EP0931211B1 - Laufzeitabhängige brennkraftmaschinensteuerung - Google Patents

Laufzeitabhängige brennkraftmaschinensteuerung Download PDF

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EP0931211B1
EP0931211B1 EP98948726A EP98948726A EP0931211B1 EP 0931211 B1 EP0931211 B1 EP 0931211B1 EP 98948726 A EP98948726 A EP 98948726A EP 98948726 A EP98948726 A EP 98948726A EP 0931211 B1 EP0931211 B1 EP 0931211B1
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EP
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internal combustion
combustion engine
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measure
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Jürgen GRAS
Claus-Dieter Nusser
Guido Ehlers
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/061—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up the corrections being time dependent
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
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    • F02D41/2409—Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2422—Selective use of one or more tables

Definitions

  • the invention relates to the selection of operating parameters an engine control depending on the runtime the internal combustion engine (see FR-A-2 616 481).
  • the object of the invention is further Improvement of the known internal combustion engine control, especially with regard to fuel consumption and Pollutant emissions. This task comes with the characteristics of the independent claims. advantageous Developments of the invention are the subject of the dependent Expectations.
  • One is particularly advantageous because it is not very expensive Taking into account the friction power of the engine and thus the Runtime by evaluating a start counter.
  • Figure 1 shows the technical environment of the invention.
  • Figure 2 discloses various embodiments of the invention in Function block diagram.
  • the 1 in Figure 1 represents an internal combustion engine in a vehicle with a multitude of 2 sensors and a variety 3 of actuators.
  • the sensors 2 deliver Input signals x to a control device 4, the result Output signals y for controlling the actuators 3 forms.
  • the variety of sensors includes, for example, means for Determining the intake air quantity, the throttle valve position, the speed, the driving speed, the distance traveled Distance and the like.
  • the variable x represents accordingly the variety of these sensors delivered signals.
  • the variable represents the same way y the variety of manipulated variables, for example the output injection pulse widths to control Injectors, the ignition signals output as well issued control commands for an electronically controlled Power actuator, such as a throttle valve.
  • Figure 2a shows a first embodiment of the invention as a functional block representation of the invention Control unit 4.
  • the blocks 2a1 and 2a2 provide means for Provision of output variables y as a function of Input variables x.
  • These blocks can be used as characteristic or map memory can be implemented or as computing means, the y depending on x, possibly using calculate more data.
  • the blocks 2a1 and 2a2 thus represent the broadest Meaning data sets for engine control.
  • the record is 2a1 on the circumstances, especially the elevated ones Loss of friction loss of a new engine tuned while the data record 2a2 to the conditions of a run-in Motors is adjusted.
  • the switch 2a3 can of the one can be switched to the other data record.
  • the Switch 2a3 is operated by block 2a4, which is at least one Signal from the x group and / or a signal from the y group is fed.
  • Block 2a4 a measure L for the mileage of the engine, or for the decreasing with increasing operating time Friction power requirement of the engine and compares this dimension with a predetermined threshold.
  • FIG. 2b shows a second Embodiment of the invention.
  • This stands out through a constant transfer of data record 2a1 to Data record 2a2.
  • F (L) of dimension L for the running-in condition read from block 2b1 and multiplicative in block 2b3 linked to the difference y1-y2 formed in block 2b2 becomes.
  • the difference weighted with F in Block 2b4 added to the control signal y2.
  • the post-star counter is after a Start set to a certain value and in the following Operation counted down to zero. As long as the value of the post counter differs from zero is one Post-start mixture enrichment active. The start counter will increments when the post-start counter reaches 0. In the initialization phase, the start counter is marked with a applicable threshold compared. Is the value of the Starting counter less than the threshold, one unlocks a new engine with high friction. In this case factors are selected for the post-start and warm-up mixture submitted in a sentence 1. The start counter has the threshold exceeded, then the engine already has a certain one Show runtime and thus a reduced friction. Now the mixture factor set 2 has to be included.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft die Auswahl von Betriebsparametern einer Brennkraftmaschinensteuerung abhängig von der Laufzeit der Brennkraftmaschine (vergl. mit FR-A-2 616 481).
Aus der DE 28 00 433 ist eine Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die zulässige Höchstdrehzahl abhängig von einem Fahrstrecken- und/oder Zeitsignal steuerbar ist. Dies erlaubt die Begrenzung der Höchstdrehzahl in der Einfahrphase auf dort vergleichsweise niedrige Werte ohne das für die volle Leistungsentfaltung im eingefahrenen Zustand nutzbare Drehzahlspektrum zu beschneiden. Die genannte Begrenzung zielt auf einen Schutz der Brennkraftmaschine vor erhöhtem Verschleiß, der bis zur Zerstörung gehen kann,ab. Eine Anpassung von Steuerparametern an den Verschleiß des Motors ist aus der US 4 181 944 bekannt, nach der der Verschleiß über den Brennraumdruck erfaßt wird oder aus dem Signal eines Wegstreckenzählers abgeschätzt wird.
