lastkennlinie verglichen werden und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleiches eine korrigierende Beeinflussung ( ΔC) der Übertragunscharakteristik des Lastsensors (12) möglich ist.12. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that for a certain load operation of the internal combustion engine, the actual values of the load sensor (12) are compared with a stored setpoint-load characteristic curve and a corrective influence (ΔC) of the transmission characteristic as a function of the result of this comparison of the load sensor (12) is possible. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Lastbetrieb der Brennkraftmaschine über die Stellung der Drosselklappe (13) erfaßt wird.13. The apparatus according to claim 11, characterized in that the specific load operation of the internal combustion engine is detected via the position of the throttle valve (13). 14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur korrigierenden Beeinflussung additive Korrekturwerte (Δ C1) am Ausgangssignal des Lastsensors (12) angebracht werben.14. The device according to at least one of claims 12 and 13, characterized in that additive correction values (Δ C1) are applied to the output signal of the load sensor (12) for the corrective influence. 15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur korrigierenden Beeinflussung multiplikative Korrekturwerte ( dC2) am Ausgangssignal des Lastsensors (12) angebracht werden.15. The device according to at least one of claims 12 to 14, characterized in that for the corrective influencing multiplicative correction values (dC2) on Output signal of the load sensor (12) are attached. 16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturwerte (d C1, a C2) eine funktionelle Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufweisen.16. The device according to at least one of claims 14 or 15, characterized in that the correction values (d C1, a C2) have a functional dependence on the speed of the internal combustion engine. 17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die korrigierende Beeinflussung im Vollast- bzw. oberen Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.17. The device according to at least one of claims 12 to 16, characterized in that the corrective influence is carried out in full load or upper part-load operation of the internal combustion engine. 18. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die korrigierende Beeinflussung derart durchgeführt wird, daß die Differenz zwischen den Soll- und Istwerten der Lastkennlinien minimiert wird.18. The device according to at least one of claims 12 to 17, characterized in that the corrective influence is carried out such that the difference between the target and actual values of the load characteristics is minimized. 19. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch ihre Verwendung für alle Kennfeldgrößen zur Ansteuerung von Brennkraftmaschinen, wie Zündwinkelgrößen, Abgasregelgrößen, Klopfregelgrößen, Ladedruckregelgrößen, Kraftstoffzumeßgrößen und ähnliches, die in Abhängigkeit von der Last in Kennfeldern abgelegt sind.19. The device according to at least one of claims 1 to 17, characterized by its use for all map sizes for controlling internal combustion engines, such as ignition angle sizes, exhaust gas control variables, knock control variables, boost pressure control variables, fuel metering variables and the like, which are stored as a function of the load in characteristic diagrams.
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