Herkömmliche Brennkraftmaschinensteuerungen sehen eine Vielzahl von Betriebsparametern im Bereich der Kraftstoff/Luft-Gemischbildung und der Zündung vor, die die Leistung, den Verbrauch und die Abgasemissionen beeinflussen. Ein Beispiel einer solchen Motorsteuerung wird in der Veröffentlichung "Automotive Elektric/Electronic Systems", VDI Verlag, 1988 auf den Seiten 262-303 beschrieben. Bei bekannten Systemen orientiert sich die Festlegung der Betriebsparameter am Bedarf des noch nicht eingelaufenen Motors. D.h.: die Datensätze sind auf den vergleichsweise hohen Reibleistungsverlust eines neuen Motors abgestimmt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der weiteren Verbesserung der bekannten Brennkraftmaschinensteuerung, insbesondere mit Blick auf den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die für das Fahrverhalten, die Abgasemission und insbesondere den Verbrauch relevanten Datensätze werden abhängig vom Einlaufzustand des Motors zu verändern. Dabei kann der Einlaufzustand vorteilhafterweise durch Daten, die ohnehin in der Brennkraftmaschinensteuerung vorliegen oder leicht gebildet werden können, modelliert werden. Beispiele solcher Daten sind:
  • die Summe der seit einem Urstart, also dem ersten Start der Brennkraftmaschine nach deren Fertigung erfolgten Zündungen,
  • die Summe der Betriebszeiten,
  • die zurückgelegte Fahrstrecke,
  • die Summe der Einspritzzeiten,
  • das Integral der durchgesetzten Luftmasse über der Betriebszeit,
  • das Integral der Drosselklappenstellung,
  • das Integral der Fahrzeuggeschwindigkeit, jeweils vom Urstart an berechnet und/oder die Summe der seit dem Urstart erfolgten Startvorgänge in der Brennkraftmaschine.
Besonders vorteilhaft, weil wenig aufwendig, ist eine Berücksichtigung der Reibleistung des Motors und damit der Laufzeit durch Auswerten eines Startzählers.
Datensätze, die für die Nachführung oder Umschaltung in Frage kommen sind beispielsweise die Basiswerte für die
  • Kraftstoffeinspritzmengen,
  • Faktoren für die Übergangskompensation bei Beschleunigungsvorgängen, insbesondere aber die
  • Gemischanreicherungsfaktoren für die Nachstart- und Warmlaufgemischanreicherung. Weitere Beispiele sind Daten
  • für Lastwechselschlagmaßnahmen in Gemisch und Zündung, wie eine Drehmomentzurücknahme über Zündungsspätverstellung. Weiterhin kommt auch eine Anwendung auf
  • kaltstartrelevante Daten eines Dieselmotors in Frage. Letzteres umfaßt bspw. das Ausmaß der Drehzahlerhöhung als Funktion der Motortemperatur und/oder eine Spritzbeginnverstellung in Richtung früherer Einspritzzeitpunkte.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt das technische Umfeld der Erfindung. Figur 2 offenbart verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung in Funktionsblockdarstellung.
Die 1 in der Figur 1 repräsentiert einen Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug mit einer Vielzahl 2 von Sensoren und einer Vielfalt 3 von Stellgliedern. Die Sensoren 2 liefern Eingangssignale x an ein Steuergerät 4, das daraus Ausgangssignale y zur Ansteuerung der Stellglieder 3 bildet. Die Vielfalt von Sensoren umfasst beispielsweise Mittel zum Bestimmen der Ansaugluftmenge, der Drosselklappenstellung, der Drehzahl, der Fahrgeschwindigkeit, der zurückgelegten Wegstrecke und dergleichen. Die Variable x repräsentiert dementsprechend die Vielfalt der von diesen Sensoren gelieferten Signale. Ganz analog repräsentiert die Variable y die Vielfalt der Stellgrößen, beispielsweise die ausgegebenen Einspritzimpulsbreiten zur Ansteuerung von Einspritzventilen, die ausgegebenen Zündsignale sowie ausgegebene Steuerbefehle für ein elektronisch gesteuertes Leistungsstellglied, beispielsweise eine Drosselklappe.
Figur 2a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung als Funktionsblockdarstellung des erfindungsgemäßen Steuergerätes 4. Die Blöcke 2a1 und 2a2 stellen Mittel zur Bereitstellung von Ausgangsgrößen y als Funktion von Eingangsgrößen x dar. Diese Blöcke können als Kennlinien- oder Kennfeldspeicher realisiert sein oder als Rechenmittel, die y abhängig von x gegebenenfalls unter Rückgriff auf weitere Daten berechnen.
Die Blöcke 2a1 und 2a2 repräsentieren damit im weitesten Sinne Datensätze zur Motorsteuerung. Der Datensatz 2a1 ist auf die Verhältnisse, insbesondere den erhöhten Reibleistungsverlust eines neuen Motors abgestimmt, während der Datensatz 2a2 an die Verhältnisse eines eingelaufenen Motors angepasst ist. Mit dem Schalter 2a3 kann von dem einen auf den anderen Datensatz umgeschaltet werden. Der Schalter 2a3 wird vom Block 2a4 betätigt, dem wenigstens ein Signal aus der x-Gruppe und/oder ein Signal aus der y-Gruppe zugeführt wird. Aus den zugeführten Signalen bildet der Block 2a4 ein Maß L für die Laufleistung des Motors, bzw. für den mit zunehmender Betriebsdauer abnehmenden Reibleistungsbedarf des Motors und vergleicht dieses Maß mit einem vorbestimmten Schwellwert. Ein Durchlaufen des Schwellwertes löst dann eine Betätigung des Schalters 2a3 aus, der dann den zweiten Datensatz 2a2 mit den Stellgliedern verbindet. Figur 2b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses zeichnet sich durch eine stetige Überführung des Datensatzes 2a1 in den Datensatz 2a2 aus. Zu diesem Zweck wird zunächst abhängig vom Maß L für den Einlaufzustand ein Wichtungsfaktor F(L) aus dem Block 2b1 ausgelesen und im Block 2b3 multiplikativ mit der Differenz y1-y2 verknüpft, die im Block 2b2 gebildet wird. Anschließend wird die mit F gewichtete Differenz im Block 2b4 zum Steuersignal y2 hinzu addiert. Die letztlich ausgegebene Stellgröße y berechnet sich daher zu y = y2 + F • (y1-y2). F ist dabei eine Zahl, die mit zunehmendem L, also mit zunehmender Laufleistung des Motors stetig vom Wert 1 auf den Wert 0 sinkt. D.h. für einen neuen Motor ist F=1 und y berechnet sich zu y=y1. Für einen eingelaufenen Motor mit P=0 berechnet sich y zu y2. Mit anderen Worten: Dieses Ausführungsbeispiel bewirkt einen stetigen Übergang vom Steuerdatensatz y1 für den neuen Motor zum Steuerdatensatz y2 für den eingelaufenen Motor. Im folgenden wird ausgeführt, wie der Einlaufzustand L leicht modelliert werden kann. Ein Zähler, der im batteriegepufferten RAM des Steuergerätes abgelegt ist, wird bei jedem Start des Motors nach Ablauf eines Zeitkriteriums inkrementiert. Das Zeitkriterium könnte z.B. der Nachstartzähler sein. Der Nachstartzähler wird nach einem Start auf einen bestimmten Wert gesetzt und im folgenden Betrieb auf den Wert Null heruntergezählt. Solange der Wert des Nachstartzählers von Null abweicht ist eine Nachstartgemischanreicherung aktiv. Der Startzähler wird inkrementiert, wenn der Nachstartzähler den Wert 0 erreicht. In der Initialisierungsphase wird der Startzähler mit einer applizierbaren Schwelle verglichen. Ist der Wert des Startzählers kleiner als die Schwelle, schließt man auf einen neuen Motor mit hoher Reibleistung. In diesem Fall werden für das Nachstart- und Warmlaufgemisch Faktoren aus einem Satz 1 eingereichnet. Hat der Startzähler die Schwelle überschritten, dann hat der Motor schon eine gewisse Laufzeit vorzuweisen und damit eine reduzierte Reibleistung. Jetzt ist der Gemischfaktorensatz 2 einzurechnen. Gegenüber den herkömmlichen Programmen ist durch Auswerten eines Startzählers oder durch eine andere Modellierung des Einlaufzustandes eine Berücksichtigung der Reibleistung des Motors und damit der Laufzeit möglich. Das Auswerten des Startzählers ist besonders wenig aufwendig und modelliert den Einlaufzustand gut, da die Startvorgänge wesentlich zum Einlaufen beitragen. Jetzt kann der eingelaufene Motor entsprechend seinem Bedarf mit Kraftstoff versorgt werden und die Auslegung muß sich nicht mehr am neuen Motor mit hoher Reibleistung als worst case orientieren. Dadurch lassen sich die Abgasemissionen und der Kraftstoffverbrauch in der Nachstart und Warmlaufphase reduzieren.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors ( 1) mit Steuermitteln (3), die wenigstens einen für den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors relevanten Steuerparameter beeinflussen und mit Mitteln (2, 3 4) zur Bildung eines Maßes L für Einlaufzustand des Verbrennungsmotors, wobei Mittel (4), die Ansteuersignale y der Steuermittel (3) abhängig vom genannten Maß L in vorbestimmter Weise verändern, gekennzeichnet dadurch, daß diese Mittel die Kraftstoffversorgung im eingelaufenen Zustand des Verbrennungsmotors an einen im Vergleich zum Einlaufzustand niedrigeren Bedarf anpassen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Mittel 4 wenigstens zwei Sätze y1, y2 von Ansteuersignalen bereithalten wobei der Satz y1 zur Steuerung des neuen Motors und der Satz y2 zur Steuerung des eingelaufenen Motors dient,
    daß das Maß L mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird und
    daß die Mittel 4 von dem einen auf den anderen Satz von Ansteuersignalen umschalten, wenn das Maß L den vorbestimmten Schwellwert passiert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdatensatz y1 für den neuen Motor stetig in den Steuerdatensatz y2 für den eingelaufenen Motor überführt wird.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel, die zur Bildung des Maßes L wenigstens eine der folgenden Größen verarbeiten:
    die Summe der seit einem Urstart, also dem ersten Start der Brennkraftmaschine nach deren Fertigung erfolgten Zündungen,
    die Summe der seit dem Urstart verstrichenen Betriebszeiten,
    die seit dem Urstart zurückgelegte Fahrstrecke,
    die Summe der Einspritzzeiten seit dem Urstart,
    das Integral der durchgesetzten Luftmasse über der Betriebszeit seit dem Urstart,
    das Integral der Drosselklappenstellung seit dem Urstart,
    das Integral der Fahrzeuggeschwindigkeit seit dem Urstart
    oder die Summe der seit dem Urstart erfolgten Startvorgänge in der Brennkraftmaschine.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Datensätze y
    Basiswerte für die Kraftstoffeinspritzmenge,
    Faktoren für die Übergangskompensation
    Gemischanreicherungsfaktoren für die Nachstart- und/oder Warmlaufphase,
    Gemisch- und/oder Zündeingriffe für Lastwechselschlagmaßnahmen oder
    kaltstartrelevante Daten eines Dieselmotors verwendet werden.
  6. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (1) mit Steuermitteln (3), die wenigstens einen für den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors relevanten Steuerparameter beeinflussen und mit Mitteln (2, 3,4) zur Bildung eines Maßes L für Einlaufzustand des Verbrennungsmotors, wobei die Ansteuersignale y der Steuermittel (3) abhängig vom genannten Maß L in vorbestimmter Weise verändert werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Veränderung derart geschieht, daß die Kraftstoffversorgung im eingelaufenen Zustand des Verbrennungsmotors an einen im Vergleich zum Einlaufzustand niedrigeren Bedarf angepaßt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Mittel 4 wenigstens zwei Sätze y1, y2 von Ansteuersignalen bereithalten wobei der Satz y1 zur Steuerung des neuen Motors und der Satz y2 zur Steuerung des eingelaufenen Motors dient,
    daß das Maß L mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird und
    daß dann von dem einen auf den anderen Satz von Ansteuersignalen umgeschaltet wird, wenn das Maß L den vorbestimmten Schwellwert passiert.
  8. Verfahren Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdatensatz y1 für den neuen Motor stetig in den Steuerdatensatz y2 für den eingelaufenen Motor überführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Maßes L wenigstens eine der folgenden Größen verarbeitet wird:
    die Summe der seit einem Urstart, also dem ersten Start der Brennkraftmaschine nach deren Fertigung erfolgten Zündungen,
    die Summe der seit dem Urstart verstrichenen Betriebszeiten,
    die seit dem Urstart zurückgelegte Fahrstrecke,
    die Summe der Einspritzzeiten seit dem Urstart,
    das Integral der durchgesetzten Luftmasse über der Betriebszeit seit dem Urstart,
    das Integral der Drosselklappenstellung seit dem Urstart,
    das Integral der Fahrzeuggeschwindigkeit seit dem Urstart
    oder die Summe der seit dem Urstart erfolgten Startvorgänge in der Brennkraftmaschine.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Datensätze y
    Basiswerte für die Kraftstoffeinspritzmenge,
    Faktoren für die Übergangskompensation
    Gemischanreicherungsfaktoren für die Nachstart- und/oder Warmlaufphase,
    Gemisch- und/oder Zündeingriffe für Lastwechselschlagmaßnahmen oder
    kaltstartrelevante Daten eines Dieselmotors verwendet werden.
EP98948726A 1997-08-05 1998-08-05 Laufzeitabhängige brennkraftmaschinensteuerung Expired - Lifetime EP0931211B1 (de)

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